Червячные валы, предназначенные для передачи вращения червячным колесам,
используются в мощных силовых установках металлургического, химического,
транспортного, судового и других видов оборудования. В машинах,
используемых в химическом производстве (червячных гомогенизаторах,
винтовых массомешателях, литьевых агрегатах, машинах по переработке
резины и пластмасс), червячные валы являются наиболее ответственными
рабочими органами.
В зависимости от формы боковой поверхности витков различают линейчатые и
нелинейчатые червяки. К линейчатым относятся архимедовы, конволютные,
эвольвентные и глобоидные червяки.
В качестве материалов для изготовления червячных валов используются
легированные и углеродистые стали. Эти стали хорошо обрабатываются,
имеют высокую износостойкость и большую сопротивляемость кручению.
Для улучшения эксплуатационных характеристик и повышения долговечности
работы валы червячных передач подвергаются
термической обработке — закалке, азотированию, цементации и т. п. Витки
червячных валов должны иметь твердость HRC 56—62.
Червячные валы химических машин, предназначенных для переработки
пластмасс, должны обладать высокой коррозионной устойчивостью вследствие
выделения агрессивных газов и жидкостей. В качестве заготовок для
крупномодульных червячных валов используют поковки и сортовой прокат.
Методом отливки получают заготовки для червяков крупных
резинообрабатывающих прессов диаметром 350 мм и выше.
Крупные червячные валы изготовляют из поковок, имеющих качественные
преимущества по сравнению с заготовками из проката. Ковка заготовки
червяка выполняется аналогично ковке валов; по форме заготовка
отличается наличием утолщения в средней части. После ковки заготовки
подвергаются термической обработке для снятия внутренних напряжений.
Технология механической обработки червяков всех типов принципиально
одинакова. Последовательность выполнения операций зависит в большинстве
случаев от вида термической обработки, применяемой для улучшения
качественных параметров червячных валов. Существенное отличие от типовых
технологических процессов заключается в способе обработки винтовой части
червячных валов.
Типовой технологический процесс изготовления цементируемых и
закаливаемых червячных валов состоит из следующих основных операций:
центрирование заготовки, предварительная токарная обработка, черновое
нарезание витков червяка, чистовая токарная обработка закаливаемых
поверхностей с припуском под шлифование, чистовое нарезание витков
червяка с припуском под шлифование, запиливание концов витков,
цементация, правка центров, снятие слоя цементации с незакаливаемых
поверхностей, закалка и отпуск, притирка центров, шлифование наружной
поверхности участка нарезки, витков червяка, шеек, полирование витков
червяка, проверка на магнитном дефектоскопе.
Основными технологическими базами при обработке червяков являются
центровые отверстия. Точность обработки посадочных шеек и винтовой
нарезки червяка зависит в значительной степени от качества подготовки
центровых отверстий.
Операцию центрования крупных червячных валов производят на расточных
станках. Центровые отверстия выполняются с предохранительным конусом.
При обработке высокоточных червяков в торцах растачивают глухие
отверстия, в которые запрессовывают закаленные втулки с центровыми
отверстиями. После термообработки центровые отверстия исправляют
шлифованием или притиркой. Черновую токарную обработку червяков
производят на мощных обдирочных станках с оставлением припусков 6...8 мм
на сторону.
После термообработки начисто обрабатывают поверхности шеек и поверхность
под винтовую нарезку. Диаметр окружности выступов червяка обрабатывают с
точностью не ниже восьмого квалитета. В целом технология токарной
обработки червяков мало отличается от технологии обработки ступенчатых
валов.
Операция нарезки винтовой поверхности червяка является наиболее
трудоемкой и ответственной и отличается большим разнообразием
применяемых способов обработки, инструментов, оснастки и оборудования.
Наиболее распространено нарезание червяков резцами, фрезами, резцовыми
головками, а также вихревое нарезание. В качестве отделочных операций
при обработке профиля винтовой нарезки применяют шлифование, притирку и
обкатывание.
При обработке червяков с большим модулем с целью сокращения трудоемкости
при выборке значительных объемов металла применяют способ вырезки
спирали между витками червяка. Для этого специальным резцом (рис. 88, а)
прорезают канавки (рис. 88, б) и удаляют металл, имеющий форму спирали.
При вырезке спирали правых червяков резец правой стороны винта
устанавливают режущей кромкой выше оси червяка, а резец левой стороны —
ниже оси на некоторую величину. Для червяка с левой нарезкой винта левый
резец следует устанавливать выше оси червяка, а правый — ниже.
Чистовая обработка профиля выполняется двумя резцами, предназначенными
для обработки левой (рис. 89, а) и правой
(рис. 89, б) сторон витка. Резцы устанавливаются
передней гранью по оси червяка.
Отклонение профиля в сечениях, имеющих теоретически прямолинейный
профиль, ограничивается допуском на прямолинейность профиля витка и
отклонения угла. Точность выполнения профиля червяка контролируют
шаблонами, установленными по окружности выступов.