для карданных валов автомобилей, которые подвергаются значительным
перемещениям в осевом и в радиальном направлениях.
В ГОСТ"е указано, что валы соединений тежелой серии исполнения А
методом обкатки не изготовляются.
Поля допусков шлицевых валов, предусмотренные стандартом даны в
табл.1.
Таблица 1
--------------------------------------------------------------------
Квалитет Основное отклонение
d e f g h js k m n
--------------------------------------------------------------------
5 g5 js5
6 g6 (h6) js6 n6
7 f7 h7 js7 k7
8 d8 e8 f8 h8
9 (d9) e9 f9 h9
10 d10 (h10)
--------------------------------------------------------------------
Поля допусков втулок даны в табл.2
Таблица 2
--------------------------------------------------------------------
Квалитет Основное отклонение
D E F G H Js
--------------------------------------------------------------------
6 H6
7 H7
8 F8 H8
9 D9 F10 Js10
---------------------------------------------------------------------
- 3 -
Квалитеты точности 5, 6 и 7 по b могут быть обеспечены только
шлифованием, а не лезвийным инструментом. Из указанных полей допусков
ГОСТ рекомендует ограниченное количество посадок.
Поля допусков нецентрирующих диаметров указаны в табл.3:
Таблицы 3
--------------------------------------------------------------------
Нецентрирующий Вид центрирования Поле допуска
диаметр Вал Втулка
--------------------------------------------------------------------
d По D или по b - H11
D По d или b a11 H12
--------------------------------------------------------------------
2. СПОСОБЫ ОБРАЗОВАНИЯ ШЛИЦЕВ НА ВАЛАХ
Все применяемые способы образования шлицев на валах можно
классифицировать:
* по виду обработки:
- лезвийным режущим инструментом;
- абразивным инструментом;
- обработкой давлением.
* по методу формообразования:
- копированием;
- обкаткой или огибанием.
Все эти способы характеризуются своей областью применения, точностью
и производительностью.
Наибольшую производительность и экономичность имеют продольное
накатывание роликовыми головками методом копирования и поперечное
накатывание плоскими плашками методом обкатки (запатентован как метод
Рото-Фло фирмой Мичиган Тул Ко.-США). Первый способ имеет очень узкое
применение. Конструкция инструмента сложна и трудно регулируема.
Обрабатываемая сталь должна обладать достаточной пластичностью.
Метод Рото-Фло применяют для накатывания только эвольвентно-шлицевых
валов, в том числе и на Волжском автозаводе.
Шлифование шлицевых валов применяют почти в 100% случаев для
обработки центрирующих диаметров после термообработки, а также для
шлифования сторон шлицев валов исполнения А. Только шлифованием
достигают точности 6 и 7 квалитетов на специальных шлицешлифовальных
станках.
- 4 -
Обработка лезвийным инструментом методом копирования может
выполняться:
- дисковыми затылованными фасонными фрезами с индивидуальным
делением на 1 окружной шаг с помощью универсальных делительных головок;
- двумя дисковыми фрезами со шлифованным профилем зубьев на
шлицефрезерных полуавтоматах типа Карл Хурт. Деление на окружной шаг
осуществляет точный делительный механизм станка;
- зубодолбежными головками для одновременного долбления всех впадин
шлицевого вала.
Дисковые фрезы для этих способов представлены на рис.2. Профиль
зубьев фрез точно соответствует впадине между шлицами. Передний угол
=0 и при переточках профиль не изменяется. На рис.2а фреза
предназначена для центрирования А, а на рис.2б - для центрирования В.
а) б)
Рис.2 Дисковые фасонные фрезы для нарезания шлицевых валов
копированием
Способ одновременного долбления впадин вала головками с фасонными
резцами, запатентованный фирмой Мичиган Тул как метод Шир-Спид,
схематично показан на рис.3. На станке болтами закрепляется корпус
резцовой головки 1. В этом корпусе выполнены точные радиальные
прямоугольные пазы для установки в них фасонных долбежных резцов 2 (на
схеме покзан только один резец). В штосселе станка 3 закрепляется
заготовка шлицевого вала (или зубчатого колеса). Штоссель совершает
возвратно-поступательные перемещения со скоростью V относительно
долбежных резцов.
- 5 -
Резец 2 имеет наклонный хвостовик, контактирующий своей наоужной
поверхностью с подающим конусом 4 станка, а внутренней поверхностью -
с отводящим конусом 5. При перемещении конуса 4 от кулачкового
механизма резцы перемещаются радиально к центру шлицевого вала,
обеспечивая подачу на 1 двойной ход штосселя. При движении штосселя
вверх резцы немного отводятся от заготовки вала для уменьшения износа
резцов. После достижения полной глубины впадин все резцы отводятся
назад и обработанная деталь снимается со штосселя.
Резцы в конце рабочего хода могут выходить в специально сделанную
канавку или плавно выходить по кривой, что достигается соответствующим
участком на кулачке подачи станка.
Рис.3 Схема зубодолбления всех впадин шлицевого вала
Способ одновременного долбления отличается высокой
производительностью и точностью параметров шлицев по IT8, которая
полностью зависит от точности изготовления инструмента. Высокая
стоимость оборудования и инструмента окупаются только в условиях
массового производства (например автомобильного). В нашей стране
применяется на ВАЗ"е.
- 6 -
Метод нарезания шлицев обкаткой применяется в виде:
* червячного шлицефрезерования;
* долбления долбяками;
* точения обкаточными резцами.
Нарезание червячными шлицевыми фрезами является наиболее
универсальным и распространенным. Его используют для валов всех
способов центрирования как чистовой или как получистовой под
шлифование. В первом случае достигается точность по ширине шлица b по
IT9-IT10, а во втором после шлифования достигается точность по IT7 и
IT6. Фрезерование может осуществляться на зубо- и шлицефрезерных
станках.
На рис.4 показаны типы шлицев валов и соответствующие им профили
зубьев червячных фрез в нормальном сечении:
Рис.4
- 7 -
Тип А - это наиболее простой профиль зубьев фрезы без "усиков", но с
наклонными прямолинейными участками для снятия фасок c на вершинах
шлицев. Он применяется для валов с центрированием по наружному
диаметру de и ширине шлицев b. При нарезании шлицев обкаткой у
основания шлицев получается переходная кривая высотой m, и поэтому
внутренний диаметр di уменьшен на величину m.
Тип В - это профиль зубьев фрезы, обеспечивающий получение у
основания шлицев сопряженного радиуса, начиная от диаметра du до
диаметра di. Это характерно для случая центрирования вала тяжелой серии
с центрированием только по ширине шлицев b.
Тип С - это профиль фрезы с "усиками" и с прямолинейными участками
для снятия фасок с. Применяется в случае центрирования вала по
внутреннему диаметру di и ширине шлицев b. По внутреннему диаметру di
фреза своими усиками прорезает канавки для размещения в них переходной
кривой. Червячная фреза при этом чистовая, окончательно выполняющая
размер b.
Тип D - модифицированный профиль зуба червячной фрезы для валов с
центрированием по внутреннему диаметру di и ширине шлицев b с
припуском s на шлифование по этим параметрам и с протуберанцем у вершин
зубьев. Протуберанец обеспечивает поднутрение боковых сторон шлица у
его основания для выхода шлифовального круга.
Тип Е - профиль зуба фрезы, имеющий не только фасочные кромки, но и
боковые под углами 15град. к оси симметрии. Такой профиль применяется
в случае, когда вал после шлицевого участка имеет ступень большего
диаметра db, которая будет зарезана фрезой при ее выходе.
Тип F - форма зубьев червячной шлицевой фрезы постоянной
установки, которая имеет радиусный участок вершин зубьев диаметром di,
срезающий переходные кривые у оснований шлицев. В зависимости от длины
рабочей части червячной фрезы таких участков может быть: 1, 2 или 3.
Перед нарезанием шлицев одна из впадин между зубьями фрезы
устанавливается точно по оси нарезаемого вала.
Шлицевыми долбяками можно нарезать только относительно короткие валы
или их шлицевые цапфы, причем долбяк должен иметь выход в достаточно
широкую канавку. Это ограничивает применение долбяков, поскольку
преимуществ по точности нарезания по сравнению со шлицевыми фрезами
они не имеют.
ВНИИинструментом разработан и внедрен на ряде машиностроительных
заводов метод шлицеточения обкаточными резцами. Инструмент и деталь в
процессе нарезания работают с перекрещивающимися осями. Используются
обычные шлицефрезерные станки. Число зубьев обкаточного резца
- 8 -
соответствует числу заходов червячной фрезы в каждой рейке которой
имеется только один зуб. Производиельность шлицеточения выше
шлицефрезерования повышается в несколько раз, так как увеличивается
частота вращения стола с заготовкой. Нагрузка на каждый зуб
обкаточного резца выше, а качество обработанной поверхности ниже.
На рис.5 показано относительное положение обкаточного резца и вала:
а) обкаточный резец однорядный и зуб инструмента расположен по оси вала
б) обкаточный резец расположен со смещением зуба инструмента с оси вала
Рис.5 Положения обкаточного резца относительно нарезаемого вала
Положение б) позволяет выполнить обкаточный резец двухрядным и тем
самым несколько разгрузить его зубья.
На рис.6 показана конструкция сборного обкаточного резца, состоящего
из корпуса 1, фасонных резцов с цилиндрическим корпусом 2, крепежными
винтами 3, упирающимися в плоскую лыску корпуса. Профиль резцов
шлифуют фасонным кругом на универсально-заточном станке с
использованием точного поворотного делительного приспособления.
Расчет профиля резцов выполняется в системах трех координат