Махаринский Е.И. Технология машиностроения

Подождите немного. Документ загружается.

201

зуба.

Зубошлифовальные станки снабжаются устройствами для подачи охлаж-

дающей жидкости обычным способом или через шлифовальный круг, что пре-

дохраняет зубья шлифуемых колес от отпуска в процессе шлифования.

3.10. Обработка шпоночных канавок

Шпоночные канавки на валах и вообще в охватываемых деталях изготов-

ляются для призматических и сегментных шпонок.

Шпоночные канавки для призматических шпонок могут быть закрытыми с

двух сторон (глухие), закрытыми с одной стороны и сквозными.

Шпоночными канавки изготовляются различными способами в зависимо-

сти от конфигурации канавки и вала, а также применяемого инструмента и вы-

полняются на горизонтально-фрезерных или на вертикально-фрезерных стан-

ках общего назначения или специальных.

Сквозные и закрытые с одной стороны шпоночные канавки изготовляются

фрезерованием дисковыми фрезами (рис. 3.144, а). Фрезерование канавки про-

изводится за один-два хода. Этот способ наиболее производителен и обеспечи-

вает достаточную точность ширины канавки.

Применение этого способа ограничивает конфигурация канавок: закрытые

канавки с закруглениями на концах не могут выполняться этим способом, они

изготовляются концевыми фрезами с продольной подачей за один или несколь-

ко ходов (рис. 3.144, б).

Фрезерование концевой фрезой за один рабочий ход производится таким

образом, что сначала фреза при вертикальной подаче проходит на полную глу-

бину канавки, а потом включается продольная подача, с которой шпоночная

канавка фрезеруется на полную длину. При этом способе требуется мощный

станок, прочное крепление фрезы и обильное охлаждение. То, что фреза рабо-

тает в основном своей периферийной частью, диаметр которой после заточки

несколько уменьшается, приводит к неточному размеру канавки по ширине в

процессе обработки партии деталей.

Для получения по ширине точных канавок применяются специальные

шпоночно-фрезерные станки с «маятниковой подачей», работающие концевы-

ми фрезами. При этом способе фреза врезается на 0,1-0,3 мм и фрезерует канав-

ку на всю длину, затем опять врезается на ту же глубину, как и в предыдущем

случае, и фрезерует канавку опять на всю длину, но в другом направлении (рис.

3.144, в). Отсюда и происходит определение метода— «маятниковая подача».

Этот метод является наиболее рациональным для изготовления шпоночных

канавок в серийном и массовом производстве, так как дает вполне точную ка-

навку, обеспечивающую взаимозаменяемость в шпоночном соединении. Кроме

того, поскольку фреза работает лобовой частью, она будет долговечнее, так как

изнашивается не периферийная ее часть, а лобовая. Недостатком этого способа

является значительно большая затрата времени на изготовление канавки по

сравнению с фрезерованием за один ход и тем более с фрезерованием дисковой

фрезой. Отсюда следуют выводы:

202

Рис. 3.144. Методы фрезерования шпоночных канавок валов: а– дисковой фре-

зой с продольной подачей; б– концевой фрезой с продольной подачей; в– конце-

вой фрезой с маятниковой подачей; г– концевой дисковой фрезой с вертикаль-

ной подачей

1) метод маятниковой подачи надо применять при изготовлении канавок,

требующих взаимозаменяемости;

2) фрезеровать канавки в один ход нужно в тех случаях, когда допускается

пригонка шпонок по канавкам.

Сквозные шпоночные канавки валов

при малой серийности производства мож-

но обрабатывать на строгальных станках.

Шпоночные канавки под сегментные

шпонки изготовляются фрезерованием с

помощью концевых дисковых фрез (рис.

3.144, г).

Шпоночные канавки в отверстиях

втулок зубчатых колес, шкивов и других

деталей, надевающихся на вал со шпон-

кой, обрабатываются в единичном и мел-

косерийном производстве на долбежных

станках, в крупносерийном и массовом —

на протяжных станках. На рис. 3.145 пока-

зано протягивание шпоночной канавки в

заготовке зубчатого колеса на горизон-

тально-протяжном станке. Заготовка 1 на-

Рис. 3.145. Обработка шпоночной

канавки в отверстии протягива-

нием

203

саживается на направляющий палец 4, внутри которого имеется паз для на-

правления протяжки. Когда канавка протягивается за 2-3 хода, а также для

компенсации уменьшения высоты протяжки после переточек, то под протяжку

помещают подкладку 3.

3.11. Обработка шлицевых поверхностей

В шлицевых соединениях сопряженные детали центрируются тремя спосо-

бами:

1) центрированием охватывающей детали по наружному диаметру шлице-

вых выступов вала;

2) центрированием охватывающей детали по внутреннему диаметру шли-

цев вала (т.е. по дну впадин);

3) центрированием охватывающей детали по боковым сторонам шлицев.

Форма шлицев бывает прямоугольная, эвольвентная и треугольная.

Шлицевые соединения широко применяются в машиностроении для не-

подвижных и подвижных посадок.

Технологический процесс изготовления шлицев валов зависит от того, ка-

кой принят способ центрирования вала и втулки. Наиболее точным является

способ центрирования по внутреннему диаметру шлицев вала, который приме-

няется, например, в станкостроительной и реже в автомобильной промышлен-

ности. Центрирование по наружному диаметру шлицевых выступов вала встре-

чается довольно часто, этот способ широко используется в тракторо- и автомо-

билестроении. Центрирование по боковым сторонам шлицев применяют срав-

нительно редко. В автомобильной промышленности этот способ применяется

для передачи больших крутящих моментов при наименьшем боковом зазоре.

Шлицы на валах и других деталях изготовляются различными способами к

числу которых относятся: фрезерование с последующим шлифованием, шлице-

накатывание, протягивание, строгание.

Наиболее распространенным способом изготовления шлицев является фре-

зерование.

Фрезерование шлицев. Шлицы валов небольших диаметров (до 100 мм)

обычно фрезеруют за один рабочий ход, больших диаметров — за два. Черно-

вое фрезерование шлицев, в особенности больших диаметров, иногда произво-

дится фрезами на горизонтально-фрезерных станках, имеющих делительные

механизмы (рис. 3.146).

На рис. 3.146, а показано фрезерование одной канавки шлицев дисковой

фасонной фрезой.

Фрезеровать шлицы можно способом, изображенным на рис. 3.146, б, по-

зволяющим применять более дешевые фрезы, чем дисковые.

Более производительным способом является одновременное фрезерование

двух шлицевых канавок двумя дисковыми фрезами специального профиля

(рис. 3.146, в).

204

Рис. 3.146. Способы фрезерования шлицев валов: а– шлицевой дисковой

фрезой; б– двумя фрезами; в– двумя дисковыми специальными фрезами; г–

шлицевой червячной фрезой

Чистовое фрезерование шлицев дисковыми фрезами производится только в

случае отсутствия специального станка или инструмента, так как оно не дает

достаточной точности по шагу и ширине шлицев.

Более точное фрезерование шлицев производится методом обката при по-

мощи шлицевой червячной фрезы (рис. 3.146, г). Фреза помимо вращательного

движения имеет продольное перемещение вдоль оси нарезаемого вала. Этот

способ является наиболее точным и наиболее производительным.

При центрировании втулки по внутреннему диаметру шлицев вала как чер-

вячная, так и дисковая фреза должна иметь «усики», вырезающие канавки у ос-

нования шлица, чтобы не было заедания во внутренних углах; эти канавки не-

обходимы также при шлифовании по боковым сторонам и внутреннему диа-

метру.

Шлифование шлицев. При центрировании шлицевых валов по наружному

диаметру шлифуют только наружную цилиндрическую поверхность вала на

обычных круглошлифовальных станках. Шлифование впадины (т.е. по внут-

реннему диаметру шлицев вала) и боковых сторон шлицев не применяется.

При центрировании шлицевых валов по внутреннему диаметру шлицев

фрезерование последних дает точность обработки по внутреннему диаметру до

0,05-0,06 мм, что не всегда является достаточным для точной посадки.

205

Если шлицевые валы после чернового фрезерования прошли термическую

обработку в виде улучшения или закалки, то после этого они не могут быть

профрезерованы начисто и их необходимо шлифовать по поверхностям впадин

(т.е. по внутреннему диаметру) и боковым сторонам шлицев. Наиболее произ-

водителен способ шлифования фасонным кругом (рис. 3.147, а), но при таком

способе шлифовальный круг изнашивается неравномерно ввиду неодинаковой

толщины снимаемого слоя у боковых сторон и впадины вала, поэтому требует-

ся частая правка круга. Несмотря на это, данный способ широко распространен

в машиностроении.

Рис. 3.147. Способы шлифования шлицев валов: а– фасонным кругом; б – две

операции – одним и двумя кругами; в — тремя кругами

Шлифовать шлицы можно в две отдельные операции (рис. 3.147, б). В пер-

вой шлифуют только впадины (по внутреннему диаметру), а во второй — боко-

вые стороны шлицев. Для уменьшения износа шлифовального круга после каж-

дого хода стола вал поворачивается и, таким образом, шлифовальный круг об-

рабатывает впадины постепенно одну за другой. Обычно вал поворачивается

автоматически после каждого двойного хода стола станка. Но такой способ

шлифования менее производителен, чем первый.

Для объединения двух операций шлифования в одну применяются станки,

на которых шлицы шлифуют одновременно тремя кругами; один шлифует впа-

дину, а два других — боковые поверхности шлицев (рис. 3.147, в).

Обработка шлицевых отверстий. Обработка шлицевых поверхностей в

отверстиях втулок, зубчатых колес и других деталей производится обычно про-

тягиванием. Сначала отверстие и иногда торец обрабатываются предваритель-

но, потом отверстие протягивается круглой, а затем шлицевой протяжкой —

обычной или прогрессивной.

Шлицевые отверстия диаметром до 50 мм протягиваются обычно одной

комбинированной протяжкой. Если втулка или зубчатое колесо подвергается

термической обработке, то после этого на внутришлифовальном станке шлифу-

ется цилиндрическая поверхность отверстия, которая сопрягается с дном впа-

дины шлицев вала (при центрировании по внутреннему диаметру шлицев вала).

Протягивание винтовых шлицев в отверстиях (рис. 3.148) отличается от

протягивания обычных отверстий тем, что в процессе работы движение режу-

щих кромок зубьев протяжки должно осуществляться по винтовой линии, что

достигается сочетанием поступательного и вращательного движений двумя

206

способами. Первый способ — оба движения сообщаются протяжке при не-

подвижной детали.

Рис. 3.148. Протягивание винтовых шлицевых отверстий

Второй способ — поступательное движение сообщается протяжке, а вра-

щательное — детали.

Вращательное движение протяжка может получить непосредственно путем

самовращения от сил резания или принудительно специальным механизмом.

Самовращение протяжки применяется при небольших углах наклона на

винтовой линии шлицев (до 10°) и невысоких требованиях к точности шага.

Как указано выше, принудительное вращение может быть сообщено или

протяжке, или детали. Механизмы для вращения протяжки являются конструк-

тивно более простыми, чем механизмы для вращения детали.

При небольших отверстиях вращение протяжки осуществляется двумя

пальцами 2 (рис. 3.148, а), входящими в канавки протяжки 4. Пальцы размеща-

207

ются во втулке 3, которая закреплена в опорном кольце 1 приспособления.

Протяжка 4 соединяется со шпинделем станка патроном 5. При отверстиях

больших размеров (d > 15 мм) вращение протяжки происходит благодаря вы-

ступам в отверстии специальной гайки 2 (рис. 3.148, б), которые входят в на-

правляющие пазы протяжки 3. Гайка 2 закреплена в опорном кольце 1 приспо-

собления. Протяжка 3 соединяется патроном 4 со шпинделем станка.

На рис. 3.148, в показана схема протягивания винтовых шлицев с помощью

копирной линейки. В суппорте станка устанавливают рейку 2, сцепляемую с

зубчатым колесом 3. Одним концом рейка 2 через ролик прижимается к копир-

ной линейке 7, закрепленной на станине под углом а, определяемым по форму-

легде D — диаметр начальной окружности колеса 3; Т — шаг протягиваемых

винтовых шлицев.

Изменяя угол установки копирной линейки, можно протягивать винтовые

шлицы с различными значениями шага Т.

При продольном перемещении протяжки она одновременно будет вра-

щаться с зубчатым колесом 3 от передвигающейся рейки 2. Простой способ

протягивания внутренних винтовых шлицев основан на свободном вращении

заготовки 1 (рис. 3.148, г) от самой протяжки 2 с винтовыми зубьями при ее по-

ступательном движении. Свободное вращение заготовки от протяжки обеспе-

чивается шариковой опорой 3.

На рис. 3.148, д показана схема устройства 1 для протягивания винтовых

шлицев, когда протяжка 9 имеет только поступательное движение, а обрабаты-

ваемая деталь 10– вращательное. Поступательно движущийся суппорт 2 станка

через планку втянет за собой трос 4, накрученный на барабан 5 с грузом. Бара-

бан, вращаясь, передает вращение коническим зубчатым колесам 7 и 8, а колесо

8 одновременно вращает закрепленную в нем деталь 10.

При отсутствии протяжного станка винтовые шлицы можно протягивать на

токарно-винторезном станке, который настраивается для нарезания резьбы с

шагом, равным шагу Т протягиваемых шлицев (рис. 3.148, е). Протягиваемая

деталь 1 закрепляется обычно в разрезной втулке 2 самоцентрирующим трехку-

лачковым патроном 3. Протяжка 4 закрепляется на суппорте 5 станка, переме-

щаемого ходовым винтом 6. Точность протягиваемых винтовых шлицев обес-

печивается точностью станка.

208

4. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТИПОВЫХ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

4.1. Технология обработки валов

В конструкциях машин и механизмов основными деталями для передачи

вращательного движения и крутящего момента являются валы. В процессе рабо-

ты материал валов испытывает сложные деформации — кручение, изгиб, растя-

жение и сжатие. Поэтому, чтобы обеспечить нормальную работу деталей, пере-

дающих движение на вал, и сборочной единицы в целом, валы должны быть

жесткими.

Валы очень разнообразны как по форме, так и по размерам, однако по тех-

нологическим признакам их можно привести к двум исходным формам: гладко-

му и ступенчатому валам.

Прямые гладкие валы постоянного диаметра имеют наиболее простую гео-

метрическую форму, но их применение весьма ограничено. Наиболее распро-

страненены в машиностроении ступенчатые валы, основными технологически-

ми параметрами которых являются: общая длина вала, количество ступеней,

неравномерность их перепада по диаметрам, диаметр наибольшей ступени, на-

личие шлицев и их форма. Валы бывают цельные и полые.

К элементарным типовым поверхностям валов относятся поверхности

вращения и плоскости (рис. 4.1). К поверхностям вращения относятся: 1) ци-

линдрические; 2) конические; 3) торцовые; 4) сферические; 5) торовые. Пло-

скими поверхностями являются лыски (рис. 4.1, е).

Рис. 4.1. Элементарные поверхности

Несколько элементарных поверхностей, выполняющих вместе элементар-

ную функцию, образуют функциональный модуль нулевого уровня. К таким

модулям относятся: 1) резьбы (рис. 4.2; метрические (а), трапецеидальные (б),

упорные (в), модульные (г), прямоугольные (д)); 2) шлицевые (рис. 4.3; прямо-

209

угольные (а), эвольвентные (б), треугольные (в)); 3)зубчатые венцы (рис. 4.4;

цилиндрические прямозубые (а), цилиндрические косозубые (б), конические

прямозубые (в)); 4) канавки функциональные (рис. 4.5; кольцевые (а, б) и тор-

цевые (в, г); 5) технологические (рис. 4.6; фаски (а), канавки прямые (б, в), уг-

ловые (г, д)); 6) пазы (рис. 4.7; под призматические шпонки (а, б, в), сквозные

(г), под сегментные шпонки (д)); 7) многогранники (рис. 4.8; симметричные

лыски (а), квадрат (б), шестигранник (в)). Каждому функциональному модулю

Рис. 4.2. Первый модуль нулевого уровня (резьба)

Рис. 4.3. Шлицевые поверхности

210

Рис. 4.4. Зубчатые венцы

Рис. 4.5. Функциональные канавки

Рис. 4.6. Технологические функциональные модули нулевого уровня