Резцы для шпоночных пазов

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.

Долбежный резец для шпоночного паза

Долбежный резец предназначен для обработки материала при вертикальном строгании. Резцы подразделяются на проходные двусторонние с углом 45 градусов, прорезные и для шпоночных пазов. Резцами долбежными проходными обрабатывают вертикальные плоскости и криволинейные поверхности. Резцами долбежными прорезными выполняют канавки, пазы, выемки, плоскости с уступами и разрезание. Пазы шпоночные пазы, сделанные резцами долбежными, применяют для жесткого соединения деталей с валом шпонкой

Технология фрезерования пазов, канавок, уступов и разрезания заготовок фрезой

Для обработки пазов фрезерованием подбирают инструмент, форма которого соответствует форме будущего паза: как правило, это фасонные, концевые, дисковые фрезы (рис. 1).

Рис. 1. Схемы фрезерования прямоугольных и фасонных пазов:

а – дисковые трехсторонние фрезы; б – дисковые пазовые или концевые фрезы; г – концевые фрезы; D_r – направление вращения фрезы

Точность при фрезеровании пазов имеет немаловажное значение – пазы являются важным соединительным элементом при различных способах крепления деталей в узлах машин и механизмов. Пазы-выемки могут иметь различную форму (плоскую, фасонную, сквозную, замкнутую, внутреннюю и др.), а также в сечении представлять собой:

• прямоугольник;
• сегмент;
• «ласточкин хвост»;
• Т-образную геометрическую фигуру и др.

Вертикальные фрезерные станки относятся к категории универсальных, обладающих широкими возможностями обработки поверхностей плоской и фасонной формы. Замкнутые пазы на станках этого типа обрабатываются с применением концевых фрез с цилиндрическим или коническим хвостовиком, в зависимости от патрона станка. На заготовке выполняется разметка будущего паза, после этого ее закрепляют в тисках, установленных на столе станка. Диаметр фрезы не должен превышать ширину паза. Параметры резания обеспечиваются за счет продольного и вертикального перемещения стола станка, на котором установлена обрабатываемая деталь. Обработка паза по длине происходит при продольном движении стола. Обеспечение заданной чистоты поверхности боковых сторон выемки-паза происходит в несколько проходов фрезы.

Наиболее простая форма пазов – сквозная прямоугольная. Для их обработки лучше использовать дисковые пазовые и трехсторонние (рис. 1, а), а также концевые фрезы (рис. 1, б). Точность резания обеспечивается за счет правильного подбора ширины дисковой фрезы (диаметра концевой фрезы). Фрезерование проводится в несколько проходов, указанные параметры инструментов не должны превышать размеров паза. Следует учитывать, что для осуществления резания необходимо, чтобы винтовые канавки концевой фрезы имели направление, противоположное направлению ее вращения.

Криволинейные профили пазов обрабатывают за один проход фрезы, регулируя направление движения рабочего стола станка в соответствии с вырезаемым профилем. Для повышения точности обработки следует выбирать минимальную скорость подачи, работая при максимальной глубине посадки инструмента.

Пазы со специальным профилем «Т-образным» и «ласточкин хвост» обрабатываются на вертикальных и горизонтальных фрезерных станках. Для обработки применяют фасонные фрезы соответствующего профиля (Т-образные и угловые). Скорость подачи инструмента при этом невелика – не более 0,03 мм/зуб, при скорости резания от 20 до 25 м/мин. В первом случае для обработки достаточно трех проходов инструмента, во втором – двух.

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:

• с выходом (иначе говоря – открытые);
• сквозные;
• закрытые.

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:

• 8 класс точности – длина;
• 5 класс – глубина;
• 3 либо 2 класс – ширина.

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.

Состав проекта

kursovoy-proekt-4.rar
Курсовой проект.docx
Долбежный резец для шпоночного паза(А1).cdw

Обработка канавок

Особую сложность представляют собой операции фрезерования угловых канавок при изготовлении режущего инструмента. В каждом отдельном случае – при расположении канавок в торце, на цилиндрической или конической части заготовок – следует выбирать специальную конфигурацию фрез (одно- или двухугловых).

Перед фрезерованием канавок, расположенных на цилиндрической части заготовки с передним углом γ= 0°, положение одноугловой фрезы выставляют по угольнику (рис. 2, а). Вершины зубьев фрезы должны касаться наружной диаметральной поверхности заготовки. После этого вершины зубьев инструмента смещают в поперечном направлении на расстояние, равное половине диаметра заготовки. Можно предварительно отметить на торце заготовки эту линию, находящуюся на вертикальной плоскости, проходящей через центральную ось заготовки (рис. 2, б).

Рис. 2. Схема установок фрез при фрезеровании канавок режущих инструментов:

а, б, в, г – переходы при наладке станка; D – диаметр заготовки; h – глубина фрезерования; x – смещение торца фрезы относительно осевой плоскости заготовки

Если предстоит обработка угловых канавок с передним углом γ˃0, торец одноугловой фрезы располагают на удалении x от диаметральной плоскости (рис. 2, в). Искомое удаление определяется по формуле, где D – диаметр заготовки:

где D – диаметр заготовки

При обработке угловых канавок двухугловой фрезой, инструмент устанавливают по угольнику аналогично вышеизложенному, затем смещают вершины его зубьев на расстояние x (рис. 2, г), формула которого:

x = D/(2sin(γ+δ) – hsinδ/cosγ),

где D – диаметр заготовки, h – глубина канавки, δ – угол рабочей фрезы, γ – передний угол фрезы. Для нулевого значения γ формула выглядит:

Для осуществления обработки двухугловой фрезой используют закрепление заготовки:

• на оправке – в центрах станка, с использованием делительной головки;
• непосредственно в центрах станка, с использованием делительной головки.

Таким же образом, при помощи двухугловых фрез нарезаются канавки на конической поверхности заготовок. Для закрепления заготовок используют трехкулачковые патроны. Возможно также крепление заготовок, установленных в оправке, в делительной головке шпинделя станка, или в центрах делительной головки и задней бабки (если задана небольшая конусность).

2 Фрезы для обработки шпоночных пазов

Чтобы обеспечить требуемый квалитет точности различных пазов, для их обработки применяются разные виды пазовых фрез:

1. Затылованные по Госстандарту 8543. Они могут иметь сечение 4–15 и 50–100 мм. После переточки такой инструмент не изменяется по своей ширине. Затачивают затылованные фрезы исключительно по передней поверхности.
2. Дисковые по стандарту 573. Их зубья располагаются на цилиндрической части. Дисковый режущий инструмент рекомендован для обработки пазов небольшой глубины.
3. С цилиндрическим и коническим хвостовиком. Они бывают сечением 16–40 мм (конические) и 2–20 мм (цилиндрические). Для изготовления подобных фрез обычно применяются твердые сплавы (например, ВК8). Инструмент имеет 20-градусный угол наклона канавки. Режущее приспособление из твердого сплава дает возможность выполнять фрезерование уступов и пазов из плохо поддающихся обработке материалов и сталей прошедших закалку. Такой инструмент в несколько раз увеличивает квалитет точности и шероховатости поверхности, а также существенно повышает производительность работ.
4. Насадные под шпонки сегментного типа по Госстандарту 6648. Фрезы, позволяющие обрабатывать любые разновидности пазов под сегментные шпонки сечением от 55 до 80 мм. В этом же стандарте описывается и хвостовой инструмент под такие шпонки. С их помощью фрезеруют изделия сечением не более 5 мм.

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.

Дополнительная информация

Содержание

Задание №1. Роликовый раскатник

Задание №2.Долбежный резец для шпоночного паза

Технологический процесс изготовления долбежного резца

Список используемой литературы

Введение

В данной курсовой работе необходимо спроектировать 2 вида инструмента: роликовый раскатник и долбежный резец для шпоночных пазов. Объем выпуска инструмента в обоих случаях – 10 шт. в год, объем выпуска деталей – 1000 шт. в год, материал обрабатываемых деталей – сталь, материал режущей части инструмента – быстрорежущая сталь, конструкция инструмента – сборная и цельная, для раскатника и долбежного резца, соответственно.

Долбежный резец предназначен для обработки материала при вертикальном строгании. Резцы подразделяются на проходные двусторонние с углом 45 градусов, прорезные и для шпоночных пазов. Резцами долбежными проходными обрабатывают вертикальные плоскости и криволинейные поверхности. Резцами долбежными прорезными выполняют канавки, пазы, выемки, плоскости с уступами и разрезание. Пазы шпоночные пазы, сделанные резцами долбежными, применяют для жесткого соединения деталей с валом шпонкой.

Технологический процесс изготовления долбежного резца

Заготовительная. Отрезать заготовку, выдержав размер 115мм.

Фрезеровать плоскость, выдержав размер 14 мм на длине 115 мм.

Фрезеровать плоскость, выдержав размер 12 мм на длине 115 мм.

Фрезеровать торцы, выдержав размер 110 мм.

Фрезеровать плоскость, выдержав размер 6,5 мм на длине 110 мм.

Фрезеровать плоскость, выдержав размер 5 мм на длине 110 мм.

Фрезеровать плоскость, выдержав угол 10⁰

Фрезеровать плоскость, выдержав размеры: 8 мм на длине 25,77 мм; 10 мм на длине 70 мм.

Фрезеровать плоскость, выдержав угол 8⁰.

Фрезеровать 2 плоскости, выдержав угол 43 на длине 40 мм.

Фрезеровать 4 фаски, выдержав размер 1 45° мм.

Термическая. Закалка и отпуск.

Шлифовать грани, выдержав размер 2 мм.

Заточить главную переднюю и заднюю плоскости, выдержав углы 8° и 10° соответственно.

Нанесение покрытия TiN.

Нанести защитное покрытие TiN на поверхность зубьев методом PVD.

Заключение

В результате проделанной работы был спроектирован режущий инструмент: долбежный резец для шпоночного паза.

Были определены марки быстрорежущей стали для изготовления данного инструмента, твердость материла режущего инструмента, материал износостойкого покрытия, область применения, маркировка, обозначены геометрические размеры и технические требования. Также для долбежного резца был составлен технологический процесс, выбрана заготовка.

Как фрезеровать уступы

Формирование уступов на заготовках различных деталей может успешно выполняться на вертикальных и горизонтальных фрезерных станках. Технологической картой изготовления деталей могут быть предусмотрено использование различных видов фрез, в зависимости от требуемой формы и размеров детали, площади ее поверхности. При значительных размерах обрабатываемой поверхности предпочтение отдается торцовым фрезам (рис. 5, г). В остальных случаях применяют дисковые, а также концевые фрезы. Для одновременной обработки двух уступов на одной детали используют комплект из дисковых фрез, установленных на одной цилиндрической оправке (рис. 5, а-в).

Дисковую фрезу необходимо подбирать таким образом, чтобы ширина обрабатываемого уступа была меньше ширины фрезы на 5-6 мм, это облегчит обработку и обеспечит расчетную точность поверхности.

Рис. 5. Схема обработки уступов:

а – дисковыми фрезами; б – концевыми фрезами; в – набором фрез; г – торцовыми фрезами; D_r – направление движения резания

Дисковую фрезу с крупными (или нормальными) зубьями используют для фрезерования материалов, легко поддающихся обработке. В этом случае можно задавать большую глубину резания. Детали из труднообрабатываемых материалов фрезеруют с использованием инструмента с мелкими или нормальными зубьями.

В случаях, когда два уступа расположены на детали симметрично, их можно обработать поочередно, используя станки с двухпозиционными поворотными столами. Для этого, обработав первый уступ, стол разворачивают вместе с закрепленной на нем деталью на 180° и обрабатывают следующий уступ.

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:

1. Врезанием фрезы (ручная операция) на всю глубину уступа и механической подачей в продольном направлении.
2. Ручным врезанием инструмента на заданную глубину и механической продольной подачей в одну сторону, а затем еще одним врезанием и подачей, но уже в противоположную сторону.

Первая методика обработки уступов и пазов используется для фрез сечением 12–14 мм. В остальных случаях рекомендована вторая схема.

Отрезка заготовок. Нарезание глубоких пазов

Отрезку частей заготовок и нарезание глубоких пазов проводят с использованием отрезных (прорезных) фрез. При выполнении этих операций следует помнить, что выбор тонкой фрезы большого диаметра может привести к искривлению и нарушению формы отрезаемой заготовки. Это связано с уменьшенной жесткостью фрезы, поэтому при подборе отрезного (прорезного) инструмента следует отдавать предпочтение инструменту с минимально возможным диаметром. Учитывается при этом и скорость резания, различная для разрезания заготовок из различных материалов. Так, для резки стальных деталей скорость резания составляет от 24 до 60м/мин, для серого чугуна – от 12 до 65 м/мин, для ковкого чугуна – от 27 до 75 м/мин.

Крепят детали при разрезании, как правило, в тисках. Листовой металл разрезают с использованием подачи S от 0,01 до 0,08 мм/зуб. Материал фрезы – быстрорежущая сталь.

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:

• инструмент ставят поперечно со стороны конца вала, который выступает из тисков, на заданную заранее дистанцию;
• при помощи штангенциркуля проверяют правильность выставленной дистанции;
• с другого конца вала устанавливают угольник и опять выполняют проверку.

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.