Фреза шпоночная
Содержание: Скрыть Открыть
Виды и применение
Шпоночные фрезы широко применяются в машиностроении, обработке металлов, деревообработке, станкостроении, ремонте техники и других видах деятельности. Основное назначение инструмента – фрезерование шпоночных канавок при изготовлении валов. Также они применяются для подготовки мерных выемок и продольных канавок в производстве различных изделий из стали и чугуна.
Шпоночные фрезы различаются по материалу изготовления. Чаще всего это быстрорежущая сталь Р6М5. Реже можно встретить инструмент из стали Р18, из него изготавливали оснастку во времена СССР и до сих пор эти фрезы являются очень востребованными. Фрезы из Р18 отлично работают даже с закаленной сталью. Твердость инструмента составляет порядка 65 HRC.
Для обработки изделий изготовленных из твердых и закаленных марок сталей применяются фрезы с напайками из ВК8 и других твердосплавных металлов (Т15К6, Т5К10). По стойкости они значительно превосходят обычную инструментальную сталь. Выпускается и инструмент со специальным антикоррозионным покрытием из карбида титана, их можно отличить по характерному желтому наконечнику. Такое решение позволяет дольше сохранить инструмент, особенно при эксплуатации в условиях повышенной влажности.
Особенности инструмента
Наиболее важными характеристиками, которые необходимо учесть при подборе инструмента – это глубина фрезерования и диаметр. Данный вид металлообработки является наиболее распространенным среди всех методов нарезки шпоночных пазов. Его преимуществами являются простота, экономичность и высокая скорость работ при достаточной точности обработки. Фреза обеспечивает от 5 до 8 класса точности, что достаточно для точной установки шпонки без подгонки.
В настоящее время действует ГОСТ 9140-2015 определяющий технические условия шпоночных фрез с цилиндрическими и коническими хвостовиками. Часто в Сети можно встретить ГОСТ Р 53003 регулирующий те же параметры и принятый в 2008 году, но впоследствии отменённый.
Фрезерование пазов – как качественно выполнить операцию?
Фрезерование пазов – ответственная процедура, точность и правильность ее выполнения напрямую влияет на надежность и качество сопряжений в различных механических устройствах, где используются шпонки.
1 Виды шпоночных пазов и требования к их обработке
Соединения шпоночного типа можно встретить в самых разных устройствах. Чаще всего они применяются в машиностроительной отрасли. Шпонки для таких сопряжений бывают клиновыми, сегментными и призматическими, реже встречаются изделия с другими видами сечений.
Шпоночные пазы принято подразделять на следующие типы:
Любые из этих пазов необходимо фрезеровать максимально точно, так как от качества проведенной операции зависит надежность посадки изделий, сопрягаемых с валом, на шпонку. Квалитет точности пазов после обработки должен иметь такие показатели:
Квалитет точности должен соблюдаться неукоснительно. В противном случае после фрезерования придется выполнять трудоемкие и очень сложные работы по подгонке, в частности, подпиливание сопрягаемых элементов конструкции либо непосредственно шпонок.
Нормативные документы выдвигают строгие требования к точности расположения шпоночного паза, а также величине шероховатости его поверхности.
Квалитет шероховатости стенок (боковых) паза не может быть ниже пятого класса, а его грани обязаны размещаться абсолютно симметрично по отношению к проходящей через ось вала плоскости.
2 Фрезы для обработки шпоночных пазов
Чтобы обеспечить требуемый квалитет точности различных пазов, для их обработки применяются разные виды пазовых фрез:
Основным инструментом для обработки пазов на фрезерном станке являются специальные шпоночные фрезы, выпускаемые по Госстандарту 9140. Они располагают двумя зубьями с режущими торцовыми кромками, имеют хвостовик конической либо цилиндрической формы. Для обработки шпоночного паза они идеальны, так как рабочие кромки данных фрез направлены в тело инструмента, а не наружу.
Шпоночные фрезы работают и с продольной, и с осевой подачей (как на сверлильных станках), они гарантируют необходимый квалитет шероховатости уступов и пазов после обработки. Переточка подобного инструмента осуществляется по зубьям, расположенным в торцевой части фрезы, благодаря чему ее начальное сечение почти не изменяется.
3 Особенности обработки шпоночных уступов и пазов
Фрезерование элементов шпоночного соединения производится на валах. Для удобного крепления заготовок валов используют призму – специальное приспособление, облегчающее процесс обработки. Если вал имеет большую длину, применяют две призмы, если небольшую – достаточно и одной.
Призматическое приспособление для уступов и пазов должно располагаться максимально точно. Этого добиваются за счет наличия в его основании шипа, который вводится в паз рабочего стола. Для закрепления валов используют прихваты. Они опираются непосредственно на вал, что исключает вероятность прогиба последнего. Обычно под прихваты укладывают латунную либо медную (небольшую по толщине) пластинку. Она предохраняет готовую поверхность изделия от повреждений.
Крепление валов выполняют в обычных тисках, которые монтируют на стол так, чтобы их можно было развернуть на 90 градусов. За счет возможности поворота тиски без проблем устанавливают на вертикально- и горизонтально-фрезерные агрегаты.
На призме вал фиксируется губками (посредством маховичка его зажимают), вращающимися вокруг пальцев. Описываемое приспособление для обработки уступов и шпоночного паза имеет в своей конструкции упор. Он позволяет монтировать вал по длине.
Чаще всего применяются призмы с магнитом (оксидно-бариевым) постоянного действия. Призматический корпус сделан из двух частей. Между этими половинками и устанавливается магнит. Как видим, приспособление для фрезерования уступов и шпоночных соединений выполнено достаточно просто, но при этом гарантирует эффективную обработку изделий.
4 Как фрезеруют закрытые пазы?
Обработка пазов закрытого типа осуществляется на горизонтально-фрезерных агрегатах. Для работы используется описанное выше приспособление, которое снабжается призмами либо самоцентрирующимися тисками. Установка валов на них производится стандартным образом.
Кроме того, существует еще один вариант установки валов. Специалисты называют его «монтажом по яблочку». В этом случае вал размещается по отношению к рабочему инструменту (концевая либо шпоночная фреза для уступов и пазов) на глаз. Затем запускают режущее приспособление и аккуратно подводят его к валу до момента их взаимодействия.
При контакте фрезы и вала на последнем остается слабый след рабочего инструмента. Когда след получается в виде неполного круга, стол требуется слегка сместить. Если же рабочий видит перед собой полный круг, никаких дополнительных действий производить не нужно, можно начинать фрезерование.
Закрытые пазы, которые впоследствии слегка пригоняются, обрабатывают по двум разным схемам:
Первая методика обработки уступов и пазов используется для фрез сечением 12–14 мм. В остальных случаях рекомендована вторая схема.
5 Тонкости обработки открытых и сквозных пазов и уступов
Такие элементы фрезеруют только после того, как все работы по их цилиндрической поверхности полностью завершены. Дисковый инструмент применяют в ситуациях, когда радиусы фрезы и канавки одинаковые.
Обратите внимание – эксплуатация фрез допускается до некоторого момента. При каждой новой заточке инструмента его ширина становится меньше на определенную величину. После нескольких таких операций фрезы становятся негодными для работы с пазами, их можно использовать для выполнения других операций, которые не выдвигают высоких требований к геометрическим параметрам по ширине.
Рассмотренное ранее приспособление подходит для обработки уступов и пазов сквозного и открытого типа. Здесь важно обеспечить правильную установку режущего инструмента на оправку. Монтаж нужно производить так, чтобы биение фрезы по торцу было как можно меньшим. Заготовка фиксируется в тисках с накладками (латунь, медь) на губках.
Точность монтажа фрезы проверяют штангенциркулем и угольником. Процесс выглядит следующим образом:
Совпадение результатов замеров говорит о том, что фреза смонтирована правильно.
Добавим, что сегментные шпонки обрабатываются специальными фрезами (насадными либо хвостовыми). Двойной радиус канавок таких шпонок определяет диаметр инструмента, который можно использовать для фрезерования. При выполнении таких работ подача выполняется вертикально (по отношению к оси вала – в перпендикулярном направлении).
6 Шпоночно-фрезерные агрегаты для обработки валов
Если пазы должны иметь максимально точную ширину, их обработку следует выполнять на специальных шпоночных станках. Они работают шпоночным двузубым режущим инструментом, а подача на таких агрегатах выполняется по маятниковой схеме.
Шпоночно-фрезерное станочное оборудование обеспечивает обработку паза по всей его протяженности при врезании рабочего инструмента на глубину от 0,2 до 0,4 миллиметров. Причем фрезерование проводится дважды (врезание и подача в одну сторону, затем – те же операции в обратную сторону).
Описываемые станки оптимальны для массового и серийного изготовления шпоночных валов. Работают они в автоматическом режиме – после обработки изделия подача бабки в продольном направлении отключается автоматически и шпиндельный узел перемещается в начальное положение.
Кроме того, данные агрегаты гарантируют высокую точность получаемого паза, а фреза по периферии почти совсем не изнашивается, так как фрезерование ведется ее торцовыми частями. Минусом применения такой технологии считается ее длительность. Стандартная обработка пазов за два или один проход осуществляется в несколько раз быстрее.
Размеры пазов при использовании шпоночно-фрезерного оборудования контролируется либо калибрами, либо измерительным штрих-инструментом. В качестве калибров применяют круглые пробки. Замеры при помощи штангенглубиномера и штангенциркуля выполняются стандартно (устанавливается сечение, ширина, длина, толщина паза).
На современных предприятиях активно эксплуатируются два шпоночных станка: 6Д92 – для обработки концевым немерным инструментом закрытых пазов, и МА-57 – для фрезерования трехсторонним инструментом открытых пазов. Эти агрегаты, как правило, интегрируют в автоматизированные технологические линии.
Обработка шпоночных пазов на валах
Наибольшее распространение в машиностроении получили призматические и сегментные шпонки. Шпоночные пазы для призматических шпонок могут быть сквозными (рис. 1, а) закрытыми с одной стороны (рис. 1, б) закрытыми с двух сторон, т.е. глухими (рис. 1, в). Наименее технологичными являются глухие шпоночные пазы. Предпочтительнее применение сквозных пазов и пазов закрытых с одной стороны, но с радиусным выходом.
К технологическим задачам, стоящим при обработке шпоночных пазов, относятся требования по точности ширины паза (по IТ9), глубины паза (с рядом отклонений: +0,1; +0,2; +0,3), длины (по IТ11…IТ12). Требуется обеспечить также симметричность расположения паза относительно оси шейки, на которой он расположен. Установка валов при обработке пазов обычно производится на призме или в центрах (рис. 3).
При проектировании тех. маршрута операция «фрезеровать шпоночный паз» располагается после обтачивания шейки, до её шлифования, так как вследствие удаления части материала посадочное место вала иногда деформируется.
Шпоночные пазы изготовляются различными способами в зависимости от конфигурации паза и вида применяемого инструмента; они выполняются на горизонтально-фрезерных или вертикально-фрезерных станках общего назначения или специальных.
Сквозные и закрытые с одной стороны шпоночные пазы изготовляются фрезерованием дисковыми фрезами (см. рис 3, а). Фрезерование пазов производится за один-два рабочих хода. Этот способ наиболее производителен и обеспечивает достаточную точность ширины паза. Применение этого способа ограничивает конфигурация пазов: закрытые пазы с закруглениями на концах не могут выполняться этим способом; они изготовляются концевыми фрезами за один или несколько рабочих ходов (см. рис. 3, б). Фрезерование концевой фрезой за один рабочий ход производится таким образом, что сначала фреза при вертикальной подаче проходит на полную глубину паза, а потом включается продольная подача, с которой шпоночный паз фрезеруется на полную длину. При этом способе требуется мощный станок, прочное крепление фрезы и обильное охлаждение. Вследствие того, что фреза работает в основном своей периферической частью, диаметр которой после заточки
несколько уменьшается, то в зависимости от числа переточек фреза даёт неточный размер паза по ширине.
Для получения по ширине точных пазов применяются специальные шпоночно-фрезерные станки с маятниковой подачей, работающие концевыми двуспиральными фрезами с торцовыми режущими кромками. При этом способе фреза врезается на 0,1…0,3 мм и фрезерует паз на всю длину, затем опять врезается на ту же глубину, как и в предыдущем случае, и фрезерует паз опять на всю длину, но в другом направлении (см. рис. 2, 3, в). Отсюда и происходит определение метода – «маятниковая подача».
Этот метод является наиболее рациональным для изготовления шпоночных пазов в серийном и массовом производствах, так как даёт вполне точный паз, обеспечивающую полную взаимозаменяемость в шпоночном соединении. Кроме того, поскольку фреза работает торцовой частью, она будет долговечнее, так как изнашивается не периферическая её часть, а торцовая. Недостатком этого способа является значительно большая затрата времени на изготовление паза по сравнению с фрезерованием за один рабочий ход и тем более с фрезерованием дисковой фрезой. Отсюда вытекает следующее:
1) метод маятниковой подачи надо применять при изготовле-
нии пазов, требующих взаимозаменяемости;
2) фрезеровать пазы за один рабочий ход нужно в тех случаях, когда допускается пригонка шпонок по канавкам.
Шпоночные пазы под сегментные шпонки изготовляются фрезерованием с помощью дисковых фрез (рис. 3, г).
Набор метрических прошивок для изготовления шпоночных пазов
Набор состоит из 22 предметов и предназначен для нарезания шпоночных пазов размером 4,5,6,8 мм.
Для нарезания пазов 4 и 5 мм используются оправки и прошивки типоразмера B1, для 6,8 — C1.
Предупреждение! Много фото железа!
Содержимое набора:
Прошивки:
4mm B1, 5mm B1, 6mm C1, 8mm C1
Втулки:
B1: 12,14,15,16 мм
C1: 18,19,20,22,24,25,26,28,30 мм
Подкладки:
B1: 2 шт х 1 мм
C1: 1 шт х 1,2 мм + 2 шт х 1,5 мм
Примерный общий вес набора — 4 кг.
Коробка, хорошая, крепкая с приличной фурнитурой
Внутри все в пакетиках и смазке, почти все перегородки между втулками не пережили транспортировки, как первый раз открыл- все, за исключением прошивок, внутри коробки было навалом, в СПСР, наверное, тоже работают футболисты:
Втулки C1
Толщина прокладок C1:
Толщина прокладок B1:
Все железо шлифованное, острое. Набор приятен качеством и полностью достаточен для выполнения стандартных работ, не нужно чего-то доделывать и браться за напильник.
Пробую в работе, вот в этой втулке на валу, надо сделать шпоночный паз:
Запрессовываю направляющую втулку во втулку (немного тавтология, но иначе ни как):
Обильно поливаю все маслом, не забывать смазывать «спинку» прошивки:
Давлю прессом, аккуратно, желательно через каждые несколько сантиметров чуть отводить шток пресса, чтобы не допустить перекоса, прошивки начинает выходить с обратной стороны втулки, при этом срезая каждым зубом стружку:
После первого полного прохода прошивки насквозь:
Подкладываю подкладку 1,2 мм:
Прохожу еще раз насквозь, меняю подкладку на 1,5 мм, прохожу еще раз:
Результат, идеальный, и главное повторяемый, без насилия станков, и наверное самый быстрый из доступных для тех, у кого нет строгального станка.
Работает отлично, для прошивки паза 5 мм на длину примерно 50 мм, максимальное усилие, которое потребовалось — 1 тонна.
Osnastka.pro
Изготовление шпоночных пазов и шлицевых отверстий методом долбления на ЧПУ станках токарной и фрезерной группы.
В качестве инструмента применяется долбежный резец со сменной пластиной.
Основные преимущества данного метода:
— более точные размеры шлицевых поверхностей;
— более высокая чистота обработки;
— нет необходимости снимать заготовку со станка, вся обработка идет с одного установа (от одной базы)
Сменные пластины производятся различных профилей, как под шпоночные пазы, так и под шлицевые отверстия (квадратной формы, шестигранной и прочие сложные шлицевые формы).
 | |
 |  |
 | |
Сама державка устанавливается в оправку, которая позволяет регулировать положение режущей кромки относительно оcи отверстия.
 |
Таким методом можно получать и наружные шлицевые поверхности.
Такой инструмент может зажиматься и как в резцедержавки револьверных головок, так и в специализированные приводные головки, что значительно увеличивает производительность изготовления.
