Шпоночные соединения широко используются в машиностроении для передачи крутящего момента между валом и деталью. От качества обработки шпоночного паза зависит надежность и долговечность такого соединения. В данной статье мы подробно рассмотрим особенности и применение одного из важнейших инструментов для нарезания шпоночных пазов - шпоночной фрезы. Узнаете, как правильно подобрать и использовать этот режущий инструмент для решения конкретных производственных задач.
Назначение и области применения шпоночных фрез
Основное назначение шпоночной фрезы - это фрезерование шпоночных канавок на валах при изготовлении шпоночных соединений. Такие соединения широко применяются в машиностроении для передачи крутящего момента между вращающимися деталями - валами, осями, цапфами и ступицами.
Качество обработки поверхности шпоночного паза напрямую влияет на надежность такого соединения. Поэтому правильный выбор и использование шпоночной фрезы имеет большое значение.
Помимо машиностроения, шпоночные фрезы широко применяются в следующих областях:
- Металлообработка
- Станкостроение
- Ремонт и техническое обслуживание оборудования
- Судостроение
- Авиастроение
- Строительство
- Железнодорожный транспорт
- Изготовление инструмента и оснастки
Помимо нарезания шпоночных пазов, такие фрезы используются для:
- Подготовки продольных канавок в деталях и заготовках
- Изготовления мерных выемок в деталях из чугуна и стали
Типы шпоночных фрез и их конструктивные особенности
Существует несколько разновидностей шпоночных фрез, отличающихся конструкцией и особенностями применения:
По типу хвостовика
- С цилиндрическим хвостовиком
- С коническим хвостовиком
Цилиндрический хвостовик крепится в цанговом патроне станка или электродрели. Конический - вставляется непосредственно в шпиндель станка с соответствующей конусной посадкой.
По направлению вращения
- Правые (по часовой стрелке)
- Левые (против часовой стрелки)
Это определяет направление подачи фрезы во время обработки.
По количеству и форме режущих кромок
Могут иметь от 2 до 4 прямых или фасонных режущих кромок. От этого зависит чистота обработки поверхности.
По материалу режущей части
- Быстрорежущая сталь Р6М5
- Инструментальная сталь Р18
- Твердый сплав (напайка ВК8, Т15К6)
Стойкость и срок службы фрезы напрямую зависит от этого параметра.
Конструкция шпоночной фрезы регламентируется ГОСТами, которые определяют стандартные размеры, допуски и другие технические характеристики. Подробнее мы рассмотрим это в отдельном разделе.
Технология обработки шпоночными фрезами
Рассмотрим основные моменты технологического процесса фрезерования шпоночных пазов с помощью таких фрез:
Требования к станочному оборудованию
Для качественной обработки шпоночными фрезами необходимо использовать вертикально-фрезерные или специализированные шпоночно-фрезерные станки. Они должны обеспечивать:
- Высокую жесткость и виброустойчивость
- Надежное закрепление заготовки
- Точную регулировку частоты вращения шпинделя
- Плавную регулировку подач
Для небольших объемов работ можно использовать настольные фрезерные станки или электродрели.
Выбор типа фрезы
Тип фрезы выбирается в зависимости от:
- Материала обрабатываемой заготовки
- Требуемой чистоты обработки поверхности
- Глубины шпоночного паза
- Твердости заготовки
Для черновой обработки мягких материалов подойдут простые фрезы из стали Р6М5. Для высокой точности обработки твердых, закаленных материалов используют фрезы с твердосплавными пластинами.
Режимы резания
Подбираются исходя из рекомендаций производителя для конкретной фрезы. Также учитывают:
- Материал заготовки
- Требуемую чистоту обработки
- Глубину резания
- Мощность станка
Скорость резания обычно составляет около 25-35 м/мин. Подача - 0,08-0,25 мм/об.
Охлаждение и СОЖ
Применение СОЖ повышает стойкость фрезы и качество обработки за счет охлаждения и смазки. Рекомендуется подача СОЖ в зону резания под давлением.
Контроль обработки
Контролируют:
- Точность размеров шпоночного паза
- Шероховатость обработанной поверхности
- Отклонение формы паза
- Наличие/отсутствие дефектов
Для контроля используют измерительный инструмент, профилометры, профилографы.
Таким образом, при соблюдении рекомендаций и технологической дисциплины, шпоночные фрезы позволяют получить высокое качество обработки шпоночных пазов.
Заточка и восстановление шпоночных фрез
Для поддержания режущих свойств шпоночных фрез необходима их периодическая заточка или восстановление.
Особенности заточки
При заточке шпоночных фрез нужно учитывать следующие особенности:
- Большая длина режущих кромок по сравнению с другими типами фрез
- Наличие радиусных переходов между гранями
- Необходимость строгого соблюдения углов в плане и профиле
Поэтому заточка должна выполняться на специализированных заточных станках с ЧПУ или вручную опытными специалистами.
Ручная заточка
При ручной заточке используют абразивные круги различной зернистости. Сначала выполняется заточка в плане, затем в профиле. Особое внимание уделяется соблюдению заданных углов.
Механическая заточка
На заточных станках с ЧПУ обеспечивается высокая точность заточки и производительность. Заточные циклы разрабатываются под конкретный тип фрезы.
Восстановление фрез
Затупившиеся со временем шпоночные фрезы можно восстановить путем напайки новых твердосплавных пластин взамен изношенных.
Для этого с помощью алмазного диска срезаются старые пластины, подготавливаются поверхности под новые пластины, которые потом припаиваются твердым припоем.
Критерии браковки
Фреза подлежит браковке, если:
- Глубина выработки превышает допустимый предел
- На лезвиях образовались сколы или трещины
- Износ или поломка корпуса
- Невозможно восстановить режущие свойства заточкой или напайкой
Своевременная заточка и правильная эксплуатация позволяют значительно продлить срок службы шпоночных фрез.
