Как сделать шпоночный паз в глухом отверстии

2.5.1 Общие сведения

Шпоночное соединение – разъемное соединение, которое образует вал, шпонка и ступица (зубчатого колеса, шкива, звездочки и др.). Шпонка представляет собой соединительную деталь, устанавливаемую в пазы вала и ступицы. Она служит для передачи вращающего момента между валом и ступицей. Основные типы шпонок стандартизованы. Шпоночные пазы на валах получают фрезерованием дисковыми или концевыми фрезами, в ступицах – протяжками.

2.5.2 Достоинства и недостатки шпоночных соединений

Достоинства шпоночных соединений – простота конструкции и сравнительная легкость монтажа и демонтажа, поэтому их используют практически во всех отраслях машиностроения.

Недостатки шпоночных соединений – сильное ослабление вала и ступицы. Ослабление обусловлено не только уменьшением его поперечного сечения, но и значительной концентрацией напряжения, вызываемой шпоночным пазом, что приводит к снижению усталостной прочности вала.

Главное условие нормальной работы шпонок – отсутствие перекоса шпонки в пазе. Этого можно добиться, если зазор между шпонкой и пазом будет минимальным, что требует повышенной точности изготовления шпонки и паза или ручной подгонки или подбора шпонки. Это ограничивает использование соединений в крупносерийном и массовом производстве. При наличии перекоса значительно уменьшается площадь контакта рабочей поверхности шпонки и паза, и, следовательно, резко падает нагрузочная способность соединения.

Из-за пустот в зазорах между шпонкой и пазами происходит незначительное смещение центров массы относительно геометрического центра, которое приводит к биению, особенно заметному при высоких скоростях вращения. Поэтому не рекомендуется применение шпоночного соединения для быстровращающихся валов ответственного назначения.

2.5.3 Виды шпоночных соединений

Шпоночные соединения подразделяют на напряженные

и
ненапряженные
.

Клиновые шпонки

(рис. 2.40) имеют уклон верхней грани 1:100. Такую шпонку устанавливают в паз и ударным способом загоняют на место, обеспечивая напряженное соединение. Клиновая шпонка распирает соединение, вызывая силу прижатия
N
(рис. 2.40
в
), которая обеспечивает совместное вращение вала и ступицы за счет сил трения

. Рабочими гранями являются верхняя и нижняя грани клиновой шпонки.

Основные недостатки клиновых шпонок: обязательная индивидуальная подгонка, что недопустимо при массовом производстве; наличие радиального смещения оси насаживаемой детали по отношению к оси вала, что вызывает дополнительное биение. Поэтому они применяются сравнительно редко – в основном в тихоходных передачах низкой точности и только для неподвижных соединений.

Привет! Продолжаем серию статей о шпонках, на сайте – SoproMats. В этой статье подробно расскажем какие существуют виды шпонок.

По форме существует несколько видов шпонок, это:

1. призматическая производится по госстандарту 23360-78;
2. сегментная — по ГОСТу 24071-97;
3. цилиндрическая (штифт) — по ГОСТу 3128-70, 12207-79;
4. клиновая — по госстандарту 24068-80;
5. тангенциальная клиновая — по ГОСТу 24069-97, 24070-80.

Материал шпонок

Для изготовления шпоночного соединения применяют калибровочный металлопрокат. Чаще всего используется сталь марки 45. Она относиться к углеродистым сталям обычного типа, которая часто применяется для производства деталей высокой прочности. Сталь используется в виде бруска длиной 1 м.
В некоторых случаях может применять углеродистая сталь марки 50. Она необходима, когда требуется повышенные прочностные свойства полученных шпонок. Реже применяются легированные стали, например, марки 40х, для которой характерен высокий показатель твердости, достигаемый путем термической обработки.

Стальные заготовки обрабатываются с помощью фрезы, сверлильных станков, станков для рубки, шлифовальных машин и других инструментов. Используемые станки имеют блок управление, который позволяет с помощью числовых программ изготовить деталь необходимых параметров.

Цена полученной шпонки довольно низка, поэтому приобрести необходимую деталь довольно легко. Но в некоторых случаях, когда есть необходимость срочного получения шпонки, изготовить ее можно самостоятельно. Чаще всего подобная необходимость возникает в сельском хозяйстве, где во время сезонных работ часто возникают поломки, которые нужно отстранить. При этом ближайшие точки продажи необходимых деталей находиться на расстоянии в несколько десятков километров.

Имея небольшое количеству инструмента под рукой и заготовку из соответствующего материала, можно быстро изготовить временную замену. При соблюдении технических характеристик, полученная деталь сможет полноценно заменить заводскую, но лучше всего при первой возможности приобрести шпонку нужной прочности и геометрических параметров. Это необходимо для избежание преждевременного износа механизмов.

В качестве материала лучше использовать разные породы дерева, для шпонки подойдет более мягкий материал чем основной. Это позволит обезопасить основную конструкцию от повреждений в случае повышенной нагрузки. Легче заменить шпонку чем большой конструкционный узел.

Для предотвращения проникания влаги в железобетонные конструкции используются специальные шпонки – ватерстоп. Изготавливают их из резины высокого качества и ПВХ. Это позволяет добиться необходимой степени водонепроницаемости и стойкости к растворам агрессивных химических веществ.

Применение

Основным применением шпоночных соединений является монтаж на вал с помощью пазового соединения. В большинстве своем шпоночный паз напоминает клин. Такой тип соединения деталей позволяет валу и ступице не проворачиваться относительно оси друг друга. Фиксированное положение ступицы к валу со шпонкой позволяет добиться высокого КПД при передаче усилия.

Наиболее часто шпоночное соединение можно встретить в машиностроении, при строительстве станков. Часто она используется при производстве автомобилей и других механизмов, где требуется повышенная надежность фиксации деталей машин. Высокая надежность достигается благодаря функции предохранительного узла вала со шпоночным пазом.

Шпонка выступает предохранителем в случаях превышения максимального уровня крутящего момента. В подобных случаях происходит срез шпонки, поглощая чрезмерную нагрузку она снимает ее из вала и ступицы.

Благодаря своим свойствам она стала широко распространенной в машиностроении, она отличается высокой эффективностью, простотой изготовления и монтажа, а также низкой стоимостью. Подобные характеристики особо важны в промышленном производстве, особенно в сельском хозяйстве. В разгар сезона часто возникают случаи поломок отдельных узлов, которые нужно заменить максимально быстро. Чаще всего можно встретить в узлах пресс-подборщиков.

Учитывая все вышесказанное, выделяются основные позиции, для чего нужна шпонка:

1. Обеспечение безопасность соединяемых узлов при повышенных нагрузках.
2. Достижение высокой степени фиксации отдельных элементов механического узла.
3. Выполняет функцию предупреждения проворачивания узла и ступицы.
4. Надежность подобного соединения превышает надежность аналогов при фиксации вала с деталями.

В общем, встретить шпоночное соединение можно практически в любом сложном механизме, что обусловлено его техническими характеристиками.

Сборка шпоночных соединений

Призматические шпонки подлежат замене при:

• смятии боковых граней;
• ослаблении посадки;
• смятии шпоночной канавки.

Разборку шпоночного соединения можно вести различными способами, в зависимости от конструкции соединения. Для разборки в средней части шпонки выполняют резьбовое отверстие и ввёртывают в него винт. При подгонке и сборке призматических шпонок рекомендуется выполнить скос на поверхности шпонки со стороны вала, на длину не более высоты шпонки, с обратной стороны сделать пометку. Непременное условие процесса разборки шпоночного соединения – сохранение чистоты и точности посадочных мест.

При небольшой выработке стенки канавки необходимо выровнять стенки шпоночной канавки до получения правильной формы и изготовить новую шпонку, с увеличенным сечением. Расширение шпоночной канавки допускается на величину, не превышающую 10-15% от первоначального размера. При изготовлении новой шпонки и ремонте шпоночной канавки обработку следует вести соответствующим инструментом. Засверливание шпоночных канавок должно проводиться фрезой.

Перед сборкой детали очищают и проверяют посадочные размеры, наличие на сопрягаемых поверхностях забоин, заусенцев и других дефектов. Измерение глубины пазов, высоты и правильности установки шпонок проводится с использованием щупов, шаблонов, индикаторов перемещения часового типа и специальных подставок.

Посадку шпонки в паз вала проводят лёгкими ударами медного молотка (или молотка из мягкого металла), под прессом или с помощью струбцин. Перекос шпонки и врезание в тело паза не допускаются. Отсутствие бокового зазора между шпонкой и пазом проверяют щупом, затем насаживают охватывающую деталь (колесо, шкив) и проверяют наличие радиального зазора.

При сборке клиновых шпонок необходимо следить за тем, чтобы шпонка плотно прилегала к дну паза вала и втулки и имела зазоры по своим боковым стенкам. Верхняя грань клиновых шпонок должна быть выполнена с уклоном по длине 1:100. Уклоны на рабочей поверхности шпонки и в пазе втулки должны совпадать, иначе деталь будет сидеть на валу с перекосом. Точность посадки шпонки проверяется щупом с обеих сторон втулки. При сборке пазы вала или поверхности шпонки припиливают или пришабривают для исключения перекоса и смещения. В собранном соединении головка клиновой шпонки не должна доходить до торца ступицы на величину, равную высоте шпонки. Во избежание выпадения клиновых и тангециальных шпонок (при их ослаблении) у головок устанавливают упоры на винтах. Следует отметить неопределённость возникающих усилий при запрессовке клиновых шпонок. Это может привести к повреждению ступиц охватываемых деталей.

Шпонки размером сечения более 28×16 мм необходимо проверять на краску по посадочным местам до получения пяти и более отпечатков на квадратный сантиметр поверхности. Перед установкой шпонки необходимо зачистить и смазать маслом шпонку и шпоночную канавку. Не допускается во всех видах шпоночных соединений устанавливать какие-либо подкладки для достижения плотной посадки шпонок.

Сегментные шпонки в меньшей мере подвержены перекосу и не требуют ручной пригонки (так как шпоночный паз получают фрезой, соответствующей размеру шпонки); паз под сегментную шпонку более глубокий, что ослабляет сечение вала.

В собранном соединении между верхней гранью призматической шпонки и основанием паза ступицы () радиальный зазор должен соответствовать приведенным в данным. В соединениях с клиновой шпонкой () боковой зазор между пазом и шпонкой не должен превышать величин, указанных в .

Рисунок 4.1 – Зазор при установке призматических шпонок

Рисунок 4.2 – Зазоры при установке клиновых шпонок

Таблица 4.2 – Значения бокового зазора для клиновых шпонок в зависимости от размера шпонок

Направляющие призматические шпонки устанавливают с дополнительным креплением в пазу винтами, в пазу перемещаемых деталей делают более свободную посадку.

6.4.2. Пример 24. Моделирование шпоночного паза под призматическую шпонку

Выполните моделирование шпоночного паза под призматическую шпонку

в центральной части вала из предыдущего раздела (см. рис. 6.18).

1. Откройте файл с моделью вала.

2. Кнопкой Менеджер библиотек на Стандартной панели вызовите диалоговое окно КОМПАС-библиотек. Раскройте раздел Расчет и построение и в правой части окна дважды щелкните на пункте КОМПАС-SHAFT 3D (рис. 6.22).

Рис. 6.22. Подключение библиотеки КОМПАС-SHAFT 3D

3. Раскроется библиотека КОМПАС-SHAFT 3D (рис. 6.23). При помощи прокрутки найдите пункт Шпоночный паз под призматическую шпонку

и также двойным щелчком активизируйте его.

Рис. 6.23. Вызов команды Шпоночный паз под призматическую шпонку

4. В окне документа щелчком мыши укажите на цилиндрическую поверхность в центральной части вала, на которой должен быть построен шпоночный паз. Эта поверхность выделится аквамариновым цветом (рис. 6.24).

Рис. 6.24. Выделенная цилиндрическая поверхность для построения шпоночного паза

5. В диалоговом окне Сообщение библиотеки проследите, чтобы был установлен переключатель Внешняя, и нажмите кнопку OK (рис. 6.25).

Рис. 6.25. Диалоговое окно Сообщение библиотеки

6. После этого появится диалоговое окно Паз под призматическую шпонку по ГОСТ 23360-78 (рис. 6.26). Диаметр Db и длину Lb цилиндрической поверхности система определит автоматически. Эти данные будут отражены в таблице в нижней части окна. В этой же таблице помещается справочная информация: минимальный Dmin и максимальный Dmax диаметры вала стандартизованного диапазона, ширина b и глубина t1 шпоночного паза, радиус r сопряжения дна шпоночного паза с боковыми гранями (или фаска S1 ×45°).

7. В левой верхней части диалогового окна в поле списка Шпонка появится обозначение шпонки 18×11×50 (b×h×l в мм), предложенной системой. При этом сечение шпонки 18×11 автоматически выбрано в зависимости от

диапазона Dmin—Dmax, в который попал диаметр вала Db. Если необходимо выбрать другую длину шпонки l, раскройте список Шпонка и укажите нужный типоразмер (рис. 6.27). В нашем случае длина шпонки 50 мм является приемлемой.

Рис. 6.26. Диалоговое окно Паз под призматическую шпонку по ГОСТ 23360-78

Рис. 6.27. Раскрытый список Шпонка диалогового окна Паз под призматическую шпонку по ГОСТ 23360-78

8. Длина шпоночного паза Lp должна быть равна длине шпонки l. Поле Длина паза Lp, мм оставьте без изменений. В поле Расстояние L, мм установите расстояние L от базовой грани 5 мм, а в поле Угол Alfa, град. — угол поворота паза относительно вертикальной оси 180°. Нажмите кнопку Указать грань (на время диалоговое окно свернется). В окне документа укажите базовую грань, относительно которой будет построен шпоночный паз — эта грань выделится зеленым цветом (рис. 6.28).

Как сделать шпонку

Но как сделать шпонку из подручных средств? Ведь заводские изделия выполняются на высокоточном оборудовании. Многие предприятия для изготовления шпонок задействуют сверлильные, точильные, шлифовальные и множество других видов станков с ЧПУ, наличие которого позволяет достичь наиболее точных допусков. На самом деле все не так уж сложно! Конечно, сделать шпонку как с завода не получится — так или иначе она наверняка будет иметь небольшие отклонения. Однако, для экстренной замены подобное решение подойдет в полной мере. Кроме того, для этих целей можно нанять опытного мастера, который уже знает как выполняется изготовление шпонки. От Вас потребуется лишь предоставить ему оплату, необходимые размеры и сырьевой материал для заготовок. Правда, у многих мастеров всегда есть своя шпоночная сталь для подобных случаев.

Поскольку шпоночное соединение в качестве связующего звена может иметь самые разные виды шпонок, то при изготовлении изделия будет очень важно учитывать и то, какой материал сможет лучше выдержать поставленные нагрузки, и то, какой должна быть у нее конфигурация. Таким образом, можно в точности сделать шпонку как предыдущую по виду, но использовать при этом наиболее высокопрочные сплавы, чтобы существенно продлить её ресурс и избежать преждевременных поломок

Чтобы выполнить изготовление шпонки Вам будет нужна чистотянутая сталь с необходимыми размерами: шириной, толщиной, длиной

Обратите внимание на то, что бруски могут иметь прямоугольную и квадратную форму. При этом длина заготовки может варьироваться в нескольких метров до нескольких сантиметров

Помимо этого Вам так же будет нужно подготовить:

Обратите внимание — изготовление шпонки требует соблюдения правил по технике безопасности! Во-первых, Вы должны убедиться, что шпоночная сталь прочно закреплена в тисках. Степень надежности фиксации нужно периодически проверять по ходу выполнения всех этапов работы

Во-вторых, ни в коем случае не следует использовать такие напильники, в которых уже есть трещины и сколы на рукоятке. Так же нельзя применять и напильники без наличия рукояток. В-третьих, во время проведения опиливания заготовок с острыми краями, поджимать пальцы под напильник категорически запрещается. Кроме того, строго запрещено убирать стружечную пыль голыми руками без перчаток, поскольку можно порезать кожу или загнать металлическую занозу. Помимо этого, пыль не стоит сдувать ртом, так как она может запросто попасть в дыхательные пути.

Материал шпонок

Для изготовления шпоночного соединения применяют калибровочный металлопрокат. Чаще всего используется сталь марки 45. Она относиться к углеродистым сталям обычного типа, которая часто применяется для производства деталей высокой прочности. Сталь используется в виде бруска длиной 1 м.

В некоторых случаях может применять углеродистая сталь марки 50. Она необходима, когда требуется повышенные прочностные свойства полученных шпонок. Реже применяются легированные стали, например, марки 40х, для которой характерен высокий показатель твердости, достигаемый путем термической обработки.

Стальные заготовки обрабатываются с помощью фрезы, сверлильных станков, станков для рубки, шлифовальных машин и других инструментов. Используемые станки имеют блок управление, который позволяет с помощью числовых программ изготовить деталь необходимых параметров.

Цена полученной шпонки довольно низка, поэтому приобрести необходимую деталь довольно легко. Но в некоторых случаях, когда есть необходимость срочного получения шпонки, изготовить ее можно самостоятельно. Чаще всего подобная необходимость возникает в сельском хозяйстве, где во время сезонных работ часто возникают поломки, которые нужно отстранить. При этом ближайшие точки продажи необходимых деталей находиться на расстоянии в несколько десятков километров.

Имея небольшое количеству инструмента под рукой и заготовку из соответствующего материала, можно быстро изготовить временную замену. При соблюдении технических характеристик, полученная деталь сможет полноценно заменить заводскую, но лучше всего при первой возможности приобрести шпонку нужной прочности и геометрических параметров. Это необходимо для избежание преждевременного износа механизмов.

В качестве материала лучше использовать разные породы дерева, для шпонки подойдет более мягкий материал чем основной. Это позволит обезопасить основную конструкцию от повреждений в случае повышенной нагрузки. Легче заменить шпонку чем большой конструкционный узел.

Для предотвращения проникания влаги в железобетонные конструкции используются специальные шпонки – ватерстоп. Изготавливают их из резины высокого качества и ПВХ. Это позволяет добиться необходимой степени водонепроницаемости и стойкости к растворам агрессивных химических веществ.

Достоинства и недостатки

Как и любой тип соединений, шпоночные имеют ряд достоинств и недостатков. К достоинствам шпоночных соединений можно отнести простоту большинства типов шпонки. При этом монтаж и замена такой детали выполняется легко и быстро. Благодаря чему они получили широкое применение в машиностроении. Также обеспечивает функцию предохранения.

К недостаткам относиться ослабление ступицы и вала. Оно возникает исходя из повышенного напряжения и уменьшения поперечного сечения. Также ослабление деталей вызвано из-за нарезанного паза, который снижает осевую прочность вала.

Чтобы минимизировать недостатки, нужно добиться отсутствия перекоса шпонки в пазе. Для этого нужно обеспечить отсутствие зазора, что делается путем индивидуального изготовления и подгона шпонки. Из-за этого в крупносерийном производстве редко применяют любые разновидности шпоночных соединений. Если добиться отсутствия перекоса не удалось, площадь рабочего контакта уменьшается, в следствие чего степень максимальной нагрузки уменьшается.

Также наличие зазора вызывает эффект биения, особенно на высоких скоростях. Это приведет к быстрому износу рабочих деталей. Из-за этого подобное соединение редко применяется для быстровращающихся валов. Для подбора подходящей шпонки лучше использовать таблицу шпоночных соединений.

Шпонка. Шпоночный паз. Виды, размеры и предельные отклонения.

Призматические шпонки по ГОСТ 23360-78.

Рис 1. Основные обозначения призматических шпонок и шпоночных пазов.

Таблица 1. Размеры и предельные отклонения призматических шпонок и шпоночных пазов по ГОСТ 23360-78.

Таблица 2. Предельные отклонения размеров (d + t1) и (d + t2).

Призматические шпонки с креплением на валу по ГОСТ 8790-79.

Рис 2. Основные обозначения призматических шпонок с креплением на валу и шпоночных пазов.

Таблица 3. Размеры призматических шпонок с креплением на валу по ГОСТ 8790-79.

Сегментные шпонки по ГОСТ 8786-68.

Рис 3. Основные обозначения сегментных шпонок и шпоночных пазов.

Таблица 4. Размеры и предельные отклонения сегментных шпонок и шпоночных пазов по ГОСТ 8786-68.

Клиновые шпонки по ГОСТ 24068-80.

Рис 4. Основные обозначения клиновых шпонок и шпоночных пазов.

Таблица 5.1 Размеры и предельные отклонения клиновых шпонок и шпоночных пазов по ГОСТ 24068-80.

Продолжение.

Таблица 5.2 Размеры и предельные отклонения клиновых шпонок и шпоночных пазов по ГОСТ 24068-80.

ОБРАБОТКА НА ВАЛАХ ШПОНОЧНЫХ ПАЗОВ

Наибольшее распространение в машиностроении получили призматические и сегментные шпонки.

Шпоночные пазы для призматических шпонок могут быть сквоз-ными (рис. 1.26, а),

закрытыми с одной стороны (рис. 1.26,
б),
закрытыми с двух сторон, т. е. глухими (рис. 1.27,
в).
Наименее технологич-

Рис. 1.26. Виды шпоночных пазов:

а —сквозные; б —

закрытые с одной стороны (/—с радиусным выходом;
II—с
выходом под концевую фрезу)

ными являются глухие шпоночные пазы. Предпочтительнее приме-нение сквозных пазов и пазов закрытых с одной стороны, но с радиусным выходом.

К технологическим задачам при обработке шпоночных пазов от-носятся требования по точности ширины паза (по IT9), глубины паза (с рядом отклонений: + 0,1; + 0,2; + 0,3), длины (по IT15). Требуется обеспечить также симметричность расположение паза относительно оси шейки, на которой он расположен.

Установка валов при обработке пазов обычно производится на призме или в центрах (рис. 1.27).

При проектировании техмаршрута операция «фрезеровать шпо-ночный паз» располагается после обтачивания шейки, до ее шлифо-вания, так как вследствие удаления части материала посадочное место вала иногда деформируется.

Шпоночные пазы изготовляются различными способами в зави-симости от конфигурации паза и вида применяемого инструмента; они выполняются на горизонтально-фрезерных или вертикально-фрезерных станках общего назначения или специальных.

Рис. 1.27. Методы фрезерования шпоночных пазов:

а —дисковой фрезой с продольной подачей; б—

концевой фрезой с продольной подачей;
в
— шпоночной фрезой с маятниковой подачей;
г
— дисковой фрезой с вертикальной пода-чей

Сквозные и закрытые с одной стороны шпоночные пазы изготов-ляются фрезерованием дисковыми фрезами (рис. 1.27, 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: за-крытые пазы с закруглениями на концах не могут выполняться этим способом; они изготовляются концевыми фрезами за один или несколько рабочих ходов (рис. 1.27, б).

Фрезерование концевой фрезой за один рабочий ход производится таким образом, что сначала фреза при вертикальной подаче прохо-дит 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 периферийной частью, диаметр которой после заточки несколько уменьшается, то в зависимости от числа переточек фреза дает неточный размер паза по ширине.

Для получения по ширине точных пазов применяются специаль-ные шпоночно-фрезерные станки с маятниковой подачей, работаю-щие 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 (рис. 1.27, в).

Отсюда и происходит определение метода — «маятниковая подача». Этот способ является наиболее рациональным для изготовления шпоночных пазов в серийном и массовом производствах, так как дает вполне точный паз, обеспечивающий полную взаимозаменяемость в шпоночном соединении. Кроме того, поскольку фреза работает торцовой частью, она будет долговечнее, так как изнашивается не периферическая ее 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 изготовлении пазов, требующих взаимозаменяемости; 2) фрезеровать пазы за один рабочий ход нужно в тех случаях, когда допускается пригонка шпонок по канавкам.

Сквозные шпоночные пазы валов можно обрабатывать на стро-гальных станках. Пазы на длинных валах, например, на ходовом вале токарного станка, строгают на продольно-строгальном станке. Пазы на коротких валах строгают на поперечно-строгальном стан-ке — преимущественно в единичном и мелкосерийном производст-вах.

Шпоночные пазы под сегментные шпонки изготовляются фрезе-рованием с помощью дисковых фрез (рис. 1.27, г).

Шпоночные пазы в отверстиях втулок зубчатых колес, шкивов и других деталей, надевающихся на вал со шпонкой, обрабатываются в единичном и мелкосерийном производствах на долбежных станках, а в крупносерийном и массовом — на протяжных станках. На рис. 1.28 показано протягивание шпоночного паза в заготовке зубчатого коле-

Рис. 1.28. Протягивание шпоночного паза в отверстии

са на горизонтально-протяжном станке. Заготовка 1

насаживается на направляющий палец
4,
внутри которого имеется паз для направления протяжки
2.
Когда канавка протягивается за 2—3 рабочих хода, то под протяжку помещают подкладку
3.
ОБРАБОТКА НА ВАЛАХ ШЛИЦЕВ

Шлицевые соединения широко применяются в машиностроении (станкостроении, автомобиле- и тракторостроении и других отрас-лях) для неподвижных и подвижных посадок.

Различают шлицевые соединения прямоугольного, эвольвентного и треугольного профиля.

В наиболее часто используемых шлицевых соединениях прямо-угольного профиля сопряженные детали центрируются тремя способами (рис. 1.29):

— центрированием втулки (или зубчатого колеса) по наружному диаметру (D)

шлицевых выступов вала;

— центрированием втулки (или зубчатого колеса) по внутренне-му диаметру (d)

шлицев вала (т. е. по дну впадины);

— центрированием втулки (или зубчатого колеса) по боковым сторонам (b)

шлицев.

Центрирование по D

наиболее технологично, но его использование ограничивается в основном неподвижными шлицевыми соеди-

Рис. 1.29. Виды центрирования шлицевых соединений

нениями, не требующими повышенной твердости. Центрирование по (d)

применяется в тех случаях, когда элементы шлицевого соеди-нения используются для подвижных сопряжений, подвергнутых за-калке.
применимо в случае передачи больших крутящих моментов с реверсированием вращения.
Технологический процесс изготовления шлицев валов зависит от того, какой принят способ центрирования вала и втулки, т. е. термо-обрабатываются или нет поверхности шлицев.

Приведем в качестве примера маршруты обработки шлицев на ва-лах соответственно не подвергаемых и подвергаемых термообработке:

— черновая токарная обработка, чистовая токарная обработка и шлифование цилиндрических поверхностей под нарезание шлицев, нарезание шлицев, снятие заусенцев и промывка;

— черновая токарная обработка, чистовая токарная обработка, нарезание шлицев с припуском под шлифование, фрезерование ка-навок для выхода круга при шлифовании центрирующей поверхно-сти внутреннего диаметра (если на первой операции применяется фреза без усиков), термическая обработка, шлифование поверхно-стей шлицев, снятие заусенцев и промывка.

Шлицы на валах и других деталях изготовляются различными способами, к числу которых относятся: фрезерование, строгание (шлицестрогание), протягивание (шлицепротягивание), накатыва-ние (шлиценакатывание), шлифование.

Фрезерование шлицев на валах небольших диаметров (до 100 мм) обычно производится за один рабочих ход, больших диаметров — за два рабочих хода. Черновое фрезерование шлицев, в особенности больших диаметров, иногда производится фрезами на горизонталь-но-фрезерных станках, имеющих делительные механизмы.

Фрезеровать шлицы можно способом, изображенным на рис. 1.30, б,

позволяющим применять более дешевые фрезы, чем фреза, изображенная на рис. 1.30,
а.

Рис. 1.30. Способы фрезерования шлицев

Более производительным способом является одновременное фрезерование двух шлицевых канавок двумя дисковыми фрезами специального профиля (рис. 1.30, в).

Чистовое фрезерование шлицев дисковыми фрезами производится только в случае отсутствия специального станка или инструмента, так как оно не дает достаточной точности по шагу и ширине шлицев.

Более точное фрезерование шлицев производится методом обкатки при помощи шлицевой червячной фрезы (рис. 1.30, г). Фреза по-

мимо вращательного движения имеет продольное перемещение вдоль оси нарезаемого вала. Этот способ является наиболее точным и наиболее производительным.

Окончательная обработка шлицев по методу обкатки производится чистовым фрезерованием червячными шлицевыми фрезами высо-кого класса точности (АА и А).

При центрировании втулки (или зубчатого колеса) по внутреннему диаметру шлицев вала как червячная, так и дисковая фреза должна иметь «усики», вырезающие канавки у основания шлица, чтобы не было заедания во внутренних углах; эти канавки необходимы также при шлифовании по боковым сторонам и внутреннему диаметру.

Шлицестрогание реализуется, как правило, на специальных стан-ках полуавтоматах, которые могут работать как отдельно, так и будучи встроенные в автоматическую линию. Этим методом чаще всего обрабатываются сквозные шлицы или шлицы, у которых предусмотрен выход для резцов.

Все шлицы нарезаются одновременно. При этом обработка ведется набором фасонных резцов, установленных с возможностью пере-мещаться в радиальном направлении. Число резцов равно числу па-зов нарезаемого вала. Обрабатываемая заготовка расположена вертикально и ей сообщается возвратно-поступательное перемещение вдоль оси. Перед каждым перемещением заготовки вверх резцы перемещаются по направлению к оси заготовки на величину поперечной подачи. Рабочим движением является перемещение заготовки вверх. При ее перемещении вниз резцы отводятся от обрабатываемой поверхности, чтобы избежать трения о заготовку. Этот процесс высокопроизводителен и используется в крупносерийном и массовом производстве.

Шлицестрогание обеспечивает шероховатость поверхности Ra

= 3,2…0,8 мкм.

Шлицепротягивание сквозных шлицев производится цепными протяжками, профиль которых соответствует профилю шлицевого паза. Каждый паз протягивается отдельно, а для обработки всех пазов используется делительное устройство.

Для обработки несквозных шлицев используются блочные про-тяжки с независимой установкой и перемещением резцов в радиальном направлении (рис. 1.31).

Возможна также обработка шлицев с использованием так назы-ваемых охватывающих протяжек. Однако из-за сложности инстру-мента этот процесс применяется сравнительно редко.

Шлицепротягивание обеспечивает шероховатость поверхности Ra= 1,6…0,8 мкм.

Шлиценакатывание без нагрева детали осуществляется роликами, имеющими профиль, соответствующий форме поперечного сечения шлицев. Вращающиеся на осях ролики (диаметром 100 мм) по одному на каждый шлиц расположены радиально в сегментах массивного корпуса накатной головки (рис. 1.32).

При передвижении головки полетали свободно вращающиеся ро-лики, вдавливаясь в поверхность вала, образуют на ней шлицы соответствующей профилю ролика формы. Все шлицы накатываются одновременно, без вращения детали.

На специальных станках для накатывания шлицев накатная го-ловка размещается на салазках, для которых направляющими служат валы, соединяющие две массивные стойки. Салазки перемещаются приводом от гидроцилиндра, расположенного в задней стойке. В передней стойке находится гидравлический зажимной патрон, в котором закрепляется обрабатываемая заготовка. Каждый ролик независимо регулируется на требуемую высоту. Головка как самостоятельный узел снимается со станка, не нарушая расположения роликов. На смену роликов затрачивается 5—10 мин, на наладку станка — около 30 мин.

На таких станках наибольшее число накатываемых шлицев дохо-дит до 18, наименьшее составляет 8…10 (на валах диаметром 16 мм). Продольная подача — до 15 мм/с. Получаемая точность шлицев по шагу — 0,04 мм, непрямолинейность не превышает — 0,04 мм на 100 мм длины.

Процесс накатывания весьма производителен, так как все шлицы накатываются одновременно, при малой затрате времени, с достаточно высокой точностью.

Шлифование шлицевосуществляется в следующих случаях.

При центрировании шлицевых валов по наружному диаметру шлифуют только наружную цилиндрическую поверхность вала на обычных круглошлифовальных станках; шлифование впадины (т. е. по внутреннему диаметру шлицев вала) и боковых сторон шлицев не применяется.

При центрировании шлицевых валов по внутреннему диаметру шлицев фрезерование последних дает точность обработки по внут-реннему диаметру до 0,05…0,06 мм, что не всегда является достаточным для точной посадки.

Если шлицевые валы после чернового фрезерования прошли тер-мическую обработку в виде улучшения или закалки, то после этого они не могут быть профрезерованы начисто; их необходимо шлифовать по поверхностям впадины (т. е. по внутреннему диаметру) и боковым сторонам шлицев. Наиболее производителен способ шлифования фасонным кругом (рис. 1.33, а),

но при этом шлифовальный круг изнашивается неравномерно ввиду неодинаковой толщины снимаемого слоя у боковых сторон и впадины вала, поэтому требуется

Рис. 1.33. Схема шлифования шлицев на валах: а—фасоннымкругом; б—в

две операции одним и двумя кругами; в —тремя кругами

частая правка круга. Несмотря на это, данный способ широко распространен в машиностроении.

Шлифовать шлицы можно в две отдельные операции (рис. 1.33, б); в первой шлифуют только впадины (по внутреннему диаметру), а во второй — боковые стороны шлицев. Для уменьшения износа шлифовального круга после каждого хода стола вал поворачивается, и, таким образом, шлифовальный круг обрабатывает впадины постепенно, одну за другой.

Обычно вал поворачивается автоматически после каждого двойного хода стола станка. Но такой способ шлифования менее производителен, чем первый.

Для объединения двух операций шлифования в одну применяются станки, на которых шлицы шлифуются одновременно тремя кру-гами: один шлифует впадину, а два других — боковые поверхности шлицев (рис. 1.33, в).

На рис. 1.34 дана схема правки тремя алмазными карандашами фасонного шлифовального круга, показанного на рис. 1.33, а.

6.1.5.3. ОБРАБОТКА НА ВАЛАХ РЕЗЬБОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

В машиностроительном производстве применяют цилиндрические резьбы — крепежные и ходовые, а также конические резьбы.

Основной крепежной резьбой является метрическая резьба тре-угольного профиля с углом профиля 60°.

Применяются ходовые резьбы с прямоугольным и трапецеидаль-ным профилем; последние бывают однозаходные и многозаходные.

Резьба может быть наружная (на наружной поверхности детали) и внутренняя (на внутренней поверхности детали).

Наружную резьбу можно изготовлять различными инструментами: резцами, гребенками, плашками, самораскрывающимися резь-бонарезными головками, дисковыми и групповыми фрезами, шли-фовальными кругами, накатным инструментом.

Для изготовления внутренней резьбы применяют резцы, метчики, раздвижные метчики, групповые фрезы, накатные ролики.

Тот или иной метод нарезания резьбы применяется в зависимости от профиля резьбы, характера и типа материала изделия, объема производственной программы и требуемой точности.

Основные способы формообразования резьбовых поверхностей с указанием границ степеней точности резьбы и параметров шероховатости приведены в табл. 1.3.

Нарезание резьб осуществляется на резьбонарезных и резьбофре-зерных станках и полуавтоматах, гайконарезных автоматах, резьбо-накатных, резьбошлифовальных, токарных и других станках.

Нарезание резьбы резцами и резьбовыми гребенками.Наружную и внутреннюю резьбы можно обработать на токарных станках. Это малопроизводительный процесс, так как обработка осуществляется за несколько рабочих ходов и требует высокой квалификации рабочего. Достоинством метода является универсальность оборудования, инструмента и возможность получить резьбу высокой точности. На токарных станках нарезают точные резьбы на ответственных деталях, а также нестандартные резьбы и резьбы большого диаметра. Для повышения точности резьбы осуществляют как черновые, так и чистовые рабочие ходы разными резцами. Различают два способа нарезания треугольной резьбы: 1) радиальное движение подачи; 2) движение подачи вдоль одной из сторон профиля.

Первый способ более точный, но менее производительный, по-этому рекомендуется черновые рабочие ходы делать вторым спосо-бом, а чистовой — первым (рис. 1.35, а).

Для повышения производительности обработки резьбы применяют резьбовые гребенки — круглые и призматические. Обычно шири-ну гребенки принимают равной не менее чем шести шагам. При ис-пользовании гребенок снятие стружки выполняют несколько зубьев (рис. 1.35, б) и число рабочих ходов может быть уменьшено до одного.

Для скоростного нарезания резьбы применяют резцы, оснащенные твердым сплавом, а также наборы резцов (рис. 1.35, в).

Рис. 1.35. Схемы нарезания резьб:

а —с радиальной подачей и с подачей вдоль одной из сторон; б—расположение зубьев резьбовой гребенки; в

— набором резцов

Рис. 1.36. Резцы для нарезания резьбы:

а — призматические; б

круглые; в —

с пружинной державкой; г — с трехрезцовой головкой;
д —
трехрезцовая пластина

Конструкции некоторых типов резцов приведены на рис. 1.36.

Резцы должны быть расположены строго перпендикулярно оси станка, а их передние поверхности должны быть расположены на высоте центров станка. При другом их положении резьба будет нарезана с неправильным углом профиля.

Высокие требования, предъявленные к заточке резцов и сохране-нию правильного профиля, привели к внедрению в производство фасонных резьбовых резцов — призматических и круглых (дисковых).

У этих резцов размеры элементов профиля резьбы выдерживаются более точно, чем у обычных, так как такие резцы затачиваются по передней поверхности, а полученные на этапе изготовления задние поверхности остаются неизменными.

Стремление разгрузить работу чистового резца и повысить произ-водительность привело к созданию гребенок. Гребенки, подобно резцам, бывают плоские, призматические и круглые и отличаются от резцов тем, что режут одновременно несколькими режущими кромками. Для разделения работы резания концы зубьев гребенки стачиваются от одного края гребенки к другому, так что глубина резания постепенно увеличивается.

Плоские гребенки применяются для нарезания треугольной резьбы с малым углом подъема, тангенциальные — с большим углом подъема.

Круглые дисковые и призматические гребенки по сравнению с плоскими имеют то преимущество, что они затачиваются только по передней поверхности; допускают большее число переточек и, зна-чит, имеют больший срок службы.

Токарные станки применяются для нарезания резьбы преимуще-ственно для:

— нарезания резьбы на поверхностях, предварительно обрабо-танных на токарном станке, благодаря чему обеспечивается правильное положение резьбы относительно других поверхностей;

— нарезания очень точных длинных винтов (в этом случае токар-ный станок, работающий одним резцом, имеет преимущество перед всеми другими методами, в том числе и перед фрезерованием) при выполнении работ, подходящих для резьбофрезерного станка, когда его нет или объем партии мал;

— нарезания резьб большого диаметра, нестандартного профиля или шага, а также вообще во всех случаях, когда приобретение подходящих плашек и метчиков не оправдывается объемом производства;

— нарезания прямоугольных резьб, чистовое фрезерование ко-торых невозможно, а применение плашек и метчиков хотя и возможно, но затруднительно, особенно при обработке крупных заготовок.

К недостаткам нарезания резьбы на токарных станках относятся низкая производительность, уступающая другим методам нарезания резьбы, а также зависимость точности обработки среднего диаметра от квалификации рабочего.

Применение гребенок позволяет несколько повысить точность, но и в этом случае она обычно получается ниже, чем при нарезании плашками и метчиками.

Резьбу после нарезания резцом иногда калибруют точными плаш-ками (часто вручную).

Таким образом, нарезание резьбы на токарном станке применяется преимущественно в единичном и мелкосерийном производствах, а в крупносерийном и массовом производствах — главным образом, для нарезания длинных или точных резьб.

В крупносерийном и массовом производствах используется наре-зание резьбы вращающимися резцами, так называемым вихревым методом. При этом заготовка закрепляется в центрах токарно-винторезного станка или в патроне. В процессе работы она медленно вращается. В специальной головке, установленной на суппорте станка, закрепляется резец. Головка, вращающаяся с большой скоростью от специального привода, расположена эксцентрично относительно оси нарезаемой резьбы. Таким образом, при вращении головки, резец, закрепленный в ней, описывает окружность, диаметр которой больше наружного диаметра резьбы.

Периодически (один раз за каждый оборот головки) резец сопри-касается с обрабатываемой поверхностью по дуге и за каждый оборот головки прорезает на заготовке серповидную канавку, имеющую профиль резьбы.

За каждый оборот вращающейся заготовки, головка перемещается вдоль оси детали на величину шага резьбы. Головку наклоняют от-носительно оси детали на величину угла подъема винтовой линии резьбы.

При вихревом нарезании резьбы скорость главного движения реза-ния, соответствующая скорости вращения резца, V=

150…400 м/мин, круговая подача
S =
0,2…0,8 мм за один оборот резца.

В некоторых конструкциях головок закрепляют четыре резца: два резца прорезают канавку, третий формирует профиль резьбы, четвертый зачищает заусенцы. Параметры настройки, показанные на рис. 1.37, рассчитываются следующим образом:

где d —

наружный диаметр нарезаемой резьбы; t — глубина профиля резьбы.

Нарезание резьбы метчиками, плашками и самораскрывающимися резьбонарезными головкамипроизводится на различных станках. Внутренние резьбы нарезают обычно машинными метчиками на резьбонарезных, сверлильных, револьверных, а также на агрегатных станках, полуавтоматах и автоматах в зависимости от масштаба производства. Станки должны иметь быстродействующий реверс

Рис. 1.38. Инструменты для нарезания резьбы:

а —плашка; б —

самораскрывающаяся резьбовая головка

шпинделей для быстрого изменения направления рабочего движения на обратное, когда резьба нарезана.

Для нарезания резьбы метчиками применяются различные типы патронов: жесткие, плавающие, самовыключающиеся при соприкосновении с упором, самовыключающиеся при перегрузке крутящим моментом и др.

Жесткие патроны применяют на автоматах и полуавтоматах, а также на станках с ЧПУ. При большом отклонении от соосности метчика и отверстия применяют плавающие.

В массовом и крупносерийном производстве получили широкое распространение метчики сборной конструкции (резьбонарезные головки), которые могут нарезать резьбу без реверсирования.

Наружные резьбы невысокой точности (7…8 степеней точности) нарезают обычными круглыми плашками. Плашками с доведенными режущими кромками можно калибровать резьбы пятой степени точности.

Основной недостаток всех типов плашек — это необходимость свинчивания их по окончанию резания, что снижает производительность и несколько ухудшает качество резьбы.

Плашками нарезают резьбу как вручную, так и на различных станках токарной, сверлильной, резьбонарезной групп. Круглые плашки (рис. 1.38, а)

устанавливают на станках в специальных патронах и закрепляют тремя-четырьмя винтами. Нарезание плашками — малопроизводительный процесс.

Нарезание наружной резьбы резьбонарезными самооткрываю-щимися головками значительно точнее, производительнее и отличается большей точностью, чем ранее рассмотренные методы; оно на-

Рис. 1.39. Схемы фрезерования резьбы: а

— дисковой фрезой;
б
— групповой (гребенчатой) фрезой

ходит широкое применение в серийном и массовом производстве (рис. 1.38, б).

Вращающиеся головки используют на токарных автоматах и по-луавтоматах.

Фрезерование резьбышироко распространено в серийном и мас-совом производствах и применяется для нарезания наружных и внутренних резьб на резьбофрезерных станках (рис. 1.39). Оно осуществляется двумя основными способами: дисковой фрезой (рис. 1.39, а)

и групповой (гребенчатой) фрезой (рис. 1.39,
б).
Нарезание дисковой фрезой применяют при нарезании резьб с большим шагом (Р)

и круглым профилем и главным образом для предварительного нарезания трапецеидальных резьб за один, два или три рабочих хода. При нарезании фреза вращается и совершает поступательное движение вдоль оси заготовки, причем перемещение за один оборот заготовки должно точно соответствовать шагу резьбы.

Гребенчатая резьбовая фреза представляет собой набор нескольких дисковых резьбовых фрез. Полное нарезание происходит за 1,2 оборота заготовки (0,2 оборота необходимы для полного врезания и перекрытия места врезания).

Фрезерование дисковой фрезой часто применяют как черновую обработку перед нарезанием резьбы резцом.

Фрезерование гребенчатой фрезой — применяется для получения коротких резьб с мелким шагом. Длина фрезы обычно принимается на 2…5 мм больше длины фрезеруемой детали. Групповая фреза устанавливается параллельно оси детали, а не под углом, как дисковая фреза. Нарезание резьбы с большим углом подъема гребенчатой фрезой затруднительно.

Фрезерование резьбы является одним из наиболее производи-тельных методов обработки резьбы.

Шлифование резьбвыполняют чаще всего после термической об-работки заготовок. Резьбошлифование может быть наружным и внутренним, осуществляется на различных резьбошлифовальных стан-

ках. Существуют следующие способы шлифования резьбы: однопрофильным кругом; многопрофильным кругом с продольным движением подачи; врезное; широким многопрофильным кругом.

Шлифование однопрофильным кругом является универсальным и точным методом. Его применяют для изготовления метчиков, резь-бовых пробок, резьбовых колец и т. п.

Многопрофильные круги, шлифующие резьбу с продольным дви-жением подачи, имеют заходную конусную часть. В обработке участвуют все нитки шлифовального круга, что является преимуществом перед врезным шлифованием, так как увеличивает производительность.

В массовом производстве успешно применяют высокопроизводи-тельный метод шлифования резьбы — бесцентровое шлифование.

Резьбонакатывание (выдавливание) осуществляется последова-тельным или одновременным копированием путем пластического деформирования профиля накатного резьбового инструмента на за-данном участке заготовки.

Накатывание наружной резьбы можно осуществлять на резьбона-катных и специальных автоматических двумя способами: плоскими плашками (рис. 1.40, а)

и накатными роликами (рис. 1.40,
б — г).
На практике широко распространено накатывание резьбы роли-ками с радиальным продольным и тангенциальным движениями по-

дачи. Наибольшее распространение получил способ накатывания резьбы двумя роликами (рис. 1.40, в).

Более производительным является накатывание с тангенциальным движением подачи (рис. 1.40,
г).
Станки, работающие такими способами, называют двух- и трехцикличными. Наибольшей производительности достигают применением многоцикличных резьбонакатных авто-матов (рис. 1.41).

Накатывание резьбы в отверстиях осуществляют бесстружечными метчиками, роликами и накатными головками. При накатывании внутренней резьбы в глубоких отверстиях применяют схему с осевым движением подачи ролика.

Накатыванием можно получить резьбы диаметром 0,3…150 мм на деталях из сталей твердостью НВ 120…340, а также из цветных металлов и сплавов.

Разновидности

Главным критерием выбора призматической шпонки является то, для какого виды соединений она предназначена.

В том случае, если соединение неподвижное, используют закладные призматические шпонки. В подвижных соединениях применяют направляющие или скользящие призматические шпонки. Использование направляющих актуально, когда движение ступицы происходит по продольной оси с валом, при этом она проскальзывает по самому пазу. Скользящий тип подразумевает жесткое закрепление в паз и движение вдоль него.

На производстве изготовление шпонок всех типов должно быть выполнено по соответствующим ГОСТам. Данные документы содержат рекомендуемые размеры для изделий в соответствие со стандартными размерами валов.

В случаях, когда вал или шпиндель имеет нестандартный диаметр, следует проводить подробный расчет допусков и посадок для паза.

Виды шпонок

Современное производство предоставляет свыше 20 наименований разного рода.. Но среди них выделяют следующие наиболее применяемые типы в машиностроении:

• Клиновые – используются на концевых установках и являются разновидностью забивных шпонок. Такое шпоночное соединение применяют при диаметре вала от 100 мм. В настоящее время встречаются крайне редко. Причина этого кроется в высокой вероятности перетяжки узла и смещении соосности ступицы и вала под воздействием одностороннего усилия. А также затрудненное извлечение шпонок.
• Призматические. Размеры паза регулируются ГОСТ 23360-78. Они наиболее востребованы в промышленности из-за оптимального соотношения прочности и технологичности. Существует две их разновидности: врезные и закладные. Врезные шпонки устанавливаются с натягом, а закладные с небольшим зазором.
• Направляющие шпонки. От призматических их отличает наличие отверстий под крепеж на валу. Помимо передачи вращения они служат элементом для направления деталей.
• Сегментные шпонки выделяются среди остальных повышенной технологичностью вырезания пазов. Пазы изготавливают с помощью дисковых фрез, что обеспечивает им большее значение точности и производительности. Крепеж шпонок на валах также отличается более высокой устойчивостью из-за более глубокого врезания в их поверхность. Однако одновременно все эти достоинства являются причиной существенного ослабления вала. Это обстоятельство наряду с небольшой длиной паза приводит к появлению повышенных напряжений, которые и ограничивают использование шпонок малонагруженными изделиями.

Стоит отметить, что шпоночные пазы изготавливаются методом фрезерования, долбления протяжки. Наиболее распространено их получение пальчиковой фрезой, поскольку этот способ обеспечивает относительно благоприятное распределение напряжение и приемлемую технологичность.

Обозначения на чертежах

На чертежах обозначение призматических шпонок происходит исходя из нормативного документа ГОСТ. Они делятся на шпоночные пазы: высокие, нормальной высоты и направляющие. Рабочими гранями у них являются боковые.

На сборочном чертеже обозначение выполняется с учетом диаметра вала, крутящего момента, сечения и длины.

Например:

Шпонка 3–20Х12Х120 ГОСТ 23360-78; Где 3 – исполнение, 20Х12 – сечение, 120 – длина.

Скачать ГОСТ 23360-78

Обозначение остальных типов шпонок на изображениях выполняется таким же образом, исходя из соответствующих ГОСТов, разработанных для каждой отдельной модели. Указанное обозначение должно четко характеризировать деталь, что очень важно для получения надежного соединение. Ведь даже малейший зазор может стать причиной быстрого износа рабочих узлов и потери эффективности во время работы.

§ 33. Чертежи шпоночных и штифтовых соединений

Гост 29175-91

33.1. Изображение шпоночных соединений. Одно из наиболее распространенных разъемных соединений деталей — шпоночное (см. рис. 209).

Шпонка предназначена для соединения вала с посаженной на него деталью: шкивом, зубчатым колесом, маховиком и др.

Чтобы шкив вращался вместе с валом, в них прорезают пазы (шпоночные канавки), в которые закладывают шпонку.

Рис. 222. Детали шпоночного соединения

На рисунке 222 даны наглядные изображения деталей шпоночного соединения. Стрелками показано, как они соединяются. На наглядном изображении соединения призматической шпонкой (рис. 223) втулка показана в разрезе, чтобы ясно была видна шпонка. На полках линий-выносок нанесены цифры. Они соответствуют номерам, которые присвоены деталям.

Рис. 223. Соединение шпонкой

Чертежи деталей, входящих в соединение, приведены на рисунке 224, а сборочный чертеж — на рисунке 225. Заметьте, что на сборочном чертеже шпонка показана нерассеченной. Как вам известно, так поступают в том случае, когда секущая плоскость проходит вдоль сплошной (непустотелой) детали.

Рис. 224. Чертежи деталей шпоночного соединения

На чертеже соединения призматической шпонкой показывают небольшой промежуток — зазор между верхней плоскостью шпонки и дном канавки во втулке.

Рис. 225. Сборочный чертеж шпоночного соединения: 1 — вал; 2 втулка; 3 — шпонка

Каждая шпонка на сборочном чертеже имеет условное обозначение. Например, запись Шпонка 12х8×60 означает, что призматическая шпонка имеет следующие размеры: ширина 12 мм, высота 8 мм, длина 60 мм. Запись Шпонка сегм. 8×15 читают так: шпонка сегментная, толщина 8 мм, высота 15 мм. Так как размеры шпонок стандартизованы, то, следовательно, стандартизованы форма и размеры шпоночных канавок (пазов) на вале и во втулке. Выбирают эти размеры в зависимости от диаметра вала, входящего в соединение.

В таблице 4 (выписки из ГОСТ 23360—78) указаны диаметр D вала, соответствующие ему размеры шпонок (ширина b, высота h) и глубина шпоночных пазов (t для вала, t1 для втулки).

Таблица 4. Шпонки призматические (в мм)

Например, диаметр вала равен 18 мм. Пользуясь таблицей, находим размеры шпонки. Ее ширина б = 6 мм, высота h=6 мм. Длину шпонки l выбирают в необходимых пределах. Возьмем ее равной 30 мм. Глубина паза на валу t = 3,5 мм, глубина паза во втулке t1 =2,8 мм.

Рис. 226. Чертеж для чтения

1. Пользуясь таблицей 4, напишите, какие размеры будут иметь шпонка и пазы соединения призматической шпонкой, если диаметр вала 42 мм.
2. На рисунке 226 изображено соединение рычага (дет. 1) с валом (дет. 2) при помоши шпонки (дет. 3). Ответьте на вопросы: Что означают две концентрические окружности, указанные цифрой 1 (в кружке)?
3. Что означают две горизонтальные линии, между которыми проходит стрелка цифры 3 (в кружке)?
4. К каким деталям относится поверхность, обозначенная цифрой 2 (в кружке)?
5. Почему поверхности, обозначенные цифрами 4 и 5 (в кружках), не заштрихованы? К каким деталям они относятся?
6. К какой детали относится поверхность, обозначенная цифрой 6 (в кружке)?

33.2. Изображение штифтовых соединений. На рисунке 209 показан штифт Н, препятствующий смещению деталей, скрепленных винтом.

Чертежи штифтов цилиндрических и конических приведены на рисунке 227.

Рис. 227. Чертежи штифтов

На рисунке 228 показано наглядное изображение, а на рисунке 229 сборочный чертеж штифтового соединения. Штифт (дет. 3) находится в отверстии, одновременно просверленном в корпусе (дет. 1) и в вале (дет. 2).

Рис. 228. Наглядное изображение соединения штифтом

Заметьте, что на сборочных чертежах штифты в разрезе показывают, как и другие непустотелые детали, нерассеченнымн, если секущая плоскость проходит вдоль их оси.

Рис. 229. Сборочный чертеж соединения

В обозначение штифта входит его название, размеры и номер стандарта, например: Штифт цилиндрический 5×30. Это значит, что цилиндрический штифт имеет следующие размеры: диаметр 5 мм, длина 30 мм.

Запись Штифт конический 10х70 означает, что у конического штифта меньший диаметр 10 мм, а длина 70 мм.

Соединение штифтом иногда применяют, чтобы предотвратить продольное перемещение деталей, соединенных шпонкой (рис. 230).

Рис. 230. Чертеж для чтения

Рассмотрите чертеж (рис. 230) и ответьте на вопросы:

1. Сколько деталей входит в соединение?
2. Почему детали 3 и 4 не заштрихованы?
3. Каковы размеры детали 3, если она имеет такое обозначение «Шпонка 14х9х35». Выполните ее чертеж и технический рисунок (см. рис. 224).

6.4.1. Общие сведения

Шпоночное соединение — одно из распространенных средств передачи крутящего момента от вала втулке. Эти соединения применяют в тех случаях, когда нет особых требований к точности центрирования соединяемых деталей. Шпоночные соединения могут обеспечивать как неподвижное, так и подвижное вдоль оси соединение.
По форме шпонки разделяются на призматические, клиновые, сегментные и тангенциальные. Чаще других используются призматические шпонки с закругленными торцами, так называемого исполнения 1 по ГОСТу 23360-78 (рис. 6.19, а).

На валу изготавливается паз длиной, равной длине шпонки (рис. 6.19, б). Для облегчения сборочных операций допускается изготавливать длину шпоночного паза на 0,5—1,0 мм больше длины шпонки. Шпоночные пазы не доводят до торца вала на расстояние L = 3. 5 мм при диаметре вала Db ≤ 30 мм и L = 5. 7 мм при Db > 30 мм. При наличии на ступенчатом валу нескольких шпоночных пазов их рекомендуется располагать в разных плоскостях.

Во втулке продалбливают (как правило, на всю длину втулки) шпоночную канавку (рис. 6.19, в).

Шпонка вставляется в паз на валу (рис. 6.19, г). Затем втулка надевается на вал таким образом, чтобы выступающая часть шпонки вошла в шпоночную канавку (рис. 6.19, д). Глубина канавки должна обеспечивать зазор К между поверхностью шпонки и канавкой (рис. 6.20).

Поперечные размеры шпонки b×h увязаны с размером диаметра Db вала. В справочных таблицах ГОСТа 23360-78 определены диапазоны диаметров (свыше Dmin до Dmax) вала, для которых установлены соответствующие сечения шпонок. Длина шпонок l также стандартизована. При работе с КОМПАС-библиотекой нет необходимости в разыскивании этой информации в справочной литературе — все данные для построения имеются в диалоговых окнах библиотеки.

При изображении шпонок на сборочных чертежах они показываются не рассеченными на продольных разрезах и рассеченными — на поперечных разрезах.

Рис. 6.19. Элементы шпоночного соединения:

а — призматическая шпонка с закругленными торцами;

б — шпоночный паз на валу; в — шпоночная канавка во втулке;

г — шпонка, вставленная в паз на валу;

д — шпоночное соединение в сборе (втулка показана с вырезом четверти)

На чертежах деталей с призматическими шпонками размеры шпоночного паза на валу проставляют обычно как на рис. 6.21, а, а шпоночной канавки во втулке — как на рис. 6.21, б.

При этом обязательными считаются следующие размеры:

длина Lp шпоночного паза;

ширина b шпоночного паза вала и втулки;

глубина пазов: на валу — размер t1 и во втулке — размер Db + t2;

диаметры Db вала и отверстия втулки.

Рис. 6.20. Параметры шпоночного соединения

DIN 6885 Б/П Шпонка стальная призматическая

• Модификации
• Описание
• Технические характеристики
• Ваши скидки

Призматические шпонки DIN 6885 изготавливаются в разных вариациях. Они бывают квадратные, овальные, с округлыми углами только с одной из сторон, с отверстиями и без, а так же со срезами одного из углов.

Шпонка изготавливается по немецкому стандарту DIN 6885, а так же по Российскому стандарту ГОСТ 23360-78 и по международному стандарту ISO 773. Шпонка DIN 6885 производится из стали, по умолчанию дополнительного покрытия не имеет, так же не обладает повышенными классами прочности.

Установка шпонки в каком-либо механизме требуется внимательности и опыта установки подобных изделий. Для правильной установки шпонки в механизме, нужно деталь и вал совместить таким образом, чтобы канавки у них совпали. Шпонка по DIN 6885 фиксирует на валу надетый на него маховик/зубчатую шестерню/шкив. Данный вал часто рассчитан на тысячи оборотов в минуту.

Узел, в котором вращается вал с такой огромной скоростью, чаще всего непрерывно работает годами. И все это время призматическая шпонка испытывает действующие на срез силы.

Назначение

Шпонка DIN 6885 призматическая, или по другому её ещё называют «шпоночный паз». Шпонки DIN 6885 очень часто используются в производственных и промышленных сферах.

Технические характеристики шпонки DIN 6885 (часть 1):

Технические характеристики шпонки DIN 6885 (часть 2):

Если ВЫ являетесь крупнооптовой снабжающей организацией для ВАС есть особые условия, оповестите наших менеджеров и получите персональные скидки!

Кольцо стопорное плоское внутреннее для отверстий

Назад

Материал

Для шпонок наиболее подходят стали с содержанием углерода свыше 0,4%. Именно такой состав обеспечивает необходимое значение износостойкости, прочности и твердости. Сюда относятся конструкционные стали марок 45 и 50, а также сталь обыкновенного качества Ст.6.

Применение более дорогих аналогов стальных сплавов не имеет смысла, поскольку повышенная жесткость шпонки увеличивает вероятности пазов валов и ступицы. Для улучшения условий передачи вращения куда выгодней воспользоваться другими более оптимальными.

Разновидности

Главным критерием выбора призматической шпонки является то, для какого виды соединений она предназначена.

В том случае, если соединение неподвижное, используют закладные призматические шпонки. В подвижных соединениях применяют направляющие или скользящие призматические шпонки. Использование направляющих актуально, когда движение ступицы происходит по продольной оси с валом, при этом она проскальзывает по самому пазу. Скользящий тип подразумевает жесткое закрепление в паз и движение вдоль него.

На производстве изготовление шпонок всех типов должно быть выполнено по соответствующим ГОСТам. Данные документы содержат рекомендуемые размеры для изделий в соответствие со стандартными размерами валов.

В случаях, когда вал или шпиндель имеет нестандартный диаметр, следует проводить подробный расчет допусков и посадок для паза.