Як зробити шпонковий паз. Як зробити шпонковий паз на токарному верстаті

Зазвичай токарний верстат застосовується при розточуванні, нарізанні різьблення, розгортанні, зенкування і свердління, але на цьому їх можливості не закінчуються. Я пропоную розглянути спосіб, як за його допомогою продовбати шпонковий паз на втулці. Для цього я застосовую токарно-гвинторізний верстат 1К62.

Набір інструментів

Для виконання роботи крім верстата потрібно:

різець розточувальної;
різець довбаний;
олія для змащення.

Розтічний різець може використовуватися будь-який, звичайно в межах можливостей діаметра втулки. Що стосується долбежного інструменту, його перетин підбирається під необхідну ширину шпонкового паза. Мастило потрібно лише в тих випадках, якщо доводиться працювати з твердим металом. Для м'яких сталей за умови застосування якісних різців воно не обов'язкове, оскільки розточування фаски та довбання не викликає критичного перегріву, здатного прискорити стирання ріжучої кромки інструменту.

Підготовчий етап

Втулка встановлюється в трикулачковий патрон. Перед виконанням довбання необхідно спочатку підготувати її внутрішню та зовнішню фаску розточним різцем. Вони робляться тільки з того боку, з якого входитиме довбалий інструмент. Це найпростіший процесзнайомий навіть токарю любителю, тому не потребує окремого розгляду.

Після підготовки фасок на верстаті потрібно поставити мінімальну швидкість, щоб запобігти прокручування шпинделя. У багатьох верстатів кулачковий патрон може під навантаженням давати люфт, тому в цьому випадку потрібно поставити розпірку. Для цього під нього ставиться болт з гайкою, що підходить по висоті. При її викручуванні довжина упору збільшується, тому він щільно притискається до патрона, тим самим забираючи кочення.

Довжинний різець злегка затискається в різцетримачі. Він виставляє центром втулки, після чого необхідно провести точне регулювання. Для цього він заводиться у втулку, рухаючись подовжньо із супортом по санках. Отримана в результаті подряпина повинна йти вздовж отвору втулки від одного краю до другого. У порізаній лінії не повинно залишатись ділянки без подряпини. Якщо він є, це говорити про наявність перекосу. Коли різець виставлений правильно, його потрібно дуже міцно затиснути, оскільки навантаження при довбанні набагато вище, ніж під час стандартних токарних робіт.

Процес довбання

Оскільки всередині втулка має свій радіус, перед початком відліку глибини паза необхідно його зрізати, щоб отримати рівну площадку, яка буде нульовою точкою відліку. Для цього за допомогою супорта рухаю різець усередину втулки по поздовжнім санчатам, знімаючи найтоншу стружку металу. Після повернення в початкове положення наближаю ріжучу кромку вже по поперечних санках до тіла втулки на 0,1 мм. Знову роблю подовжній рух кареткою. Процес повторюю доти, доки жолоб не втратить радіус. Як тільки він піде, це буде нульова точка для відліку.

Тепер приступаю до довбання шпонкового паза. У моєму випадку його глибина має становити 2,6 мм. Використовуючи крок по 0,1 мм, потрібно зробити 26 рухів різця, щоб досягти такої глибини.

Після поглиблення паза на 2,6 мм потрібно не змінюючи налаштування на лімбі зробити ще кілька повторних рухів різця, щоб підчистити площину від дрібних задирок. Далі втулка витягується з патрона. Її другий торець досить грубий, але це легко вирішується. У різцетримач знову встановлюється розточувальний різець і знімаються акуратні фаски. Після цього втулку можна використовувати за призначенням.

Довбання на токарному верстатітривалий, хоч і не складний процес. У моєму випадку поздовжній рух супорта моторизований, тому все робиться відносно швидко. Продовбати паз можливо і на бюджетних верстатах з ручним приводомАле в цьому випадку часу знадобиться значно більше.

Набір інструментів

Для виконання роботи крім верстата потрібно:

різець розточувальної;
різець довбаний;
олія для змащення.

Підготовчий етап

Втулка встановлюється у трикулачковий патрон. Перед виконанням довбання необхідно спочатку підготувати її внутрішню та зовнішню фаску розточним різцем. Вони робляться тільки з того боку, з якого входитиме довбалий інструмент. Це найпростіший процес знайомий навіть токарю любителю, тому не потребує окремого розгляду.

Процес довбання

Довбання на токарному верстаті тривалий, хоч і не складний процес. У моєму випадку поздовжній рух супорта моторизований, тому все робиться відносно швидко. Продовбати паз можливо і на бюджетних верстатах з ручним приводом, але в цьому випадку часу знадобиться значно більше.

Фрезерування пазів – відповідальна процедура, точність та правильність її виконання безпосередньо впливає на надійність та якість сполучень у різних механічні пристроїде використовуються шпонки.

1 Види шпонкових пазів та вимоги до їх обробки

З'єднання шпонкового типу можна зустріти в самих різних пристроях. Найчастіше вони застосовуються у машинобудівній галузі. Шпонки для таких сполучень бувають клиновими, сегментними та призматичними, рідше зустрічаються вироби з іншими видами перерізів.

Шпонкові пази прийнято поділяти на такі типи:

з виходом (інакше кажучи – відкриті);
наскрізні;
закриті.

Будь-які з цих пазів необхідно фрезерувати максимально точно, тому що від якості проведеної операції залежить надійність посадки виробів, що сполучаються з валом, на шпонку. Квалітети точності пазів після обробки повинні мати такі показники:

8 клас точності – довжина;
5 клас – глибина;
3 чи 2 клас – ширина.

Квалітету точності повинен дотримуватися неухильно. Інакше після фрезерування доведеться виконувати трудомісткі та дуже складні роботипо підгонці, зокрема, підпилювання елементів, що сполучаються конструкції або безпосередньо шпонок.

Нормативні документи висувають суворі вимоги до точності розташування паза шпонки, а також величині шорсткості його поверхні.

Квалітет шорсткості стін (бічних) паза не може бути нижче п'ятого класу, а його грані повинні розташовуватися абсолютно симетрично по відношенню до площини, що проходить через вісь валу.

2 Фрези для обробки шпонкових пазів

Щоб забезпечити необхідний квалитет точності різних пазів, їх обробки застосовуються різні видипазових фрез:

Затиловані за Держстандартом 8543. Вони можуть мати переріз 4-15 та 50-100 мм. Після переточування такий інструмент не змінюється за шириною. Заточують потилиці фрези виключно по передній поверхні.
Дискові за стандартом 573. Їхні зубці розташовуються на циліндричній частині. Дисковий різальний інструмент рекомендовано для обробки пазів невеликої глибини.
З циліндричним та конічним хвостовиком. Вони бувають перетином 16-40 мм (конічні) та 2-20 мм (циліндричні). Для виготовлення подібних фрез зазвичай використовуються тверді сплави (наприклад, ВК8). Інструмент має 20-градусний кут нахилу канавки. Ріжучий пристрій з твердого сплаву дає можливість виконувати фрезерування уступів і пазів з матеріалів, що погано піддаються обробці, і сталей, що пройшли гарт. Такий інструмент у кілька разів збільшує кваліфікацію точності та шорсткості поверхні, а також суттєво підвищує продуктивність робіт.
Насадні під шпонки сегментного типу Держстандарту 6648. Фрези, що дозволяють обробляти будь-які різновиди пазів під сегментні шпонки перетином від 55 до 80 мм. У цьому стандарті описується і хвостовий інструмент під такі шпонки. З їх допомогою фрезерують вироби перетином трохи більше 5 мм.

Основним інструментом для обробки пазів є спеціальні шпонкові фрези, що випускаються за Держстандартом 9140. Вони мають у своєму розпорядженні два зуби з ріжучими торцевими кромками, мають хвостовик конічної або циліндричної форми. Для обробки паза шпонки вони ідеальні, так як робочі кромки даних фрез направлені в тіло інструменту, а не назовні.

Шпонкові фрези працюють і з поздовжньою, і з осьовою подачею (як на ), вони гарантують необхідний кваліфікацію шорсткості уступів та пазів після обробки. Переточення подібного інструменту здійснюється по зубцях, розташованих у торцевій частині фрези, завдяки чому її початковий переріз майже не змінюється.

3 Особливості обробки шпонкових уступів та пазів

Фрезерування елементів шпонки з'являється на валах. Для зручного кріпленнязаготовок валів використовують призму - спеціальний пристрій, що полегшує процес обробки. Якщо вал має велику довжину, застосовують дві призми, якщо невелику – достатньо однієї.

Призматичний пристрій для уступів і пазів повинен розташовуватися максимально точно. Цього домагаються за рахунок наявності в його основі шипа, що вводиться в паз робочого столу. Для закріплення валів використовують прихвати. Вони спираються безпосередньо на вал, що унеможливлює прогин останнього. Зазвичай під прихвати укладають латунну або мідну (невелику по товщині) пластинку. Вона оберігає готову поверхню виробу від пошкоджень.

Кріплення валів виконують у звичайних лещатах, які монтують на стіл так, щоб їх можна було розгорнути на 90 градусів. За рахунок можливості повороту лещата без проблем встановлюють на вертикально-і горизонтально-фрезерні агрегати.

На призмі вал фіксується губками (за допомогою маховичка його затискають), що обертаються навколо пальців. Описуваний пристрій для обробки уступів і шпонкового паза має у своїй конструкції упор. Він дозволяє монтувати вал по довжині.

Найчастіше застосовуються призми з магнітом (оксидно-барієвим) постійної дії. Призматичний корпус зроблений із двох частин. Між цими половинками встановлюється магніт. Як бачимо, пристрій для фрезерування уступів і шпонкових з'єднань виконано досить просто, але при цьому гарантує ефективну обробкувиробів.

4 Як фрезерують закриті пази?

Обробка пазів закритого типуздійснюється на горизонтально-фрезерних агрегатах. Для роботи використовується описане вище пристосування, яке забезпечується призмами або лещатами, що самоцентруються. Встановлення валів на них провадиться стандартним чином.

Крім того, існує ще один варіант встановлення валів. Фахівці називають його "монтажем по яблучку". У цьому випадку вал розміщується по відношенню до робочого інструменту (кінцева або шпонкова фреза для уступів та пазів) на око. Потім запускають ріжучий пристрійі акуратно підводять його до валу до моменту їхньої взаємодії.

При контакті фрези та валу на останньому залишається слабкий слід робочого інструменту. Коли слід виходить у вигляді неповного кола, стіл потрібно трохи змістити. Якщо ж робітник бачить перед собою повне коло, ніяких додаткових дій робити не потрібно, можна розпочинати фрезерування.

Закриті пази, які згодом злегка приганяються, обробляють за двома різними схемами:

Врізання фрези (ручна операція) на всю глибину уступу і механічною подачею в поздовжньому напрямку.
Ручним врізанням інструменту на задану глибину і механічною поздовжньою подачею в один бік, а потім ще одним врізанням і подачею, але вже в протилежний бік.

Перша методика обробки уступів та пазів використовується для фрез перерізом 12-14 мм. В інших випадках рекомендовано другу схему.

5 Тонкощі обробки відкритих та наскрізних пазів та уступів

Такі елементи фрезерують тільки після того, як усі роботи з них циліндричної поверхніповністю завершено. Дисковий інструментзастосовують у ситуаціях, коли радіуси фрези та канавки однакові.

Зверніть увагу - експлуатація фрез допускається до певного моменту. При кожному новому заточенні інструмента його ширина стає меншою на певну величину. Після кількох таких операцій фрези стають непридатними до роботи з пазами, їх можна використовувати виконання інших операцій, які висувають високих вимог до геометричним параметрамза шириною.

Розглянуте раніше пристосування підходить для обробки уступів і наскрізних пазів і відкритого типу. Тут важливо забезпечити правильне встановленнярізального інструменту на оправлення. Монтаж потрібно проводити так, щоб биття фрези по торцю було якнайменше. Заготівля фіксується в лещатах із накладками (латунь, мідь) на губках.

Точність монтажу фрези перевіряють штангенциркулем та косинцем. Процес виглядає так:

інструмент ставлять поперечно з боку кінця валу, який виступає з лещат, на задану заздалегідь дистанцію;
за допомогою штангенциркуля перевіряють правильність виставленої дистанції;
з іншого кінця валу встановлюють косинець і виконують перевірку.

Збіг результатів вимірів свідчить, що фреза змонтована правильно.

Додамо, що сегментні шпонки обробляються спеціальними фрезами (насадними чи хвостовими). Подвійний радіус канавок таких шпонок визначає діаметр інструменту, який можна використовувати для фрезерування. При виконанні таких робіт подача виконується вертикально (стосовно осі валу – в перпендикулярному напрямку).

6 Шпонково-фрезерні агрегати для обробки валів

Якщо пази повинні мати максимально точну ширину, їхню обробку слід виконувати на спеціальних верстатах шпонки. Вони працюють шпоночним двозубим різальним інструментом, А подача на таких агрегатах виконується за маятниковою схемою.

Шпонково-фрезерне верстатне обладнання забезпечує обробку паза по всій його протяжності при врізанні робочого інструменту на глибину від 02 до 04 мм. Причому фрезерування проводиться двічі (врізання та подача в один бік, потім – ті самі операції у зворотний бік).

Описувані верстати оптимальні для масового та серійного виготовленняшпонкових валів. Працюють вони в автоматичному режимі - після обробки виробу подача бабки в поздовжньому напрямку автоматично вимикається і шпиндельний вузол переміщається в початкове положення.

Крім того, дані агрегати гарантують високу точністьодержуваного паза, а фреза по периферії майже не зношується, оскільки фрезерування ведеться її торцевими частинами. Мінусом застосування такої технології вважається її тривалість. Стандартна обробка пазів за два або один прохід здійснюється у кілька разів швидше.

Розміри пазів при використанні шпоночно-фрезерного обладнання контролюється калібрами, або вимірювальним штрих-інструментом. Як калібри застосовують круглі пробки. Заміри за допомогою штангенглибиноміру та штангенциркуля виконуються стандартно (встановлюється переріз, ширина, довжина, товщина паза).

На сучасних підприємствах активно експлуатуються два шпонкові верстати: 6Д92 – для обробки кінцевим немірним інструментом закритих пазів, та МА-57 – для фрезерування тристороннім інструментом відкритих пазів. Ці агрегати, як правило, інтегрують у автоматизовані технологічні лінії.

Шпонкові пази (канавки) на валах виготовляються для призматичних та сегментних шпонок. Пази для призматичних шпонок можуть бути закритими з двох сторін (глухі), закритими з одного боку і наскрізними.

Шпонкові пази виготовляються різними способами залежно від конфігурації паза та валу, що застосовується. Вони виконуються на горизонтально-фрезерних або вертикально-фрезерних верстатах загального призначення або спеціальних верстатах.

Наскрізні та відкриті з одного боку шпонкові пази виготовляються фрезеруванням дисковими фрезами (рис. 22, а).

Мал. 22. Методи фрезерування шпонкових пазів валів: а– дисковою фрезою з поздовжньою подачею; б– кінцевою фрезою з поздовжньою подачею; в– кінцевою фрезою з маятниковою подачею; г– дисковою фрезою з вертикальною подачею

Фрезерування паза здійснюється за один-два проходи. Цей спосіб є найбільш продуктивним і забезпечує достатню точність ширини паза, але його застосування обмежується конфігурацією пазів: закриті пази із закругленнями на кінцях не можуть виконуватися цим способом. Такі пази виготовляються кінцевими фрезами з поздовжньою подачею за один або кілька проходів (рис. 22, б).

Фрезерування кінцевою фрезою за один прохід проводиться таким чином, що спочатку фреза при вертикальній подачі проходить на повну глибину канавки, потім включається поздовжня подача, з якою шпонковий паз фрезерується на повну довжину. При цьому способі потрібен потужний верстат, міцне кріплення фрези та рясне охолодження емульсією. Внаслідок того, що фреза працює в основному периферійною частиною, діаметр якої зменшується від переточування до переточування, у міру збільшення числа переточок точність обробки (по ширині паза) погіршується.

Для отримання точних по ширині пазів застосовуються спеціальні шпоночно-фрезерні верстати з «маятниковою подачею», що працюють кінцевими фрезами двоспіральними з лобовими ріжучими кромками. При цьому способі фреза врізається на глибину 01-03 мм і фрезерує паз на всю довжину, потім знову врізається на ту ж глибину, як і в попередньому випадку, і фрезерує паз на всю довжину, але в зворотному напрямку (мал. 22, в). Звідси походить назва «маятникова подача».

Цей метод є найбільш раціональним для виготовлення шпонкових пазів у серійному та масовому виробництві, оскільки точність виготовлення паза забезпечує взаємозамінність у шпонковому з'єднанні. Крім того, оскільки фреза працює лобовою частиною, вона буде довговічнішою, оскільки зношується лобова, а не периферійна частина фрези. Недоліком цього є низька продуктивність. З цього випливає, що метод маятникової подачі треба застосовувати при виготовленні пазів, що вимагають взаємозамінності, а метод фрезерування за один прохід слід використовувати в тих випадках, коли допускається пригін шпонок по пазу.

Шпонкові пази під сегментні шпонки виготовляються фрезеруванням за допомогою дискових фрез (рис. 22, г). Наскрізні шпонкові пази валів можна обробляти на стругальних верстатах (довгі пази – на поздовжньо-стругальних, а короткі пази – на поперечно-стругальних верстатах).

Шпонкові пази в отворах втулок зубчастих коліс, шківів та інших деталей, що надягаються на вал зі шпонкою, обробляються в індивідуальному та дрібносерійному виробництві на довбальних верстатах, у великосерійному та масовому виробництві – на протяжних верстатах.