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.
Зубообрабатывающий станок – металлорежущий станок для обработки зубчатых колёс, звездочек, червяков и зубчатых реек. По принятой классификации эти станки относятся к 5 группе (первая цифра в обозначении модели) - зубо- и резьбообрабатывающие станки. Вторая цифра указывает тип станка: 1 - зубодолбежные станки для цилиндрических колес; 2 - зуборезные станки для конических колес; 3 - зубофрезерные станки для цилиндрических колес, 4 - зубофрезерные станки для нарезания червячных колес; 5 - станки для обработки торцов зубьев колес; 6 - резьбофрезерные станки; 7 - зубоотделочные и обкатные станки; 8 - зубо- и резьбошлифовальные станки, 9 - разные зубо- и резьбообрабатвающие станки.
Специальные станки обозначают, как правило, условными заводскими номерами. Этот шифр станка не дает конкретных сведений о нем, следовательно, необходима дополнительная информация. Она обычно изложена в паспорте станка.
Зубообрабатывающие станки весьма разнообразны. Это разнообразие обусловлено различными методами образования профиля зуба.
В зависимости от метода образования профиля зуба нарезание цилиндрических зубчатых колес осуществляют либо методом копирования, либо методом обкатки.
Метод копирования. При нарезании методом копирования каждая впадина между зубьями на заготовке обрабатывается инструментом, имеющим форму, полностью соответствующую профилю впадины колеса Инструментом в этом случае обычно являются фасонные дисковые и пальцевые фрезы. Обработку производят на фрезерных станках с применением делительных головок.
Для получения теоретически точного профиля зуба при обработке каждого зубчатого колеса с определенным числом зубьев и модулем необходимо иметь специальную фрезу. Это требует большого числа фрез, поэтому обычно используют наборы из восьми дисковых фасонных фрез для каждого модуля зубьев, а для более точной обработки - набор из 15 или 26 фрез. Каждая фреза набора предназначена для обработки зубчатых колес с числом зубьев в определенных пределах, но ее размеры рассчитывают по наименьшему числу зубьев этого интервала, поэтому при обработке колес с большим числом зубьев фреза срезает лишний материал. Если бы расчет вели по среднему числу зубьев данного интервала, то при фрезеровании колес меньшего диаметра их зубья получились бы утолщенными, что привело бы к заклиниванию колес при работе.
Из сказанного следует, что метод нарезания зубчатых колес фасонными дисковыми и пальцевыми фрезами недостаточно точен и, кроме того, малопроизводителен, так как много времени затрачивается на процесс деления. Поэтому этот метод применяют сравнительно редко, чаще в ремонтных цехах, а также для черновых операций. В настоящее время зубчатые колеса нарезают в основном методом обкатки.
Метод обкатки обеспечивает высокую производительность, большую точность нарезаемых колес, а также возможность нарезания колес с различным числом зубьев одного модуля одним и тем же инструментом. При образовании профилей зубьев методом обкатки режущие кромки инструмента, перемещаясь, занимают относительно профилей зубьев колес ряд последовательных положений, взаимно обкатываясь; при этом инструмент и заготовка воспроизводят движение, соответствующее их зацеплению. Из инструментов, используемых для нарезания цилиндрических зубчатых колес методом обкатки, наибольшее распространение получили долбяки и червячные фрезы.
Наряду с указанными методами для производства цилиндрических зубчатых колес применяют также следующие высокопроизводительные методы обработки: а) одновременное долбление всех впадин зубьев заготовки специальными многорезцовыми головками; в таких головках число резцов равно числу впадин на обрабатываемом колесе, а форма режущих кромок является точной копией профилей впадин зубьев; б) протягивание зубьев колес; в) образование зубьев без снятия стружки волочением или накаткой; г) холодную и горячую прокатку зубьев; д) прессование зубчатых колес (из синтетических материалов).
Разновидности зубообрабатывающих станков. Зубообраба-тывающие станки можно классифицировать по следующим признакам:
а) по назначению - станки для обработки цилиндрических колес с прямыми и винтовыми зубьями; станки для нарезания конических колес с прямыми и криволинейными зубьями; станки для нарезания червячных и шевронных колес, зубчатых реек; специальные зубообрабатывающие станки (зубозакругляющие, притирочные, обкаточные и др.);
б) по виду обработки и инструмента - зубодолбежные, зубофрезерные, зубострогальные, зубопротяжные, зубошевинговальные, зубошлифовальные и др.;
в) по точности обработки - станки для предварительного нарезания зубьев, для чистовой обработки и для доводки рабочих поверхностей зубьев.
На зубообрабатывающих станках осуществляют: черновую обработку зубьев, чистовую обработку зубьев, приработку зубчатых колёс, доводку зубьев, закругление торцов зубьев.
Наиболее универсальными и широко внедренными в производство зубчатых колес способами зубообработки на протяжении многих лет являются зубофрезерование и обкаточное зубодолбление. Зубофрезерование представляет собой непрерывный процесс, что обуславливает его повышенную производительность.
На зубофрезерных станках нарезают цилиндрические прямозубые, косозубые и с шевронными зубьями колёса, червячные зубчатые колёса. Наиболее распространённые в промышленности вертикальные зубофрезерные станки выпускаются с подвижным столом и неподвижной стойкой и с подвижной стойкой и неподвижным столом (рис. 1 ). Конструктивно станок состоит из следующих основных узлов: станины А, на которой закреплена стойка B. По стойке перемещается фрезерный суппорт Г, несуўій обрабатываюўій інструмент – фрезу. Стол E движется по горизонтальным направляющим станины. Узел Д поддерживает верхний конец оправки с установленными на ней заготовками. Коробка скоростей Ж расположена в станине, а в суппортной стойке - коробка подач Б. При обработке заготовок на станке осуществляется главное движение - вращение фрезы. При нарезании зубчатых колёс заготовка жестко связана с делительным червячным колесом, получающим вращение от делительного червяка, который сменными зубчатыми колёсами кинематически связан с червячной фрезой. Соотношение частоты вращения червячной фрезы и заготовки определяется передаточным отношением набора сменных зубчатых колёс.
Наиболее широко применяются зубофрезерные станки, обеспечивающие нарезание зубчатых колёс с модулем от 0,05 до 10 мм и диаметром от 2 до 750 мм.
На зубодолбёжных станках нарезают цилиндрические зубчатые колёса наружного и внутреннего зацепления с прямыми и косыми зубьями, блоки зубчатых колёс, колёса с буртами, зубчатые секторы, шлицевые валики, зубчатые рейки, храповые колёса и т.п. При нарезании блочных колес и колес с буртами, колес с внутренними зубьями, зубчатых секторов обработка зубодолблением является единственно возможным методом обработки.
Обычно нарезание производится методом обкатки, реже - методом копирования. Наибольшее применение в промышленности имеют вертикальные зубодолбёжные станки (рис. 2 ). Режущим инструментом является долбяк, который движется возвратно-поступательно параллельно оси заготовки. Главное (рабочее) движение - V p , при обратном (холостом) ходе V x резание не совершается. Движение круговой подачи S вр осуществляют, сообщая вращательное движение и долбяку, и заготовке в направлениях V 1 и V 2 с тем, чтобы они вращались так, как вращались бы, будучи в зацеплении, два зубчатых колеса. Для этого долбяк и заготовку соединяют жёсткой кинематической цепью со сменными зубчатыми колёсами и реверсивным устройством. При долблении зубьев колёс с наружным зацеплением направление вращения долбяка противоположно направлению вращения заготовки, а при долблении колёс с внутренним зацеплением эти направления совпадают. Шевронные зубчатые колёса обычно нарезают на горизонтальных зубодолбёжных станках поочерёдно работающими долбяками с косыми зубьями правого и левого направления. Наиболее распространены зубодолбёжные станки для нарезания зубчатых колёс с модулем от 0,2 до 6 мм и диаметром от 15 до 500 мм ; для нарезания зубчатых колёс с модулем от 8 до 12 мм, диаметром от 800 до 1600 мм. Обработка по методу копирования осуществляется одновременным долблением всех впадин зубчатого колеса фасонными зуборезными головками (рис. 3 ). Принцип действия таких головок состоит в том, что фасонные резцы, число которых соответствует числу впадин (зубьев) обрабатываемого зубчатого колеса, укрепленные в головке, производят одновременно (за один проход) долбление всех впадин, после чего разводящее кольцо отводит резцы.
На зубострогальных станках (рис. 4 ) обрабатывают конические зубчатые колёса с прямыми зубьями по методу обкатки одним или чаще двумя резцами. На этих станках воспроизводится зацепление нарезаемого зубчатого колеса с воображаемым плоским производящим зубчатым колесом; при этом два зуба последнего представляют собой зубострогальные резцы, совершающие возвратно-поступательное движение. Таким образом, боковые поверхности каждого из зубьев нарезаемого зубчатого колеса формируются в результате движения резцов и обработки находящихся в зацеплении плоского и нарезаемого зубчатых колёс. Процесс нарезания зубьев происходит при движении резцов к вершине конуса заготовки, а обратный ход является холостым (в этот период резцы отводятся от заготовки). Нарезание конических зубчатых колёс с круговыми зубьями осуществляется методом обкатки на специальных станках с применением зуборезной резцовой головки, представляющей собой диск с вставленными по его периферии резцами, обрабатывающими профиль зуба с двух сторон (первая половина резцов обрабатывает одну сторону, вторая половина - другую). Наиболее распространены зубострогальные станки для нарезания конических зубчатых колёс с модулем от 2,5 до 25 мм и длиной зуба от 20 до 285 мм, для чернового нарезания и чистовой обработки крупногабаритных конических прямозубых колёс с модулем до 16 мм, для чернового и чистового нарезания конических колёс с винтовыми зубьями с модулем до 25 мм.
Зубошевингование (бреющее резание) производится на зубошевинговальных станках. Основано на взаимном скольжении находящихся в зацеплении зубьев инструмента и обрабатываемого зубчатого колеса при встречном движении (рис. 5 ). По направлению подачи различают три метода зубошевингования: параллельный, диагональный и касательный. Инструментом является шевер - дисковый, реечный и червячный. Первые два типа - для обработки цилиндрических зубчатых колёс, последний - для червячных.
На зубошлифовальных станках производят обработку зубчатых колёс обкаткой и профильным копированием при помощи фасонного шлифовального круга (рис. 6 , а). По исполнению различают зубошлифовальные станки с вертикальным и горизонтальным расположением обрабатываемого зубчатого колеса. В процессе шлифования методом обкатки воспроизводят зубчатое зацепление пары рейка - зубчатое колесо (рис. 6 , б, в), в котором инструментом является шлифовальный круг (или круги), имитирующий рейку. Шлифовальные круги совершают вращательное и возвратно-поступательное движения; последнее - аналогично воображаемой производящей рейке. Обкатываясь по поворачивающемуся (в обе стороны) обрабатываемому зубчатому колесу, шлифовальные круги своими торцами шлифуют поверхности зубьев. По методу обкатки работают также станки с использованием в качестве инструмента абразивного червяка (рис. 6, г).
На зубохонинговальных станках осуществляют обработку прямозубых и косозубых колёс с модулем 1,25-6 мм, а также зубчатых колёс с фланкированными и бочкообразными зубьями для уменьшения шероховатости поверхности профиля зубьев. Зубохонингование производят на станке, аналогичном шевинговальному, при скрещивающихся осях инструмента (зубчатого хона) и обрабатываемого зубчатого колеса, но не имеющем механизма радиальной подачи. Устанавливаемое в центрах станка зубчатое колесо совершает, кроме вращательного (реверсируемого), также и возвратно-поступательное движение вдоль своей оси. Зубчатый хон представляет собой зубчатое колесо с геликоидальным профилем, изготовленное из пластмассы и шаржированное абразивным порошком, зернистость которого выбирается в зависимости от величины припуска (0,025-0,05 мм ) и требований к шероховатости поверхности. Зубохонингование производят при постоянном давлении между зубьями обрабатываемого зубчатого колеса и хона («в распор») или при их беззазорном зацеплении, при постоянном межцентровом расстоянии. Первый способ обеспечивает изготовление зубчатых колёс более высокой точности. Необходимым условием зубохонингования является обильное охлаждение и эффективное удаление металлической пыли с обрабатываемой поверхности.
На зубопритирочных станках после термической обработки зубчатых колёс производят операцию зубопритирки. Инструментом служат притиры - чугунные зубчатые колёса, находящиеся в зацеплении с обрабатываемым зубчатым колесом. Притиры смазывают смесью мелкого абразивного порошка с маслом. Обрабатываемое зубчатое колесо (рис.7 ) обкатывают тремя притирами. Оси притиров со спиральными или прямыми зубьями наклонены к оси обрабатывающего зубчатого колеса; ось третьего притира параллельна оси обрабатываемого зубчатого колеса и вращается попеременно в разных направлениях для обеспечения равномерной обработки зуба с обеих сторон. Притиры также совершают возвратно-поступательное движение в осевом направлении на длине около 25 мм.
На зубообкаточных станках обрабатывают незакалённые зубчатые колёса в масляной среде без абразивного порошка. Обрабатываемое колесо работает в паре с одним или несколькими закалёнными колёсами-эталонами, изготовленными с высокой точностью. В результате давления зубьев колёс-эталонов в процессе обкатывания и возникающего при этом наклёпа на поверхностях обрабатываемых зубьев сглаживаются неровности. Этот способ отделки применим лишь для зубчатых колёс, не требующих высокой точности, а также не подвергающихся термической обработке.
На зубозакругляющих станках обрабатывают зубья пальцевой конической фрезой, вращающейся и совершающей возвратно-поступательное движение. За один двойной ход фрезы зубчатое колесо поворачивается на один угловой шаг. Перемещение инструмента вдоль зуба (рис. 8 ) осуществляется под действием вращающегося фасонного кулачка. На станках осуществляют закругление прямых и косых зубьев зубчатых колёс наружного и внутреннего зацепления диаметром до 320 мм, а также снимают фаски и заусенцы с торцов зубьев после их нарезки. Во время работы ось инструмента находится в вертикальном положении, а заготовка наклонена к этой оси под углом 30-45°. Станок работает по автоматическому циклу: быстрый подвод инструмента к заготовке, рабочая подача и возврат инструмента в исходное положение. Заготовка закрепляется в приспособлении на оправке.
Рис. 1. Зубофрезерный станок.
Рис. 2. Принципиальная схема работы вертикального зубодолбёжного станка.
Рис. 3. Нарезание зубьев фасонной зуборезной головкой.
Рис. 4a. Зубострогальный станок. Общий вид.
Рис. 4б. Зубострогальный станок. Схема нарезания зубьев на коническом зубчатом колесе: 1 - обрабатываемое зубчатое колесо; 2 - производящее зубчатое колесо; 3 - зубострогальные резцы производящего колеса.
Рис. 5. Схемы шевингования цилиндрических зубчатых колёс: а - реечным шевером; б - дисковым шевером.
Рис. 6. Схемы зубошлифования: а - по методу профильного копирования фасонным шлифовальным кругом; б - по методу обкатки двумя тарельчатыми шлифовальными кругами; в - по методу обкатки одним дисковым шлифовальным кругом, имеющим профиль зуба рейки; г - по методу обкатки абразивным червяком; V u и V g - скорости вращения соответственно инструмента (шлифовального круга) и детали (зубчатого колеса); S - поперечная подача шлифовального круга; V 2 - скорость возвратно-поступательного движения шлифовальных кругов.
Рис. 7. Схема притирки зубчатых колёс: 1, 2, 4 - притиры; 3 - обрабатываемое колесо.
Рис. 8. Схемы зубозакругления наружных (а) и внутренних (б) зубьев.
Агрегатные станки
Агрегатный станок , специальный металлорежущий станок, построенный на базе нормализованных кинематически не связанных между собой узлов (агрегатов). Эти силовые узлы имеют индивидуальные приводы, а взаимозависимость и последовательность их движения задаётся единой системой управления. Независимая работа узлов станка даёт возможность создать рациональный ряд типоразмеров и унифицировать их конструкцию. Агрегатные станки наиболее распространены при механической обработке, когда деталь остаётся неподвижной, а движение сообщается режущему инструменту. При этом допускается значительная концентрация операций, т. к. можно вести механическую обработку детали одновременно многими инструментами с нескольких сторон. Поскольку на агрегатных станках производится обработка одной или нескольких деталей, они применяются главным образом на заводах массового производства. Чаще всего на них обрабатывают корпусные детали и валы, которые в процессе обработки остаются неподвижными.
Нормализованные узлы агрегатных станков (станины, силовые головки и столы, шпиндельные коробки, элементы гидропривода и т. д.) имеют разновидности как по своей конструкции, так и по типоразмерам, что вызвано условиями компоновки станка, его размерами, характером обработки и т. д.
Специальные узлы (зажимные приспособления и кондукторы, которые проектируются в зависимости от конфигурации обрабатываемой детали, ее размеров и т. п.) также имеют отдельные нормализованные элементы: эксцентрики и ручки для быстродействующих эксцентриковых зажимов, пневмоцилиндры, штоки, пневмораспределительные устройства для автоматического зажима и отжима обрабатываемых заготовок, патроны для закрепления инструмента, кондукторные втулки и т.п. Применение нормализованных элементов в конструкциях элементов в конструкциях агрегатных станков сокращает сроки их проектирования, облегчает процесс производства, дает возможность широко унифицировать детали и упрощать технологию их изготовления, а также позволяет создавать самые разнообразные компоновки агрегатных станков с минимальным числом оригинальных элементов.
Агрегатные станки компонуют по различным схемам. Типовые компоновки однопозиционных агрегатных станков, в которых детали обрабатывают в одном положении с закреплением их в стационарном приспособлении 1, показаны на рис. 17.1. Различия станков в том, что обработка на них ведется с одной (рис. 17.1, а), двух (рис. 17.1, б, в) и трех сторон (рис. 17.1, г -ж) силовыми головками 2. Станки такого типа применяют для многосторонней обработки крупных деталей.
Многопозиционные станки проектируют для деталей, поверхности которых необходимо обрабатывать за несколько переходов, причем эти поверхности расположены в различных плоскостях. Типовые компоновки таких агрегатных станков могут быть вертикальными (рис. 17.2, а, в), горизонтальными (рис. 17.2, б, г, е), вертикально-горизонтальными (рис. 17.2, д). На этих станках деталь обрабатывают последовательно с одной, двух и трех сторон на нескольких позициях в приспособлениях 1, установленных на поворотном делительном столе 2. Благодаря этому вспомогательное время, связанное с загрузкой-выгрузкой и зажимом-разжимом обрабатываемой заготовки, совмещается со временем обработки; несовмещенным остается время поворота стола.
Типовая компоновка агрегатного станка с центральной колонной 2 и движением заготовок 4 вокруг нее в горизонтальной плоскости приведена на рис. 17.3. Круговое перемещение заготовок обеспечивает стол 1 карусельного типа. Силовые головки 3 расположены под различными углами к обрабатываемой заготовке.
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.