Выше, при описании существующих способов производства, были приведены два совершенно отличных друг от друга способа получения рифленой поверхности вала. Первый способ, который широко применяется на электромашиностроительных заводах, состоит в накатывании поверхности при помощи двух или одного накатных роликов, имеющих небольшую ширину, укрепленных в соответствующей державке, в свою очередь устанавливаемой на супорте станка. Подлежащий накатыванию вал устанавливается в центры токарного станка и приводится во вращение, в то время как супорт с установленной на нем державкой получает движение подачи, причем ролики удерживаются тесно прижатыми к валу. Недостатки этого способа сводятся к следующему:
а — невозможность получения прямолинейного рифления, что является основным техническим требованием;
6 — неравномерность самого рифления, так как вследствие неизбежной деформации вала в процессе его накатывания глубина рифления в средней части будет значительно меньшей, чем у краев;
в — дороговизна и высокая трудоемкость процесса накатывания.
Накатывание по второму способу производится при помощи широких плоских плашек на мощном резьбонакатном станке. При таком способе может быть достигнута полная прямолинейность всего рифления, в пределах точности изготовления самих резьбонакатных плашек. Недостатком этого способа является необходимость иметь крупный резьбонакатный станок. Все рифление накатывается за один ход станка, причем вал в процессе накатывания находится в вертикальном положении, и, следовательно, высота накатных плашек должна равняться максимальной длине рифленой части. Для того чтобы достаточно отчетливо представить себе всю совокупность технических требований, предъявляемых к рифлению, и оценить их значение, рассмотрим несколько более подробно явления, происходящие в рифленой части при запрессовке вала. Как известно, при обычном прессовом соединении, для которого вал и отверстие делаются гладкими, требуется иметь допуски на их размеры в очень жестких пределах. В частности, для тех диаметров, с которыми приходится иметь дело в мелком электромашиностроении, допуски нужно выдерживать в пределах 0,015—0,025 мм. Такая точность в размерах, не говоря уже о том, что она в значительной степени удорожает вал, оказывается практически трудно достижимой при изготовлении отверстия в сердечнике ротора, состоящего, как известно, из большого числа тонких штампованных листов. Поэтому рифление вала, позволяющее обеспечить надежное прессовое соединение при значительно более грубых допусках в размерах деталей перед их спрессовкой, является для большинства случаев мелкого электромашиностроения удачной конструкцией соединения. Следует напомнить, что при гладком соединении и при запрессовке сердечника ротора при обычной комнатной температуре почти всегда является обязательным устройство шпонки, в то время как при рифлении необходимость в последней отпадает, так как каждый отдельный лист укреплен на вале достаточно надежно. Для того чтобы рифленое прессовое соединение было достаточно прочным; оно должно иметь представленный на вид, при котором каждый зуб полностью участвует в соединении. В том случае если форма рифлений была слишком острой и натяг при прессовании был чересчур большим, может иметь место срез рифлений в процессе прессования, что отрицательно влияет на качество соединения. Высококачественное соединение может быть обеспечено при соблюдении следующих условий: профиль рифлений не должен быть слишком острым, желательно выдерживать угол при вершине равным 90°; при более остром профиле появляется опасность неправильного смятия зубьев в процессе запрессовывания, причем соединение теряет прочность по мере уменьшения угла при вершине зубьев. При более тупых зубьях, наоборот, начинает значительно возрастать усилие прессования и повышаются требования к точности диаметральных размеров перед прессованием; рифление по всей окружности должно быть равномерным, это значит, что затупление при вершинах всех зубьев рифлении должны быть совершенно одинаковыми; вершины зубьев обязательно должны быть срезаны, так как в противном случае соединение не будет надежным, вследствие того, что поверхности соприкосновения между валом и сердечником будут слишком малыми. Для правильного соединения необходимо соблюдение следующей последовательности технологического процесса: перед рифлением вал должен быть чисто обработан, лучше всего прошлифован с соблюдением допусков в пределах третьего класса точности; после накатывания размер вала по рифлению должен отвечать установленным допускам, обычно по четвертому классу точности, и затем вал снова должен быть прошлифован с тем, чтобы при этом несколько притупить вершины зубьев и выдержать наружный диаметр вала в пределах третьего класса точности. Такая технология обеспечивает постоянство натяга соединения. Доброкачественное рифление может быть получено только при помощи резьбонакатных станков. В настоящее время существует три типа резьбонакатаного оборудования, крупные модели которого могут быть с успехом применены при изготовлении валов. Первый тип является самым старым и одновременно наиболее распространенным. Рифление на нем осуществляется при помощи двух плоских плашек, одна из которых укреплена неподвижно, а вторая совершает возвратно-поступательные движения, будучи укреплена на специальном ползуне. Вал накатывается в вертикальном положения. Операция заканчивается за один ход станка. Данный тип оборудования обладает высокой производительностью (от 10 до 30 валов в минуту) и дает вполне качественные валы. Вместе с тем он имеет ряд недостатков. Поскольку длина накатных плашек ограничивается конструкцией станка, длина врезания получается относительно короткой, а следовательно, и сила сжатия изделия сравнительно большой, благодаря чему накатываемое изделие несколько перегружается. Это обстоятельство может вызвать деформацию вала. Для того чтобы произвести все рифление на коротком участке длины плашек, нужна относительно большая мощность, и поэтому оборудование данного типа получается крупным по своим габаритам, тяжелым по конструкции и снабжается мощными электрическими двигателями. Для рифления валов электрических двигателей до пятого габарита подобные ставки должны снабжаться приводными двигателями мощностью в пределах от 15 до 30 кот. бес станков колеблется от 10 до 18 т. Второй тип накатного оборудования имеет цилиндрические накатные ролики и работает по принципу, сходному с работой бесцентрового шлифовального станка. Находясь в горизонтальном положении, вал помещается между двумя цилиндрическими вращающимися роликами и опирается на направляющую линейку. Передний ролик, смонтированный на специальном супорте, прижимается к валу под воздействием гидравлического цилиндра. По мере сближения роликов производится накатывание рифления. Длина цилиндрических роликов соответствует длине рифления, поэтому данный способ обеспечивает полную прямолинейность накатки. По сравнению с первым способом второй обладает определенными преимуществами. Путь врезания роликов во втором случае не ограничен и может изменяться в довольно широких пределах, в зависимости от величины подачи, определяемой продолжительностью рабочего цикла. Это дает возможность за счет уменьшения производительности, по сравнению с первым способом, до 3— 5 валов в минуту, что вполне покрывает потребности наиболее массовых производств электрических машин, уменьшить величины испытываемых валом давлений и свести к минимуму его деформации. Размеры оборудования во втором случае значительно меньшие, чем в первом. Мощность приводного двигателя тоже меньше и составляет около 8 квт. Для сравнения работы обоих типов оборудования можно указать, что величина подачи в случае работы цилиндрическими роликами обычно выбирается такой, что если бы ее попытаться создать при плоских роликах, то последние должны были бы иметь длину от 5 до 10 м. Кроме того, следует указать, что изготовление самого цилиндрического накатного инструмента является более простым, чем плоских. Третий тип резьбонакатного станка работает при помощи трех цилиндрических резьбой знатных роликов, равномерно расположенных вокруг вала. Обладая всеми преимуществами станков, работающих с двумя роликами, последний тип должен теоретически обеспечивать наиболее высококачественное рифление. Вал в этом случае опирается в трех местах, расположенных взаимно под углами в 120°, что исключает возможность какого бы то ни было перекоса, и, следовательно, полностью обеспечивается абсолютная прямолинейность рифления. Конструкции резьбонакатных станков, однако, в этом случае оказываются более сложными, чем во втором. Для целей рифления валов наиболее подходящим типом оборудования следует признать второй, т. е. тот, который работает при помощи двух цилиндрических роликов, как самый простой.