Ogólne uwagi o obróbce mechanicznej wałów korbowych
Wały korbowe stanowią najbardziej pracochłonne elementy stalowe silników (liczba operacji sięga często 100, a niekiedy więcej) i z reguły zasadnicze operacje ich obróbki, niezależnie od wielkości produkcji, wykonywane są na obrabiarkach specjalizowanych i specjalnych.
Trudności przy obróbce wałów korbowych wynikają nie tylko ze skomplikowanego kształtu i dużych wymagań co do dokładności, lecz również z małej ich sztywności. Wały odkształcają się (wyginają i skręcają) podczas obróbki przede wszystkim w wyniku działania sił skrawania. Przy obróbce długich wałów istotną rolę odgrywają również odkształcenia powstające pod działaniem ciężaru własnego wału oraz wskutek nacisk* kłów. Z tych względów w czasie całej obróbki, a zwłaszcza przy operacjach zgrubnych, związanych ze zdejmowaniem znacznej ilości metalu, powinny być stosowane wszelkie sposoby umożliwiające zmniejszenie odkształceń, a więc dwustronny lub środkowy napęd, podtrzymki itp. Oprócz tego należy stosować prostowanie wału po każdej operacji, która może spowodować odkształcenie.
Czopy główne oraz oba końce wałów obrabia się ustalając i mocując wał w kłach, natomiast przy obróbce czopów korbowodowych ustala się wał na szlifowanych czopach głównych. Ta zmiana podstaw obróbkowych umożliwia:
1)uniknięcie błędów ustalenia (przez wykorzystanie zasadniczych podstaw obróbkowych, tj. czopów głównych) i tym samym uzyskanie koniecznej dokładności wzajemnego położenia osi czopów głównych i korbowodowych, czyli wymiaru promienia wykorbienia;
2)pewne zamocowanie i sztywniej sze podparcie na czopach zamiast w nakiełkach; w ten sposób unika się szkodliwych następstw zużywania się nakiełków.
Przy obróbce czopów korbowodowych nie wystarcza ustalenie wału na czopach głównych, ponieważ trzeba jeszcze zapewnić właściwe jego położenie kątowe. W produkcji seryjnej wał korbowy do obtaczania pierwszej pary współosiowych, skrajnych czopów korbowodowych ustala się zwykle według rysy wykonanej na ramieniu wału. Do ustalenia kątowego przy obróbce następnych czopów korbowodowych wykorzystuje się czopy korbowodowe poprzednio obtoczone.
W produkcji masowej do ustalenia kątowego wału przy obróbce czopów korbowodowych wykonuje się pomocnicze podstawy obróbkowe w postaci specjalnie w tym celu obrobionych powierzchni na dwóch skrajnych ramionach wału (rys. 345). Przy frezowaniu ich wał ustala się w odpowiednim położeniu kątowym według nieobrobionych czopów korbowodowych. Obróbkę tę często łączy się w jedną operację z frezowaniem ścięć na dwóch środkowych ramionach wykorzystywanych
przy obróbce skrajnych czopów głównych i końców wału na wielonożowych półautomatach tokarskich z napędem środkowym.
Do ustalenia kątowego wału przy szlifowaniu czopów korbowodowych niektóre wytwórnie wykorzystują specjalne, dokładnie rozwiercone, otwory ustalające w kołnierzu.
Typowa kolejność wykonywania zasadniczych operacji obróbki samochodowych i ciągnikowych wałów korbowych jest następująca:
1) prostowanie półfabrykatu;
2) obróbka pomocniczych podstaw obróbkowych: frezowanie powierz
chni czołowych i nakiełkowanie oraz frezowanie powierzchni ustalających
na ramionach (do ustalenia kątowego);
3) sprawdzenie prostoliniowości i prostowanie w kłach;
4) toczenie czopów głównych oraz przylegających do nich powierzchni
czołowych ramion oraz końców wału;
3)prostowanie w kłach;
4)zgrubne szlifowanie czopów głównych i końców wału;
7) toczenie czopów korbowodowych oraz przylegających do nich.po
wierzchni czołowych ramion;
5)prostowanie w kłach;
zgrubne szlifowanie czopów korbowodowych;
6)obróbka otworów: a) w kołnierzu — do zamocowania koła zamachowego i osadzenia łożyska wałka skrzyni biegów, b) w przednim końcu — do zamocowania zazębiacza, c) otworów olejowych (zwykle skośnych) w czopach i ewentualnie otworów osiowych w czopach (zmniejszających ciężar wału);
frezowanie rowków wpustowych w miejscach osadzenia koła zębatego napędu rozrządu i koła klinowego napędu wentylatora;
7)hartowanie powierzchniowe czopów wału;
8)kontrola twardości i prostowanie w kłach;
9)wykańczające szlifowanie czopów głównych, końców wału, czopów korbowodowych oraz zewnętrznych i czołowych powierzchni kołnierza;
10)kontrola na defektoskopie magnetycznym;
wyważanie;
11)polerowanie lub dogładzanie czopów głównych i korbowodowych;
12)mycie, suszenie i kontrola ostateczna.
Na rys, 346 pokazano jednolity wał korbowy produkowany w małych seriach do wielkich silników z zapłonem samoczynnym o mocy 1000 KM,
a na rys. 347 — odkuwkę swobodną, stanowiącą półfabrykat tego wału; kolejność zasadniczych operacji jest w tym przypadku następująca:
13)nakiełkowanie,
14)toczenie wstępne czterech czopów głównych (2, 3, 5 i 6),
skręcanie wykorbień,
wycinanie wykorbień,
obróbka cieplna,
kontrola obróbki cieplnej,
sprawdzenie prostoliniowości i prostowanie, .
15)trasowanie,
16)zgrubne toczenie czopów głównych oraz przylegających do nich powierzchni czołowych ramion,
10) trasowanie,
11) zgrubne toczenie czopów korbowodowych oraz przylegających do
nich powierzchni czołowych ramion,
12) frezowanie lub struganie zewnętrznych powierzchni ramion,
13) wiercenie otworów osiowych w czopach głównych i korbowodowych,
14) toczenie wykańczające czopów głównych i korbowodowych,
15) obróbka otworów olejowych, otworów w kołnierzu i otworów gwintowanych,
16) kontrola ostateczna.
Jak już poprzednio wspomniano, wały korbowe bardzo dużych silników wykonuje się jako częściowo lub całkowicie składane. Przebieg obróbki częściowo składanego wału jest zwykle następujący. W przypadku stosowania starej metody kucia (patrz rys. 72) najpierw należy usunąć materiał pomiędzy wykorbieniami przez wiercenie szeregu otworów i następnie dłutowanie lub wypiłowywanie tak, jak w wałach jednolitych. Z kolei czop korbowodowy obtacza się, a ramiona poddawane są struganiu lub dłutowaniu ze wszystkich stron; potem następuje wytaczanie w nich otworów na czopy główne. Podczas obróbki wykorbienia tylko te otwory wykańczane są ostatecznie (na wytaczarkach lub niekiedy na tokarkach karuzelowych). Czopy korbowodowe toczy się z naddatkiem 5r10 mm na średnicy, a nawet większym; na powierzchni ramion też pozostawia się niekiedy niewielkie naddatki. Czopy główne i końcowe części wału toczy się wykańczająco w miejscach połączenia z ramionami, a na pozostałych częściach pozostawia się naddatek. Następnie po złożeniu, wał toczy się wykańczająco w ten sam sposób jak i wał jednolity. W niektórych przypadkach wykorbienia i czopy główne obrabia się od razu wykańczająco.
Przy obróbce wałów korbowych całkowicie składanych ramiona wykorbień i wszystkie czopy obrabiane są oddzielnie.