ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРОКАТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

ОБРАБОТКА СПЕЦИАЛЬНЫХ ВАЛОВ

Специа чьные валы отличаются резко выраженными конструк­тивными особенностями и специфическими требованиями к их из­готовлению. К ним относятся рабочие и опорные валки прокатных станов, шпиндели, станинные ролики.

Валки прокатных станов разделяют на две основные группы:, листовые и сортовые. Первые имеют бочки цилиндрической формы, на поверхности бочек сортовых валков имеются углубления (ручьи), соответствующие профилю прокатываемого металла.

Шпиндели служат для передачи вращения и крутящих момен­тов от шестеренной клети валкам рабочей клети. Их выполняют двух типов: универсальные и трефовые.

Назначение станинных роликов — задав, ать металл в валки со - скоростью, близкой к окружной скорости валков, и принимать ме­талл из валков. Это первые ролики, расположенные впереди и по­зади рабочих валков стана. Их устанавливают по одному или по два с каждой стороны на больших обжимных станах, предназна­ченных для прокатки слитков и заготовок относительно небольшой длины.

Прокатные валки из легированных сталей подвергаются терми­ческой обработке: отжигу, нормализации, закалке й отпуску. Ос­новные этапы обработки валков в общем случае следующие:

1. Изготовление заготовки и отжиг ее.

■ 2. Черновая обработка под нормализацию или улучшение. Основ­ные задачи: получение наружных поверхностей с чистотой 2—3-го класса и с припуском 8—12лшна сторону; глубокое свер­
ление и расточка центрального отверстия; устранение всех острых

Переходов и образование галтелей.

3. Термическая обработка для устранения внутренних напря­жений и улучшения структуры.

4- Обработка под закалку. Основные задачи: получение наруж­ных поверхностей с чистотой 5—6-го класса с припусками 3—6 мм на шейках и 0,5—1,5 мм на сторону на бочке; обработка всех мел­ких поверхностей с припуском (трефовые шейки, шпоночные пазы, радиальные отверстия).

5. Закалка с последующим отпуском производится в вертикаль­ных печах. Задача операции: получение необходимой твердости по­верхности бочки.

6. Обработка закаленных валков под второй отпуск. Валки уста­навливают на центрах токарного станка с помощью пробок и об­тачивают под шлифование с припуском 0,4—0,5 мм на сторону. Если второй отпуск не производится, то этот припуск принимают равным 0,25—0,3 мм. После обтачивания валки подвергают пред­варительному шлифованию корундовыми кругами зернистостью 36—46. Основные задачи: получение поверхности бочки и шеек с чистотой 7-го класса; сохранение твердости, полученной после за­калки.

7. Второй отпуск производят для снятия внутренних напряже­ний. Этот отпуск применяют Для валков диаметром более 250 мм при температуре на 5—10° ниже температуры первого отпуска.

8. Окончательное шлифование бочки производят обычно корун­довыми кругами зернистостью 80—120 и твердостью Ml—М2, что обеспечивает получение чистоты поверхности 7—8-го класса. Необ­ходимо выдержать верхний предел допуска, сохранить твердость, полученную после закалки, не допустить дробленой поверхности и прижога. Шлифование производят с обильным охлаждением (не менее 26 л/мин). В случае необходимости получить более высокую чистоту поверхности (10—11-й классы) применяют хонингование, т. е. отделку качающимися абразивными брусками.

9. Травление 10%-ным раствором азотной кислоты для провер­ки отсутствия прижогов и шлифовочных трещин.

10. Токарная операция — заправка галтелей.

11. Слесарная операция — зачистка мелких наружных дефектов-

12. Окончательный контроль. . ' ;

13. Малярная операция — очистка детали от грязи и масла. Окраска и консервация детали.

Приведенная последовательность обработки в отдельных случаях. может быть изменена в зависимости от конкретных, требований к валку и от материала, из которого он изготовлен. ;;

1. Обработка валка горячей прокатки. Для примера рассмот­рим технологический процесс обработки валка горячей прокатки с лопаткой, (фиг. 47). Материал валка — сталь 55Х; чистый вес 20 890 кг, НВ > 210; заготовка — поковка; черновой вес 26 т. 6*

Полная обработка валка производится в три стадии: черновая обработка заготовки, термическая и чистовая обработка.

Заготовку, поступившую в механический цех, передают на раз­метку. На разметочной плите производят проверку величины и рас­положения припусков по диаметрам и торцам, наносят осевые ри­ски и передают заготовку на расточную операцию - На расточном станке за две установки фрезеруют торцы и обрабатывают центро­вые отверстия.

При токарной черновой операции снимают основную массу при­пуска на всех цилиндрических и торцовых поверхностях. Обработку начинают с обточки бочки за два прохода при глубине резания 18—20 мм, подаче 0,8—0,9 мм/об, скорости резания 30—32 м/мин. Обработку производят резцами с пластинами твердого сплава Т5КЮ, сечение державки — 40 X 60 мм. Деталь размечают по линейным размерам и кернят. Надрезают прибыль с двух сторон. На слесар­ной операции отбивают прибыль с одной стороны, зачищают 14 точек размером 25 X 25 мм на бочке и на двух шейках, производят испы­тание склероскопом Шора. Затем размечают лопатку под черновую обработку, которая выполняется на переносном тяжелом поперечно - строгальном станке за две установки детали при глубине резания 12 мм, подаче 0,7—1 мм на двойной ход и скорости резания 9 м/мин.

Термическая обработка производится с целью улучшения струк­туры, устранения внутренних напряжений и получения твердости НВ > 210. После получения положительных результатов испытания проб в лаборатории заготовку передают в механический цех на даль­нейшую обработку. После вторичной разметки и центрования деталь поступает на токарную чистовую операцию (фиг. 48). Необходимо обеспечить цилиндричность и концентричность всех поверхностей, выдержать требуемую точность и чистоту обработки. Деталь уста­навливают и тщательно выверяют. С этой целью в первой установке на шейке, со стороны задней бабки, точат проверочный технологиче­ский поясок, снова устанавливают деталь и выверяют индикатором биение с точностью до 0,05 мм. Обработка поверхностей производит­ся за два перехода: получистовой — при глубине резания 8—10 мм, подаче 1,3—1,5 мм/об, скорости резания 34—36 м/мин и чистовой — при глубине резания 1,5—2 мм, подаче 0,8—1 мм/об, скорости реза­ния 38—40 м/мин. Обточка производится резцами Т15К6. Шейки об­рабатывают под шлифование. Вместо шлифования можно применить обкатку роликом, которая дает 7-й класс чистоты. Но в этом случае чистовая обработка должна быть проведена более тщательно, широ­ким пружинным резцом. После шлифования шеек начерно и начисто, на токарном станке подрезают начисто торцы бочки диаметром 900 мм и обтачивают галтели (R = 60 мм). Обработанные шейки и торцы полируют и зачищают до блестящего вида.

Обработку лопатки начисто производят на поперечно-строгальном станке (фиг. 48, б) за две установки с предварительной разметкой. Переходную конусную часть и радиусы подгоняют по шаблону. Для

Удаления сердцевины зева производят разметку и сверление отвер­стий по контуру с учетом припуска (фиг. 48, в). Отверстия диамет­ром 38—40 мм сверлят с перекрытием, После чего на слесарной опе­рации выбивают высверленную часть припуска. На расточном станке стороны и дно зева фрезеруют начерно (фиг. 48, г) с припуском 2 мм и начисто с припуском 0,02 мм под шабрение. Два переход­ных радиуса R = 20 мм растачивают.

Трефы после разметки обрабатывают на расточном станке за два перехода: черновой и чистовой. Последней операцией является шаб­рение плоскостей лопатки в размер 250 Х3 и плоскостей зева в раз­мер 200 Л3. На бочке зачищают 14 точек и производят испытание на твердость:

2. Обработка валка холодной прокатки. Обработка валка хо­лодной прокатки (фиг. 49) значительно сложнее. Это объясняется прежде всего повышенными требованиями к точности обработки, не­обходимостью получения высокой твердости рабочей поверхности, а также наличием центрального сквозного отверстия с уширенной ка­мерой для обеспечения термической обработки повышенного каче­ства.

Общая последовательность обработки валка:

1- Черновая обработка под нормализацию.

2. Нормализация.

3. Обработка под закалку..

4. Закалка с отпуском.

5. Чистовая обработка под второй отпуск.

6. Второй отпуск для снятия напряжений.

7. Окончательная обработка (отделка).

Черновая обработка в основном производится так же, как в рас­смотренных ранее примерах и отличается только операциями, свя­занными с образованием глубокого центрального отверстия с ка­мерой.

Отверстие принято называть глубоким, если его длина в 5 раз и более превосходит диаметр.

Обработка глубоких отверстий связана с целым рядом трудно­стей; основные из них следующие:

1) режущий инструмент устанавливается с большим вылетом от места закрепления в шпинделе станка, что снижает жесткость ин­струмента, вследствие чего трудно выдержать точное направление его;

2) ввиду несовпадения оси инструмента с осью отверстия, труд­но получить прямолинейность оси и цилиндричность отверстия;

. 3) затруднено наблюдение за состоянием инструмента;-

4) ухудшаются теплоотвод и охлаждение инструмента;

5) затруднена уборка стружки.

Глубокое сверление производится тремя методами:

Вращение получает инструмент (подача сообщается инструменту или детали);

Вращение получает деталь (инструмент получает только подачу).; ' вращение получают деталь и инструмент, но в разные стороны (подача сообщается инструменту).

По первому методу труднее достигнуть правильного положения оси отверстия и требуется более тщательная выверка установки детали относительно оси шпинделя и сверла.

На практике чаще предпочитают производить глубокое сверле­ние по второму методу, при вращающейся детали, так как в этом случае легче достигнуть правильного положения оси отверстия.

"Третий метод более сложный, так как требуется вращение и дет тали, и инструмента, что не всегда возможно осуществить. Но зато

По этому методу скорость резания определяют не ТОЛЬКО числом оборотов детали — ее можно регулировать скоростью вращения сверла.

Для обработки глубоких отверстий в валках вначале засверли - вают отверстие на длину, равную 2—3 диаметрам, жестким корот­ким спиральным сверлом, создавая этим правильное направление следующему (пластинчатому или перовому) ступенчатому сверлу. При диаметре отверстия более 100 мм применяют кольцевое свер­ление. При черновой токарной обработке валки на шейках протачи­вают пояски под люнет для установки и выверки при глубоком свер­лении. Концы отрезают на дисковой пиле согласно сделанным над­резам. Деталь устанавливают в вертлюг и на люнеты горизонталь­ного сверлильно-расточного станка или на крупный токарный ста­нок; вращение передается от шпинделя через кулачковый патрон или специальное поводковое приспособление. Сверление произво­дят пустотелым сверлом с последующей .расточкой с охлаждением эмульсией под давлением от 4 до 15 ат.

При глубоком сверлении применение охлаждающей жидкости способствует не только отводу тепла от инструмента, но и вымыва­нию стружки. С этой целью давление жидкости, особенно при ма­лых диаметрах отверстий, доводят до 80—100 ат. Расточку камеры (фиг. 50) производят специальной борштангой с радиальным пере­мещением резца или постепенным поворотом режущей пластины.

Для более устойчивого ПО ложения в отверстии расточ­ные борштанги снабжают дере­вянными (дубовыми) ко­лодками.

После улучшения, которое производится в термическом цехе, валок поступает на ме­ханическую обработку под за­калку. Устанавливают времен­ные пробки, и на токарном станке протачивают на шейках два места под люнеты. После удаления пробок в патроне и с люнетом за две установки под­резают торцы с припуском и растачивают отверстия под чи­стовые пробки, на которых производится обточка валка под закалку с припуском 0,5— 1,5 мм на диаметр на бочке и 3—6 мм на шейках, с чистотой 5—6-го класса. После закалки,, используя бочку как базовую, поверхность, обрабатывают от­верстия под пробки. На по­следних производят обточку под шлифование. Ввиду высо­кой твердости обрабатывают резцами Т15К6 с положитель­ным передним углом 10° и от­рицательным углом фаски 10° или резцами Т30К4. Затем про­изводят обработку всех осталь­ных поверхностей валка и пред­варительное шлифование с чи­стотой 7-го класса. После вто­рого отпуска производят чисто­вое шлифование и полирование валка с чистотой 8-го класса.

Заправку галтелей после шлифования производят ра­диусными резцами с пластин­ками твердого сплава.