Протягивание и строгание (долбление) шлиц на валах

Обработка шлицевых поверхностей

Шлицевые соединения применяются в машиностроении для подвижных и неподвижных посадок. Форма шлиц бывает прямоугольная, эвольвентная и треугольная. Сопряжённые детали в прямобочных шлицевых соединениях центрируются следующими способами:

- по наружному диаметру шлицевых выступов вала;

-  по внутреннему диаметру шлицев вала и

- по боковым поверхностям шлицев.

От способа центрирования и зависит технологический процесс изготовления шлиц. Наиболее точным является второй способ центрирования (по внутреннему диаметру), поэтому он чаще применяется в станкостроительной промышленности. Способ центрирования по наружному диаметру находит применение как в станкостроении, так и в машиностроении. Третий способ – центрирование по боковым поверхностям применяется, в основном, в автомобильной промышленности для передачи больших крутящих моментов при минимальном боковом зазоре.

Основными способами изготовления шлиц являются: фрезерование, накатывание, протягивание и строгание с последующим, в случае необходимости, шлифованием шлиц.

Фрезерование шлиц - наиболее распространенный способ обработки и осуществляется методом копирования или обкатки на зубофрезерных или шлицефрезерных станках.

Рис. 185 а. Фрезерование шлиц дисковой фрезой методом копирования

Шлицы валов диаметром менее 100 мм обычно фрезеруют за один проход, больших диаметров – за два прохода (черновое и чистовое). Черновое фрезерование может осуществляться на универсальных горизонтально-фрезерных станках, имеющих делительные устройства, шлицевой дисковой фрезой методом копирования (рис.185 а).

t₀ = (l₀ + l_вр + l_п) * Zшл * i / S_м.пр., мин

Фрезерование шлиц может осуществляться и обычными торцовыми фрезами (рис.185,б), которые являются более дешевыми чем дисковые.

Рис 185 б, в. Фрезерование шлиц фрезами специального профиля

Более производительным методом обработки шлиц является одновременное фрезерование двух шлицевых канавок двумя дисковыми фрезами специального профиля (рис.185 в).

Чистовое фрезерование шлицев дисковыми фрезами производится только в случае отсутствия специального станка или режущего инструмента т.к. данный метод не обеспечивает требуемую точность по шагу и ширине шлиц.

Более точным и производительным методом фрезерования шлиц является метод обкатки с применением шлицевой червячной фрезы (рис.185г).

Рис. 185 г. Фрезерование шлиц шлицевой червячной фрезой

методом обкатки

t₀ = (l₀ + l_вр + l_п) * Zшл *i / S_0.ф * n_ф * q_.

                          S_0.ф – продольная подача фрезы в мм на 1 об. фрезы

              n_ф – частота

              q – число заходов

    Минутная продольная подача при фрезеровании:

S_м.пр = Sz * z_ф * n_ф * q/Z_шл

Если центрирование втулки осуществляется по внутреннему диаметру шлицев, то червячная или дисковая фреза должны иметь “усики” вырезающие канавки у основания шлица (рис.106). Канавки необходимы для исключения заедания во внутренних углах при работе узла и для выхода шлифовального круга при шлифовании поверхности впадины или боковых сторон.

Шлифование шлицев

В зависимости от способа центрирования шлицы шлифуют по наружному или внутреннему диаметру или по боковым поверхностям. По боковым во всех случаях после ТО. При центрировании по наружному диаметру шлиц вала шлифуют наружную поверхность на круглошлифовальных станках. Внутренние диаметры и боковые поверхности если нет ТО не шлифуют.

Рис. 106. Схемы шлифования шлицев Рис. 187. Схема правки круга

Фасонный круг - (рис.106,а) – недостатки: круг изнашивается не равномерно и требуется частая правка круга. Схема правки (рис.187). Однако данный метод имеет широкое распространение.

Второй способ – шлифование за 2-е операции. 1 – впадины, 2 – боковые стороны (рис.106,б). Для уменьшения влияния износа круга на точность обработки после каждого двойного хода стола вал поворачивается и обрабатывается следующая впадина. Поворот осуществляется автоматически. Для повышения производительности процесса может применяться шлифование внутренних и боковых поверхностей в 1-у операцию (рис.106,в). Заготовка поворачивается на 1 шлиц. Припуск под шлифование шлиц 0,15..0,2 мм на сторону.

t₀ = (l₀ + l_вр + l_п) * Zшл * i * k / 1000V_стола

               k – поправочный коэффициент, учитывающий точность обработки, k = 1,15..1,5 в зависимости от точности обработки.

Режимы резания - см. шлифование.

Протягивание и строгание (долбление) шлиц на валах

Протягивание шлиц на валах и подобных деталях осуществляется на горизонтально протяжных станках с применением специальных приспособлений. Сквозные шлицы на валах протягиваются спец протяжкой, профиль зубьев которых соответствует профилю впадины шлиц. При чем каждая впадина протягивается отдельно с помощью делительного устройства. При протягивании не сквозных шлиц используются блочные протяжки, у которых режущие зубья имеют независимое радиальное перемещение, при чем протягиваются 2-е противоположных впадины (рис. 4.12).

Рис. 4.12. Схема протягивания несквозных шлицев на волах

Прогрессивным и высоко производительным методом образования шлиц на валах является контурное шлице-строгание (сквозные и не сквозные). В данном случае шлицы изготавливаются одновременно набором профильных резцов, число которых равно числу впадин (рис. 4.11).

Рис. 4.11. Резцовая головка шлицестрогольного станка

Крупносерийное и массовое. Суть метода – см. зубообработка. Аналогично работает зубодолбление, только лишь перемещается зубодолбежная головка.

Накатывание шлицев

Высокопроизводительный и эффективный метод, причем чаще осуществляют холодное накатывание роликами (рис. 4.13,а), рейками (рис. 4.13,б), роликовыми многопрофильными головками (рис. 4.13,в).

Рис. 4.13. Схемы накатывания шлицев: а – круглыми роликами;

б – рейками; в – многороликовой головкой

Преимущества и достоинства см. накатка ЗК. Но не во всех случаях можно применять холодную накатку. Можно накатывать заготовки твердостью не более 220 НВ. Накатанные шлицы при скручивании на 10-20% прочнее шлицев полученных фрезерованием. Холодной накаткой рассмотренными методами в основном накатываются эвольвентные шлицы. Ролики для накатки изготавливаются из высокопрочной стали. Производительность выше примерно в 10 раз, чем при фрезеровании. Накатывание рейками является более производительным, чем роликами, но из-за больших усилий при накатке рекомендуется для накатывания шлиц длиной <=100 мм.

Еще одним высокопроизводительным методом накатывания шлиц является планетарное накатывание (Grob) (рис. 4.14).

Рис. 4.14. Схема накатывания шлицев планетарным методом:

а – схема движения роликов и заготовки; б – схема формирования шлицев при накатке; 1 – траектория движения роликов

Формирование профиля осуществляется 2-я роликовыми головками, имеющими встречное вращение. Рекомендуется для заготовок у которых временное сопротивление разрыву s_в=1274*10⁶ Па, а также относительное удлинение >9%. Ролики сталь БР с 63-66 HRC. Комплект роликов позволяет накатывать до 30000 валов. Данным методом могут накатываться различные профили или формы шлицевых валов. При накатке шлицев следует уделять внимание точности заготовки до накатки и учитывать течение металла.