Как сделать шпоночный паз на токарном станке

Как сделать шпоночный паз на токарном станке

Сообщение Самоделкин ПТЗ » 15 мар 2013, 21:28

Как говорится : Голь на выдумку хитра.

При изготовление трансмиссии дело подходит к пазам под шпонки.
пазов 32, по 16 на валу и в ступицах и не малые такие пазы 10х4х60.
После обращения в комерческую мех. обработку был выставлен ценник 500 за паз, который стимулировал провести другие пути решения проблемы, одним из которых сначала была покупка станка( не одного не нашлось пока) , поиск в аренду и сделать что то на том что имеем.
А имеем токарный и сверлильный, ни то не другое так просто под долбежник не переделать. На токарном можно но не в таком кол-ве и не такого размера., да и подачи на нем механической нет как на 1к62.

За идею взято приспособление для изготовления паза на строгальном станке. Модифицировано и вот что получилось.
У меня ступицы на 35 мм диаметром длинна 60. Сначала подобрал подходящий кусок вала( даже точить не пришлось) и просверлил от края на 40 радиальное отв 12мм глубиной 25, далее 9 мм до конца и нарезал там резбу м10х1. Потом с торца на 10 от края просверлил отв на 10.5 , которой попало в ось радиального( примерно) и нарезал там м12. Далее взял резец Р6М5( вероятно) сечение 10х10 отрезал кусок, закруглил 2 грани, заточил режущию кромку и подогнал его в отв 12 мм , так чтоб он был заподлицо с оправкой.Поджал его болтом на м12 и снизу закрутил кусок болта м10х1 с прорезью под отверку также за подлицо.

Пошли к токарному, зажал ступицу в патрон и стал давить задней бабкой, усилие было на пределе, опытным путем выяснил что резец надо высовывать на 0.2 мм т.е. меньше 14 оборота винта подачи.
Както долго показалось, пошли поробовали давить на большом сверлильном, тоже не вариант. И тут я вспонил про прес.

Сосоность там не нужна и потому бодобал какой то упор под ступицу нажали на подаче 0.25 прошло легко, добавил подачу до 0.5 мм и прошло тяжелее но тоже уверенно. Смазал все маслом и погнал за 4 прохода 2 мм, вот это был уже результат.

При выходе из ступицы резец срывал 2-4 мм паза неровно, но сам паз точно такойже как заводской.

Резец после осмотра повреждений не показал, даже не затупился.
Я думаю что мин оправка для такой схемы будет 30мм.
На данный момент сделан 1 пробный паз ,оправка повреждений не получила и полагаю что будет работать стабильно.

Как дома проточить шпоночный паз шкива

Купил китайский двигатель для Крота, а у него вал оказался диаметром 20 мм (более распространены на 19 мм).
Долго искал шкив, но нашел только для 19 мм. Отверстие-то мне развернули на 20 мм, но при этом, естественно, паз под шпонку стал мельче.

Задача – как в домашних условиях равномерно углубить (миллиметра на 2) шпоночный паз (сам шкив 60 мм длиной) ?
Попробовал надфилем – муторно, да и вряд ли добьюсь равномерности съема.

Есть идея набрать пакет из пилок по металлу, стянуть покрепче, т.е. сделать что-то похожее на грубый напильник.

Проще шпонку подточить .Ну или напильником шпонпаз увеличить . Я в молодости шпонпаз в шкиву и валу с нуля напильником выгреб А еще делають круглые шпонки ,сверлят отверстие и загоняют туда подходящий пруток .

Если стачивать шпонку, увеличится риск ее среза.

Бормашинкой можно такое сделать или болгарией, если “обмылок” диска поставить. А пилками как надфилем – замаешься.

СНЕГ ИДЕТ написал :
Бормашинкой можно такое сделать или болгарией, если “обмылок” диска поставить.

Диаметр отверстия – 20 мм, как туда болгаркой подлезешь ? В принципе можно и на валу паз углубить, но боюсь вал попортить (а он подороже шкива будет).
Если бормашиной, то какой насадкой ? (Бормашинку-то найду, только не знаю, чем сошлифовывать).

. А пилками как надфилем – замаешься.

А если пилки сразу пакетом шириной во весь паз ?
Крепим, например, этот пакет (зубчиками вверх) в тиски, на выступающую часть пакета “верхом” шкив и ширкаем туда-сюда.

Шарошку наверное по ширине отверстия брать (кстати сколько там? Около 1 см?), но сперва может электролобзиком пропилить края, а выступ потом снимать потихоньку?

Паз шириной 5 мм.
Пилку лобзика вряд ли получится равномерно прижать по всей длине паза, хотя как вариант можно на чем-нибудь попробовать.

Пилку по нержавейке неплохо бы, у шкива хороший металл должен быть.

Пакет из пилок по металлу примерной толщины (можно немножко уже) продеваете сквозь отверстие в шкиве зубчиками к пазу, ну и по-науке, от себя и натягиваете на станок. Пропиливаете паз на нужную глубину, в тиски зажав шкив. Мелкие недоаботки поправляете надфилем. Достаточно быстро получается.

Выпускал Бош рашпиль и напильник для лобзика. Напильник (2608609030). Можно попробовать что-то подобное изобразить.

Берете всего одну пилку по металу ,продеваете,натягиваете в ножовке,сперва чуть края подпилили на десятку или две, потом середину убрали.Края когда подпиливаете старайтесь вдоль стеночки держаться ведь начало паза у вас уже есть,а середину ровняете пусть по всей ширине пилка гуляет. Делов там ровно на пять минут.Так же непложо это получится при помощи хорошего надфиля ,желательно алмазного.Я дольше на пипочки нажимал чтобы это написать,чем вы это будете делать.

Лукас ,
Обезжирить посадочные места, проверить зазор в соединении, если зазор менее 0,25 мм на диаметр то шпонку легко заменит вал-втулочный фиксатор.
Зазор менее 0,1 мм – Loctite 603
Зазор менее 0,25 – Loctite 620, Loctite 638
В автомагазинах продаются бытовые аналоги, если нет вал-втулочных фиксаторов то можно использовать резьбовые фиксаторы.
Обезжиривать – Loctite 7063, в крайнем случае – ацетон.
” >
Для шпонки из стали 45 при условии 100% прилегания, при указанных габаритах соединения максимальное усилие на срез 7038 кгс, на смятие -7560 кгс.
Для вал-втулочного соединения при тех же габаритах, без шпонки, усилие на срез для Loctite 603 – 8500 кгс.

Loctite, конечно, вещь интересная (с клеями Loctite впервые столкнулся в 90-е, когда у нас на заводе монтировали оборудование для производства винчестеров), только где его у нас взять ?
Пройдусь сегодня по автомагазинам, но надежды мало.

Лукас , в магазинах Loctite не продают, только через дистров.
Ближайшего можно найти через офис Хенка
” >
Если в Костроме нет – попросить дистра из Ярославля отправить.
” >
На этот узел уйдет 0,4 мл., так что можно брать 10 мл. упаковку – около 400 руб.
Аналоги есть у 3М, Вюрта – но у них качество похуже.

Понял, спасибо.
Пока попробую пойти по “простому” пути – купил 6 штук простеньких пилок по металлу (соберу пакет).

Как все относительно, для меня проще вклеить вал, чем углублять паз.
Чтобы прилегание шпонки было полное можно использовать наполненый эпоксид, хотя бы бытовую “Холодную сварку”.
Обезжирить все детали соединения, подогреть градусов до 40°С, смочить эпоксидом все поверхности, заполнить пазы и смонтировать.

Да, скорее всего придется шпонку дополнять эпоксидкой, так как вряд ли смогу сделать качественный паз. Но эпоксидка хрупкая, как поведет себя ?

Наполненный эпоксид использовать
Loctite 3471, 3478
Или “Холодную сварку”
У нее прочность слабая, но достаточна чтобы распределить нагрузку по всей поверхности.

А холодная сварка – она же с виду как пластилин.
Как её загнать в узкие щели ?

размять хорошенько, прогреть до 40°, если эпоксид не потечет – можно и до 50 но там сильно сокращается время на сборку.
Эпоксиды в процессе полимеризации при нагреве размягчаются, вплоть до состояния воды.

Вообщем сегодня дома паз пропилил пакетом пилок. Пилки надо жестко фиксировать между собой, иначе получаются борозды. Подправил надфилем.
Завтра в гараже предварительно прикину на двигателе свои результаты.
Окончательно крепить буду по теплу.

В гараже проверил свои “плоды” – шкив со шпонкой прекрасно зашел на вал, правда, слегка прослабил по ширине. Буду убирать эпоксидкой.

Лукас,
вот читал и чуял, что колхоз добром не кончится.
пока окончательно не испортили, купите штихель и аккуратно сделайте ровный паз.
” >
потом под него -точите шпонку.
эпоксидка не работает на передачу крутящего момента и после срыва что-либо исправить будет сложнее.

Паз уже сделан и выровнен, люфт минимальный (можно и так все оставить).

sanya1965 написал :
Лукас,
вот читал и чуял, что колхоз добром не кончится.
пока окончательно не испортили, купите штихель и аккуратно сделайте ровный паз.
” >
потом под него -точите шпонку.
эпоксидка не работает на передачу крутящего момента и после срыва что-либо исправить будет сложнее.

Как вы себе представляете гравировальным резцом выполнить паз шириной 5 мм., глубиной 2,3 и длиной 60 мм в отверстии ∅20, соблюдая допуски на геометрию?
Эпоксид прекрасно работает на передачу крутящего момента если речь идет о вклеивании вала во втулку с гарантированным зазором под полимер и соблюдением соосности.
Предварительно делается расчет по усилию сдвига, для Loctite 3478 это 37,9 Н/мм2
В данном случае речь иден не о замене шпонки эпоксидом а о заполнении эпоксидом зазоров между шпонкой и шпоночным пазом.
Тем самым устраняем зазоры, распределем нагрузку на 100% площади и увеличиваем предельное усилие на смятие шпонки, устраняем фреттинг-коррозию.

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.

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.

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.

3 Особенности обработки шпоночных уступов и пазов

Фрезерование элементов шпоночного соединения производится на валах. Для удобного крепления заготовок валов используют призму – специальное приспособление, облегчающее процесс обработки. Если вал имеет большую длину, применяют две призмы, если небольшую – достаточно и одной.

Призматическое приспособление для уступов и пазов должно располагаться максимально точно. Этого добиваются за счет наличия в его основании шипа, который вводится в паз рабочего стола. Для закрепления валов используют прихваты. Они опираются непосредственно на вал, что исключает вероятность прогиба последнего. Обычно под прихваты укладывают латунную либо медную (небольшую по толщине) пластинку. Она предохраняет готовую поверхность изделия от повреждений.

Крепление валов выполняют в обычных тисках, которые монтируют на стол так, чтобы их можно было развернуть на 90 градусов. За счет возможности поворота тиски без проблем устанавливают на вертикально- и горизонтально-фрезерные агрегаты.

На призме вал фиксируется губками (посредством маховичка его зажимают), вращающимися вокруг пальцев. Описываемое приспособление для обработки уступов и шпоночного паза имеет в своей конструкции упор. Он позволяет монтировать вал по длине.

Чаще всего применяются призмы с магнитом (оксидно-бариевым) постоянного действия. Призматический корпус сделан из двух частей. Между этими половинками и устанавливается магнит. Как видим, приспособление для фрезерования уступов и шпоночных соединений выполнено достаточно просто, но при этом гарантирует эффективную обработку изделий.

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.

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.