Раньше на большинстве предприятий гитару дефференциала считали технологи (по крайней мере насколько я это знаю). На данный момент на некоторых предприятиях дифференциал считают технологи, а на некоторых эта «забота» перешла к зуборезчикам, что уж и говорить когда требуется «втихаря» сделать шабашку! Связанно это думаю с тем, что с массового производства шестернь идёт переход на производство на малых предприятиях, где эта задача ложится на плечи зуборезчика… Лично моё мнение и я не раз уже говорил об этом — считать дифференциал должны технологи, хотя данное умение не помешает зуборезчику. Конечно это не трудно, но зачем лишняя ответственность? Я думаю Вы со мной согласитесь. В основном никто просто не хочет брать на себя ответственность!
Что нужно знать и иметь чтобы посчитать дифференциал на зубофрезерный станок?
- Постоянную гитары дифференциала станка.
- Угол наклона по делительному диаметру.
- Модуль.
- Должна быть книга подбора сменных шестернь (отличный и более приемлемый вариант в электронном виде. К примеру «Петрик М.И., Шишков В.А. (1973). Таблицы для подбора зубчатых колес.» или «Сандаков М.В. — Таблицы для подбора шестерен. Справочник.»
- Калькулятор. Я использую калькулятор на смартфоне.
Формула расчёта гитары дифференциала:
c (дифференциала станка) × sinβ/Mk
То есть постоянная дифференциала станка умножить на синус нарезаемого угла и разделить на модуль/ значение k — это число заходов фрезы. Обычно фрезы однозаходние, если нет то делим модуль умножить к примеру на 2 — если фреза двухзаходняя.
Гитара дифференциала на червячные колёса при нарезании тангенциальной подачей, считается по другой формуле!
Всё просто, главное не ошибиться и не запутаться в цифрах!
Посчитаем дифференциал угла 10 градусов, 33 минуты, 23 секунды. Постоянная 15, модуль 8. Фреза однозаходняя.
Находим синус угла 10 33 23. Для этого мы переводим данный угол в десятичный. Как это делать? 23/3600+33/60+10=0,0063888888888880+0,55+10=10,5563888888889 Определяем синус 10,5563888888889, он равен 0,183203128805159.
Далее открываем таблицу подбора сменных шестернь (я пользуюсь Петрик М.И., Шишков В.А) и ищем число (передаточное число) 0,343505866509673. При этом надо найти максимально близкое значение. Более всего подходит 0,3435045. Гитара дифференциала: 43 61 83 92 — первое значение вверх дроби, второе низ.
Настраиваем гитару дифференциала. 43 ведущая, 92 ведомая. Ставим 43, соединяем её с 83, 83 на одном валу с 61, 61 соединяем с 92. Вот так:
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 |
Зубообрабатывающие станки предназначены для нарезания и отделки зубьев колес различных передач. По виду обработки и инструмента различают следующие зубообрабатывающие станки: зубоф- резерные, зубострогальные, зубопротяжные, зубошлифовальные и др. По назначению станки бывают: для обработки цилиндрических колес с прямыми и косыми зубьями, червячных колес, шевронных колес, зубчатых реек, конических прямозубых колес, с криволинейными зубьями. По степени шероховатости обработанной поверхности выделяют станки: для предварительного нарезания зубьев, для чистовой обработки, для отделочной обработки поверхности зубьев.
Существуют два метода нарезания зубчатых колес, метод обката и метод следа (копирования). При методе копирования используется инструмент, режущая кромка которого совпадает по форме с профилем впадины зубчатого венца. Модульная фреза 7 (дисковая см. рис. 174, а или пальцевая на рис. 174, б) перемещается вдоль впадины цилиндрического колеса 2, в каждый момент времени оставляя отпечаток своей формы. После обработки одной впадины заготовку поворачивают на окружной шаг (движение деления) и обрабатывают следующую впадину.
Данный метод имеет свои недостатки: профиль зуба зависит от модуля и числа зубьев колеса. Для точной обработки каждого колеса нужна своя фреза. Поэтому необходим большой набор сложных фрез. Практически ограничиваются набором из 8 или 15 фрез для каждого модуля. При этом одной фрезой нарезают колеса с различным числом зубьев (в некотором интервале). Наименьшее из колес интервала получается с правильным профилем, другие - не точно. Достоинство метода копирования - простота оборудования. Обработку можно ве-
Сти на горизонтально - и вертикально-фрезерных с использованием делительной головки. Метод копирования мало производителен.
Метод копирования используется в единичном производстве, чаще при ремонтных работах. Специальные зубодолбежные станки с резцовой головкой обеспечивают очень высокую производительность, их применяют в массовом производстве.
Наиболее распространен метод обката. В этом случае режущий инструмент и заготовка обкатываются подобно звеньям зубчатой передачи.
В зубодолбежном станке долбяк 1 (рис. 175, а) и заготовка 2 воспроизводят зацепление цилиндрических колес. Если бы заготовка была достаточно пластичной, в ней можно было выдавливать впадины, прокатив по окружности твердое колесо (инструмент). В станке движение обката (согласованное движение долбяка и заготовки) является сложным формообразующим движением. Оно служит для создания формы зуба в поперечном сечении эвольвенты. Чтобы удалить материал из впадины обрабатываемого колеса, на торце долбяка по всему контуру создают режущие кромки, а долбяку сообщают возвратно-поступательное движение, которое является также формообразующим движением и служит для получения формы зуба по длине. Долбяком можно нарезать зубчатую рейку. Для этого движение, образующее профиль зуба, должно состоять из вращения долбяка и согласованного с ним прямолинейного движения рейки. Можно режущей рейкой 2 (гребенкой) нарезать цилиндрическое колесо 1 (рис. 175, б).
|
|
В зубофрезерном станке инструмент и заготовка образуют пару, подобно червячной передаче. Если провести секущую плоскость через ось червяка перпендикулярно оси червячного колеса, то в сечении червяка получается профиль зубчатой рейки. При вращении червяка 280
Рис. 175. Схема нарезания зубчатых колес методом обката:
А - долбя ком, б- гребенкой, в -червячной фрезой, г - профилирования зубчатого венца зубом червячной фрезы
Эта рейка сдвигается вдоль его оси, обкатываясь с зубьями колеса. Такой же обкат имеет место в зубофрезерном станке, где червячная фреза 7 (рис. 175, в) вращается с заготовкой 2 (сложное формообразующее движение).
Профилирование одной впадины зубчатого венца показано на рис. 175, г.
При обработке червячного колеса достаточно углубиться фрезой на полную высоту зуба, чтобы получилась его форма по длине. При нарезании цилиндрического колеса необходимо еще формообразующее движение вдоль зуба. Если зуб зубчатого колеса прямой, то это движение простое. У косозубого колеса зуб винтовой, поэтому для его образования требуется сложное движение, состоящее из перемещения червячной фрезы вдоль оси колеса и доворота самого колеса. При нарезании конических колес заготовка обкатывается с воображаемым плоским производящим колесом. Метод обката отличается высокой производительностью и точностью. Преимущество метода обката - универсальность режущего инструмента: при одном модуле одним
Инструментом теоретически можно нарезать колеса с разным числом зубьев.
Зубофрезерный автомат 5М32. Станок предназначен для фрезерования зубьев цилиндрических, прямозубых и косозубых колес, а также червячных колес в условиях единичного и серийного производства. Червячные колеса можно нарезать методом радиальной и тангенциальной подач.
Технические характеристики станка. Наибольший диаметр нарезаемых цилиндрических колес 800 мм; наибольший нарезаемый модуль - 10 мм; пределы частот вращения фрезы 50-315 мин"1; пределы подач: вертикальной 0,8-5,0 мм/об; радиальной 0,15-1 мм/об; осевой 0,17- 3,1 мм/об.
Цикл работы станка автоматизирован: быстрый подвод инструмента к заготовке, зубонарезание, быстрый отвод инструмента в исходное положение и остановка станка. Цилиндрические колеса можно обрабатывать методом попутного (вертикальная подача снизу вверх) и встречного (вертикальная подача сверху вниз) фрезерования. При попутном фрезеровании возможно применение более высоких скоростей резания.
Станок состоит из следующих основных узлов: на станине А (рис. 176) закреплена суппортная стойка В, по которой перемещается фрезерный суппорт Г. Стол JFдвижется по горизонтальным направляющим станины. Контрподдержка Д поддерживает верхний конец оправки с установленными на ней заготовками.
В станине расположена коробка скоростей Ж, а в суппортной стойке коробка подач Б.
Обработка заготовок на станке осуществляется при наличии следующих движений в станке: главное движение - вращение фрезы; движения подачи: а) вертикальная - суппорта Г,; б) радиальная - стола Е в) осевое перемещение ползушки суппорта Г, движение обкатки и деления - согласованное вращение фрезы и детали; вспомогательное движение; ускоренное перемещение суппорта и стола, перемещение фрезы для более полного использования ее витков.
1. Настройка станка на нарезание прямозубых цилиндрических колес. Фрезу устанавливают наклонно под углом у к горизонтали, равным углу подъема витков червячной фрезы а (рис. 177, а), т. е. у = =а. В станке должны быть настроены кинематические цепи главного движения, обкатки и деления, вертикальной подачи.
Главное движение станка (см. рис. 176) осуществляется от электродвигателя Ml (N = 7,5 кВт, п = 1460 мин*1) через зубчатую пару (26/63), коробку скоростей с электромагнитными муфтами, вал IV, конические пары (29/29), (29/29), (29/29), цилиндрическую передачу (20/80). Переключением муфт Ми М2, Л/3, МА, М5, М6 обеспечивается девять значений частоты вращения фрезы в пределах 50-315 мин"1 282
Уравнения кинематического баланса для минимальной частоты вращения Лф = 1460 х (26/63) х (45/57) х (32/81) х (29/29) х (29/29) х (29/29)1 х х(20/80) = 50 мин"1.
Движение обкатки и деления связывает вращение фрезы и заготовки. Эта кинематическая цепь имеет следующий вид: червячная фреза, зубчатые пары Z- (80/20), (29/29), (27/27), дифференциал, зубчатые передачи, Z- (58/58), е - /, гитара сменных колес а - с - d, зубчатые пары Z- (33/33), (35/35), делительная червячная пара Z- (1/96). При работе правозаходной фрезы движение с вала XIII передается на вал ЛУ, минуя зубчатую передачу Z- (58/58).
Цепь деления и обкатки настраивается исходя из условия: за один оборот К-заходной фрезы заготовка должна совершить K/Z оборотов, где Z- число зубьев нарезаемого колеса: 1 х (80/20) х (29/29) х (29/29)х х (27/27) х (/д„ф) х (58/58) х (e/f) х (а/Ъ) х (c/d) х (33/33) х (35/35) х (1/96) = =(K/Z), откуда (a/b) х (c/d) = (24Kf)/(Zim^). При нарезании прямозубых колес дифференциал работает как обычная зубчатая передача, поэтому передаточное отношение іт ф= 1. Зубчатые колеса ей/ служат для расширения диапазона регулирования сменных колес гитары деления. Их подбирают следующим образом: при Z< 161 (e/f) - (54/54), при Z> 161 (e/f) - (36/72).
Формула для настройки гитары деления при Z< 161 (a/b) х (c/d) = =24A/Z, при Z> 161 (a/b) x (c/d) = 48A/Z
К станку прилагается следующий набор сменных колес для гитары деления и дифференциала: 23, 24, 25 (2 шт.), 30, 33, 34, 35, 37, 40, 40, 41, 43, 45, 47, 48, 50, 53, 55, 58, 59, 60, 61, 62, 65, 67, 70, 71, 73, 75, 79, 80, 83, 85, 87, 89, 90, 92, 98, 100.
Вертикальная подача осуществляется по следующей кинематической цепи: стол, червячная пара (96/1), зубчатые передачи (35/35), (33/33), вал XVII, червячная пара (2/26), коробка подач с электромагнитными муфтами передач (45/45), вал XXIII, при включенной муфте МЬ передачи (50/45), (45/45), червячная пара (1/24), ходовой винт XXV с шагом Р= 10 мм. Переключение электромагнитных муфт Мп - Мп обеспечивает девять значений подач в пределах 0,8-5,0 об/мин стола. Реверс подачи осуществляется для цепи вертикальной подачи: за один оборот стола с заготовкой фреза должна переместиться на величину вертикальной подачи SB. Уравнение кинематической цепи 1 х (96/1) х х(35/35) х (33/33) х (2/26) х (40/56) х (/кп.) х (45/55) х (50/45) х (45/45) х х (1/24) х 10 = SB, откуда SB = 2/кп>, где /кп. - передаточное отношение коробки подач.
Ускоренные вертикальные перемещения фрезы осуществляются от электродвигателя М2 (N= 3 кВт, п = 1430 мин"1), через цепную пере - 284
Дачу (20/24) по следующей кинематической цепи: 1430 х (20/24) х х(45/55) х (50/45) х (45/45) х (1/24) х 10 = 450 мм/мин.
2. Настройка станка на нарезание цилиндрического колеса с винтовым зубом. Фрезу устанавливают под углом у = р ± а0, где р° - угол наклона зубьев нарезаемого колеса к оси, а а0 - угол подъема винтовой линии фрезы. Знак плюс ставят при разноименных направлениях.
Кинематические цепи главного движения, обкатки и деления, вертикальной подачи настраивают так же, как и при нарезании прямозубых цилиндрических колес, но заготовке, кроме вращательного движения обката сообщают еще и дополнительное вращение из-за наклона зуба. Кинематическая цепь, обеспечивающая траекторию винтового движения, называется цепью дифференциала. Она идет (рис. 176) от винта XXVчерез гитару дифференциала ах - bu сх - du коническую передачу (27/27), вал XXIX, червячную передачу (1/45), дифференциал, вал XIII, передачу (58/58), колеса е - /, гитару деления, зубчатые пары (33/33) х (35/35), делительную червячную пару (1/96). Уравнение кинематической цепи дифференциала составим из условия, что при перемещении фрезы на величину шага винтовой линии Рь л. заготовка делает один оборот: (Р^/10) х (24/1) х (3/22) х (ax/bx) х (cx/dx) х х (1/45) х (/д„ф) х (58/58) х (e/f) х (а/Ь) х (c/d) х (33/33) х (35/35) х (1/96)= == 1 об. заготовки.
Для данного случая /даф = 2, червячное колесо Z- 45 вращает водило, передаточное отношение колес e/f= 1, передаточное отношение гитары деления (axb)x(cxd) = (24к//), шаг винтовой линии Ръл. = (т х nnZ)/(sinp).
В результате получим передаточное отношение колес гитары дифференциала (с/Ь) х (cx/dx) = (7,95775 х sinp)/w„&.
Дифференциальная цепь настраивается и при нарезании прямозубых колес с простым числом зубьев, для которых нет сменных колес в прилагаемом к станку наборе. Для этого на входной и выходной валы коробки подач устанавливают специальные колеса, а электромагнитные муфты коробки подач отключают.
3. Настройки на нарезание червячных колес методом радиальной подачи. Ось фрезы устанавливают горизонтально (рис. 177, в). Червячная фреза должна иметь параметры, соответствующие червяку, с которым будет работать в паре нарезаемое червячное колесо. Для нарезания червячного колеса нужны следующие движения: вращение фрезы, движение обката и деления, движение радиальной подачи. Настройка цепей главного движения и обкатки аналогична настройке при нарезании цилиндрических колес.
Цепь радиальной подачи связывает вращение заготовки с ходовым винтом XXXIV За один оборот заготовки стол должен переместиться на величину радиальной подачи Sp.
Уравнение кинематического баланса цепи радиальной подачи: 1 х х(96/1) х (35/35) х (33/33) ч (2/26) х (40/56) х (/к п.) х (45/55) х (45/50) х х(34/61) х (1/36) х 10 = Sp, откуда Sp = 0,6/кп.
|
Рис. 177. Схема нарезания зубьев червячной фрезой |
Муфта Mis включает радиальную подачу. Переключение муфт М-} - М2 обеспечивает девять значений радиальных подач в пределах 0,15-1,5 мм/об. Муфта МХ1 тормозная. При врезании стол доводится до жесткого упора, что обеспечивает стабильный размер детали. Ускоренное перемещение стола происходит от электродвигателя М2 через подачи (20/24), (45/45), вал XXIII, передачи (45/45), (34/61), (1/36).
4. Настройка станка на нарезание червячных колес методом осевой подачи. Этим методом, в основном, нарезают червячные колеса для многозаходных червяков, профиль нарезаемых зубьев имеет более высокую точность, чем при методе радиальной подачи. При нарезании колес методом осевой подачи в станке необходимы следующие движения (рис. 177, г); вращение специальной червячной фрезы, обкаточное движение фрезы и заготовки, осевая подача фрезы S0, добавочное вращение заготовки, вызванное осевой подачей фрезы. Настройка цепей главного движения, обкатки и деления при этом методе аналогичны настройке при нарезании цилиндрических колес. Такая подача фрезы обеспечивается перемещением ползушки и встроенным в нее фрезерным шпинделем. Цепь (рис. 176) подач от заготовки до вала АТ7Кодинакова с цепью вертикальной подачи. С вала XXIVвращение передается через зубчатую пару (33 х 22), трехступенчатый блок Б1, реверсивный блок Б2, передачи (40/70) (70/40), (2/36), (68/40) (4/25) на ходовой винт XI осевой подачи с шагом Р = 8 мм. Составим уравнение кинематического баланса цепи осевой подачи, учитывая, что за один оборот заготовки фреза в осевом направлении переместится на величину осевой подачи: 1 х (9/1) х (25/25) х (22/22) х (2/28) х х(40/56) х(/кп)х (45/53) х (23/22) х (/0 х (32/40) х (40/70) х (70/40) х х(2/26) х (68/40) х (4/25) х 8 =
Отсюда, S0 = 0,89/к. п. х /ь где ix - передаточное отношение блока Б1, который вместе с коробкой передач обеспечивает получение 27 значений осевых подач в пределах 0,7-2,1 мм/об. Быстрые перемещения шпинделя фрезы вдоль оси осуществляются от электродвигателя Ml 286
Рис. 178. Нарезание зубчатых колес на зубострогальном станке:
А - рабочая зона зубострогального станка, б- схема обкатки заготовки конического колеса с плоским производящим колесом
Быстрых перемещений. Цепь дифференциала (или добавочное вращение заготовки). Червячная фреза получает осевое перемещение. Так как фрезу можно рассматривать как рейку, при перемещении фрезы - рейки на один осевой шаг Р0 зацепленная с ней заготовка, выполняющая роль реечного колеса, должна повернуться на 1/2 оборота. Однако заготовка уже имеет обкаточное движение, поэтому для суммирования этих двух движений служит дифференциал. Учитывая, что рассматриваемая цепь связывает винт осевой подачи XI с заготовкой, запишем уравнение кинематического баланса (Ро/8) х (25/4) х (40/68) х х(38/2) х (40/70) х (70/40) х (40/32) х (ітф/іх) х (22/33) х (33/22) х (ах/Ьх) х x(cx/dx) х (27/27) х (1/45) х (/кп) х (58/58) х (e/f) х(а/Ь) х (c/d) х (33/33) х х(35/35) х (1/96) = 1/2 об. заг.
Имея в виду, что Ро = птх, где тх -■ модуль червячной фрезы в осевом сечении; i-x - передаточное отношение блока 2?1; ітф = 2; (e/f)- = (54/54); (a/b) х (c/d) = 24k/Z, получим (ax/bx) x (cx/dx) = (2,77056 x x /,)/(mxk).
При отсутствии специальной червячной фрезы можно воспользоваться методом обкатки, применив «летучий» резец, т. е. оправку с резцом, представляющим собой один зуб фрезы.
Зубострогальные станки предназначены для нарезания прямых зубьев конических колес.
Принцип образования зубьев при нарезании конических зубчатых колес на зубострогальных станках состоит в следующем: прямолинейные образующие зуба колеса 1 (рис. 178, а) получаются благодаря главному движению - возвратно-поступательному перемещению па-
Ры резцов 2. Форма зуба в поперечном сечении образуется на одних станках по методу копирования формы шаблонов, на других - по методу обката.
При методе обката можно мысленно представить, что заготовка 1 (рис. 178, б) взаимодействует с плоским производящим колесом 2. У этого теоретического колеса угол начального конуса равен 90°. Оно является предельной разновидностью конического колеса, подобно тому, как форма рейки является предельной формой для цилиндрического зубчатого колеса при радиусе R <®. Плоское колесо - это кольцевая рейка.
При вращении заготовка может перекатываться по неподвижному плоскому колесу, тогда ее ось должна вращаться в пространстве вокруг оси плоского колеса. При анализе конструкции станка удобнее представлять, что при вращении заготовки согласованно с ней поворачивается плоское колесо, а оси неподвижны.
На станке плоского колеса нет, но есть узел - люлька, ось поворота которой являются осью плоского колеса. На люльке расположены суппорты с резцами. Прямолинейные режущие кромки резцов являются линиями профиля зуба плоского колеса. При поступательном движении кромки описывают в пространстве плоскости, боковые поверхности зубьев плоского колеса. Вращение заготовки и поворот люльки составляют сложное формообразующее движение обката.
Зубострогальный станок 5А250. Прямозубые конические зубчатые колеса нарезают методами копирования и обката. Метод копирования применяют для чернового нарезания зубьев на универсально-фрезерных станках специальными дисковыми фрезами. В современных станках используют метод обката. Зубострогальный станок 5А250 работает по методу обката и предназначен для чернового и чистового нарезания прямозубых и конических колес в условиях серийного и массового производства. С помощью, специальной накладной головки можно нарезать и дуговые зубья.
Технические характеристики станка. Наибольший диаметр нарезаемых зубчатых колес - 500 мм; число зубьев нарезаемых колес - 10-100; пределы торцевых модулей нарезаемых колес 1,5-8 мм; числа двойных ходов ползунов-резцов - 73-470; продолжительность нарезания одного зуба - 8-123 с.
Принцип работы станка состоит в следующем: на станине А (рис. 179, а) смонтирована обкатная люлька Б с закрепленными на ней в ползунах / резцами 2 (рис. 179, б). По направляющим станины J может перемещаться стол /"(рис. 179, а), имеющий круговые направляющие 4. На них вместе с плитой 2 поворачивается бабка изделия 1 для установки заготовки на угол фт. В станке имитируются зацепления нарезаемого конического колеса (заготовки) с воображаемым коническим колесом. В данном случае люльку с резцами, имеющими прямо - 288
|
|
Рис. 179. Схемы работы зубострогального станка, работающего методом обкатки
Линейный профиль, можно рассматривать, как производящее колесо. Для формообразования боковых поверхностей зуба нужны следующие движения: главное движение - возвратно-поступательное перемещение резцов; возвратно-качательное движение люльки вокруг оси Ох и связанное с ним коническое вращение заготовки вокруг оси 02. После окончания профилирования зуба происходит поворот заготовки на следующий зуб (деление). На станке 5А250 можно обрабатывать зубья методом обкатки и методом врезания. При методе обката люлька и заготовка одновременно вращаются до тех пор, пока не будет нарезана впадина. Затем заготовка отводится от резцов и продолжает вращаться в том же направлении, люлька с резцами движется в обратном направлении до исходного положения. Причем за время одного качательного движения заготовка повернется на целое число зубьев Д. Начинается обработка следующей впадины, а после обработки всех впадин станок автоматически отключается.
При методе врезания, применяемом для чернового нарезания зубьев, движение обката значительно замедляется, поэтому профиль зуба в данном случае близок к прямолинейному. Все зубья обрабатывают последовательно, т. е. деление происходит на 1/Z.
|
|
Главное движение (рис. 180) осуществляется от электродвигателя (N=2,8 кВт, п = 1420 мин"1) через зубчатые пары (15/48), (34/34), сменные колеса а - Ъ, зубчатую пару (30/72) и вал с кривошипным диском 2. От диска 2 через систему рычагов получают возвратно-поступательное движение ползуны с резцами. За каждый оборот диска 2 ползуны совершают один двойной ход. Уравнение кинематического баланса для цепи главного движения имеет вид: 1420 х (16/48) х (34/34)х
Х (а/Ь) х (30/72) = Лдв. х/мин, откуда (a/b) = {n^JUS). Из паспорта станка известно, что а+ Ь = 106. В цепи главного движения имеются следующие сменные колеса: 30, 35, 41,47, 53, 59, 65, 71, 76.
Движение подачи. Время /ц, затраченное на обработку одной впадины, называется циклом. Станок является полуавтоматом и управляется барабаном 7, находящимся на распределительном валу. За время цикла барабан 1 делает один оборот, причем рабочему ходу соответствует поворот на 160°, а холостому - на 200°.
Следовательно, распределительный вал за время рабочего хода делает 160°/360° оборота. Цепь подач кинематически связывает вращение электродвигателя и барабана 1 через передачи 15/48, сменные 290
Колеса ах - bu сх - dx, зубчатую пару (34/68), фрикционную муфту А/, зубчатые передачи (24/56), (44/96), (96/64) и червячную пару (2/6). Уравнение кинематического баланса цепи подачи 1420 х (4>/60) х х(15/48) х (ax/bx) х (cx/dx) х(34/68) х (42/56) х (44/96) х (96/64) х (2/66)= = (1600/60°), отсюда формула настройки гитары подачи
Ускоренный ход происходит, когда фрикционная муфта М включается в двойной блок с числами зубьев 88 и 84. Тогда движение передается или через передачу (52/88) (при числе зубьев нарезаемого колеса Z= 16), или Z= (76/64) (при Z> 17), а далее по цепи, аналогично рабочей подаче.
За время холостого хода txx барабан повернется на 200°, отсюда 1420 х (4.х/60) х (15/48) х (52/88) или (7/64) х (42/56) х (44/98) х (2/66)= = 200/360°, txx« 3 с/зуб (при работающей паре 76/64) или /хх.« 6 с/зуб (включены колеса 52/88).
Распределительный барабан 1 производит подвод и отвод стола, переключает муфту М через гидравлический распределитель. Одну кривую барабана используют для работы методом врезания, другую - методом обката.
Вращение заготовки (деление) на целое число зубьев Z, происходит за один оборот барабана. Число Z, не должно иметь общих множителей с числом зубьев нарезаемого колеса Z. Это необходимо для того, чтобы инструмент попадал каждый раз в другую впадину. Вращение заготовки происходит от распределительного вала через передачи (66/2), (64/60), (60/44), коническую пару (23/23), через зубчатую пару (75/64) (при методе обкатки) или (27/108) (при методе врезания), через конические передачи (26/26), (26/26), (26/26), гитару деления а2 - Ьъ с2 - d2, конические пары (30/30), (30/30), червячную передачу (1-120). Расчетное уравнение составляют из условия, что за один оборот барабана 1 заготовка повернется на ZJZ оборота: 1 об. р.бар. х (66/2) х (64/60) х х(60/44) х (23/23) х (75/80) х (26/26) х (26/26) х (26/26) х (д2/^) х (М)х х(30/30) х (30/30) х (1/120) = ZJZ.
Из уравнения выводим формулу настройки гитары деления (a2/b2)(c2/d2) = 2 ZJZ
При работе методом врезания в уравнение вместо числа (75/80) ставят число (27/108), тогда (a2/b2) х (c2/d2) = IQZJZ.
Цепь обката связывает поворот люльки, выполняющей роль производящего колеса, с заготовкой. Движение от люльки передается через червячную передачу (125/2), конические колеса (28/30), гитару обката (с3/^з)(6з/лз), колесо Z= 21, составное колесо Z = 14, конические пары (32/18), (23/23) и далее по цепи деления, рассмотренной выше.
Составное колесо позволяет при неизменном направлении вращения колеса Z= 14 получать возвратно-вращательное движение люльки.
Составное колесо состоит из венца внутреннего зацепления со 196 зубьями (в полной окружности Z= 224), венца наружного зацепления с 98 зубьями (в полной окружности Z= 112 зубьев) и двух полуколес внутреннего зацепления (Z= 28). Во время зацепления колеса Z= 14 с участком внутреннего зацепления происходит рабочий ход станка, а при сцеплении с остальной частью - холостой. При зацеплении колеса Z= 14 с полуколесами Z= 28 происходит его перемещение вместе с парой (16/32).
Уравнение кинематического баланса составляют из условия, что при повороте люльки на (1/2^) оборота нарезаемое колесо повернется на (1/2) оборота (Дш - число зубьев воображаемого плоского производящего колеса) (1/ZJ х(126/2) х (28/30) x(c3/d3)(b3/a3) х (21/252) х х(224/14) х (22/16) х (23/23) х (75/80) х (26/26) х (26/26) х (26/26) х (26/26) х х(а2/Ь2) х (c2/d2) х (30/30) х (1/20) = Z.
Подставляя в уравнение кинематического баланса значение (d2/b2)x х (c2/d2) = 2ZyZ для метода обката и значение Z^ = Z/sinyi, где - половина угла начального конуса нарезаемого колеса, получим (с2/кг)х х(6зМ) = 3,5^/sinyi. При методе врезания (с3Д/3) х (6зМ) = = 17,523/siny,.
Для определения Z, составим уравнение кинематического баланса на условии, что за время поворота барабана 1 на 160° люлька поворачивается на угол 160°: (66/2) х (64/60) х (16/31) х (14/224) х (252/21) х х(сзМ) х (Ь3/а3) х (30/28) х (2/135) = 0°.
Подставляем значение (c3/d3) х (Ьъ/аъ) = 3,522ysin Угол качания люльки 0° зависит от параметров нарезаемого зубчатого колеса; его выбирают, чтобы обеспечить полностью обкатку зуба. Люлька должна качаться в обе стороны на одинаковый угол. При обработке методом врезания Z, = 1. Угол установки бабки изделия Угол установки бабки изделия при черновой обработке Угол установки поворотных сегментов (мин) определяют по формуле соП1 = 3428/Јg[(5t/2) + Ao)ttga] мин, где L% - длина образующей конуса, мм; St - толщина зуба по дуге начальной окружности, мм; Acot - высота ножки зуба колеса, мм; а a - угол зацепления в град (обычно a = 20°). Нарезание конических колес с криволинейными зубьями. Конические колеса с криволинейными зубьями компактны, бесшумны, выдерживают большие нагрузки и имеют более плавный ход, чем Конические колеса с криволинейными зубьями нарезают на станке 5280. В качестве инструмента используют торцевую резцовую головку. Станок может работать методом обката (при чистовой обработке) и методом врезания (при черновой обработке). При методе обката вращается резцовая головка, люлька, несущая шпиндель инструмента, получает вращение, согласованное с вращением заготовки (движение обкатки). После обработки одной впадины нарезаемое колесо отводится от инструмента, но продолжает вращаться в ту же сторону, что и ранее, поворачиваясь на Z, зубьев. Люлька же с резцами быстро поворачивается в обратном направлении до исходного положения. Реверс люльки осуществляется с помощью составного колеса. При методе врезания движение обката почти отсутствует (обкатка нужна только для того, чтобы происходил процесс деления). Зубья образуются при постепенном приближении заготовки к инструменту. Метод производителен, но менее точен по сравнению с методом обката. Зубоотделочные операции. Для получения точной формы и размеров зубьев, а также уменьшения шероховатости их рабочих поверхностей зубчатые колеса после нарезания на соответствующих зуборезных станках подвергают чистовой отделке на зубоотделочных станках ме Обкатка - процесс образования гладко* поверхности профиля зубьев незакаленньо зубчатых колес. Обработка ведется за счет давления, возникающего при вращении обрабатываемого колеса и закаленного шлифованного колеса (обкаточного эталонного колеса). Притирка -■ доводочный процесс прида - Рис. 182. Схема притирки ния зубьям колес чистой и гладкой поверхности путем искусственного изнашивания зубьев обрабатываемого колеса посредством притира и абразивного порошка. Притир представляет собой тщательно изготовленное чугунное зубчатое колесо. Притирку применяют для предварительно термически обработанных зубчатых колес. Процессом притирки можно увеличивать поверхность контакта по длине и высоте и уменьшать параметры шероховатости зубьев. Притирка осуществляется по двум схемам: оси притира и зубчатого колеса скрещиваются, образуя винтовую зубчатую передачу. В первом случае притирку производят одним притиром, которому сообщается наряду с вращательным движением возвратно-поступательное движение. Во втором случае притирку производят двумя или тремя притирами; возвратно-поступательное движение при этом получает притираемое колесо. При обработке тремя притирами оси двух из них скрещиваются с осью притираемого колеса, а ось третьего параллельна ей (рис. 182). Притирку можно вести в распор и методом торможения. Если притирка производится в распор, то зубья инструмента (притира) устанавливают в контакт с обеими сторонами зуба обрабатываемого колеса и в процессе притирки осуществляется постепенное сближение осей притира колеса. При работе методом торможения контакт имеет место лишь по одному боковому профилю зуба обрабатываемого колеса. Необходимое давление контакта создается притормаживанием обрабатываемого колеса. После обработки зубьев с одной стороны производят реверсирование вращения притира и обрабатывают зубья с другой стороны. Шевингование применяют для уменьшения волнистости на поверхности зубьев цилиндрических зубчатых колес с помощью специального инструмента шевера, соскабливающего с поверхности профиля зуба стружку толщиной 0,005-0,1 мм. Во время шевингования основное движение получает шевер, от которого приводится во вращение обрабатываемое колесо, свободно вращающееся с оправкой в центрах бабок рабочего стола, кроме того, шевингуемое колесо имеет возвратно-поступательное движение. После каждого двойного хода стола Рис. 183. Схемы шлифования зубчатых колес методом обката Зубчатому колесу сообщается вертикальная подача. У некоторых моделей станков продольное движение сообщается инструменту. Шлифование производится для повышения точности изготовления зубчатых колес и устранения отклонений, вызываемых термической обработкой. Шлифование может осуществляться двумя методами: копированием и обкатом. При шлифовании зубьев методом копирования шлифовальный круг имеет профиль, соответствующий профилю впадины зубчатого колеса. Шлифовальный круг профилируют с одной или двух сторон. Шлифование зубьев цилиндрических зубчатых колес методом обката основано на копировании зацепления колеса рейкой, роль одного зуба которой выполняет профилированный дисковый круг или пара тарельчатых кругов. На рис. 183 показаны схемы шлифования зубчатых колес методом обката дисковым кругом и двумя тарельчатыми кругами. По схеме, показанной на рис. 183, а, главное движение получает дисковый круг. Он вращается вокруг оси и получает возвратно-поступательное движение (движение продольной подачи) по стрелке. Шлифуемое колесо вращается вокруг своей оси со скоростью Vx и прямолинейно перемещается со скоростью V2. Эти два движения связаны между собой и образуют сложное движение обката. В это время обрабатывается одна сторона зуба. После реверсирования движения обрабатывается противоположная сторона соседнего зуба. Затем шлифовальный круг выходит из впадины и производится деление - поворот колеса на один зуб. В зависимости от типа станка могут быть обработаны одна или две боковые стороны одновременно (рис. 183, б). Шлифование двумя тарельчатыми кругами показано на рис. 183, в. Зубохонингование применяют для обработки зубчатых колес после зубошевингования и термической обработки. Обработку производят зубчатым хоном, представляющим собой зубчатое колесо, изготовленное из пластмассы с абразивной смесью, зернистостью (40, 60, 80) которую выбирают в зависимости от марки стали, твердости и требуемых параметров шероховатости поверхности зубьев. Относительное движение при зубохонинговании то же, что и при шевинговании. Станки для хонингования зубчатых колес аналогичны шевинговальным станкам. Зубохонингование происходит при окружной скорости хода, примерно в 2 раза превышающей окружную скорость шевера. 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 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: 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. Рассматривая зубофрезерный станок и принцип работы следует уделить внимание тому, какая у него компоновка. По данному показателю можно выделить следующие группы: Отметим, что расчет дифференциала зубофрезерного станка проводится в зависимости от особенностей схемы. Дифференциальный метод встречается крайне часто. 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: 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. Станки зубофрезерные имеют достаточно сложную конструкцию. Тип привода определяет то, как можно рассчитывать деление диска. Рассмотрим особенности и параметры следующих распространенных схем привода: Кроме этого появились и иные варианты передачи вращения. Некоторые подходят для производства, характеризующимся единичным выпуском. Еще важным показателем можно назвать назначение оборудования. Конструкция станков создается под выпуск определенной продукции. По данному показателю выделяют следующие группы оборудования: 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 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
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. 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. 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.
прямозубые конические колеса. Форма нарезаемого зуба зависит от формы зуба сопряженного плоского производящего колеса. Оно представляет собой плоское коническое колесо с зубьями на торце и углом при вершине начального конуса 2ф = 180°. На производящем колесе линии, определяющие форму зуба, зависят от выбранного инструмента и могут быть в виде прямой, дуги окружности, удлиненной или укороченной эвольвенты и т. д. В качестве инструмента используют торцевые резцовые головки, пальцевые модульные и конические червячные фрезы. Например, торцевой резцовой головкой (рис. 181) с резцами, имеющими прямолинейные режущие кромки, нарезают круговые зубья конических колес с углом спирали 0-60° методом обката при периодическом делении. При такой обработке главным движением будет вращение резцовой головки 2, вращение люльки /, согласованное вращение заготовки 3, движение обката. Деление производится поворотом заготовки после обработки каждого зуба.
тодом обкатки, притирки, шевингования шлифования и зубохонингования.
Где применяются?
Типовые конструктивные компоновки
Числовое программное управление
Классификация по типу привода
Классификация по назначению
НАРЕЗАНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЕС ЧЕРВЯЧНЫМИ ФРЕЗАМИ
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ
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
ЗУБОФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ
Конструкция и технические характеристики станков
Наладка зубофрезерных станков
