Зубообрабатывающие станки Исполнитель

Зубообрабатывающие  станки

План

1. Общие сведения о зубообрабатывающих станках
2. Зубодолбежные станки
3. Настройка зубодолбежных станков

{spoiler=Подробнее} 

Зубообрабатывающие станки.

         При всем разнообразии парка станков и режущего инструмента, применяемого для нарезания зубчатых колес, различают два метода изготовления колес, а именно: метод копирования профиля режущего инструмента и метод обката (огибания), основанный на механическом воспроизводстве зубчатого зацепления.

         Нарезание колес по методу копирования осуществляется фрезерованием, строганием, шлифованием и протягиванием. Инструмент вырезает на заготовке впадины между зубьями, при этом профиль зуба соответствует профилю режущего инструмента. После обработки каждой впадины заготовку поворачивают на один зуб с помощью делительной головки. Данный способ имеет невысокие производительность и точность обработки. Инструментами при этом могут быть строгальный резец (рис. 18.1., а), модульные дисковая (рис. 18.1., б) и пальцевая (рис. 18.1., в) фрезы и фасонный шлифовальный круг (рис. 18.1., г).

Рис. 18.1. Схемы образования профиля зуба по методу копирования

         Наиболее широкое распространение в практике получило механическое воспроизводство зубчатого зацепления – метод обката (огибания). Он заключается в том, что заготовке и инструменту сообщают движения, воспроизводящие сцепление пары сопряженных зубчатых колес или колеса с зубчатой рейкой; одновременно режущий инструмент совершает рабочее движение резания. Этот метод отличается от предыдущего более высокими производительностью и точностью обработки, причем одним инструментом можно нарезать колеса данного модуля независимо от числа зубьев.

         Зубообрабатывающие станки подразделяются на различные типы по следующим признакам:

а) назначению – для нарезания цилиндрических колес с прямыми и винтовыми зубьями, червячных и шевронных колес;

б) виду рабочего движения – зубофрезерные, зубодолбежные, зубострогальные и зубопротяжные;

в) характеру обработки – для нарезания зубьев и для чистовой обработки (отделки) зубьев.

Зубодолбежные станки.

         Обработку колес на зубодолбежных станках осуществляют режущим инструментом, выполненным в виде зубчатого колеса, - долбяком. На этих станках нарезают прямозубые колеса наружного и внутреннего зацепления, а при наличии копира и косозубого долбяка – косозубые колеса. Кроме того, на станках можно нарезать блоки из нескольких колес. Достоинством станков является непрерывность работы без потери времени на подход к заготовке и выход из нее.

         Рассмотрим основные формообразующие движения, необходимые для изготовления зубчатого цилиндрического колеса, для чего обратимся к структурной схеме станка (рис. 18.2.).

Рис. 18.2. Структурная схема зубодолбежного станка

         Для образования прямого зуба требуется две кинематические группы: для получения профиля, который осуществляет сложное относительное движение – вращение долбяка В₂ и вращение заготовки В₁; для получения формы зуба по длине – простое поступательное движение долбяка II с органом настройки i_v.    Первая кинематическая группа состоит из делительной цепи, конечными звеньями которой являются вращение долбяка и вращение стола с заготовкой, настраиваемой органом настройки i_х.

где z_Д, z – число зубьев долбяка и нарезаемого колеса.

         Вторая цепь первой кинематической группы – цепь подачи, настраиваемая органом настройки i_s. Под подачей s в этих станках понимается перемещения по начальной окружности долбяка за один его двойной ход. Расчетные перемещения будут

         1 дв. ход долбяка s мм перемещения по дуге.

         Помимо рассмотренных формообразующих движений, необходимо еще одно движение, обеспечивающее врезание долбяка в заготовку на полную высоту зуба. Это движение называется радиальной подачей и осуществляется в станках либо от специальных дисковых кулачков, либо от клинового копира, перемещающегося от гидроцилиндра.

         Зубодолбежный полуавтомат 5В150. Универсальный  зубодолбежный станок 5В150 (рис. 18.3.) предназначен для нарезания зубьев на цилиндрических шестернях внутреннего и наружного зацепления диаметром до 800 мм и модулем до 12 мм как с открытыми, таки закрытыми венцами (блок-шестерни). На станине 1 и внутри нее размещены основные узлы станка: стол 2 с механизмом отсчета оборотов заготовки 3, механизм врезания 4, стойка 5, коробка радиальных подач 6, суппорт 7, пульт управления 8 и гитара деления 9.

Нарезаемое колесо крепится на горизонтальной планшайбе стола станка при помощи специального приспособления. Для выверки биения заготовки планшайба может вращаться ускоренно от отдельного привода. Стол может перемещаться по горизонтальным направляющим станины; ускоренно от отдельного привода для ориентировочной установки в исходное положение; замедленно от руки для точной установки в исходное положение и для врезания долбяка в заготовку на заданную глубину.

Рис. 18.3. Зубодолбежный полуавтомат мод. 5В150

         Станок работает по замкнутому автоматическому циклу, причем после пуска станка начинается одновременное движение долбяка, обкат и радиальная подача. По достижении долбяком заданной глубины процесс врезания автоматически прекращается, после чего планшайба стола делает один полный оборот.

         Станок может работать как по однопроходному, так и по двухпроходному циклу, причем в зависимости от настройки станка во время перехода на второй проход скорость резания и подача могут изменяться автоматически, что значительно повышает производительность станка, стойкость инструмента и точность нарезания.

         На станке можно нарезать косозубые колеса при помощи специально изготовляемого приспособления, которое монтируется на суппорте станка.

         При надлежащем уходе и регулировке станок обеспечивает нарезание зубчатых колес по ГОСТ 1643-72 не ниже 7-й степени точности.

         Механизмы полуавтомата осуществляют следующие формообразующие движения: а) главное движение – возвратно-поступательное перемещение долбяка в вертикальной плоскости; б) движение обката (делительное движение) – вращение долбяка и стола с заготовкой; в) движение врезания радиальной подачи стола; г) вспомогательные движения – быстрое вращение заготовки, счетного механизма, управляющего автоматическим цикло обработки.

         Главное движение (рис. 18.4.) осуществляется от трехскоростного электродвигателя 1 через клиноременную  передачу 2-3, зубчатую пару 4-5, сменные колеса гитары скоростей a-b и колеса 8-9. Колесо 9 является одновременно кривошипом, преобразующим вращательное движение в поступательное движение ползуна, на котором крепится долбяк.

         Автоматическое переключение скоростей резания при двухпроходном цикле производится установкой в соответствующее положение рукояток на пульте управления.

         К станку придают три пары сменных колес a-b с постоянной суммой зубьев. В нижней части суппорта имеется устройство с эксцентриковым валом для отвода долбяка при холостом ходе.

         Цепь обката связывает вращение заготовки и инструмента. Эта связь осуществляется от стола 69 через червячную пару 33-34, гитару обката d₁-c₁, b₁-a₁, коническую пару 32-31, конический реверсивный механизм 28-27 и далее на червячную пару 26-25, которая осуществляет согласованное со столом 69 вращение ползуна с долбяком.

         Круговая подача согласовывает возвратно-поступательное движение ползуна через кривошипный механизм 47, зубчатые колеса 9-8, 6-7, цепную передачу 10-11, колеса 12-13 или 14-15 или 16-17, 18-19, сменные колеса гитары круговых подач a₃ и b₃, вал III, конические колеса 30-29, 28-27, вал II и червячную пару 26-25 с круговым  движением ползуна.

         Движение радиальной подачи осуществляется от реверсивного электродвигателя 40, зубчатые передачи 41-42, червячную пару 43-44, муфту 45, сменные колеса гитары a₂-b₂, колеса 48-49, червячную пару 57-58 и винт 67.       При рабочей подаче муфта 55 выключена, а муфта 45 включена. Переключение муфт 45 и 55 сблокировано таким образом, что при включении одной муфты другая выключается. При реверсе двигателя 40, для быстрого отвода стола движение передается через зубчатые колеса 41-42, муфту 55, конические колеса 47-56, червячную пару 57-58 и винт 67. Ручное перемещение стола осуществляется через валик 52 и колеса 51 и 50; при этом муфты 45 и 55 должны быть выключены.

Рис. 18.4. Кинематическая схема станка мод. 5В150

         Реверсирование двигателя 40 и переключение муфт 45 и 55 осуществляется при помощи механизма врезания, диски которого 60-61 приводятся во вращение перемещением стола 69 от рейки 66 через зубчатые колеса 65-64-63-62. Один диск служит для однопроходного цикла, другой – для двухпроходного. За 1 мм хода стола диски 61-60 поворачиваются на 10 мм по окружности наружного диаметра; на дисках нанесены деления, указывающие глубину врезания. Как только одна из собачек 59 попадает во впадину на первом диске, рычаг воздействует на микропереключатели, которые выключают электродвигатель 40 радиальной подачи, и стол 69 останавливается.

         Электродвигатель 39 через зубчатые колеса 38-37 и червячную пару 34-33 при выключенной муфте 68 приводит стол в быстрое вращение для точной установки заготовки. Стол можно вращать вручную через валик 46, червячную пару53-54 и цепную передачу36-35. Вращение шпинделю долбяка для проверки биения посадочной шейки сообщает электродвигатель 70. Ручное вращение стола осуществляется от рукоятки 46.

         Отсчет полного оборота стола с заготовкой производится счетчиком (рис. 18.5.). Вращение вала В связано с вращением стола. За один оборот стола вал делает почти полный оборот. На валу закреплен диск 1, к которому пружиной прижимается диск 2. Последний имеет прорезь, в которую входит фиксатор 3, удерживающий диск от вращения.

Рис. 18.5. Счетчик оборотов

         Одновременно с выключением электродвигателя радиальной подачи включается электромагнит ЭМ4, который выводит фиксатор из прорези, после чего диск 2 начинает вращаться. При включении электромагнита микропереключатель В15 подготовляет электросхему в выключению электродвигателя главного привода. По истечении 2-3 мин реле времени отключает электромагнит; при этом фиксатор освобождается, стремясь занять прежнее положение, т.е. сначала прижимается к поверхности диска 2, а затем, когда диск сделает полный оборот, попадает в его прорезь. Диск 2 перестает вращаться, микропереключатель выключает электродвигатель главного привода, и станок останавливается. Винт 4 служит для регулировки работы микропереключателя.

         Настройка полуавтомата 5В150. исходными данными настройки станка являются число зубьев нарезаемого колеса z, модуль m, число зубьев долбяка z_д, угол профиля α и материал нарезаемого колеса..

Расчет числа двойных ходов долбяка. Движениями конечных звеньев в данном случае будут вращение вала электродвигателя 1 (см. рис. 97) и прямолинейное перемещение ползуна.

Расчетное перемещение:

N вала электродвигателя  дв. ход/мин ползуна.

В соответствии с кинематической схемой формула настройки имеет вид

число двойных ходов n_ДВ.Х определяют исходя из необходимой средней скорости v_ср м/мин, установленной технологическим процессом зубонарезания. Зная длину хода долбяка l, равную ширине колеса плюс 2-3 мм, можно определить среднюю скорость резания:

откуда                .

Настройка радиальной подачи. Автоматическая радиальная подача связывает частоты вращения электродвигателя 40 и винта 67 стола 69 (см. рис. 97) с шагом 10 мм:

или

При ускоренном ходе стола (через муфту 55)

         Настройка круговой подачи. Круговая подача исчисляется с миллиметрах перемещения по диаметру начальной окружности долбяка за один его двойной ход. Кинематическая цепь, связывающая вращение кривошипа 9 с вращением долбяка, будет

                 .

         Настройка осуществляется тремя электромагнитными муфтами 20-21-22, допускающими автоматическое переключение подач, и сменными зубчатыми колесами a₃-b₃, расширяющими диапазоны подач. Для долбяка диаметром 100 мм круговые подачи настраивают следующим образом: исходя из выбранного значения подач для чернового и чистового прохода определяют сменные зубчатые колеса гитары a₃-b₃. Например: черновая подача 0,4 мм, а чистовая 0,7 мм за один двойной ход. По табл. 4 подбирают сменные зубчатые колеса 36/74, а на пульте управления устанавливают рукоятки в соответствующее положение.

         После окончания чернового прохода происходит автоматическое переключение муфт 20 и 21 подачи с 0,4 мм на 0,7 мм на один двойной ход долбяка.

         Расчет сменных зубатых колес гитары деления. Согласно выражениям (3) и (20) составим уравнение кинематического баланса, связывающего начальные и конечные звенья, 

Отсюда формула расчета сменных колес группы деления будет

         Реверс обката. Для снижения шероховатости и повышения точности обрабатываемой поверхности, а также для увеличения срока службы долбяка рекомендуется после 130-180 мин непрерывной работы менять направление обката. При этом обе стороны профиля зуба долбяка будут изнашиваться равномерно. Изменение направления обката производится переменой места шестерни.

         Настройка станка на нарезание косозубых колес не отличается от обычной. В этом случае устанавливают копиры с винтовой направляющей (рис. 99, а,б), которые сообщают долбяку дополнительные вращения. В результате вращательного и возвратно-поступательного движения зубья долбяка будут перемещаться по винтовой линии, угол наклона которой должен быть равен углу наклона винтовой линии зубьев нарезаемого колеса на делительном цилиндре. Если Т и Т_КП  - соответственно шаги винтовой линии нарезаемых зубьев и копира, а β – угол наклона винтовой линии зуба, то

или             

винтовые направляющие (копиры) поставляются к станку по специальному заказу. Расчетные перемещения, установленные для нарезания прямозубых колес, остаются такими же и при нарезании косозубых колес. Однако в этом случае с изменением угла наклона зубьев колеса должны изменяться как винтовые направляющие, так и долбяки.

Контрольные вопросы

1. Общие сведения о зубообрабатывающих станках
2. Методы обработки зубчатых поверхностей?
3. Основные узлы зубодолбежных станков.
4. Настройка зубодолбежных станков.

{/spoilers}