Фрезерование закрытой шпоночной канавки
Фрезерование закрытых шпоночных канавок можно производить на горизонтально-фрезерных, на вертикально-фрезерных и на специальных шпоночно-фрезерных станках. На рис. 137, а показана установка для фрезерования закрытой канавки на горизонтально-фрезерном станке, а на рис. 137, б — на вертикально-фрезерном станке. Материал вала — конструкционная сталь, σb = 75 кГ/мм2. Размеры вала и канавки показаны на рис. 137.
Выбор фрезы. Шпоночные фрезы изготовляют по ГОСТ 9140-59; они обычно имеют два зуба. Фрезы диаметром от 2 до 20 мм выполняют с цилиндрическим хвостовиком, а диаметром от 16 до 40 мм — с коническим. Материал для изготовления фрез - быстрорежущая сталь Р18. Шпоночные фрезы диаметром свыше 10 мм изготовляют с приварным хвостовиком из стали марки 45 или 50.
Выберем для фрезерования шпоночную фрезу диаметром 
мм соответственно ширине шпоночной канавки с допуском по посадке ПШ, с цилиндрическим хвостовиком. Так как шпоночные фрезы, подобно концевым, после переточки теряют размер при получении фрезы из инструментальной кладовой рекомендуется проверить микрометром диаметр режущей части. После закрепления фрезы в патроне следует проверить радиальное биение фрезы по индикатору, чтобы размер шпоночной канавки не вышел из допуска.
Подготовка к работе. Для закрепления вала пользуются специальными тисками (см. рис. 66). В этих тисках можно производить закрепление заготовки для фрезерования как вертикальным, так и горизонтальным шпинделем, как показано на рис. 137.
Так как установка для фрезерования по рис. 137, б отличается от установки по рис. 137, а лишь расположением шпинделя, разберем только порядок фрезерования шпоночной канавки на горизонтально-фрезерном станке.
Установив и закрепив вал в тиски для горизонтального фрезерования и выверив его по разметке рейсмасом, приступаем к установке фрезы.
Фрезу устанавливают точно по центру вала (что необходимо для получения правильной шпоночной канавки), как показано на рис. 137, а и б, справа, в верхнем углу. Расстояние А, на которое надо поднять стол станка, после того как фреза коснется вала, определяют по формуле:
где d — диаметр вала в мм;
D — диаметр фрезы в мм.
Для установки вала с размеченной шпоночной канавкой можно применять следующий способ. Включаем станок и постепенно подводим вал к фрезе, поочередно вращая рукоятки вертикальной, продольной и поперечной подач до тех пор, пока фреза не коснется вала в размеченном месте и не начнет снимать тонкую полоску металла.
Увеличивая стружку, надо уловить момент, когда торец фрезы станет срезать металл на ширину всего ее диаметра. При этом можно заметить, если фреза не точно установлена, в какую сторону от фрезы снесен центр обрабатываемого вала.
На рис. 138 заведомо преувеличенно показан случай смещения центров фрезы и вала. В данном случае центр обрабатываемого вала находится выше центра фрезы, поэтому снизу срезана плоскость до образующей вала, а вверху остался навес. Изменяя по высоте положение стола, регулируют взаиморасположение фрезы и вала; этим методом можно получить точность установки до 0,1 мм, а при некоторой опытности — до 0,06 мм.
Настройка станка на режим фрезерования. Так как шпоночные фрезы обычно небольшого диаметра, то для получения рациональной скорости резания нужно располагать станком с большим числом оборотов. Так как станок 6М12П имеет максимальное число оборотов n = 1600 об/мин, то на нем можно работать фрезами малого диаметра.
Скорость резания задана 25,2 м/мин, что соответствует 800 об/мин; подача задана 0,03 мм/зуб, что соответствует минутной подаче 0,03 Х 2 X 800 = 48 мм/мин.
Ставим лимб коробки скоростей на 800 об/мин и лимб коробки подач на 50 мм/мин.
Фрезерование канавки. Замкнутые шпоночные канавки фрезеруются подобно замкнутым пазам в планке (см. рис. 131) двумя способами:
а) небольшим врезанием вручную на глубину 4—5 мм с продольной механической подачей вперед и назад с врезанием вновь на глубину после каждого хода;
б) врезанием вручную сразу на полную глубину канавки с малой продольной механической подачей по длине канавки.
Последний способ применяют для более жестких фрез диаметром от 10 мм и выше.
Для данной обработки применим второй способ. Не доходя примерно 1 мм до конца по разметке, следует выключить механическую подачу и дофрезеровать конец шпоночной канавки при ручной подаче, так как при неточном выключении механической подачи длина канавки может оказаться большей, чем нужно по чертежу, что может привести к браку. По окончании прохода необходимо измерить шпоночную канавку. Ширину канавки следует измерять калибром-пробкой.
При измерении глубины шпоночной канавки штангенциркулем следует иметь в виду, что размер от краев шпоночной канавки до ее дна будет всегда меньше, чем глубина, на которую был перемещен стол при установлении глубины резания. Глубина шпоночной канавки при измерении от краев определяется по специальной формуле или по справочнику. Для нашего примера она равна 2,6 мм (вместо 4 мм по чертежу).
Лучше измерять шпоночную канавку шаблоном (см. рис. 135, а).
Методы автоматизации фрезерования пазов
В целях автоматизации фрезерования пазов и канавок применяют шпоночно-фрезерные станки, имеющие так называемую маятниковую подачу, которая заключается в том, что подачи для врезания фрезы на глубину после каждого хода, а также прямая и обратная продольные подачи стола автоматизируются, т. е. происходят без участия фрезеровщика, будучи установлены предварительно. По достижении заданной глубины фрезерования вертикальная подача выключается и стол делает еще 2— 4 продольных хода, чтобы получить чистую поверхность паза. Благодаря автоматизации процесса один фрезеровщик в состоянии обслужить одновременно несколько станков. На рис. 139 дана схема фрезерования шпоночной канавки на консольно-фрезерном и шпоночно-фрезерном станках.
Как указывалось ранее, потеря номинального размера концевой фрезой вследствие переточки может быть компенсирована применением патрона с регулируемым эксцентрицитетам. Современные шпоночно-фрезерные станки снабжены патроном, позволяющим получать шпоночные канавки с весьма узкими допусками при работе с фрезой, потерявшей свой первоначальный размер.