Среди всего металлообрабатывающего оборудования следует выделить зубофрезерные станки. В принятой системе классификации их вынесли в отдельную группу. Станки зубофрезерные горизонтальные, вертикальные или иной разновидности применяются для получения зубчатого эвольвентного профиля. Получение сложной поверхности проводится методом обкатки.
Зубофрезерный станок
Где применяются?
Модели зубофрезерных станков могут отличаться по достаточно большому количеству характеристик, не получили столь широкого распространения как оборудование токарной или фрезерной группы. Поэтому они применяются в:
- Машиностроительной отрасли промышленности.
- Авиационной и автомобильной отраслях промышленности.
- Приборостроении.
Универсальный зубофрезерный станок устанавливается с иным металлообрабатывающим оборудованием, так как обработка на зубофрезерных станках не позволяет изменить диаметральный размер цилиндрической формы. В продаже можно встретить модели, пригодные для применения в серийном, мелкосерийном и крупносерийном производстве.
Гитара деления зубофрезерного станка может также существенно отличаться в зависимости от особенностей конкретной модели. Это должны учитывать проводя расчет гитары деления зубофрезерного станка.
Типовые конструктивные компоновки
Рассматривая зубофрезерный станок и принцип работы следует уделить внимание тому, какая у него компоновка. По данному показателю можно выделить следующие группы:
- Вертикальная ориентация оси заготовки. Компоновка зубофрезерных станков определяет особенности обработки, имеют подвижный стол. Компоновка применяется при производстве универсальных моделей, получивших наибольшее распространение.
- Вертикальная ориентация оси заготовки, инструмент подвижен по горизонтали. Устройство данного зубофрезерного станка имеет инструментальный суппорт, через который проводится передача осевой подачи. Данная компоновка наиболее подходит для моделей, оснащенных системой автоматизации погрузки/выгрузки заготовок. Именно подобные зубофрезерные станки с ЧПУ, принцип работы которых предусматривает автоматическую подачу заготовки, получили широкое распространение при выпуске больших партий продукции.
- Зубофрезерные станки при размещении заготовки в вертикальном направлении. Рассматривая основные узлы отметим стол, который зачастую подвижен в вертикальном направлении. Радиальная подача осуществляется инструментальной стойкой. Данные зубофрезерные станки, модели которых могут существенно отличаться в зависимости от предназначения, имеют конструкцию, которые позволяют легко их встраивать в различные автоматические линии обработки. Обработка на современных зубофрезерных станках сводится к уменьшению количеству операций, требующих вмешательства оператора.
- Горизонтальные с размещение оси заготовки в этой плоскости. Стол подвижный также в этом направлении, передает осевое вращение. Инструмент крепится на инструментальной стойке. Зубофрезерный станок данного вида получил широкое применение в сфере нарезания мелкомодульных зубчатых колес. Конструкция имеет горизонтальные направляющие для обеспечения перемещения инструментальной стойки.
- Горизонтальные станки имеют крепление для размещения заготовки в этой плоскости. Ключевая особенность заключается в неподвижности стола. Инструментальная стойка подвижная, предназначена для передачи осевой и радиальной подачи. Эти виды оборудования позволяют обрабатывать зубчатые колеса, которые выполнены в виде единой конструкции с валом.
Отметим, что расчет дифференциала зубофрезерного станка проводится в зависимости от особенностей схемы. Дифференциальный метод встречается крайне часто.
Числовое программное управление
Настройка гитары деления зубофрезерного станка проводится для изменения параметров нарезаемых зубьев. Зубофрезерные станки с ЧПУ имеет основные узлы, которые могут настраиваться под условия резания, они имеют высокую точность перемещения. Станки с ЧПУ можно охарактеризовать следующим образом:
- Могут применяться для нарезания конических шестерен, а также для конических колес. Числовое программное управление позволяет устанавливать основные режимы обработки.
- При составлении программы обработки проводится подсчет всех параметров. Однако деление венца проходит несколько иначе, настройка гитары не требуется. Это связано с тем, что вертикальный зубофрезерный станок или горизонтального типа с ЧПУ имеет подвижные узлы, положение которых и основные показатели работы настраиваются созданной программой.
Современное оборудование не требует серьезного вмешательства оператора, так как гитара деления зачастую отсутствует. Подобные зуборезные модели дорогие и сложны в обслуживании. Поэтому в большинстве случаев целесообразно устанавливать и использовать обрабатывающий станок, у котором есть конструкция гитары дифференциала.
Классификация по типу привода
Станки зубофрезерные имеют достаточно сложную конструкцию. Тип привода определяет то, как можно рассчитывать деление диска. Рассмотрим особенности и параметры следующих распространенных схем привода:
- Группа зубофрезерных станков с делительной червячной передачей стола. Оборудование имеет переменную толщину витка. Настраивать зазор можно в диапазоне 0,03-0,05 мм с существенным смещением червяка.
- Рассматривая описание следует уделить внимание и расположению систем. Особенности данной схемы заключаются в монтировании отдельного корпуса для делительной передачи. Делятся венцы в данном случае путем регулировки зазора. Червяк перемещается вместе с червяком в радиальном направлении относительно колеса.
- Проводить обкатку заготовки зубофрезерованием также можно при установке двух червячных передач с различным направлением витков. Этот метод регулировки универсален, представлен осевым смещением одного из червяка. Центр может смещаться на определенное расстояние в зависимости от особенностей модели.
- Есть модели, на которых устанавливается узел с зубчатой передачей. Зубчатое колесо приводится в движение гидравлическим насосом.
- Цилиндрический тип зубчатого колеса может устанавливать на шпинделе фрезы, который представлен двумя половинами. Установка зазора проводится путем смещения половин колес относительно друг друга.
- Рассматривая чертеж различных станков отметим вариант исполнения, когда оба зубчатых колеса шпиндельной фрезы имеют малую конусность зубьев. Управлять зубообрабатывающим оборудование в данном случае можно путем смещения одного колеса в осевом направлении.
- На шпинделе фрезы может устанавливать зубчатое колесо с очень большим количеством зубьев. Проводя расчет отметим, что регулировка проводится за счет замедления вращения относительно основного колеса.
Кроме этого появились и иные варианты передачи вращения. Некоторые подходят для производства, характеризующимся единичным выпуском.
Классификация по назначению
Еще важным показателем можно назвать назначение оборудования. Конструкция станков создается под выпуск определенной продукции. По данному показателю выделяют следующие группы оборудования:
- Резьбо-нарезные.
- Зубофрезерные станки для конических шестерен.
- Для нарезания зубьев цилиндрических колес.
- Для обработки цилиндрических колес и шлицевых валов.
- Для выпуска червячных колес.
- Резьбофрезерные.
- Для обработки торцевых поверхностей колес.
- Зубоотделочные, обкатные и проверочные.
- Шлифовальные.
Кроме этого есть оборудование, создаваемое под определенные условия обработки. Его отводят в отдельную группу.
В заключение отметим, что оборудование для нарезания зубьев выпускается самыми различными компаниями. На протяжении длительного периода на производственных линиях в машиностроительной промышленности устанавливали модели, производимые на заводах СССР. Сегодня зарубежная техника намного обходит отечественную, позволяет получать изделия с высокоточными размерами и показателем шероховатости.
Глава 2
НАРЕЗАНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЕС ЧЕРВЯЧНЫМИ ФРЕЗАМИ
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ
Нарезание зубьев червячной фрезой осуществляется на зубофре-зерных станках методом обкатки. Профиль режущей части червячной фрезы в осевом ее сечении близок к профилю рейки, поэтому нарезание зубьев червячной фрезой можно представить как зацепление рейки с зубчатым колесом.
Рабочий ход (движение резания) осуществляется вращением фрезы 4 (рис. 1). Для обеспечения обкатки вращение фрезы и заготовки 3 должно быть согласовано так же, как при зацеплении червяка 1 и колеса 2, т. е. частота вращения стола с заготовкой должна быть меньше частоты вращения фрезы во столько раз, во сколько число нарезаемых зубьев больше числа заходов фрезы (при однозаходной фрезе стол с заготовкой вращается в г раза медленнее фрезы).
Движение подачи осуществляется перемещением суппорта с фрезой относительно нарезаемого колеса (параллельно его оси). В новых конструкциях станков имеется также радиальная подача (врезания). При нарезании косозубых колес должно быть обеспечено дополнительное
1. Основные кинематические цепи зубофрезерных станков
| Цепь | Что обеспечивается | Крайние элементы цепи | Движения, которые нужно связать | Орган настройки |
| Скоростная | Скорость резания u , м/мин (частота вращения фрезы n , об/мин) | Электродвигатель - фрезерный шпиндель | Вращение вала электродвигателя (nэ , об/мин) и фрезы (n , об/мин) | Гитара скоростей |
| Цепь осевой (вертикальной) подачи | Подача Soi мм/об | Стол - винт подачи суппорта | Один оборот заготовки - осевое перемещение суппорта на величину Ео | Гитара подачи |
| Цепь деления | Число нарезаемых зубьев z | Стол - фрезерный шпиндель | Один оборот фрезы k/z оборотов стола | Гитара деления |
| Цепь дифференциала | Угол наклона нарезаемых зубьев в | Стол - винт подачи суппорта | Перемещение суппорта на осевой шаг ta - дополнительный поворот заготовки | Гитара дифференциала |
Рис. 1. Принцип работы зубофрезерных станков:
1 - червяк; 2 - делительное червячное колесо; 3 - заготовка; 4 - фреза; 5 - гитара деления
вращение стола с заготовкой, связанное с движением подачи. Поэтому зубофрезерный станок имеет кинематические цепи и органы их настройки (гитары), указанные в табл. 1.
ЗУБОФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ
Конструкция и технические характеристики станков
В зависимости от положения оси заготовки зубофрезерные станки (табл. 2-4) подразделяют на вертикальные и горизонтальные, Вертикальные зубофрезерные станки (рис. 2) изготовляют двух типов: с подающим столом и с подающей колонной (стойкой).
Рис. 2. Общий вид вертикального зубофрезерного станка:
1 - стол; 2 - станина; 3 - пульт управления; 4 - колонна; 5 - фрезерный суппорт; 6 - кронштейн; 7 - поддерживающая стойка
Станок с подающим столом, на котором закреплена заготовка, имеет неподвижную колонну с фрезерным суппортом и заднюю поддерживающую стойку с поперечиной или без нее. Сближение фрезы и заготовки осуществляется горизонтальным перемещением стола (по направляющим).
Станок с подающей колонной, которая перемещается для сближения с заготовкой, закрепленной на неподвижном столе, может быть выполнен с задней стойкой или без нее. Обычно так выполняют крупные станки.
Примечания:
1. Станки, имеющие букву «П» в обозначении, а также модели 5363, 5365, 5371, 5373, 531ОА являются станками повышенной и высокой точности и предназначены, в частности, для нарезания турбинных зубчатых колес.
2. Крупные станки (мод. 5342 и т. п.) имеют механизм единичного деления для работы дисковыми и пальцевыми фрезами с использованием поставляемых по заказу накладных головок: для нарезания колес с внешними зубьями пальцевой фрезой (см. табл. 5), колес с внутренними зубьями дисковой или пальцевой фрезой или специальной червячной фрезой (см. табл. 1). По заказу поставляются протяжной суппорт для нарезания червячных колес с тангенциальной подачей и механизм для нарезания колес с углом конуса вершин зубьев до 10°, механизм реверса для нарезания пальцевой фрезой шевронных колес без канавки.
3. Станки мод. 542, 543, 544, 546 и станки, созданные на их базе, предназначены для нарезания крупных червячных колес высокой точности, например делительных колес зуборезных станков.
4. Горизонтальные станки мод. 5370, 5373, 5375 и станки, созданные на их базе, предназначены для работы червячной, пальцевой и дисковой фрезой, остальные станки отечественного производства применяют только для работы червячной фрезой.
5. Буквы, указанные в скобках после наименования модели, означают варианты данной модели: например, 5К324 (А, П) означает, что имеются модели 5К324, 5К324А и 5К324П.
3. Основные размеры стола (в мм) зубофрезерных станков, число зубьев делительного колеса z k
Рис. 3. Горизонтальный зубофрезерный станок:
1 - станина; 2 - задняя бабка; 3 - фрезерный суппорт; 4 - планшайба; 5 - передняя бабка
Горизонтальные зубофрезерные станки (рис. 3), предназначенные преимущественно для нарезания червячными фрезами зубьев валов-шестерен (зубчатых колес, изготовленных за одно целое с валом) и зубчатых колес небольших размеров, выполняют с подающей шпиндельной бабкой, несущей заготовку, или с подающим фрезерным суппортом.
На станке с подающей шпиндельной бабкой один конец заготовки закреплен в шпиндельной бабке, а другой поддерживается задним центром. Червячная фреза находится под заготовкой на шпинделе фрезерного суппорта, каретка которого перемещается горизонтально по направляющим станины станка параллельно оси заготовки. Радиальное врезание фрезы осуществляется вертикальным перемещением шпиндельной бабки вместе с задним центром и обрабатываемой заготовкой.
На станке с подающим суппортом заготовку закрепляют в шпиндельной бабке и в люнетах. Червячная фреза находится за изделием, на шпинделе фрезерного суппорта, каретка которого при рабочей подаче перемещается горизонтально по направляющим станины, параллельно оси обрабатываемого изделия» Радиальное врезание фрезы осуществляется горизонтальным перемещением фрезерного суппорта перпендикулярно оси заготовки.
Приводом стола зубофрезерного станка является червячная делительная передача - червяк с червячным колесом. От точности этой передачи в основном зависит кинематическая точность станка. Поэтому нельзя допускать слишком большую скорость вращения стола во избежание нагрева и заедания зубьев делительной червячной передачи. В случае нарезания колес с малым числом зубьев, а также при применении многозаходных фрез следует определять фактическую скорость скольжения червячной делительной пары, которая для чугунных колес не должна превышать 1-1,5 м/с, а для червячного колеса с бронзовым венцом 2-3 м/с. Скорость скольжения Uс (примерно равна окружной скорости червяка) и частота вращения nч можно определить по формулам
где dч - диаметр начальной окружности делительного червяка, мм; nч; n - частота вращения червяка и фрезы, об/мин; zк; z - числа зубьев делительного и нарезаемого колес; k - число заходов червячной фрезы.
В конструкциях станков предусмотрена возможность регулировки делительной пары, подшипников стола и шпинделя, клиньев и червячной пары суппорта.
Наладка зубофрезерных станков
Основными операциями наладки являются настройка кинематических цепей станка (гитар скоростей, подач, деления, дифференциала); установка, выверка, закрепление заготовки и фрезы; установка фрезы относительно заготовки на требуемую глубину фрезерования; установка упоров автоматического выключения станка.
Передачу движения различным механизмам станка удобно рассматривать на его кинематической схеме (рис. 4), чем значительно облегчается вывод формул для настройки цепей станка.
На схеме указаны числа зубьев цилиндрических, конических и червячных колес и числа заходов червяка в червячной передаче. Показаны также электродвигатели главного привода, ускоренных движений, осевого перемещения фрезы (вдоль оси фрезерной оправки), что позволяет в ряде случаев повысить стойкость фрезы.
На схеме показаны электромагнитные муфты, включение которых в различных сочетаниях обеспечивает требуемые движения: МФ1 или МФ2 - быстрое перемещение стола или суппорта; МФ1 и МФ4 - радиальная подача стола; МФ2 и МФ4; МФ2 и МФЗ - вертикальная подача суппорта вверх и вниз. Нарезание червячных колес производится при радиальной подаче фрезы.
В зубофрезерных станках имеется механизм дифференциала, предназначенный для дополнительного вращения заготовки при нарезании косозубых колес. При работе с включенным дифференциалом колесо z = 58 получает и передает к столу основное и дополнительное вращения. Основное вращение передается через конические колеса z = 27, дополнительное вращение - от гитары дифференциала через коническую передачу 27/27, червячную передачу 1/45, водило, колеса дифференциала z = 27. При этом ведомое колесо вращается вдвое быстрее, чем червячное колесо z = 45 и водило (см. далее настройку цепи дифференциала). Основное и дополнительное вращения складываются (вращение заготовки ускоряется), если наклон зубьев колеса и направление витка фрезы одинаковы (например, правое колесо нарезается правой фрезой), и вычитаются, если они различны (например, правое колесо нарезается левой фрезой). Необходимое направление дополнительного вращения относительно основного обеспечивается промежуточным колесом в гитаре дифференциала.
При нарезании прямозубых колес дифференциал выключают, водило неподвижно, и передается только основное движение (кроме рассматриваемой далее наладки станка для нарезания прямозубого колеса с простым числом зубьев).
Настройка гитар станков мод. 5К32А и 5К324А (см. рис. 4). Гитара скоростей (вращения фрезы). Скоростная цепь связывает заданную частоту вращения фрезы nф с частотой вращения электродвигателя главного привода nэ = 1440 об/мин, поэтому уравнение скоростной цепи имеет следующий вид:
откуда передаточное отношение гитары скоростей
где а и Ь - числа зубьев сменных колес гитары скоростей.
Станок снабжен пятью парами сменных колес (23/64, 27/60; 31/56; 36/51; 41/46). Колеса каждой пары могут быть установлены в указанном и обратном порядках (например, 64/23), что позволяет получать соответственно десять различных частот вращения фрезы (40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315 об/мин).
Гитара деления. Для нарезания колес с заданным числом зубьев г за время одного оборота червячной фрезы с числом заходов k заготовка должна сделать k/z, оборота, что обеспечивается подбором сменных колес гитары деления с передаточным отношением i дел.
Уравнение делительной цепи имеет следующий вид:
В общем виде расчетную формулу для настройки гитары деления можно представить так:
Значения Сдел для ряда станков даны в табл. 5.
К станку прилагается 45 сменных колес модулем 2,5 мм. гитар деления, подач и дифференциала со следующими числами зубьев: 20 (2 шт.), 23, 24 (2 шт.), 30, 33, 34, 35, 37, 40 (2 шт.), 41, 43, 45, 47, 50, 53, 55, 58, 59. 60, 61, 62, 67, 70 (2 шт.), 71, 72, 75 (2 шт.), 79, 80, 83, 85, 89, 90, 92, 95, 97 98, 100.
Возможны и другие варианты подбора сменных колес, например 30/55 35/70 и т. д.
Чтобы разместить в любой гитаре две пары сменных колес, должны быть выполнены условия: а1 + b1 > с1; c1 + d1 > b1.
Проверяем: 30 + 55 > 40; 40 + 80 > 55; 0ба условия выполнены.
Пример 2. Подобрать по прилагаемой к станку таблице сменные колеса для нарезания колеса z = 88 двухзаходной фрезой на станке, указанном в примере 1.
Решение z = 88/2 = 44. По таблице находим
i дел = 30 / 55 = a1 / b1
Как видим, здесь достаточно одной пары сменных колес. Если по конструкции гитары требуются две пары сменных колес, то вторая пара добавляется с передаточным отношением, равным единице; например:
iдел = 30 / 55 40 / 40.
Гитара подачи. За один оборот заготовки, установленной на столе, суппорт с фрезой должен получить вертикальное перемещение на величину осевой (вертикальной) подачи So (выбранной при назначении режимов резания), что и обеспечивается настройкой гитары подач.
Уравнение цепи вертикальной подачи, если рассматривать эту цепь станка от стола к фрезерному суппорту, имеет следующий вид (in- передаточное отношение гитары подачи, 10 мм - шаг винта вертикальной подачи):
Соответственно получены значения вертикальных и горизонтальных (радиальных) подач для данного станка:
где Спод.- коэффициент, зависящий от кинематической цепи данного станка.
Для упрощения подбора сменных колес гитары подач также пользуются таблицей, прилагаемой к станку.
Гитара дифференциала. При перемещении суппорта на величину осевого Px шага косозубого колеса стол с заготовкой помимо поворота в делительной цепи должен сделать дополнительный поворот на пеличину окружного шага нарезаемого колеса, т. е. на 1/z оборота, что и обеспечивается настройкой гитары дифференциала. Число оборотов винта вертикальной подачи с шагом t =10 мм, соответствующее перемещению гайки с суппортом на величину осевого шага колеса, nв = ta/t .
Рассматривая кинематическую схему станка от фрезерного суппорта к столу через гитару дифференциала с передаточным отношением i диф, составляем уравнение цепи дифференциала:
где mn и В - нормальный модуль и угол наклона зубьев нарезаемого колеса; k -число заходов фрезы; Сдиф - коэффициент, постоянный для данного станка (см. табл. 5).
К станку прилагаются таблицы для подбора сменных колес дифференциала в зависимости от модуля и угла наклона зубьев В. Но так как число значений В в таблицах ограничено, сменные колеса приходится подбирать расчетным путем. В расчетную формулу входят величины Пи = 3,14159 ... и sin В, поэтому невозможен абсолютно точный подбор сменных колес гитары дифференциала. Расчет обычно производят с точностью до пятого - шестого знака после запятой. Затем с помощью специально изданных таблиц для подбора сменных колес полученную по формуле десятичную дробь с высокой точностью превращают в простую дробь или в произведение двух простых дробей, числитель и знаменатель которых соответствуют числам зубьев сменных колес гитары дифференциала.
Пример 1 . Подобрать сменные колеса гитары дифференциала для нарезания однозаходной червячной фрезой косозубого колеса mn = 3 мм; B = 20° 15" на станке мод. 5К32А или 5К324А.
1-й вариант решения. По таблицам работы находим ближайшее значение i диф и соответствующие ему числа зубьев сменных колес
2-й вариант решения. С помощью таблиц работы переведем десятичную дробь в простую и разложим на множители:
0,91811 = 370/403 = 2*5*37/(13*31). Путем умножения числителя и знаменателя дроби на 10 = 5*2 получаем
Результаты подбора сменных колес по разным таблицам совпадают, но 1-й вариант решения получают быстрей, поэтому удобнее пользоваться таблицами, приведенными в работе .
Пример 2 . Подобрать сменные колеса для условий, приведенных в примере 1, но при B = 28° 37".
Так как в таблицах приведены значения дробей меньше единицы, определяем величину, обратную i диф, и значения чисел зубьев по таблицам, приведенным в работе :
I/1,27045 = 0,7871122 = 40*55/(43*65),
i диф = 65*43/(40*55) = a3/b3 * c3/d3.
Ускоренное перемещение суппорта:
Sмин = 1420*25/25*36/60*50/45*1/24*10 = 390 мм/мин;
для стола
Sмин = 1420*25/25*36/60*45/50*34/61*1/36 = 118 мм/мин.
Нарезание прямозубых колес с простыми числами зубьев *1. При отсутствии сменных колес гитары деления колеса с простыми числами зубьев свыше 100 можно нарезать с помощью дополнительной настройки и включения цепи дифференциала.
Сущность такой настройки станка заключается в следующем: гитару деления настраивают не на z зубьев, а на z + а, где а - небольшая произвольно выбранная величина, которую рекомендуется принимать меньше единицы. Для компенсации влияния этой величины настраивают дополнительно гитару дифференциала. При составлении уравнения настройки следует исходить из соотношения: один оборот фрезы соответствует k/z оборотов заготовки по делительной и дифференциальной цепям. Оно имеет следующий вид (см. рис. 4):
k/z*96/1*1/iдел+k/z*96/1*2/26*iпод*39/65*50/45*48/32*iдиф*1/45X2*27/27*29/29*29/29*16/64 = 1 об. фрезы.
Подставив iпод = 0,5s0, получим следующие формулы настройки:
настройка гитары деления для станков мод. 5К32А; 5327 и др., где Сдел = 24 (см. табл. 5),
настройка гитары дифференциала для станков мод. 5К32А и 5К324А
Если в формуле iдел взят со знаком плюс, что iдиф следует брать со внаком минус, т. е. дифференциал должен замедлять вращение стола, и наоборот. Гитара подач должна быть настроена точно для обеспечения подачи S0.
Пример. На станке мод. 5К324А нарезать прямозубое колесо z = 139. Фреза правая; k = l; S0 = 1 мм/об. Решение.
Гитара деления
*1 - Простые числа нельзя разложить на множители, например 83, 91, 101, 107, ... 139 и т. д.
Косые зубья можно нарезать без настройки дифференциала путем соответствующего подбора сменных колес гитары деления и гитары подач. В этом случае
где знаки (+) или (-) могут быть определены по табл. 6.
6. Условия, определяющие знак в расчетной формуле i дел
В связи с тем, что в формулу входят Пи, и sin B, точный подбор сменных колес гитары деления невозможен. Поэтому их подбирают приближенно, с наименьшей погрешностью (практически с точностью до пятого знака). По приведенной формуле подбирают ближайшие числа зубьев колес гитары деления при заданной подаче и по ним определяют фактическое передаточное отношение гитары деления (индекс «ф» обозначает фактическую величину). Затем по этому отношению определяют i под и с наименьшей погрешностью подбирают сменные колеса гитары подач.
Расчет i под (с точностью до пятого знака) может быть произведен по формуле
где i д.ф - фактическая настройка гитары деления.
Пример. На станке мод. 5К32А при бездифференциальной настройке нарезать косозубое колесо; m = 10 мм; z = 60; B = 30° наклон зуба правый. Червячная фреза - правая однозаходная, Фрезерование осуществляется против направления подачи.
Решение. Принимаем s0 = 1 мм/об; тогда
Тогда (см. работу )
Если нет возможности использовать сменное колесо z = 37, занятое в гитаре деления, принимаем другой набор, дающий близкое к расчетному значение
i под.ф = 45/73*65/100 = 0,505385.
Фактическая подача
Sоф = 80/39*0,5054 = 1,03 мм/об.
Оглавление книги Следующая страница>>10.3. Основные части и настройка станков для нарезания конических колес с круговыми зубьями. Настройка кинематических цепей зуборезного станка 527В.
Станок (рис. 10.1) предназначен для нарезания зубьев конических и гипоидных колес с круговыми зубьями зуборезной головкой по методу обката, врезания или по комбинированному методу - врезания и обката. Делительный поворот изделия осуществляется периодически на один шаг после окончания профилирования впадины одного зуба.
Рис. 10.1. Зуборезный станок 527В
В табл. 10.3 приведен перечень основных частей и органов управления этого станка.
10.3. Основные части и органы управления зуборезного станка 527В
| Позиция на рис. 10.1 | Назначение частей и органов управления |
| 1 | |
| 2 | Крышка коробки привода подач, гитары подач и гитары управления |
| 3 | Крышка ниши с гидрооборудованием и диском управления |
| 4 | Пульт управления |
| 5 | Крышка ниши с гитарой модификации |
| 6 | Инструментальная стойка |
| 7 | Механизм с гитарой обката |
| 8 | |
| 9 | Резцовая головка |
| 10 | |
| 11 | Траверса с механизмами обката и деления |
| 12 | Бабка изделия |
| 13 | Крышка коробки с гитарой деления |
| 14 | Вал осевой установки бабки изделия |
| 15 | Валик фиксации бабки изделия |
| 16 | Вал установки стола в продольном направлении |
| 17 | |
| 18 | Рукоятка крана охлаждающей жидкости |
| 19 | Гидропанель |
| 20 | Рукоятка управления столом и гидрозажимом |
Кинематическая схема станка 527В (рис. 10.2) состоит из следующих основных кинематических цепей: вращения инструмента (главное движение), деления, обката, подачи, управления и модификатора.
Увеличить
Рис. 10.2.
Примечание. z - число нарезаемых зубьев; δ- угол делительного конуса нарезаемого колеса, ω л -угловая скорость качания люльки, α д.у - угол качания диска управления; θ л - угол качания люльки; К м -коэффициент модификации, α м.д - угол качания модификатора, v - скорость резания, d 0 - диаметр резцовой головки.
Цепь управления связывает вращение люльки Л с вращением диска управления ДУ и настраивается на минимально возможную величину угла качания люльки, определяемую практически при настройке станка. Излишне большой угол качания люльки ухудшает шероховатость поверхности зубьев и увеличивает нагрузку на резец. Недостаточный угол качания приведет к недопрофилированию нарезаемого зуба.
Цепь модификации связывает дополнительное вращение люльки и осевое перемещение червяка передачи 1/240 от модификатора МД.
В табл. 10.4 приведены формулы настройки кинематических цепей станка.
Сведения о производителе зуборезного полуавтомата 5С280П
Производитель зуборезного полуавтомата 5С280П Саратовский завод тяжелых зуборезных станков, ТЗС , основанный в 1947 году.
5С280П Станок зуборезный для конических зубчатых колес с круговыми зубьями полуавтомат. Назначение и область применения
Станок предназначен для чистовой и черновой обработки конических зубчатых колес с круговой линией зубьев, диаметром до 800 мм и модулем до 16 мм. Кроме того, на нем можно обрабатывать гипоидные зубчатые колеса.
Нарезание зубчатых колес осуществляется по методу обкатки или врезания. В качестве режущего инструмента применяются торцовые зуборезные головки.
На полуавтомате можно производить нарезание обкаткой и врезанием. При нарезании зубчатых колес достигается 7-6 степени точности по ГОСТ 1768-56 и шероховатость обработанной поверхности зубьев не ниже V6 класса по ГОСТ 2789-59.
Полуавтомат может быть использован во всех отраслях машиностроения в условиях мелкосерийного, крупносерийного и массового производства.
Применение полуавтомата в массовом производстве обеспечивается возможностью многостаночного обслуживания рабочим невысокой квалификации.
Особенности конструкции и принцип работы зуборезного станка 5С280П
В отличие от других станков подобного типа он имеет:
- новую компоновку узлов (сокращенное число звеньев в кинематической цепи обкатки и главного движения), позволившую значительно повысить жесткость и точность системы «инструмент - изделие»;
- самостоятельный бесступенчатый привод цепи обкатки и управления, не зависимый от привода главного движения;
- оригинальный механизм деления, не входящий в цепь обкатки;
- специальный механизм управления, обеспечивающий цикл работы, необходимую величину угла качания люльки и глубину подачи на врезание и управляющий переменной скоростью подачи при работе методами обкатки и врезания.
На зуборезном станке 5С280П удобное расположение органов управления, возможность гибкой наладки, наличие транспортера удаления стружки, гидравлический зажим и отжим заготовки, подвод и отвод бабки изделия обеспечивают высокую производительность полуавтомата.
Принцип работы этого станка аналогичен показанному на рис. 64, а, при котором резцы зуборезной головки воспроизводят в своем вращении зуб плосковершинного производящего колеса, а профиль зубьев нарезаемого конического колеса получается в процессе обката как огибающие боковых поверхностей зубьев этого колеса.
Обработка конических зубчатых колес с круговой линией зубьев
по схеме производящего колеса: а - плосковершинного, б - конусного
Станок может работать тремя методами: обката, врезания и комбинированным.
Метод обката применяют при чистовой обработке обычных конических зубчатых передач.
Метод врезания
Метод врезания (без обката) применяют при черновом нарезании колес обычных конических зубчатых передач, а также при чистовой обработке полуобкатных передач, когда парная шестерня в передаче обрабатывается обкатом с модифицированием по профилю.
Комбинированным методом обрабатывают колеса с углом начального конуса 70...80°. Метод заключается в том, что в начале производится простое врезание инструмента в заготовку (при этом имеет место очень малая скорость обката), а после того, как зуб обработан «а полную глубину, подача врезания прекращается, и происходит окончательная обработка зуба обкатом.
Деление в этих станках (на 1 зуб) осуществляется периодически после отвода заготовки от инструмента.
Станок - полуавтомат, гидрофицирован и может быть использован при мелкосерийном, крупносерийном и массовом производствах.
Станки для нарезания конических колес с круговой линией зубьев
Группа станков для нарезания конических колес с круговой линией зубьев самая многочисленная и разбита на три подгруппы:
- станки, работающие по методу обката;
- станки, предназначенные для чернового нарезания;
- станки для чистового нарезания методом кругового протягивания.
Особое место среди указанных подгрупп занимают станки, работающие по методу обката. Станки этой подгруппы универсальны, а следовательно, и самые сложные. Одни из них работают по схеме плосковершинного производящего колеса, другие - по схеме конусного.
Конструктивные различия этих станков зависят от метода формообразования, а также от структуры кинематических схем, внутренних механических связей и предельных размеров заготовок и обусловливают особенности их наладок. Изучение наладок всех станков не представляется возможным. С особенностями наладки каждого станка можно познакомиться непосредственно по руководствам, поставляемым со станком. В данной главе будет рассмотрена наладка распространенного в промышленности зуборезного станка 5С280П. Знакомство с этим станком поможет освоить любые другие зуборезные станки.
Рабочее пространство зуборезного станка 5с280п
Конец шпинделя изделия зуборезного станка 5с280п
Конец шпинделя зуборезной головки станка 5с280п
Общий вид и общее устройство зуборезного станка 5С280П
Фото зуборезного станка 5с280п
Фото зуборезного станка 5с280п
Фото зуборезного станка 5с280п
Зуборезный полуавтомат 5С280П класса точности П предназначен для чернового и чистового нарезания конических и гипоидных колес с круговыми зубьями. Станок имеет следующие конструктивные особенности: число звеньев в кинематической цепи обкатки и главного движения сокращено; реверс люльки осуществляется обычной фрикционной муфтой; подвод стола в зону резания и отвод его на деление осуществляется гидравлически с помощью следящей системы; самостоятельный привод цепи обкатки и управления независим от привода зуборезной головки; механизм деления имеет гидравлический привод.
Станок работает методами врезания и обкатки. Врезание применяется при черновом нарезании зубчатых колес, а также при чистовом нарезании колес полуобкатных передач; обкатка применяется при чистовом нарезании всех зубчатых колес, кроме полуобкатных ведомых. Обкаточное вращение производящего колеса осуществляет люлька, несущая зуборезную головку. Режущие кромки головки воспроизводят движение боковой поверхности зуба производящего колеса.
Деление осуществляется периодически. По окончании профилирования одной впадины (при нарезании двухсторонним методом) или одной стороны впадины (при нарезании односторонним методом) включается делительный механизм, поворачивающий заготовку на один шаг.
Рабочий цикл станка. При работе по методу врезания червяк 66 люльки отключают от привода подачи, и привод вращает только цепь управления. На валы X VII и X VIII (рис. 132) надевается специальный хомут, удерживающий их от поворота во время деления. Копир подачи 63 через следящую систему начинает перемещать стол. Диск управления 61 поворачивается синхронно с копиром врезания. Так же синхронно поворачивается копир 64 управления переменной подачи. В конце подачи упор на диске управления дает команду на отвод стола с бабкой изделия. В конце отвода стола подаются команды на муфту реверса 70 с рабочего хода на холостой, на цилиндр изменения скорости обкатки, на цилиндр счетчика циклов, на муфту 71 механизма деления. Деление происходит во время обратного вращения цепи управления и заканчивается раньше, чем упор на диске управления дает команду на рабочий ход.
Метод обкатки отличается от метода врезания тем, что червяк люльки подключают к приводу обкатки. С валов XVII и XVIII снимают хомут и вместо него на эти валы устанавливают сменные колеса гитары обкатки, а копир врезания заменяют копиром чистового нарезания. В остальном цикл работы такой же, как и при врезании.
Расположение основных узлов зуборезного станка 5с280п
Кинематическая схема зуборезного станка 5с280п
Рассмотрим основные кинематические цепи станка 5С280П
Главное движение - вращение зуборезной головки передается от электродвигателя 1 через цилиндрические колеса 2, 3, 4 на сменные колеса а - b, а от них через цилиндрические колеса 5, 6, 7, 8 - на вал-шестерню 9, связанную с колесом внутреннего зацепления 10, которое закреплено на шпинделе зуборезной головки.
Цепь обкатки приводится во вращение электродвигателем 11 через клиноременную передачу 12 - 13 на входной вал I коробки подач.
На рабочем ходу вращение от вала II передается через сменные зубчатые колеса a 1 - b 1 валу III и далее через колеса 20-21, муфту 70 валу IV, через цилиндрические колеса 22, 24, 25, 26, конические колеса 27, 28, червячную пару 66-67 люльке. От червяка через конические колеса 29-30, сменные колеса гитары обкатки а 3 , b 3 , c 3 , d 3 , вал XVIII, муфту 71, конические колеса 42, 43, 44, 45, сменные колеса гитары а 4 , b 4 , c 4 , d 4 - на червяк 46 и червячное колесо 47.
На замедленном холостом ходу вращение от вала II передается на вал IV через колеса 16 - 18, а на ускоренном холостом ходу - через колеса 17-19. Дальнейшее движение от вала IV до вала X VIII осуществляется так же, как и на рабочем ходу.
Деление происходит во время холостого хода. От гидроцилиндра с рейкой вращение передается колесу 38, далее через колеса 37 - 36 и корпус дифференциала - колесам 35, 34 и валу XXIV. Возврат гидроцилиндра и корпуса дифференциала в исходное положение происходит во время рабочего хода, когда однозубая муфта войдет в зацепление с валом XXIV.
От колеса 22, установленного на валу IV коробки подач, вращение передается с колеса 23 на вал XXX, затем через сменные колеса гитары a 5 -b 5 , червячную передачу 52, 53 - на вал копиров XXXII через колеса 54, 55, вал XXXIII и цепную передачу 56, 57-диску управления 61.
От вала VII через сменные колеса гитары а 2 - b 2 , с 2 - d 2 , конические колеса 48 - 49, червячную передачу 50-51 получает вращение диск 69 модификатора с регулируемым эксцентриком. Эксцентрик диска перемещает в осевом направлении гильзу 68, в которой смонтированы опоры червяка люльки. Осуществляемое таким образом перемещение червяка люльки обеспечивает модификацию обкатки.
Настройка полуавтомата . Исходными данными для настройки станка являются число зубьев нарезаемого колеса, материал заготовки, диаметр фрезерной головки, модуль нарезаемой шестерни и все геометрические параметры шестерни.
- Настройка гитары цепи главного движения. Эта цепь связывает вращение вала электродвигателя 1 и фрезерной головки
- Настройка цепи деления. Цепь деления включается в конце отвода стола.
- Настройка гитары обкатки. Эта цепь связывает поворот люльки и заготовки.
- Цепь подачи. Началом этой цепи является электродвигатель 11
- Настройка цепи управления. Сменные колеса гитары цепи управления а 5 -b 5 обеспечивают необходимые углы качения люльки, изменяют угловую скорость поворота копиров
- Настройка гитары модификатора. Модификатор 69 имеет специальное устройство для установки по нониусу необходимого эксцентриситета
Необходимые частоты вращения стола при различных частотах вращения фрез и числах зубьев нарезаемых колес
- - При наличии фрез из быстрорежущей стали с покрытием и размерами согласно ГОСТ 9324-80 можно резать зубчатые колеса m = 4 с числом зубьев более 20
- скорость резания 120–150 м/мин - При наличии фрез из быстрорежущей стали с покрытием TiN диаметром 190–200 мм можно резать зубчатые колеса любого модуля с числом зубьев более 8
- скорость резания 250–300 м/мин - При наличии фрез с пластинами из твердого сплава диаметром 190–225 мм можно резать зубчатые колеса любого модуля с числом зубьев более 16
Из сказанного выше следует, что при использовании на модернизированных зубофрезерных станках современного инструмента, можно значительно повысить производительность оборудования. Особенно это заметно при изготовлении зубчатых колес с большим числом зубьев. Данный эффект достигается при значительно меньших затратах на техническое перевооружение предприятия, чем при покупке нового оборудования, эксплуатация которого неизбежно потребует перехода на современный высокопроизводительный инструмент.
Резцовая головка (рис. 131,а) выполняется в виде диска с пазами, в которые вставляют и крепят резцы перпендикулярно торцовой плоскости диска. Резцы бывают наружные (рис. 131,6) и внутренние (рис. 131,в). Кроме того, резцы подразделяются на праворежущие и леворежущие, отличающиеся только расположением режущих кромок.
Профили зубьев полуобкатной пары
Нарезание конических колес с круговыми зубьями по способу обката характеризуется длительным циклом обработки. Чтобы избежать гранности зубьев и снизить шероховатость поверхности, приходится увеличивать время огибания. Много времени затрачивается также на холостые ходы станка, отвод инструмента, делительный процесс и др. В массовом производстве зубчатые колеса спирально-конических и гипоидных передач нарезают высокопроизводительным полуобкатным методом. В полуобкатной паре обкаткой нарезается только колесо, имеющее небольшое число зубьев, а большое колесо нарезается торцовой резцовой головкой или круговой протяжкой по методу копирования. Зубья колеса полуобкатной пары имеют поэтому не винтовые, а конические рабочие поверхности, представляющие собой точные копии производящих поверхностей, описываемых режущими кромками резцов торцовой головки или протяжки.
На рис. 133 жирными линиями очерчены профили зубьев полуобкатной пары. Для сравнения тонкими линиями показаны профили зубьев обычной пары, которые нарезаются методом обката. Такие зубья нарезаются на обычных зуборезных станках с коническим или плоским производящим колесом. В последнем случае применяется модификация обката. Поскольку таким методом нарезается только ведущее зубчатое колесо, а ведомое колесо нарезается методом копирования, эти передачи получили название полуобкатных, а способ нарезания - полуобкатным.
Работа на зуборезном станке 5С280П
Технические характеристики зуборезного станка 5С280П
| Наименование параметра | 5С280П | |
|---|---|---|
| Основные параметры станка | ||
| Наибольший диаметр нарезаемых обрабатываемых колес | 800 | |
| Наибольший модуль нарезаемого колеса, мм | 16 | |
| Наибольшая длина образующей начального конуса нарезаемых колес при β =30°, мм | 400 | |
| Наименьший и наибольший углы делительного конуса конического колеса, град | 5°42"..84°18" | |
| Количество зубьев нарезаемых колес | 5..150 | |
| Наибольшая высота нарезаемых зубьев, мм | 35 | |
| Наибольшая ширина венца нарезаемых колес, мм | 125 | |
| Время обработки одного зуба, сек | 12..200 | |
| Наибольшее передаточное число нарезаемых зубчатых колес при угле между осями 90° | 10 | |
| Угол установки люльки, град | 0..360° | |
| Цена деления отсчета по шкале поворота люльки, мин | 1 | |
| Расстояние от торца инструментального шпинделя до центра поворота бабки изделия при нулевом положении скользящей базы, мм | 93 | |
| Диаметры зуборезных головок, мм | 160, 200, 250, 315, 400, 500 | |
| Частота вращения зуборезной головки, об/мин | 20..125 | |
| Наименьшее и наибольшее расстояние от торца шпинделя бабки изделия до центра стака, мм | 135..600 | |
| Точность отсчета по шкале осевой установки бабки, мм | 0,02 | |
| Установка бабки на угол внутреннего конуса, град | +5..+90 | |
| Точность отсчета по шкале установки бабки на угол внутреннего конуса, мин | 1 | |
| Отвод стола в крайнее нерабочее положение, мм | 130 | |
| Вертикальная установка бабки изделия для нарезания гипоидных колес вверх и вниз, мм | 125 | |
| Точность отсчета по лимбу гипоидного смещения бабки, мм | 0,02 | |
| Наибольшее смещение расчитанной базы от центра станка на люльку/ от люльки, мм | 30/ 65 | |
| Привод и электрооборудование станка | ||
| Количество электродвигателей на станке | ||
| Электродвигатель главного привода, кВт | 7,5 | |
| Электродвигатель насоса гидропривода, кВт | 2,2 | |
| Магнитный усилитель привода механизма подач, кВт | 2,0 | |
| Электродвигатель привода механизма подач, кВт | 2,2 | |
| Электродвигатель насоса охлаждения, кВт | 0,6 | |
| Суммарная мощность электродвигателей, кВт | ||
| Габаритные размеры и масса станка | ||
| Габаритные размеры станка (длина х ширина х высота), мм | 3170 х 2180 х 2200 | |
| Масса станка с электрооборудованием и охлаждением, кг | 15189 |
Загрузка...
