Валы - конструкции, передающие крутящий момент и (или) воспринимающие действующие на них силы со стороны опор и расположенных на них деталей. Производятся из различных материалов в зависимости от функционального назначения: стали различных марок, жаропрочных сплавов, пластмасс, алюминия. Для производства стальных валов часто используются низколегированные стали. Если же изделие будет работать в агрессивной среде, выбираются коррозионно-устойчивые марки. Современные технологии позволяют производить валы разной длины и диаметра.
Производство валов включает в себя несколько технологических этапов:
- Конструирование, в том случае, если требуется вал уникальных размеров и конфигурации. Разрабатывается проект с необходимыми расчетами и элементами компьютерного дизайна.
- Подбор заготовок нужного размера и материала.
- Обработка заготовок на токарных станках: обработка поверхностей деталей, их обточка.
- На фрезерных станках производится дальнейшая обработка конструкции – фрезерование проточек и шпоночных пазов вала, шлицов.
- Контроль точности размеров вала и его геометрии, дополнительная шлифовка поверхности.
- Полностью готовая конструкция подвергается динамической балансировке – виброналадке для исключения вибрирования вала в процессе эксплуатации, и снижения потерь в передаче крутящего момента.
- Нанесение на внутренние и внешние поверхности детали финишных покрытий, обладающих защитными и специальными свойствами, варьируемыми в зависимости от сферы применения вала.
Для того, чтобы продлить срок службы, часто применяется обрезинивание валов, или нанесение на них защитного слоя электродуговым напылением. Такие покрытия предохраняют вал от коррозии и воздействию химически агрессивных сред. Для снижения трения особо точных валов при эксплуатации, они могут быть хромированы.
По форме геометрической оси валы можно разделить на:
- прямые, наиболее часто используемые в машинах и механизмах на промышленных предприятиях;
- коленчатые, или же эксцентриковые – элементы поршневых механизмов. Такие валы преобразуют возвратно-поступательное движение во вращательное;
- гибкие - применяются там, где необходимо передавать вращающий момент при большом изгибе вала, где нет жёсткой связи между приводом и рабочим инструментом.
По форме валы могут быть цилиндрические, полые, ступенчатые.
Изготовление валов – высокотехнологичный процесс, который должен находиться под постоянным инженерным контролем.
Зубчатые колёса - важная часть механизмов, работающая по принципу передачи вращения диском с зубьями на цилиндрической или конической поверхности, входящими в зацепление с зубьями другого зубчатого колеса. Зубчатые колеса (их часто называют шестернями) могут быть изготовлены на универсальных фрезерных станках, имеющих дополнительные приспособления, или на специально предназначенном для этой операции оборудовании. Выделяют три способа производства зубчатых колёс.
1. Способ копирования, или деления. Профиль фрезы в точности копирует профиль впадины нарезаемого колеса. Для нарезки используются универсальные фрезерные станки, оснащённые делительной головкой. Инструментом служат дисковые или пальцевые фрезы. Такой способ применяется в основном в ремонтных цехах, а в крупных промышленных масштабах практически не используется. К недостаткам метода можно отнести невысокую точность и недостаточную его производительность. Для нарезания колёс различной формы требуется большое количество инструмента сложной конфигурации и различных размеров. Фрезерный станок должен иметь дополнительное оснащение.
2. Метод огибания, или обката. Инструмент изготовления, а это может быть долбяк, гребёнка, либо червячная фреза, выполняет функцию эвольвентного колеса, оснащённого режущей кромкой. Во время процесса, режущему краю и заготовке, помимо резательного импульса, придаётся ещё и движение обкатки аналогично движениям зубчатых колёс в зацеплении. При таком движении на колесе нарезается в автоматическом режиме требуемое количество зубьев. Процесс нарезки идёт непрерывно, что повышает производительность, и более точно, так как не требуется производить предварительное деление. Одним инструментом из инструментальной стали нарезается разное количество зубьев.
Долбяк - колесо, оснащённое зубьями с режущим краем. Во время работы зубодолбёжного станка происходит возвратно-поступательное движение долбяка относительно нарезаемого колеса. После двойного движения происходит поворот колеса и инструмента на шаг;
Гребёнка - рейка с зубцами и кромкой, обеспечивающей резание, по их контуру. Она возвратно-поступательнодвижется вдоль осевой линии изготавливаемого зубчатого колеса, заготовка зубчатого колеса поворачивается вокруг своей оси.
Червячная фреза нарезает зубья при взаимном движении фрезы и колеса, как это происходит при червячном зацеплении.
3. Горячее накатывание применяется в том случае, если нужна повышенная точность зубчатого колеса. В этом случае заготовка нагревается с помощью индукционных токов на глубину, превышающую длину зубьев. Металл, нагретый до состояния пластичности, обрабатывается зубонакатным оборудованием. Операция происходит в несколько итераций, на последней стадии полученные зубья обкатываются до требуемой формы.