Наибольшее распространение в машиностроении получили призматические и сегментные шпонки. Шпоночные пазы для призматических шпонок могут быть сквозными (рис. 1, а) закрытыми с одной стороны (рис. 1, б) закрытыми с двух сторон, т.е. глухими (рис. 1, в). Наименее технологичными являются глухие шпоночные пазы. Предпочтительнее применение сквозных пазов и пазов закрытых с одной стороны, но с радиусным выходом.
а – сквозные; б – закрытые с одной стороны
(I – с радиусным выходом; II – с выходом под концевую фрезу)
К технологическим задачам, стоящим при обработке шпоночных пазов, относятся требования по точности ширины паза (по IТ9), глубины паза (с рядом отклонений: +0,1; +0,2; +0,3), длины (по IТ11…IТ12). Требуется обеспечить также симметричность расположения паза относительно оси шейки, на которой он расположен. Установка валов при обработке пазов обычно производится на призме или в центрах (рис. 3).
При проектировании тех. маршрута операция «фрезеровать шпоночный паз» располагается после обтачивания шейки, до её шлифования, так как вследствие удаления части материала посадочное место вала иногда деформируется.
а – дисковой фрезой с продольной подачей; б – концевой фрезой с продольной подачей; в – шпоночной фрезой с маятниковой подачей; г – дисковой фрезой с вертикальной подачей
Шпоночные пазы изготовляются различными способами в зависимости от конфигурации паза и вида применяемого инструмента; они выполняются на горизонтально-фрезерных или вертикально-фрезерных станках общего назначения или специальных.
Сквозные и закрытые с одной стороны шпоночные пазы изготовляются фрезерованием дисковыми фрезами (см. рис 3, а). Фрезерование пазов производится за один-два рабочих хода. Этот способ наиболее производителен и обеспечивает достаточную точность ширины паза. Применение этого способа ограничивает конфигурация пазов: закрытые пазы с закруглениями на концах не могут выполняться этим способом; они изготовляются концевыми фрезами за один или несколько рабочих ходов (см. рис. 3, б). Фрезерование концевой фрезой за один рабочий ход производится таким образом, что сначала фреза при вертикальной подаче проходит на полную глубину паза, а потом включается продольная подача, с которой шпоночный паз фрезеруется на полную длину. При этом способе требуется мощный станок, прочное крепление фрезы и обильное охлаждение. Вследствие того, что фреза работает в основном своей периферической частью, диаметр которой после заточки
несколько уменьшается, то в зависимости от числа переточек фреза даёт неточный размер паза по ширине.
Для получения по ширине точных пазов применяются специальные шпоночно-фрезерные станки с маятниковой подачей, работающие концевыми двуспиральными фрезами с торцовыми режущими кромками. При этом способе фреза врезается на 0,1…0,3 мм и фрезерует паз на всю длину, затем опять врезается на ту же глубину, как и в предыдущем случае, и фрезерует паз опять на всю длину, но в другом направлении (см. рис. 2, 3, в). Отсюда и происходит определение метода – «маятниковая подача».
Этот метод является наиболее рациональным для изготовления шпоночных пазов в серийном и массовом производствах, так как даёт вполне точный паз, обеспечивающую полную взаимозаменяемость в шпоночном соединении. Кроме того, поскольку фреза работает торцовой частью, она будет долговечнее, так как изнашивается не периферическая её часть, а торцовая. Недостатком этого способа является значительно большая затрата времени на изготовление паза по сравнению с фрезерованием за один рабочий ход и тем более с фрезерованием дисковой фрезой. Отсюда вытекает следующее:
1) метод маятниковой подачи надо применять при изготовле-
нии пазов, требующих взаимозаменяемости;
2) фрезеровать пазы за один рабочий ход нужно в тех случаях, когда допускается пригонка шпонок по канавкам.
Шпоночные пазы под сегментные шпонки изготовляются фрезерованием с помощью дисковых фрез (рис. 3, г).