§ 52. ФРЕЗЕРОВАНИЕ ШПОНОЧНЫХ КАНАВОК

Шпоночная канавка бывает открытой, или сквозной, когда она проходит вдоль всего вала, закрытой, или замкнутой, когда она выфрезерована на части вала и не выходит ни к одному из его торцов, и полузакрытой, или полузамкнутой, когда она

вы­фрезерована на одном конце вала и выходит к торцу.

Открытые шпоночные канавки фрезеруют дисковыми фре­зами на горизонтально-фрезерных станках;, закрытые и полуза­крытые шпоночные канавки фрезеруют специальными концевыми (шпоночными) фрезами на горизонтально и вертикально-фре­зерных станках или на специальных шпоночных станках.

Фрезерование открытой шпоночной канавки

На рис. 206 показана установка детали и фрезы для фрезе­рования открытой шпоночной канавки с закреплением вала в параллельных машинных тисках. Материал вала — конструк­ционная сталь сг_ь = 75 кг/мм²-, диаметр вала 50 мм, ширина шпоночной канавки 16 мм. Размеры вала и шпоночной канавки указаны на рис. 206, б.

Выбор фрезы. Выберем для этой фрезерной операции дис­ковую фрезу из быстрорежущей стали Р18 диаметром 75 мм и шириной 16 мм (по размеру шпоночной канавки). Число зубьев фрезы 2= 18.

Фрезерную оправку устанавливаем так же, как было изло­жено ранее. При установке и закреплении фрезы надо просле­дить, чтобы фреза имела допускаемое боковое биение, т. е. не более 0,05 мм.

Закрепление детали. Для закрепления применим машинные тиски. При установке вала в тиски иногда требуется в зависи­мости от высоты их губок подложить параллельную прокладку. Установленный в тиски вал, как правило, должен выступать на 5—10 мм над губками тисков.

На губки тисков необходимо надеть медные или латунные накладки, предохраняющие вал от смятия. Заложить в тиски обрабатываемый вал надо с таким расчетом, чтобы конец его выступал за тиски, или, как говорят, был «свешен» над столом станка (это необходимо для точной его выверки).

При правильно установленных тисках точность установки за­крепленного в них вала можно не проверять. В таких случаях обычно важнее бывает проверить правильность установки фрезы относительно детали.

Основным условием для получения качественной шпо­ночной канавки является параллельность и симмет­ричность ее оси вала. Для получения этого необхо­димо, чтобы фреза прохо­дила точно по осевой линии вала.

Один из наиболее прос­тых приемов заключается в следующем. После закреп­ления фрезы и проверки ее индикатором на биение подводят вал под фрезу и уста­навливают фрезу грубо по центру над свешивающимся концом вала. Дальнейшую точную установку произво­дят при помощи угольника и штангенциркуля. На рис.

207, а сплошной линией показано, как измеряется расстояние А, которое равно ширине полки угольника Т плюс половина

диа­метра вала rf/2 и плюс половина ширины фрезы В/2.

Подсчитав размер А —Т+ у + -у, проверяем его штан­генциркулем. Поставив угольник с другой стороны вала, как это показано на рис. 207, а пунктиром, еще раз проверяем таким же образом правильность размера А. Если оба отсчета штан­генциркуля совпадут, фреза установлена точно.

Настройка станка на режим фрезерования. Выбор режимов резания при фрезеровании пазов дисковыми фрезами произво­дим по табл. 213 «Справочника молодого фрезеровщика». При­мем подачу на один зуб фрезы 0,03 мм. Тогда для фрезы £) = 75 мм, при s = 0,03 мм/зуб и глубине фрезерования t = 5 мм определяем скорость резания о = 42,2 м/мин, число оборотов /г = 180 об/мин и подачу s = 97 мм/мин. Выбираем имеющееся ближайшее число оборотов шпинделя и ближайшую подачу и ставим лимб коробки скоростей на /г = 190 об/мин, а лимб коробки подач на s = 95 мм/мин.

При этом скорость резания составит 45 м/мин, а подача на один зуб фрезы будет равна 0,03 мм. Фрезерование следует вести с охлаждением.

Установка на глубину резания. В предыдущих случаях мы устанавливали фрезу на глубину резания от момента касания фрезой поверхности детали. При фрезеровании канавок на круг­лых деталях касание фрезы к поверхности детали происходит по линии, благодаря чему труднее уловить глазом начальный момент касания (рис. 207, б), что отражается на точности уста­новки стола на глубину резания.

Установив момент касания (исходное положение), ставим лимб вертикальной подачи стола на нуль. Отводим продольной подачей стола вал из-под фрезы, выключаем станок и враще­нием рукоятки вертикальной подачи поднимаем стол на 5 мм, т. е. на глубину фрезерования шпоночной канавки. Закрепляем консоль станка.

Процесс фрезерования. При подводе фрезы к валу вручную надо остерегаться поломки зуба дисковой фрезы, поэтому ее нужно подводить медленно.

По окончании прохода отводят вручную стол станка, выклю­чают станок и проверяют шпоночную канавку, сняв предвари­тельно напильником заусенцы.

Размеры открытой шпоночной канавки можно измерить штан­генциркулем: ширина канавки измеряется по размеру 16 мм, а глубина — по размеру 45 мм (см. рис. 206,6). Однако лучше проверять шпоночную канавку при помощи специального шаб­лона (рис. 206, а), имеющего очертание выемки шпоночной канавки и части окружности вала, прилегающей к обеим сторо­нам канавки. Применение такого шаблона позволяет проверять, кроме размеров, также положение самой канавки относительно центровой линии вала.

Вместо дисковой фрезы с остроконечными зубьями можно применить дисковую фрезу с затылованными зубьями (см. рис. 195,6), а также трехсторонние дисковые фрезы. При этом! следует иметь в виду, что дисковая трехсторонняя фреза с каж­дой переточкой несколько теряет размер по ширине. Поэтому необходимо до установки фрезы проверить ширину режущей кромки зуба микрометром, чтобы убедиться в ее пригодности для данной обработки.

Фрезерование закрытой шпоночной канавки

Фрезерование закрытых шпоночных канавок можно произво­дить на горизонтально-фрезерных, на вертикально-фрезерных и на шпоночно-фрезерных станках. На рис. 208, а показано фре­зерование закрытой канавки на горизонтально-фрезерном станке, а на рис. 208, б — на вертикально-фрезерном станке. Материал вала — конструкционная сталь а_ь = 75 кг/мм². Раз­меры вала и канавки показаны на рис. 208.

Выбор фрезы. Для фрезерования выберем концевую фрезу из быстрорежущей стали Р9 диаметром 10 мм, равным ширине шпоночной канавки. Концевые фрезы для фрезерования шпоноч­ных канавок называются шпоночными. Шпоночные фрезы имеют цилиндрический хвостовик, которым они крепятся в специальный патрон. Диаметр концевой и шпоночной фрезы с каждой

пере­точкой несколько уменьшается, поэтому перед установкой фрезы в гнездо шпинделя следует проверить ее размер, чтобы ширина шпоночной канавки не получилась меньше заданной. При работе концевыми и шпоночными фрезами надо принимать во внимание осевое биение фрезы, обычно не превышающее 0,05мм_т что вызывает соответствующее увеличение ширины шпоночной канавки против размера фрезы.

Подготовка к работе. Для закрепления вала пользуются тис­ками (см. рис. 129). В этих тисках можно производить закреп­ление детали для фрезерования как вертикальным, так и гори­зонтальным шпинделем (рис. 208).

Так как установка для фрезерования по рис. 208,6 отли­чается от установки по рис. 208, а только расположением шпин­деля, разберем только порядок фрезерования шпоночной канавки на горизонтально-фрезерном станке.

Установив и закрепив вал в тиски для горизонтального фре­зерования и выверив его рейсмасом, приступаем к установке фрезы. Шпоночную фрезу вставляют в патрон и закрепляют пово­ротом кольцевой гайки. Патрон имеет конический хвостовик, при помощи которого его можно вставить в переходную втулку и за­крепить в шпинделе станка.

Фрезу устанавливают точно по оси вала (что необходимо для получения правильной шпоночной канавки), как показано на рис. 208, а и б, справа, в верхнем углу. Расстояние А, на кото­рое надо поднять стол станка после того, как фреза коснется вала, определяют по формуле:

где а — диаметр вала в лш;

D — диаметр фрезы в мм.

Для установки вала с размеченной шпоночной канавкой¹ можно применять следующий способ. Включаем станок и посте­пенно подводим вал к фрезе, поочередно вращая рукоятки вертикальной, продольной и попе­речной подач до тех пор, пока фреза не коснется вала в раз­меченном месте и не начнет снимать тонкую полоску ме­талла. Увеличивая стружку надо уловить момент, когда то­рец фрезы станет срезать по­лоску шириной во весь свой диаметр. При этом можно заме­тить, если фреза установлена не точно, в какую сторону от фрезы снесена ось обрабаты­ваемого вала.

На рис. 209 заведомо преувеличенно показан случай смещения центров фрезы и вала. В данном случае ось обрабатывае­мого вала находится выше центра фрезы, поэтому снизу сре­зана плоскость до образующей вала. Изменяя по высоте положение стола, регулируют взаимораспо­ложение фрезы и вала; этим методом можно получить точность установки до 0,1 мм, а при некоторой опытности — до 0,05 лш.

Для работы надо выбирать шпоночную фрезу с короткой ре­жущей частью, иначе фрезу будет уводить во время работы и шпоночная канавка получится не параллельной оси вала.

Настройка станка на режим фрезерования. Так как шпоноч­ные фрезы имеют небольшой диаметр, то для получения рацио­нальной скорости резания нужно располагать станком с очень большим числом оборотов. Обычные консольно-фрезерные станки имеют ограниченное число оборотов, поэтому шпоночные ка­навки фрезеруют при максимальном имеющемся числе обороте» шпинделя. Для данного случая выберем /г = 950 или п = = 1180 об/мин.

Установим лимб коробки скоростей на 950 об/мин и

лимбкоробки подач на 25 мм/мин и определим скорость резания подачи на оборот и на зуб фрезы:

Фрезерование канавки. Замкнутые шпоночные канавки фре­зеруются двумя способами:

а)  небольшим врезанием вручную на глубину 4—5 мм и про­дольной механической подачей вперед и назад с врезанием вновь на глубину после каждого хода;

б)  врезанием вручную сразу на полную глубину канавки я малой продольной механической подачей на всю длину канавки.

Последний способ применяют для более жестких фрез диа­метром от 10 мм и выше.

Для данной обработки применим второй способ. Не доходя примерно 1 мм до конца шпоночной канавки по разметке, сле­дует выключить механическую подачу и дофрезеровать конец шпоночной канавки при ручной подаче, так как при неточном выключении механической подачи длина канавки может ока­заться большей, чем. нужно по чертежу, что может привести к браку. По окончании прохода необходимо измерить шпоночную канавку. Ширину канавки можно измерить штангенциркулем.

При измерении штангенциркулем глубины шпоночной ка­навки следует иметь в виду, что размер от краев шпоночной канавки до ее дна будет всегда меньше, чем глубина, на кото­рую был перемещен стол при установке глубины резания. Глу­бина шпоночной канавки при измерении от краев определяется по специальной формуле или по справочнику. Для нашего при­мера она равна 2,6 мм, (вместо 4 мм по чертежу).

Лучше измерять шпоночную канавку шаблоном (см. рис. 206, а).

Методы автоматизации фрезерования пазов

В целях автоматизации операции фрезерования пазов и кана­вок применяют шпоночно-фрезерные станки, имеющие так на­зываемую маятниковую подачу, когда подача для врезания фрезы на глубину после каждого хода, а также прямая и обрат­ная продольные подачи стола происходят автоматически, без участия фрезеровщика. Благодаря этому один фрезеровщик в состоянии обслужить одновременно несколько станков.