Способ обработки распределительного вала

Распределительные валы в зависимости от числа цилиндров и их расположения имеют достаточно сложную конструктивную форму. Они различаются по длине, числу опорных шеек, количеству кулачков и их расположению. Обычно двигатель имеет один распределительный вал с чередующимися по длине опорными шейками, впускными и выпускными кулачками. Существуют конструкции двигателей, имеющие два распределительных вала, на одном из которых кулачки только с профилем "впуска" на другом - "выпуска". Отдельные конструкции распределительных валов имеют центральное отверстие, через которое подводится смазка к трущимся поверхностям опорных шеек.

Все конструкции валов имеют с одного конца (или с двух) фланец или шлицевый конец для установки шестерни. Крайне редко шестерня выполняется за одно целое с валом.

С точки зрения механической обработки распределительные валы относятся к разряду нежестких и нетехнологичных деталей.

Качество изготовления распределительных валов может быть характеризовано следующими параметрами:

точность диаметров опорных шеек соответствует 6 .7 квалитетам с допуском некруглости в пределах 0,01 мм;

относительное биение шеек 0,015 . 0,025 мм;

отклонение оси симметрии кулачков относительно оси базового кулачка ±1°;

шероховатость рабочих поверхностей кулачков 0,63 Ra

твердость профиля кулачков 57-61 НRС.

Материалом для распределительных валов является в основном сталь 45 селект с содержанием углерода 0,42 .,. 0,47 %, низкоуглеродистые легированные стали с последующей цементацией рабочих шеек и профиля кулачков и чугуны с шаровидной формой графита.

Заготовки стальных распределительных валов получают методом горячей штамповки из круглого или периодически фасонного проката. Заготовки валов из чугуна получают отливкой в оболочковые или песчаные формы.

Базами при механической обработке являются: в радиальном направлении - центровые отверстия; в осевом ~ торец одного из кулачков или торец фланца; в угловом расположении - профиль крайнего кулачка или отверстие под штифт на торце фланца.

Построение схемы технологического процесса распределительных валов в основном определяется объемом выпуска (типом производства) и видом исходной заготовки.

Для крупносерийного и массового типов производств при штампованной заготовке механическая обработка осуществляется в следующей последовательности:

обработка торцов и сверление центровых отверстий;

сверление центрального отверстия (при его наличии);

предварительное точение опорных и промежуточных шеек с подрезкой торцов шеек и торцов кулачков;

предварительное точение или фрезерование профиля кулачков;

сверление, развертывание отверстий под штифт на торце фланца;

предварительное шлифование рабочих (опорных) шеек, торцов фланца и профиля кулачков;

сверление радиальных отверстий (при их наличии);

закалка ТВЧ профиля кулачков;

чистовое шлифование рабочих шеек и профиля кулачков;

контроль качества изготовления.

Основной сложностью при обработке длинных стальных валов является их малая жесткость. Под действием усилий резания деталь деформируется, что приводит к несоосности (биению) отдельных поверхностей и "скручиванию" вала - угловому смещению осей профиля кулачков относительно базового отверстия и друг друга.

Обработка торцов, центровых отверстий, опорных шеек, торцов кулачков и шеек в крупносерийном производстве осуществляется на специальных станках. Профили кулачков обрабатываются одновременно на специальных токарно-копировальных полуавтоматах. Для длинных валов используются станки с синхронным приводом передней и задней бабок.

Весьма перспективным методом является обработка наружной поверхности валов на круглофрезерных станках (с системой ЧПУ или по "жесткой" программе) с наружным фрезерованием. За один установ детали могут быть обработаны все шейки, торцы и профили кулачков с прямолинейным или даже вогнутым контуром. С применением профильных фрез одновременно с контуром могут быть обработаны и фаски на кулачках. Это позволяет значительно упростить технологический процесс обработки, уменьшить трудоемкость изготовления и количество оборудования на линии. Внешний вид рабочей зоны станка фирмы "Не11ег" показан на рис. 53.