Шлифование шлицев

Шлицевой вал имеет зубчатое соединение, то есть вал и отверстие соединяются при помощи пазов и выступов. Шлифование шлицев необходимо производить копированием. Это означает, что на профиль впадины шлицевого вала следует перенести форму рабочей поверхности шлифовального круга. Шлифовку делают по боковым сторонам на специальных станках или по внутреннему диаметру. Существуют способы раздельного и одновременного шлифования шлицев и дна впадины.

Обработка шлицевых поверхностей

Шлицевые соединения позволяют передавать большие крутящие моменты, обеспечивают высокую точность посадки. В зависимости от профиля шлицев шлицевые соединения бывают прямоугольными, эвольвентными, треугольными, рис 1. Наиболее часто в работе можно встретить соединения с прямоугольным профилем шлицев.

Рис.1. Варианты шлицевых соединений показаны на рисунке 1.

Как следует шлифовать шлицевые валы, которые подвергаются термической обработке, а также валы второго класса точности:

  • внутренние поверхности шлифуются на специальных шлицешлифовальных станках;
  • боковые поверхности – на тех же станках;
  • наружные – на круглошлифовальных.

Способы шлифования шлицев:

  • можно одновременно обрабатывать дно и боковые стороны шлицев при помощи одного профильного круга или диска;
  • существует одновременное шлифование при помощи трех кругов прямого профиля (дно, боковые стороны);
  • можно работать со шлифовальными кругами различного профиля раздельно (также боковые стороны и дно).

Накатывание шлицев на таких станках доходит до 18, наименьшее число – 8-10 (валы с диаметром 16 мм). Данный процесс производительный, потому как шлицы накатываются одновременно. На эту работу тратят мало времени, при этом точность обработки высокая.

Шлицевые заготовки обеспечивают постоянную передачу вращающегося момента в моторах промышленного оборудования. Центрирование позволяет сопрягать вал и втулку.

Шлицевые поверхности шлифуют не только на шлифовальных, но и на других специальных станках. На них могут выполняться такие операции:

  • обкатка;
  • фрезерование;
  • шлифование;
  • протягивание;
  • накатывание;
  • строгание.

Сначала шлицевые валы проходят чистовое шлифование наружной поверхности, а после – чистовое фрезерование.

Шлифование шлицев кругами

Рабочая кромка абразивного круга подвергается нагрузке из-за неравномерности распределения припусков по боковым сторонам шлицев. Чтобы повысить стойкость рабочего инструмента и снизить выкрашивание кромки круга, многие используют круги на бакелитовой связке. В работе такой инструмент дает меньший нагрев детали, которая подвергается обработке. В случае одновременной шлифовки дна и сторон шлицев лучше применять круг на керамической связке, который обеспечит более высокую стойкость инструмента.

Необходимо знать, что при уменьшении зернистости шлифовального круга можно снизить шероховатость заготовки и повысить стойкость круга, однако такое уменьшение грозит появлением прижогов на поверхности детали. Сохранить профиль круга поможет повышение твердости, в этом случае обработка происходит с прижогами.

Выбор шлифовальных кругов для обработки шлицев по данным из таблицы.

Метод шлифования

Характеристика круга

зернистость

твердость

связка

структура

Обработка дна и боковых сторон профильным кругом

32; 25; 20; 16

С1-С2

Керамическая

5

Обработка боковых сторон тарельчатыми кругами

40; 32; 25

Т1

Бакелитовая

4

Шлифование боковых сторон кругами прямого профиля

40; 32; 25

Т1

Бакелитовая

4

Обработка дна шлицев кругами прямого профиля

40; 32; 25

СТ3

Бакелитовая

4

Шлицы деталей можно обрабатывать специальными кругами, зернистость которых 160 мкм. Связку лучше использовать керамическую. Такой режущий инструмент позволяет уменьшить шероховатость и количество прижогов. Подобные круги повышают точность формы и размера валов, а также обеспечивают высокую производительность работы за счет малого количества правок.

Способы шлифования шлицев

Шлифование валов следует делать после термической обработки. Это необходимо для точности центрирующего диаметра заготовки. Наиболее часто применяют такой способ шлифования боковых сторон и внутреннего диаметра детали, как фасонный, который выполняется специальным кругом. В этом случае профиль круга сохраняется дольше, чем при других методах обработки. При износе круга точность обработки снижается, поэтому необходимы частые правки. Этот метод распространен в машиностроении.

В чем заключается процесс обработки вышеуказанных деталей и заготовок:

  • в сверлении отверстия;
  • в протягивании пазов, а также поверхности цилиндра вала, что можно осуществить совмещенной протяжкой или раздельно;
  • в наружной шлифовке;
  • в обработке при высоких температурах;
  • в шлифовании отверстия с учетом способа центрирования, а также в калибровании.

Шлифование шлицевого соединения зубчатого колеса без термической обработки может центрироваться по наружному диаметру, и выполняется она просто. Если же деталь прошла термическую обработку, то обработка шлицевого отверстия усложняется.

Чтобы достичь точного наружного диаметра впадин шлицевого отверстия, следует ввести протяжки. Они помогут в калибровании и при более точной обработке шлицев. Некоторые применяют в работе цементацию, таким образом шлицы, которым нужно калибрование, не будут иметь высокое содержание углерода, и при следующей закалке не будут твердыми.

Недостаток калибрования – обязательная эксцентричность центрирующей окружности впадин относительно начальной окружности зубчатого колеса.

Возможность шлифования посадочного отверстия на базе зубьев зубчатой детали – преимущество центрирования по внутреннему диаметру. Так, можно обеспечить соосность внутреннего диаметра относительно начальной окружности зубчатого колеса. На специальных долбежных станках во втулке нарезают только эвольвентные шлицы. Протягивание эвольвентных шлицев, которое более производительно, чем долбление, введено в массовое производство. Есть один минус, точнее, недостаток данного метода – изготовление протяжки с эвольвентным профилем является довольно сложным процессом.

Как делают накатывание шлицев без нагрева детали – это можно произвести специальными роликами с профилем, который соответствует поперечному сечению шлицев. Метод накатывания очень производителен, потому как в процессе накатываются одновременно все шлицы. Такая обработка отнимает мало времени и отличается высокой точностью.

Основные операции обработки шлицевых валов:

  • Токарная обработка.
  • Обработка шлицев.
  • Термическая обработка.
  • Шлифование элементов шлицев, а также внешних поверхностей.

Есть и недостатки шлицевых соединений, среди которых высокая цена их изготовления и повышенная сложность работ. Технологический процесс изготовления шлицев зависит от того, какой метод центрирования вала и втулки используется. К наиболее точным относится метод центрирования по внутреннему диаметру шлицев вала.