A A A

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.