Нарезка шлицов в отверстии

Нарезание или изготовление шлицев подразумевает создание канавок (углублений) на валу. Они необходимы для установки зубчатой части крепежа и создания шлицевого соединения для передачи крутящего момента.

Производство сплайнов считается достаточно популярной услугой. Созданный тип соединения используется практически во всех промышленных приложениях. Чаще всего такие соединения требуются при необходимости обеспечения определенного крутящего момента в конструкции валов со шкивами, шестернями, муфтами и другими деталями.

Способность втулки перемещаться по оси добавляет конструкции мобильность. Поверхность шлицевого компонента действует как направляющая для продольного перемещения компонентов. Шлицевая резка технологически сложна, но именно шлицевое соединение предоставляет наибольшие технические возможности. Он может использоваться для обеспечения хорошего выравнивания втулки на валу.

Используя современное оборудование и достаточный опыт, можно нарезать шлицы для следующих типов соединений:

  • сплайн,
  • треугольные зубчатые,
  • эвольвента.

Наиболее распространенным типом шлица является прямой шлиц. Размер зубьев выбирается в зависимости от величины крутящего момента.

Особенности нарезания шлицев

Процесс нарезания резьбы осуществляется в несколько этапов.

Основными этапами производства являются:

  1. Позиционирование заготовки . Заготовка располагается в центре делительной головки фрезерного станка.
  2. Фрезерование . Для валов диаметром 100 мм и менее фрезерование осуществляется за один проход. Если диаметр превышает 100 мм, требуется два прохода.
  3. Обработка зуборезной фрезой . Это необходимо, когда требуется высокоточная нарезка шлицев.
  4. Шлифование . Наружный диаметр обрабатывается с помощью грубого шлифовального станка. При термообработке вала внутренний диаметр также должен быть отшлифован.

Для мелкосерийного и штучного производства производство организуется путем фрезерования по различным схемам.

Возможно, вас также заинтересует следующая информация:

Вы хотите сделать заказ? Звоните нам по тел.
+7 (495) 369-68-10 или отправьте нам запрос прямо сейчас!

© РемМехСервис — услуги по металлообработке. Механическая металлообработка, 2009 — 2017 гг.

Читайте также:

  1. Это препятствует возникновению расхождений в отношении передачи и приема кауза.
  2. I Общие методы изучения политических объектов.
  3. I. Методы раннехристианской экзегезы.
  4. II. МЕТОДЫ (МЕТОДИКИ) ПАТОПСИХОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ВНИМАНИЯ И СЕНСОМОТОРНЫХ РЕАКЦИЙ.
  5. III. методы контроля
  6. IV. Лабораторные методы (иммунологические, биохимические) 1.
  7. IV. Лабораторные методы (иммунологические, биохимические) 2 стр.
  8. SCRIPT_NAME — это имя (виртуального) скрипта, используемого в запросе. Переменная SCRIPT_FILENAME используется для получения фактического пути на сервере.
  9. А. Методы регулирования своих эмоциональных состояний7
  10. Методы автоколлимации
  11. МЕТОДЫ САМОКОЛЛИМАЦИИ
  12. Административные методы

Шлицы нарезаются фрезерованием, строганием, протягиванием и холодной прокаткой (в основном эвольвентные шлицы). Процесс обработки этих шлицев основан на методе центрирования шлицев и процессе термической обработки.

Шлицы можно нарезать на валках двумя способами:

1) путем зубофрезерования специальными фрезами (рис. 7.4) на пазовых или обычных зубофрезерных станках;

2) путем фрезерования дисковыми или фасонными фрезами на горизонтально-фрезерных станках.

В неавтоматизированном серийном производстве фреза обычно используется на зубофрезерных или фасонных станках для нарезания пазов. Фреза имеет профиль фрезы для получения паза методом зубофрезерования. Обработка шлицевых валов фрезами одинакова для прямых и эвольвентных шлицев и выполняется с одинаковыми движениями фрезы и заготовки.

Рисунок 7.4: Схема фрезерования шлицевого вала орбитальной фрезой.

Этот метод достаточно трудоемкий, так как выполняется при относительно низких режимах резания (v=20. 30 м/мин и S=20 мм/мин). Пазы можно прорезать за один или два удара, в зависимости от требуемой точности. Для черновой обработки можно использовать многорезцовую фрезу, что повышает производительность, но не позволяет достичь требуемой точности.

Черновая обработка шлицев иногда выполняется фасонными дисковыми фрезами на горизонтально-фрезерных станках с использованием делительной головки.

Шлицы можно фрезеровать более дешевой фрезой, чем дисковая, но это менее эффективно. Для повышения производительности два-три шлицевых вала фрезеруются одновременно двумя-тремя дисковыми фрезами с помощью трехшпиндельной индексирующей головки. Фрезерование дисковыми фрезами не обеспечивает достаточной точности в отношении шага и ширины шлица.

Предварительное фрезерование боковых пазов можно выполнять на горизонтально-фрезерных станках двухдисковыми быстрорежущими или твердосплавными фрезами с последующей обработкой полого профиля дисковой профильной фрезой (рис. 7.5,а). В этот процесс вводится измельчающая добавка. Полости фрезеруются за одну операцию дисковой фрезой (рис. 7.5,b).

В мелкосерийном и единичном производстве при центрировании шлицевой втулки по наружному диаметру для фрезерования боковых сторон и впадин одновременно используют две дисковые фрезы (рис. 3.5,в).

Рисунок 3.5: Схема пазового фрезерования.

Существуют более сложные методы фрезерования шлицев на валах. Например, прямые шлицы фрезеруют путем предварительного фрезерования фасонными дисковыми фрезами и чистового фрезерования боковых поверхностей шлицев концевыми фрезами с твердосплавными пластинами (рис. 7.6).

Режимы резания при обработке валов из среднеуглеродистой стали: для чернового фрезерования v=30. 35 м/мин и S=190 мм/мин, для чистового фрезерования v=180 м/мин и S=0,55 мм/зуб. Обработка осуществляется на горизонтальных продольно-фрезерных станках с индексирующим оборудованием. Этот метод пазовой обработки в 3-4 раза эффективнее, чем обработка на пазово-фрезерных станках.

Обработка шлицев вала по центру наружного диаметра этим методом устраняет необходимость в прецизионных шлицевых фрезах, сложном оборудовании и шлифовании шлицев.

Финишное фрезерование твердосплавными торцевыми фрезами обеспечивает чистоту обработки Ra=1,6 мкм и высокую точность шлицевого соединения.

Станки для обработки пазов таким способом могут быть легко автоматизированы.

После фрезерования шлицевые валы подвергаются термообработке.

Рисунок 7.6: Схема фрезерования пазов фасонными фрезами:

a — предварительная обработка; b — обработка поверхности со стороны паза.

Детали с малой длиной зоны паза и отсутствием места для выхода фрезы обрабатываются методом формирования зубчатых колес с помощью специального формирователя.

Метод формования используется в массовом и серийном производстве. Преимуществом этого метода является высокое качество шлицевых валов и стабильность процесса, что очень важно при массовом производстве.

Недостатками метода зубофрезерования являются высокая трудоемкость по сравнению с дисковым фрезерованием, высокая стоимость режущих инструментов и необходимость использования специальных станков.

В последние годы в крупносерийном и массовом производстве зубофрезерование заменяется контурным фрезерованием, зубофрезерованием, холодной прокаткой роликами или планками, а также профильными зубофрезерными головками. Это связано с тем, что использование многооборотных фрез для обработки канавок приводит к увеличению затрат на инструмент и не отвечает повышенным требованиям к точности поверхности канавок.

Строгание шлицев на валах осуществляется с помощью набора фасонных фрез, собранных в головке, и может эффективно использоваться в крупносерийном и массовом производстве. Их количество и профиль соответствуют количеству шлицов и профилю паза между шлицами вала (рис. 3.7). Количество двойных ходов головки определяется глубиной шлицевой канавки и принятой глубиной реза за один рабочий ход. Фрезы в головке затачиваются в комплекте в специальном держателе. При каждом двойном ходе фрезы сходятся в радиальном направлении на заданную подачу.

Этим методом можно обрабатывать как сквозные, так и безпазовые шлицы. В последнем случае необходимо сделать инструментальную канавку глубиной не менее 6. 8 мм и ускорить отвод резцов от заготовки. Нарезание пазов осуществляется на станке MA4, предназначенном для обработки валов диаметром 20. 50 мм, длиной до 435 мм, с длиной обрабатываемой части 70. 370 мм. Этот метод позволяет выполнять шлицевание на валах с диаметром плеча на 25…30 мм больше, чем у обрабатываемой детали, что невозможно сделать другими методами. Параметр шероховатости обработанной поверхности Ra=2.5. 1. 25 мкм.

Рисунок 7.7: Режущая головка строгального станка.

Для строгания глухих шлицев станок оснащен функцией ускоренного отвода фрезы на заданную длину обработки. Станок может использоваться для планирования пазов в непрерывном режиме или по наружному диаметру.

Щелевание — еще один высокопродуктивный метод щелевания. Протяжка шлицев осуществляется двумя блоками протяжки (рис. 7.8) одновременно на двух диаметрально противоположных вогнутых поверхностях вала с последующим поворотом вала на угол a=360/z (где z — количество шлицев) после каждой протяжки.

Протяжное устройство состоит из набора фрез, которые могут независимо перемещаться в радиальном направлении. Резцы затачиваются как единое целое и устанавливаются блоками в специальном держателе. Этот метод заточки позволяет обрабатывать как сквозные, так и глухие пазы. Копировальная линейка позволяет перемещать сплайны без зазоров по заданной траектории. Разница в диаметрах ступеней при обработке валов с непрерывным пазом не должна превышать 25. 30 мм. Строгание и протягивание шлицев примерно в 5-8 раз эффективнее, чем фрезерование шлицев (в зависимости от размера шлица).

Рисунок 7.8 Схема натягивания шлицев на валы.

Холодная прокатка шлицев, при которой шлицы формируются путем пластической деформации без удаления стружки, имеет большие перспективы. Прокатка осуществляется с помощью вальцов, клетей и многовалковых профильных головок (рис. 7.9).

Рисунок 7.9: Диаграммы прокатки сплайнов:

a — круглые ролики, b — планки; c — многовалковая головка.

Утолщение слоя металла при накатке повышает прочность шлицевых валов. По данным ENIMS, шлицы с накаткой на 10-20% прочнее после токарной обработки, чем шлицы, полученные фрезерованием. В некоторых случаях холодная прокатка позволяет избежать термической обработки вала и дальнейшей обработки шлицев. Холодная прокатка применяется в основном для эвольвентных шлицев, так как в случае прямых шлицев профиль рабочих поверхностей роликов гораздо сложнее, что требует специального оборудования для их изготовления. Шлицы с модулем упругости до 2,5 мм подвергаются холодной прокатке на двух или трех вальцах. Они располагаются вдоль делительной окружности предварительно обработанной заготовки с учетом упругой деформации системы «станок — инструмент — станок». Диаметр полуфабриката при прокатке меньше, чем наружный диаметр детали, и точность диаметра прокатки намного выше, чем при шлицевом фрезеровании. Так, для валков диаметром 30. 50 мм допустимое отклонение наружной поверхности — не более 0,05. 0,07 мм, допустимое отклонение биения относительно центральной оси — не более 0,06 мм.

Ролики изготовлены из высоколегированной стали. Один и тот же ролик данного модуля может обрабатывать валы с разным количеством шлицев. Рекомендуемые режимы прокатки: периферийная скорость валка 15. 20 м/мин при начальном диаметре колеса 200 мм; осевая подача 150. 200 мм/мин. Для прокатки выбираются заготовки с твердостью до HV 220. Погрешность шага менее 0,03 мм; общая погрешность шага 0,05. 0,1 мм; шероховатость поверхности Ra=0,63. 0,32 мкм.

В зависимости от длины паза производительность прокатки примерно в 10 раз выше, чем при шлицевом фрезеровании. Наиболее подходит прокатка валов с большим количеством шлицев (не менее 18), так как в этом случае процесс идет более плавно.

Холодная прокатка с многовалковыми профильными головками (рис. 7.9,в) требует особо точной оснастки.

Головка инструмента состоит из жесткого закаленного кольца, содержащего сегменты (не показаны), каждый сегмент5 содержит один профилирующий ролик (на рисунке 8 роликов), свободно вращающийся на осях в подшипниках. Ролики можно регулировать и заменять независимо друг от друга. Заготовка зажимается в центрах зажимного устройства, а многороликовая головка перемещается со скоростью 3 м/мин вдоль оси неподвижной заготовки на точно заданную длину, формируя на заготовке шлицы, профиль которых соответствует профилю ролика. Все шлицы поворачиваются одновременно без вращения заготовки. Точность получаемого расстояния между шлицами составляет 0,04 мм, прямолинейность не превышает 0,04 мм на 100 мм длины.

Полный профиль щели создается за несколько штрихов (от трех до шести). Металл постепенно сжимается путем периодического вдавливания роликов в заготовку. Радиальная подача вальцов осуществляется автоматически.

При прокатке профильного ролика пластическая деформация проникает на большую глубину в заготовку. Твердость заготовок не должна превышать HB 220, что означает, что в процессе прокатки заготовка удлиняется и часть вытесненного металла осаждается на внешней поверхности заготовки. Наружный диаметр заготовки после накатки немного увеличивается, поэтому его необходимо отшлифовать наружу.

При обработке несколькими роликами поверхностные слои заготовки упрочняются на 20 — 30 процентов, а ресурс инструментальной головки достигает 100 000. Этот метод обработки является высокоэффективным, но каждая головка с высоким роликом подходит только для одного размера паза.

Многороликовые головки также подходят для обточки эвольвентных шлицев, если число шлицев не превышает 16-18, а наименьшее — 6; большее число шлицев не может быть размещено роликами головки.

Холодная прокатка шлицев может также осуществляться с планками по методу «Roto-Flo». Этот метод предполагает вращение заготовки между верхней и нижней инструментальными планками, которые быстро перемещаются в противоположных направлениях и выдавливают металл по окружности круглой заготовки. Прокатка полосы за один ход по всей длине более производительна, чем прокатка валками, но не рекомендуется для прокатки длиной более 80. 100 мм из-за больших возникающих усилий.

Существует еще один высокопроизводительный способ холодной прокатки эвольвентных шлицев на валах, в основе которого лежит принцип формирования обрабатываемого профиля по планетарному методу (рис. 3.10, а). Профиль формируется двумя противоположно вращающимися роликовыми головками. Головки, оснащенные роликовыми инструментами, установлены в противоположных направлениях и приводятся в движение двумя двигателями. Профильные ролики 3 одновременно и синхронно приводятся во вращение заготовки 2. При этом скорости ножей и заготовки согласованы друг с другом в зависимости от количества зубьев, которые необходимо получить (рис. 3.10, б). Одновременно происходит непрерывная подача заготовки в осевом направлении.

Рис. 7.10: Схема точения шлица планетарным методом:

а — диаграмма движения валка и заготовки; 6 — диаграмма образования шлица при прокатке;

1 — роликовая дорожка; 2 — заготовка; 3 — ролики.

Основная работа по формированию профиля происходит в зоне трансформации, где с каждым рабочим ходом инструмента формируется серповидный сегмент.

Ролик изготавливается из высоколегированной стали X12FN и X6FN с твердостью рабочей части HRC 63. 66 Один комплект накаточных роликов позволяет обрабатывать 3000. 30000 деталей.

Для высокоточной прокатки пазов заготовки должны быть предварительно обработаны по наружному диаметру. Диаметр заготовки — это среднее арифметическое периферийных диаметров выступов и периферийных диаметров впадин зубьев. Рекомендуемый допуск на диаметр составляет 0,05. 0,10 мм, а допуск на биение — 0,03. 0,06 мм.

Этот метод рекомендуется только для материалов со следующими свойствами: d>9%, vv = 1274*10 6 Па. Параметр шероховатости Ra +300 *82 +87 *12 составляет 72,4-0,06 = 72,34 +87 . Направляющая часть протяжки выполнена в размере 72.34 +87 . Этот технологический размер обеспечивает одинаковую глубину всех шлицев при протяжке.

Если шлицевая шестерня подвергается термообработке, то обработка отверстия несколько усложняется.

Для достижения точного наружного диаметра шлицевого отверстия необходимо ввести протяжки для калибровки и более точной предварительной обработки шлицев. Для того чтобы калиброванные шлицы не были зауглерожены и не стали слишком твердыми при последующей закалке, можно использовать местное науглероживание.

Недостатком калибровки является неизбежный эксцентриситет центрирующей окружности шлицев по отношению к окружности исходной шестерни.

В этом случае преимущество метода центрирования по внутреннему диаметру заключается в том, что посадочное отверстие может быть выточено на основании зубьев зубчатого колеса. Это обеспечивает концентричность внутреннего диаметра с окружностью исходного зубчатого колеса. Отверстие шлифуется на внутреннем шлифовальном станке.

Эвольвентные шлицы во втулке обычно нарезаются на зубострогальных станках. В настоящее время массовое производство эвольвентных шлицев является обычным делом. Инволютные сплайны во много раз производительнее, чем профилирование. Недостатком этого метода является сложность изготовления протяжки с эвольвентным профилем.

Технологический процесс обработки шлицевых валов состоит из следующих основных операций:

1. вращение вала;

2. механическая обработка шлицев;

4. шлифование наружной поверхности;

5. шлифовальные элементы шлицев.

В зависимости от вида центрирования шлицевого соединения, принятого в серийном производстве, устанавливается технологический процесс обработки шлицевого вала (табл. 7.1).

Таблица 7.1 Технологический процесс обработки шлицевого вала.

количество операцийНазвание операцииИспользуемое оборудование
При центрировании по внешнему диаметруПри центрировании по внутреннему диаметруСерийное производствоИндивидуальное производство
I.Торцевое фрезерование и центрированиеПолуавтоматический фрезерно-центровальный станок
II.Обработка ступеней цилиндрических валов в шлицы с припуском на шлифование.Обработка цилиндрических ступеней валов без припуска на шлифование до наружного диаметра шлицевГидравлический многоточечный копировальный полуавтоматический токарный станокТокарный станок
III.Нарезка пазов по ширине и внутреннему диаметруНарезание пазов с припуском на шлифование внутреннего диаметра и боковых сторон пазаЗубофрезерные, зубодолбежные, зубодолбежные станкиГоризонтально-фрезерный станок
IV.Термическая обработкаТермическая обработкаСистема HFIЭлектрическая банная печь
V.Шлифование наружного диаметра валаШлифовка опорных шеек вала. Шлифование шлицев и внутреннего диаметраДисковый шлифовальный станок. Иглошлифовальная машинаКруглошлифовальный станок. Универсальный заточной станок.

Дата добавления: 2014-11-29 ; Дисплеи: 20750 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важны ваши отзывы! Был ли опубликованный материал полезен? Да | Нет

Шлицевое соединение используется для передачи вращательного движения между валами и втулками. В отличие от шпоночного соединения, оно обеспечивает лучшее выравнивание деталей. В то же время напряжения на некоторых деталях гораздо ниже, а прочность при динамических и переменных нагрузках гораздо выше. Этот тип соединения состоит из зубьев определенной длины, которые соединяются, образуя вращающееся тело.

Существует три типа шлицевых соединений:

Шлицевая резка в машиностроении осуществляется в основном на фрезерном оборудовании, к которому предъявляются особые требования по точности.

Методы нарезки шлицов

Перед тем как нарезать паз на валу, необходимо выбрать способ центрирования сопрягаемых деталей. Зубчатое колесо или втулка центрируется следующим образом

  • наружный диаметр вала D;
  • с внутренним диаметром вала d;
  • сторона b.

Первый метод применим к неподвижным соединениям, которые не требуют повышенной твердости. Внутренний диаметр подходит для закаленных деталей, а боковые стороны — для обратного движения вала и высоких крутящих моментов.

Обработка пазов осуществляется в несколько этапов, включая черновую и чистовую обработку, фрезерование пазов, удаление заусенцев, шлифование и термообработку.

В зависимости от диаметра вала процесс шлицевания происходит за один или два цикла. Грубое фрезерование шлицев на валах можно выполнять дисковыми фрезами, а чистовое фрезерование — специальной зуборезной фрезой, которая обеспечивает высочайшую точность.

Такие сложные детали шпинделя обычно строгают на специальных полуавтоматических строгальных станках, где есть зазор на выходе фрезы и в сквозных отверстиях. Вырезание всех пазов осуществляется несколькими фрезами одновременно. Заготовка удерживается вертикально и совершает возвратно-поступательные движения. За каждой подачей следует определенное движение подачи. Строгание используется в массовом производстве и позволяет получить высококачественную отделку с шероховатостью до 0,8 мкм.

Внутреннее рифление лучше всего выполнять на протяжных станках. Каждый паз обрабатывается по одному, но имеются также протяжные станки, позволяющие одновременно нарезать несколько зубьев.
Очень эффективным способом изготовления такого типа соединений является накатка. Это делается на специальном оборудовании с помощью развертывающей головки с вращающимися роликами. Эти ролики используются для выдавливания металла с поверхности заготовки для создания паза. Этот метод позволяет одновременно нарезать до 18 зубьев и используется в крупномасштабных операциях.

Выбор оборудования и инструмента

Шлифование осуществляется на следующих станках

  • фрезерные станки;
  • строгание;
  • строгание;
  • поворот;
  • протяжные станки.

Затем детали шлифуются на шлифовальных станках.

При мелкосерийном и единичном производстве очень часто шлицы нарезаются на фрезерном или зубофрезерном оборудовании с использованием фрезы и зубофрезерного метода. Эти инструменты эффективны для обработки как прямых, так и эвольвентных шлицев.

Горизонтальная пазовая фреза используется в сочетании с дисковой фрезой. Для одновременной резки нескольких пазов используется делительная головка. Стоит отметить, что этот метод редко используется для пазов из-за неточности штриха и ширины. Хорошей идеей является черновая обработка детали на горизонтально-фрезерном станке дисковой фрезой, оставляя припуск на чистовую обработку и шлифовку. Пазы обрабатываются специальными концевыми фрезами, а для треугольного шлицевого соединения используются треугольные фрезы.

Зубофрезерный станок используется в тех случаях, когда нет места для выхода фрезерного станка.

Используется метод зубофрезерования. Благодаря высокому качеству обработки поверхности, профилировочные станки используются в массовом производстве.

В дополнение к профилегибочным станкам, строгальные станки и протяжные станки широко используются в массовом и серийном производстве шлицевых соединений. Эти станки в несколько раз эффективнее и производительнее фрезерных станков. Строгание производится с помощью набора резцов, количество и размер которых зависят от количества зубов, ширины и глубины суставной щели. При протяжке используется инструмент, называемый протяжкой. Этот инструмент имеет несколько режущих зубьев разной высоты, которые, двигаясь вперед, срезают часть металла с заготовки.

Холодная прокатка с использованием специальных роликовых головок используется для изготовления эвольвентных соединений. Этот инструмент используется для изготовления заготовок с большим количеством зубьев. Метод холодной прокатки в 10 раз более эффективен, чем фрезерование.

После нарезки и термообработки всех зубьев заготовки шлифуются. Таким образом достигается требуемая шероховатость и предотвращается слипание сопрягаемых деталей во время работы. Для шлифования используются следующие инструменты:

  • фигурное колесо;
  • дисковое колесо;
  • конические шлифовальные круги.

В некоторых случаях для шлифования внутренних поверхностей используется оправка.

Нарезка шлицов в домашних условиях

Нарезать канавки на валу в домашних условиях сложно, так как этот процесс требует станков с высокой точностью. Тем не менее, вопрос о том, как нарезать шлицы болторезом на валу или снятой головке болта, часто можно найти в Интернете. Эти операции можно выполнить самостоятельно, имея минимум инструментов и навыков. В таких случаях, когда необходимо нарезать шлицы на полуоси автомобиля, зажмите изделие в тисках, отметьте места будущих пазов и сделайте разрез болторезом. Не рекомендуется восстанавливать приводной шлиц этим методом из-за зазора между сопрягаемыми деталями. Однако если нет другого способа произвести ремонт, шлифовальную машину следует держать неподвижно, чтобы не повредить пазы.

Частый вопрос — как сделать длинный шлицевой вал. Первым шагом является выбор вала с существующим шлицевым соединением и объекта, на котором будут вырезаны пазы. Затем поверхность одного вала приваривается к другому. Затем полученная заготовка зажимается в патроне фрезерного, строгального, протяжного или протяжного станка, и прорезается паз.

Если вы нашли ошибку, выделите текст и нажмите Ctrl+Enter.

Оцените статью
Добавить комментарий