4.6. Обработка шпоночных канавок и шлицевых поверхностей

Обработка шпоночных канавок

На валах шпоночные канавки выполняют двух видов: для призматических шпонок и для сегментных.

Для призматических шпонок канавки могут быть закрытыми с двух сторон, закрытыми с одной стороны и сквозными.

Сквозные и закрытые с одной стороны получают фрезерованием дисковыми фрезами на горизонтально-фрезерных станках (рис.94). Фрезерование канавки выполняется за один-два прохода. Этот способ производителен и обеспечивает точность ширины канавки.

	, где l - длина обрабатываемого участка детали; , t – глубина резания; d – диаметр фрезы; перебег инструмента при фрезеровании на проход у1 = 2…5 мм; i – число проходов;
Рис. 94. Фрезерование сквозных шпоночных канавок дисковыми фрезами
sмин = (sz·z·n) – подача в мм/мин; sz - подача в мм/зуб; z – число зубьев фрезы; об/мин; v – скорость резания в м/мин; d – диаметр фрезы в мм.

Шпоночные канавки закрытыми с одной или двух сторон получают концевыми фрезами на вертикально-фрезерных (реже горизонтально-фрезерных) станках с продольной подачей за один или несколько проходов (рис. 95). При фрезеровании канавки закрытой с двух сторон фрезе сначала сообщают вертикальную подачу для ее врезания на полную или намеченную глубину канавки (в зависимости от числа проходов), а потом включается продольная подача, и выфрезеровывается паз нужной длины. Фреза работает в основном периферийной частью. При перезаточке ее диаметр уменьшается, вследствие чего имеем невысокую точность размера канавки по ширине.

Рис. 95. Фрезерование закрытых шпоночных канавок концевыми фрезами

В расчетных формулах для определения основного времени обработки: L – длина обрабатываемой поверхности; t – толщина среза за один проход у₁ = 2…5 мм; i – число проходов; d - диаметр фрезы, мм; у = 0,5d – врезание фрезы, мм.

Для получения точных по ширине канавок применяют шпоночно-фрезерные станки с «маятниковой подачей» (рис. 96). Режущим инструментом является концевая двузубая фреза с режущими кромками на ее торце. Фреза получает врезание на 0,1 … 0,3 мм, затем продольное перемещение на всю рабочую длину, в конце рабочего хода она снова получает врезание на ту же глубину, и получает возвратное перемещение на всю длину фрезерования. Процесс повторяется до тех пор, пока шпоночная канавка не будет выфрезерована на всю глубину.

а)	б)

Рис. 96. Фрезерование закрытых шпоночных канавок концевыми двузубыми фрезами с маятниковой подачей

Фреза работает торцовой частью, и заточка ее выполняется не по периферии, как в рассмотренном выше случае, а по торцу. В результате величина ее диаметра не изменяется, что позволяет получать более точные по ширине канавки. Недостатком этого способа является более низкая производительность по сравнению с фрезерованием за один проход. Область применения этого способа обработки – получение точных кканавок в серийном и массовом производстве.

Шпоночные канавки под сегментные шпонки получают фрезерованием дисковыми фрезами с врезной подачей, осуществляемую вертикальным перемещением стола станка на заданную глубину (рис. 97).

Основное время при фрезеровании сегментных шпоночных канавок

мин Рис. 97. Фрезерование сегментных шпоночных канавок

В отверстиях деталей шпоночные канавки получают протягиванием (серийное, массовое производство) и долблением (мелкосерийное и единичное производство).

При протягивании (рис. 98) заготовка 1 насаживается на направляющий палец 4, внутри которого имеется паз для направления протяжки 2. Когда канавка протягивается за 2 – 3 прохода, под протяжку помещают сменную подкладку 3. Основное время протягивания , где L - рабочая длина протяжки в мм; lд – длина протягиваемой поверхности детали в мм; v – скорость рабочего хода протяжки в м/мин; i – число проходов.

Рис. 98. Обработка шпоночной канавки в отверстии протягиванием

Обработка шлицевых поверхностей

Нарезание шлицев на наружной поверхности валов производится фрезерованием, строганием, протягиванием и холодным накатыванием.

Фрезерование шлицев червячной фрезой на шлицефрезерных станках (рис. 99) является наиболее распространенным способом их изготовления. В его основе лежит метод обкатки. Фреза кроме вращательного движения имеет продольное перемещение вдоль оси нарезаемого вала. Вал имеет вращательное движение согласованное с вращением фрезы.

Основное время обработки мин, где lo – длина нарезаемых шлицев в мм; lвр – величина врезания в мм; мм; h – высота шлица в мм; Dф – диаметр червячной фрезы в мм; lп – величина перебега, равная 2…5 мм; z – число нарезаемых шлицев, i – число ходов (обычно i = 1); s_o – подача фрезы в мм на один оборот нарезаемого вала; n – число оборотов фрезы в минуту; q – число заходов червячной фрезы.

При использовании метода деления шлицы фрезеруются на горизонтально-фрезерных станках набором фрез (рис. 100) или фасонными фрезами с использованием делительных приспособлений (рис. 101).

Шлицы валов диаметром до 100 мм фрезеруют за один проход, диаметром больше 100 мм – за два.

Рис. 99. Схема фрезерования шлицев червячной фрезой

Рис. 100. Фрезерование шлицев набором фрез

Рис. 101. Фрезерование шлицев фасонными фрезами

Строгание шлицев на валу производится с помощью многорезцовой головки с набором радиально расположенных профильных резцов (рис. 102). Их количество соответствует числу шлицев, а профиль – профилю впадины между шлицами вала.

Обрабатываемая деталь, расположенная вертикально, получает в этом направлении возвратно-поступательные движения. При каждом ходе вверх (со скоростью 20 – 25 м/мин) резцы одновременно срезают часть металла из обрабатываемых канавок детали. При обратном ходе детали (вниз) резцы отходят в радиальном направлении, чтобы избежать трения задних поверхностей резцов об обрабатываемую поверхность. За каждый двойной ход резцы сходятся радиально на глубину установленной радиальной подачи (0,03…0,15 мм/дв. ход).

Процесс шлицестрогания производителен. Применяется в крупносерийном и массовом производстве для обработки шлицев с припуском под шлифование. Параметр шероховатость обработанной поверхности после шлицестрогания Ra = l,0...2,5 мкм. Рис. 102. Резцовая головка шлице-строгального станка

Шлицепротягивание (рис. 103) осуществляется двумя блочными протяжками одновременно двух диаметрально противоположных впадин на валу с последующим его поворотом после каждого хода протяжки на один шлиц.

Блок протяжки состоит из набора резцов-зубьев, которые имеют независимое радиальное перемещение. Этот метод позволяет обрабатывать сквозные и несквозные шлицы. Условием, ограничивающим обработку валов с несквозными шлицами, является разность перепадов диаметров ступеней, которая не должна превышать 25…30 мм. Данный метод применяется в массовом производстве и позволяет получить параметр шероховатости Ra = 0,63...1,2 мкм. По производительности шлицестрогание и шлицепротягивание в 5-8 раз выше шлицефрезерования.

Накатывание шлицев.

Большие перспективы имеет процесс холодного накатывания шлицев, при котором шлицы образуются пластическим деформированием без снятия стружки.

Накатка осуществляется роликами, рейками и многороликовыми профильными головками (рис.104) и имеет ряд преимуществ по сравнению с обработкой резанием: увеличение усталостной прочности и долговечности деталей; экономия металла; сокращение технологического времени.

Рис. 103. Схема протягования шлицев на валах

Рис. 104. Схема накатывания шлицев многороликовой головкой

.