Изготовление шаровых пальцев

Шаровые пальцы следует отнести к группе валиков сложного профиля. Они широко используются в качестве элементов шарнирных звеньев рулевых трапеций колёсных тракторов, а также в качестве деталей подвижных связей рулевого механизма.

Шаровые пальцы работают в тяжёлых условиях ударных знакопеременных нагрузок и абразивного износа, поэтому в автотракторной промышленности их изготовляют из калящихся сталей 45 или из легированных, главным образом хромистых, сталей.

Трущаяся во вкладышах сферическая поверхность головки пальца должна быть износостойкой — иметь повышенную твёрдость и чистоту обработки (обычно HRC 55-62). Остальная поверхность пальца должна сохранять пластичность, и её твёрдость обычно не превышает НВ 230-300.

Заготовки шаровых пальцев получают из калиброванного проката. Только для пальцев особо крупных размеров — тяжёлых грузовиков и крупных тракторов — используют горячекатаный материал, и заготовки получают горячей штамповкой. Шаровые пальцы диаметром до 50 мм могут быть получены обточкой из прутка на токарных автоматах и холодной или горячей высадкой. Получаемая таким методом заготовка поступает на резьбонакатный станок для получения резьбы на хвостовике. Как по производительности, так и по качеству поверхности резьбы при массовом производстве следует отдавать предпочтение накатыванию резьбы.

После обточки обычно поверхность сферической головки пальца закаляется т.в.ч., затем следуют отпуск, промывка и контроль твёрдости детали.

Изготовление шаровых пальцев заканчивается шлифованием сферической головки и посадочного конуса на бесцентрово-шлифовальных станках методом врезного шлифования с использованием фасонно заправленных кругов и специальных ножей, поддерживающих эти неуравновешенные детали. Шлифование ведут чаще последовательно в две операции; сначала шлифуют посадочный конус кругами, заправленными на конус, а затем — сферическую головку фасонными кругами. При относительно небольшой разнице диаметров головки и конуса используют станки с профильными кругами, шлифующими палец по всему контуру (конуса и сферы) и завершающими шлифование за одну операцию. Однако для такого шлифования необходимы круги весьма сложного профиля. При этом неравномерно изнашиваются отдельные участки круга, и его следует часто автоматически править по копирам.

При раздельном шлифовании головки и конуса используют простые устройства для правки круга.

Изготовление шаровых пальцев из высаженных заготовок на многоударных высадочных прессах-автоматах отличается высокой производительностью и точностью.

Такие заготовки могут после снятия небольшого облоя со сферы и накатывания резьбы поступать на термическую обработку и затем на шлифование. Этот метод отличается значительной экономией металла, отходящего при токарной обработке заготовки в стружку.

Для этих целей следует применять стали, которые можно закаливать. При холодной высадке деталей из сталей с содержанием углерода более 0,35 % появляется опасность образования трещин, создаётся наклёп и остаточные напряжения в заготовке, требующие проведения их отжига перед механической обработкой, многочасового цикла термообработки, громоздкого печного оборудования, появления окалины на заготовках, тепловых деформаций, вызывающих, в свою очередь, потерю точности размеров и взаимного расположения элементов заготовок.

Поэтому шаровые пальцы изготовляют из горячевысажен- ных заготовок. Горячей высадке подвергают заготовку лишь при формообразовании сферической головки, которое сопровождается значительной осадкой материала исходной заготовки. При высадке конической части пальца из цилиндрического прутка не происходит значительных перемещений материала, и эту операцию обычно ведут методом холодной высадки. Таким образом, получение заготовки горячей высадкой состоит из следующих операций: рубка на кривошипном прессе круглого прутка на штучные заготовки; холодная высадка конической части, редуцирование хвостовика под резьбу и выдавливание центрового углубления в торце хвостовика на механическом прессе; индукционный нагрев подлежащей деформированию части заготовки; высадка на механическом прессе сферической головки и выдавливание центрового углубления и поводковой полости.

Последующая механическая обработка горячевысаженной заготовки в отличие от холодновысаженной происходит в два этапа — предварительно и окончательно. Предварительная обработка сводится к обтачиванию заготовки в центрах на токарно-гидрокопировальном полуавтомате. Благодаря выдавленной в торце головки пальца треугольной поводковой полости и применению в передней бабке токарного станка специального ведущего центра, можно обточить за одну установку почти все поверхности заготовки.

Для обработки мелких пальцев, диаметры которых изменяются незначительно, применяется более производительный способ параллельного (а не последовательного) обтачивания всех поверхностей, используя токарные многорезцовые полуавтоматы, снабжённые двумя поперечными встречно работающими суппортами. На суппортах этих станков установлены ши- |ижие призматические резцы фасонного профиля для одновременного обтачивания всего контура детали.

Другим вариантом высокопроизводительного процесса обтачивания шаровых пальцев является использование шестишпиндельных токарных полуавтоматов с гидрокопировальными суппортами на всех шести позициях. В этом случае производительность операции копирного обтачивания приближается к производительности пруткового автомата с использованием резцов радиального точения.

Дальнейший процесс обработки горячевысаженной заготовки — обозначение резьбы на хвостовике, термическая обработка и шлифование головки и конической части. При изготовлении крупных пальцев тяжёлых машин используют круглошлифовальные станки, снабжённые фасонно заправленными кругами для врезного шлифования [46].

Авторы: Дуюн Т.А., Погонин А.А., Федоренко М.А., Бондаренко Ю.А.