Основные размеры шлицевых соединений регламентированы ГОСТом 1139-80, который предусматривает три серии соединений - легкую, среднюю и тяжелую; с центрированием вала и втулки - по наружному диаметру D, внутреннему диаметру d и по боковым сторонам зубьев b.
Сущность центрирования по одному из параметров вала состоит в том, что в зависимости от его вида задается более точно размер только по одному из них, в то время как другой выполняется с меньшей точностью.
Обеспечить сопряжение по всем трем элементам с высокой точностью весьма трудно и не является необходимостью.
По боковым сторонам шлицевых зубьев во всех трех видах центрирования должна быть обеспечена точная посадка, поэтому допуск на толщину зубьев задается в узких пределах.
Используя метод обкатки в процессе зацепления, изделие и инструмент находятся в относительном движении, при котором центроида одного из сопряженной пары катится без скольжения по центроиде другого. При обработке шлицевого вала фрезой, центроидой инструмента является прямая, центроидой изделия - окружность. Обе центроиды называются начальными.
Профиль шлицевого вала получается как огибающая последовательных положений зубьев инструмента при качении без скольжения начальной прямой инструмента по начальной окружности изделия.
С другой стороны, профиль инструмента является огибающей последовательных положений профиля изделия при качении без скольжения начальной окружности изделия по начальной прямой инструмента.
Этот принцип лежит в основе расчета профиля фрезы, сопряженного с профилем обрабатываемого изделия. Метод обкатки позволяет так же получить профиль изделия по имеющемуся профилю фрезы.
Профиль фрезы может быть определен аналитически, графически и графоаналитически. Графический метод реализован с использованием системы К3. Его рекомендовано использовать при получении профиля для нестандартных деталей (остро шлицевые валы и др.) или нестандартных профилей шлицевых валов (с неравномерным припуском под шлифование), а также для проверки аналитического расчета. Для стандартных профилей шлицевых валов рекомендовано использовать аналитический метод. Графоаналитический метод предполагает комбинацию аналитического расчета с графическими построениями.
Задаются все данные фрезы в зависимости от параметров шлицевого вала. Для стандартных серий вала величины Z x d x D выбираются из ряда, а для нестандартного - задаются отдельно. Класс точности А и В для чистовых фрез, С для черновых фрез.
При проектировании черновых фрез толщина зуба, внешний диаметр и внутренний диаметр задаются с учетом величины припуска на последующую обработку.
Следующим этапом является выбор взаимозависимых величин, диаметра начальной окружности и шага профиля. Система дает возможность задать диаметр и рассчитать шаг профиля или задать шаг и рассчитать диаметр. В верхней части окна выводятся величины прямолинейного участка профиля по параметрам шлицевого вала и фрезы. Прямолинейный участок по параметрам фрезы зависит от диаметра начальной окружности и должен быть больше.
Профиль фрезы представляет собой кривую – огибающую последовательных положений профиля валика при качении начальной окружности валика по начальной прямой фрезы.
Практически эта кривая заменяется дугами одной или нескольких окружностей. Окружность определяется тремя или четырьмя точками. Одна из точек находится в начале координат, положение других определяется углами a1, a2, a3. Углы для промежуточных точек корректируются для выбора оптимального их положения, и, нажав кнопку “Пересчитать”, выполняется расчет новых координат и проверка по первому методу. Нажмите на кнопку “Принять”, и система выполнит проверку по второму методу.
Абсолютная сумма отклонений от теоретической кривой профиля не должна превышать 2/3 допуска на ширину шлица. Если величина погрешности больше допустимой, то следует рассчитать профиль заново, задавшись другими углами, получить другие точки. Если в этом случае величина погрешности получается больше допустимой, то теоретический профиль следует заменять дугами двух окружностей. Необходимо заметить, что при высоте профиля больше 12% радиуса наружного диаметра валика, замена теоретической кривой дугой одной окружности дает слишком большие отклонения.
Первый метод проверки профиля фрезы рекомендуемый д.т.н. И.И.Семенченко [2,3].
Второй метод проверки принят на Львовском Инструментальном заводе (ЛИЗ) [2]. Он является более точным и состоит в увеличении количества проверяемых точек профиля фрезы, рассчитываемых по оригинальной методике.
Система рассчитывает до восьми контрольных толщин профиля фрезы. На вершине, начальной прямой и фланке толщина рассчитывается автоматически. Дополнительно рассчитывается контрольная толщина шлица на высоте усика (способ центрирования - 1) и на высоте точки сопряжения двух дуг. Остальные контрольные точки профиля рассчитываются дополнительно (по желанию) при соответствующем задании высоты от вершины или от начальной линии.
В окне “Профиль фрезы” выводятся размеры профиля с возможностью изменения параметров: ширины усика, глубины канавки и угла фланка.
