Какво представлява машинно обработеният вал?
Обработеният вал е цилиндрична или кръгла част, която улеснява предаването на въртеливо движение и мощност. Те са много полезни в редица приложения, включително в автомобилите и самолетите. Изработените по поръчка валове се изработват в пръти, които се подлагат на линейни движения, необходими за точността на машината. И двата вида валове трябва да се изработват в тесни граници. Те трябва да могат да понасят специални натоварвания и да работят ефективно при тежки условия.
Производството на шахти има дълъг исторически опит. Най-ранните данни идват от Персеполис, Иран, където машини са оформяли метални пръти във валове. Този процес се е развивал през вековете. Той отговаря на нуждите на индустрии като автомобилната, космическата и машиностроителната. Днес се произвеждат различни валове за различни приложения, като се използват съвременни техники и материали.
Обработените валове използват ротационна сила, като предават въртящ момент, който позволява безпроблемна работа и ефективност на машините. Изработените по поръчка валове могат да осигурят най-доброто линейно движение. Така се предотвратяват проблеми като биене. И двата вида са от решаващо значение. Те подобряват производителността и функционалността на машините. Така че те са от съществено значение в много области.
Обработка на поръчкови машинни валове
Производството на валове по поръчка има три основни предимства. Те имат точни размери, точност и превъзходна повърхност. Процесът започва с определяне на предназначението на вала. Това включва условията, на които ще бъде подложен, и изискванията на проекта. Така се гарантира, че всеки един от тях е точен и работи както е необходимо.
Избор на материал
Изборът на материал е от решаващо значение. Алуминий, въглеродни влакна, стомана и пластмаса са материали, използвани за други цели. Например в промишлеността хората използват стомана, защото тя е предизвикателна. Алуминият се използва в превозните средства за отдих главно заради своята лекота.
Проектиране и програмиране
На етапа на проектиране трябва да се определи материалът, използван за изработката на вала, както и неговият диаметър и дължина. След това се изготвя подробен проект с помощта на CAD софтуер. След този процес на обработка CAM софтуерът се програмира, за да генерира траектории на инструментите и CNC програма (G-код).
Рязане и оформяне
Този материал се изрязва във форма с помощта на триони или лазери, след което се обработва до необходимия размер с помощта на фрези с ЦПУ. Грубото обработване включва нарязване на материала на по-малки парчета, докато те се обръщат с помощта на фреза, за да се оформят точно.
Настройка на машината
За да настроите машина с ЦПУ, трябва да изберете подходящия тип машина – фреза или струг, да подготвите детайла и да изберете режещи инструменти, наред с други неща. Това е свързано със закрепването на детайлите с приспособления и използването на остри режещи инструменти, за да има прецизност.
Процес на обработка на валовете
CNC струговането се справя добре с цилиндрични детайли. То е идеално за изработване на валове по поръчка. То трябва да включва и внимателно наблюдение и проверки през цялото време. Те трябва да осигурят качеството.
Термична обработка
Съществуват различни видове процеси на термична обработка. Обработката с чук гарантира, че валът може да понесе температурните промени и промените в околната среда по време на употреба.
Повърхностна обработка
Повърхността на валовете може да бъде подобрена чрез бластиране, анодиране или пасивиране. Ако това бъде постигнато, те ще служат по-добре на предназначението си и ще изглеждат винаги добре. Това се прави и чрез галванизиране. Методите отговарят на спецификациите, изисквани за различните приложения.
Инспекция и контрол на качеството
За измерване на всички валове по поръчка се използват микрометри, измервателни уреди, шублери и др., за да се гарантира, че те отговарят на желаните допуски.
Опаковка
Накрая валовете се опаковат внимателно. Целта е да се избегнат повреди при транспортирането. Те трябва да достигнат до местоназначението си непокътнати, за да могат да се използват в различни приложения.
Разновидности и приложения на машинно обработените валове
Кухи валове
Кухите валове имат отвор или пространство в центъра си, което позволява бързото преминаване на течности, проводници и други елементи, което ги прави по-достъпни за приложения, чувствителни към теглото, като състезателни автомобили и самолети. Те са по-леки от плътните валове със същия размер. Те играят важна роля и в конвейерните системи, помпите и медицинските изделия. По-ниското им тегло помага на автомобилната и космическата индустрия. То подобрява производителността и горивната ефективност.
Валове с резба
Валовете с резба имат вътрешна или външна резба, която съвпада с аналогични елементи като гайките. Например, валовете с резба са най-подходящи, когато често се налага сглобяване или демонтаж при електрическа или водопроводна работа. Шпинделите с резба, водещите винтове и устройствата за закрепване също използват по подходящ начин валове с резба. При механичните сглобки обаче настройките трябва да са прецизни. А фитингите трябва да са сигурни.
Валове с ключове
Валовете с шпонки имат уникален прорез, наречен шпонка, който запазва зъбните колела, ролките или зъбните колела неподвижно върху тях. След като бъдат монтирани на валовете с шпонки, шпонката не позволява на частите да се въртят или да се изплъзват от мястото си. Такива ситуации изискват оборудване с висок въртящ момент като двигатели и помпи. Например промишлените двигатели могат да имат валове с шпонки, които запазват зъбните колела непокътнати. Това улеснява плавното и надеждно предаване на енергия.
Валове със шлицове
Валовете с шлицове притежават канали, наречени шлици, които пасват точно на съответстващите шлици, намиращи се на части като колела на ремъци или зъбни колела. Твърдото прилягане позволява на мощността да преминава безпроблемно през тези части. Това е полезно за позиционирането и въртящия момент. Например в автомобилните трансмисии всички части трябва да се движат заедно. Това се дължи на шлицовите валове. По този начин се осигурява ефективно предаване на мощността. Те се използват, наред с другото, в автомобилната промишленост, както и в индустриални и космически приложения.
Конусни валове
Конусовидните валове стават по-тънки по дължината си. Тази форма осигурява здраво захващане на части като ролки, зъбни колела и главини на автомобилни колела. Тези валове често са снабдени с шпонков канал или са изработени така, че да пасват конусовидно, за да останат компонентите надеждно монтирани. Освен това конусовидният дизайн улеснява разглобяването и сглобяването на различни части. Това спомага за опростяване на подмяната или работата по поддръжката. Например в главината на автомобилно колело конусовидният вал осигурява плътно прилепване, което поддържа колелото сигурно и стабилно.
Твърди валове
Твърдите валове са като малки стоманени или алуминиеви пръти, които са разтеглени в дълги пръти. Те са основни, но здрави. Така че могат да се използват в приложения със слаба мощност или ниска скорост. Те включват ръчни инструменти за домакински уреди и малки машини. Тяхната здрава структура ги прави изключително издръжливи, когато се разполагат в различни механични системи.
Стъпаловидни валове
Стъпаловидните валове имат няколко диаметъра по дължината си, което им позволява да държат лагери, зъбни колела и ролки, както и други части. Тази характеристика позволява на детайлите лесно да преминават от един диапазон на размери в друг. Това ги прави широко използвани в системите за предаване на енергия. Стъпаловидната конфигурация повишава гъвкавостта, позволявайки сложни механични сглобки.
Бутални валове
Тези задвижвани от бутала бутала се движат напред-назад през стените на цилиндъра, за да генерират движение. В този случай е типично движението, произтичащо от големи, тежки предмети, които се плъзгат нагоре или надолу по пръта. Конструкцията на вала на буталото е здрава. Той може да издържи на големите сили при тези употреби. Така осигурява надеждна работа.
Червячни валове
Във вътрешността на червячния вал има дискове, подобни на червеи. Те могат да се въртят по осева линия, успоредна на движението им в червеевото пространство. Предприятията за преработка на храни трябва да бъдат ефективни и устойчиви. Червячните нишки са също така подходящи задвижващи механизми за повечето вентилатори. Уникалната му форма позволява плавно предаване на движението. По този начин се намалява разточителното триене в механичните системи.
Зъбни валове
Тези трансмисии са от съществено значение за автомобилите и други уреди, в които предавките играят важна роля. Можете да изберете ръчни или автоматични предавателни валове. Това му позволява да изминава дълги разстояния с висока скорост, без да се износва.
Техники за производство на прецизни валове
CNC стругова машина
Струговата машина с ЦПУ е много бърза за обработка на цилиндрични струговани части. Машината се върти около шпиндела на задния вал и пробива отвори в материала с неподвижен режещ инструмент, придържан от револверно плъзгало. Тя е значима, защото осигурява всеки желан диаметър и повърхностна обработка. Предпочитана е при високообемно производство, тъй като специализираните ѝ инструменти режат материала от въртящия се вал.
CNC фрезови машини
При този процес се използва въртяща се фреза за създаване на елементи като шлицове, плоскости и шпонки. Той оформя стационарния вал в необходимата форма и размер. Инструментът може да бъде въртящо се многоточково устройство или челна фреза. Той се монтира в адаптерния държач на фрезовата глава или револверния плъзгач на машината с ЦПУ. Фрезовите срезове са винаги точни и прави върху неподвижния вал.
Машини за шлайфане с ЦПУ
За да се гарантира, че обработените валове са гладки, при шлайфане с ЦПУ те се търкат срещу въртящи се абразивни колела или дискове. Това гарантира, че готовите продукти отговарят на допуските на размерите и определените размери. Изработените по този начин задвижващи валове по поръчка трябва да имат зададени допуски и размери, за да функционират правилно. Това води до добро качество на довършителните работи.
CNC пробивна машина
С помощта на машини с ЦПУ се произвеждат и последователни канали с различни диаметри по валовете; тези канали могат да бъдат по-дълбоки в зависимост от предназначението им. Със своята ниска цена и простота тя добре оформя отвори и канали в персонализирани валове.
Електроразрядна обработка (EDM)
Електричеството се използва за отстраняване на част или на целия детайл от метала. По този начин се създават малки елементи, наречени компоненти, в метали като стомана, мед или алуминий. Този процес се нарича EDM. Той прави безполезен експертния опит в създаването на сложни характеристики. Това е така, защото може да се направи без специални познания за правилата за проектиране на производството. Вместо това е необходимо само основно разбиране на математиката, включително тригонометрия. Това се използва при изработването на миниатюрни черти върху твърди валове.
Материали за обработка на части на валове
Различни материали с уникални свойства правят прецизни валове, които отговарят на специфичните нужди на приложението. Те трябва да са в състояние да се справят с експлоатационните изисквания, тъй като трябва да са здрави и издръжливи.
Алуминий
Тъй като е лек и устойчив на корозия, алуминият може лесно да се обработва. Например, той е идеален за приложения с ниско тегло, като например високопроизводителните и космическите сектори. Пример за това са състезателните автомобили, в които често се монтират алуминиеви задвижващи валове, за да се намали теглото и да се подобри ускорението.
Неръждаема стомана
Неръждаемата стомана е идеална за условия, изложени на вода или корозивни елементи, тъй като е изключително устойчива на корозия. Те са често срещани в класове 304 и 316 в химически заводи и морски условия и не ръждясват лесно, когато са подложени на тежки условия.
Въглеродна стомана
Въглеродната стомана може да се обработва термично за постигане на допълнителна твърдост, тъй като има отлична якост на опън и възможност за обработка. Във валовете на помпи и двигатели се използват предимно нисковъглеродни видове, а клас 1045 е известен за тези две приложения. Нисковъглеродните стомани предлагат добра якост. Това ги прави рентабилни. Високовъглеродните стомани осигуряват още по-голяма якост.
Титан
Известен е с високото си съотношение между здравина и тегло и устойчивостта си на корозия. Титанът се използва и в космическата индустрия. Той се нуждае от изключителна здравина, тъй като е с висока производителност. От титан се правят нестандартни валове; това означава, че те могат да издържат на натоварване, преди да се счупят.
Легирана стомана
Този материал е здрав, както сплавите 4140 или 4340, и се използва при тежки условия с високи температури. Обикновено конструкторите ги закрепват за големи промишлени двигатели и машинни конструкции. Тези стомани могат да съдържат молибден, хром и никел. Тези елементи повишават устойчивостта на износване.
Никелови сплави
При високи температури и отлична устойчивост на корозия никеловите сплави като Inconel 600 и 800 са надеждни. Те се използват за валове на турбини и други взискателни приложения. Те могат да се използват дори при тежки условия и все още запазват свойствата си.
Композитни материали
Усъвършенстваните композитни материали, като въглеродните влакна, направиха състезанията за високи постижения популярни. Те съчетават отлично качествата на висока якост и лекота. Някои от тях са идеални в случаите, когато е необходимо да се намали теглото със значителна сума. Те се превръщат в чудесни заместители на металите; идват на помощ, когато традиционните материали не издържат.
Повърхностна обработка за валове по поръчка
Пасивиране
За подобряване на вала от неръждаема стомана се използва пасивиране. Почистването на този тип валове с киселина премахва свободното желязо и други замърсители. Така се образува пасивен оксиден слой, който подобрява устойчивостта на корозия.
Анодиране
Анодирането е най-доброто решение за алуминиеви валове, като им придава твърда повърхност, устойчива на корозия. Анодирането също така подобрява естетическия му вид, особено при въвеждането на декоративни цветни бои.
Галванизиране
Галванизирането добавя тънък цинков, никелов или златен слой върху повърхността. Това го прави изключително устойчив на износване и корозия.
Бластиране с мъниста
При бластирането с топчета се използват стоманени топчета под високо налягане или фини стъклени частици за почистване на повърхността. Тя придава на последната чист, матов или сатенен вид.
Полиране
Този метод отстранява всички вдлъбнатини и драскотини чрез абразия. Това предотвратява замърсяването и окисляването. Освен това повишава устойчивостта на корозия и отразяващата способност.
Хромирано покритие
Този тип валове се покриват с тънък слой хром, което води до повишена твърдост и устойчивост срещу ръжда. Той има блестящо, но здраво покритие, което може да издържи на тежки условия, включително сценарии на продължителна употреба.
Съвети за производство на части за валове
За да издържат на очакваните натоварвания и въртящи моменти, трябва да се уверите, че частите на валовете са надеждни и точни. Чрез този процес може да се избере подходящ материал и диаметър на вала, за да се предотврати повреда по време на работа.
Материал на вала
Подходящият материал трябва да се избере въз основа на здравината, температурата и устойчивостта на корозия, наред с други фактори. Обичайните материали включват неръждаема стомана, въглерод, сплави и алуминий. Изборът на материал трябва да съответства на изискванията на проекта и разпределението на бюджета.
Определяне на дължината и диаметъра на вала
Обработката на дължината и диаметъра на вала в съответствие с изискванията на приложението помага да се избегнат отклоненията и вибрациите. Изберете форма на напречното сечение, която може да издържи на натоварване.
Повърхностна обработка
Подходящата повърхностна обработка подобрява издръжливостта на вала. Примери за такива покрития са анодизация или прахово покритие. Те повишават устойчивостта на корозия, износване и триене.
Контрол на качеството при обработката на валове
Когато става въпрос за функционални валове, контролът на качеството е от решаващо значение. Редовните инспекции и изпитвания проверяват размерите, свойствата на материалите и повърхностните покрития. Някои методи включват координатно измерване и изпитване на грапавостта и твърдостта на повърхността. Те също така осигуряват проследимост и съответствие с правилата чрез задълбочена документация.
Анализ на стреса
Извършването на анализ на напреженията разкрива областите, склонни към високи напрежения, и точките на повреда в общи линии. Инженерният софтуер моделира това с помощта на техники за оптимизация.
Подравняване на вала
За постигане на подходящо подравняване могат да се използват прецизни инструменти и подходящи техники. Съобразете се с околната среда, така че да се намалят вибрациите, като по този начин се намали и износването.
Заключение
Обработените валове играят ключова роля в съвременните машини, като осигуряват безпроблемна работа и висока производителност. Благодарение на прецизното производство и строгия контрол на качеството тези компоненти отговарят на строгите индустриални стандарти.
Партнирайте си с нас, за да използвате най-съвременната технология за механична обработка за висококачествени валове, съобразени с вашите специфични нужди. Нека заедно да стимулираме иновациите.
