Зубофрезерные станки, работающие по методу огибания

Лекция 19

Зубофрезерные станки, работающие по методу огибания, предназначены для обработки цилиндрических колес с прямыми и косыми зубьями, а также червячных колес (см. рис. 94, в). При нарезании зубьев вращение фрезы и заготовки должно быть согласованным [30]. Чтобы обеспечить это условие, в станке имеется специальная цепь, принципиальная схема на­стройки которой показана на рис. 102. Если колесо имеет z зубьев и совер­шит n_к оборотов, а фреза за это время сделает n_ф оборотов, то передаточ­ное отношение i_х между числами оборотов колеса и фрезы будет

Если фреза имеет z' заходов, то передаточное отношение

Рассмотрим формообразующие движения станка для образования про­филя зубьев (рис. 103). При цилиндрического коле­са необходимо осуществить главное вращательное движение фрезы В₁ ре­гулируемое органом настройки i_v; вращение заготовки В₂ или В₃ согласовано с вращением фрезы В₁; перемещение суппорта с фрезой — па­раллельно оси стола П и настраивается органом i₃. Суппорт может пере­мещаться вниз или вверх. При его перемещении вниз осуществляется встречное фрезерование. В этом случае зубья фрезы движутся навстречу срезаемому слою металла. При перемещении суппорта вверх происходит попутное фрезерование. В этом случае зубья фрезы движутся вместе со срезаемым слоем металла. При попутном фрезеровании допускается уве­личение скорости резания на 20-25% по сравнению со скоростью при встречном фрезеровании.

Рис. 102. Принципиальная схема настройки зубофрейзерного станка

Рис. 103. Структурная схема зубофрейзерного станка

При нарезании косозубых колес к рассмотренным формообразующим движениям добавляется движение для образования винтовой линии (диф­ференциальная цепь). При дифференциальной настройке вращательные, движения фрезы и стола согласовывают двумя одновременно действующи­ми и настраиваемыми цепями: основной и дополнительной. Дополнитель­ная цепь связывает вращение фрезы и заготовки и настраивается звеном настройки i_у. Составим расчетные перемещения для случая нарезания косо­зубых колес.

1. Вращательное движение фрезы В₁. Движениями конечных звеньев здесь являются вращение вала электродвигателя и вращение фрезы. Рас­четные перехмещения:

n об/мин ®n_ф об/мин.

2. Цепь образования эвольвенты. Делительная цепь связывает враще­ние стола и фрезы (В₂, В₁). Расчетные перемещения:

1 об. фрезы ® об. заготовки

3. Цепь подачи. Движения конечных звеньев — вращение стола и про­дольное перемещение суппорта фрезы (В₂, П). Расчетные перемещения:

1 об. стола®S_B,

где S_В — вертикальное перемещение суппорта за один оборот заготовки, мм.

4. Образование винтовой линии (дифференциальная цепь). Движения конечных звеньев — вращение стола и вращение фрезы. Расчетные переме­щения:

1 об. стола ®± об. фрезы

где Т— шаг винтовой линии зуба.

При нарезании прямого зуба структура станка упрощается вследствие изменения структуры кинематической группы образования формы зуба по длине. Вместо сложного винтового движения в этом случае требуется осу­ществить простое, прямолинейное. Орган настройки i_y не настраивается, а суммирующий механизм СМ выключается.

Зубофрезсрный полуавтомат мод. 5М324А предназначен для фрезерова­ния зубьев цилиндрических прямозубых и косозубых колес, а также чер­вячных колес в условиях среднего и крупносерийного производства. По точности станок изготовлен в соответствии с требованиями ГОСТ 659 — 78 по классу Н. Высокая универсальность станка обеспечивает работу по ав­томатическому циклу с радиальным врезанием, попутным и встречным фрезерованием.

Техническая характеристика станка

Наибольший нарезаемый модуль, мм……………………………………..8

Наибольший диаметр «нарезаемых колес, мм……………………….500

Наибольшая длина зуба, мм………………………………………………350

Мощность главного электродвигателя, кВт………………………………75

Частота вращения фрезы, об/мин……………………………………...50-315

Число ступеней частот вращения фрезы……………………………………9

На станине 1 станка (рис. 104) расположены салазки 2 стола 3. Стол мо­жет перемещаться в радиальном направлении. Слева на станине размеще­на стойка 4, на вертикальных направляющих которой установлен суппорт 5 с фрезерной головкой 6. Благодаря наличию поворотного круга фрезу вместе с фрезерной головкой можно поворачивать на заданный угол. Справа на столе расположена стойка 7; по ее вертикальным направляю­щим перемещается кронштейн 8, поддерживающий верхний конец оправки, на которую устанавливается заготовка.

Рассмотрим кинематические цепи станка (рис. 105).

Цепь главного движения: электродвигатель 70, зубчатые колеса 1—2 — 3, сменные колеса гитары скоростей а — b (валы I, II, III), колеса 4—5, 22—23,. вал К колеса 42 — 43, 44 — 45, вал VII (фреза).

Цепь вращения стола: электродвигатель 70, зубчатые колеса 1—2 — 3, сменные колеса a₁ — b₁, колеса 4—5, 6 — 7, 8 — 9 — 10, дифференциал, переда­чи 13 — 14, колеса e—f, сменные колеса гитары деления а₂ — b₂, c₂ — d₂, коле­са 15 — 16, 60 — 61, червячная пара 62 — 63. Колесо 63 тесно связано со столом.

Рис. 104. Зубофрейзерный полуавтомат

Делительная цепь, связывающая вращательное движение фрезы и сто­ла: колеса 45-44, 43-42, 23-22, 6-7,8 — 10, дифференциал, колеса 13—14, e-f, сменные колеса гитары деления а₂ — b₂ c₂— d₂ ко­леса 15-16, 60.-61, червяч­ная передача 62 — 63.

Цепь вертикальной подачи: червячная пара 63 — 62, колеса 61—60,16 — 15,червячная передача 17—50, колеса 58 — 57, сменные колеса гитары подач а₂ — b₂, колеса 56-55, 33-28, червячная пе­редача 25-18, винт верти­кальной подачи с шагом t_i = 10 мм.

Ускоренная вертикальная подача осуществляется по цепи: электродви­гатель 73, цепная передача 21—59, колеса 54—53, 30—28, червячная переда­ча 25 — 18, винт вертикальной подачи с шагом t₁ — 10 мм.

Цепь радиальной подачи для нарезания червячных колес идет от стола

через червячную пару 63 — 62, колеса 61-60,16—15, червячные пары 17—50, 58—57, сменные колеса а₃ –b₃, колеса 56—55, 33 —34, 31—32, червячную передачу 35—36 на винт радиальной подачи X с шагом t₂ — 10 мм.

В станке имеется дополнительная цепь, связывающая вращение стола и вращение фрезы. Началом этой цепи являются стол, затем следует перс-дача 63 — 62, колеса 61—60, 16—15, червячная передача 17—50, колеса 58—57, коробка подач со сменными шестернями а₃ — b₃ колеса 54—53, 30—28, коническая пара 27—26, гитара дифференциала а₂ —b₂ с₂ –d₂ ко­леса 19—20, червячная пара 11—12, дифференциальный механизм, кониче­ские колеса 7—6, 22—23, 42—43, на колеса 44 — 45 — шпиндель. Эта цепь включается при нарезании цилиндрических косозубых колес.

Наладка полуавтомата 5М324А. Для обеспечения нормальной работы станка перед его пуском необходимо проверить правильность установки заготовки на столе и установки фрезы, определить глубину фрезерования и настройку гитар сменных колес. Заготовку устанавливают на спе­циальных оправках и проверяют на биение индикатором. Величина допу­стимого биения 0,01 — 0,02 мм. После закрепления заготовку проверяют па биение по наружному диаметру и торцу.

При нарезании прямозубых цилиндрических колес червячную фрезу устанавливают наклонно йод углом j к горизонтальной плоскости, равным углу b подъема винтовой линии фрезы (рис 106,а). При нарезании косозубых колес угол наклона фрезы j = a ± b, где a — угол наклона зубь­ев нарезаемого колеса к его оси. Знак плюс будет при разноименных на­правлениях винтовых линий зубьев нарезаемого колеса и фрезы (рис. 106,в), а знак минус — при одноименных направлениях (рис. 106,6). Реко­мендуется выбирать фрезу с тем же направлением винтовой линии, что и 150 у зубьев нарезаемого колеса; это повышает точность обработки. При наре­зании червячных колес фрезу устанавливают горизонтально, т. е. j= О,

Настройка зубофрезерного станка на нарезание прямозубых цилиндриче­ских колес. Исходными данными для расчета являются модуль т, число зубьев нарезаемого колеса, материал заготовки, диаметр фрезы, заходность фрезы Z´ угол наклона канавок В и материал режущей части. Для обработки зубьев прямозубых колес требуется три формообразующих дви­жения: вращение фрезы, вращение заготовки, движение подачи.

При расчете настройки скоростной цепи, зная скорость резания v и диа­метр фрезы d_ф, определяют частоту вращения фрезы n_ф и устанавливают ее при помощи гитары скоростей а—b.

Согласно формуле (1) расчетными перемещениями будут

n_элоб/мин®n_фоб/мин.

Уравнение кинематического баланса, связывающее частоты вращения электродвигателя и фрезы, n_элi цепи от эл. двигателя до фрезы = n_ф об/мин,-или

Рис.105. кинематическая схема станка мод. 5М324A

Решая уравнение относительно а/b, имеем

где С - постоянная скоростной цепи.

При настройке делительной цепи (согласованное движение заготовки, и фрезы) уравнение кинематического баланса согласно расчетному переме­щению (21) будет

Передаточное отношение механизма дифференциала в этом случае i_диф = 1. Решая уравнение относительно

,имеем

Сменные колеса e и f служат для расширения диапазона регулирования, сменных колес гитары деления. При z £ 161 e:f= 1= 54: 54. При z £ 161 e:f= 1:2 = 36:72. Настройка цепи вертикальной подачи, согласно, формуле (7)

Решая уравнение относительно а₃ - b₃, получим формулу настройки

a₃/b₃=C_SS_B,

где C_s- постоянная цепи подачи; S_b - вертикальная подача.

Рис. 106. Схема червячной фрезы

Настройка станка для нарезания косозубых цилиндрических колёс. Для обработки зубьев косозубых колес необходимы те же движения, что и для прямозубых колес. Но соотношение между частотами вращения фрезы и заготовки здесь несколько иное, так как для образования косого зуба требуется дополнительное вращение, стола. Последнее может совпадать и не совпадать с направлением основного вращения заготовки. Это зави­сит от направления винтовых линий червячной фрезы, и зубьев нарезаемо­го колеса. В первом случае дополнительный поворот складывают с главным, во втором — вычитают из главного..

При нарезании прямозубого колеса фреза переместится вдоль оси заго­товки на величину вертикальной подачи s_B, определяемую на один оборот стола. При этом фреза переместится из точки А в точку А₁ (рис. 107). В случае нарезания косозубых колес при.вертикальном перемещении фрезы на величину s_B зубья фрезы должны проходить вдоль наклонных ли­ний косых зубьев из точки А в точку B_x. Для этого стол должен дополни­тельно повернуться по дуге на величину А₁B₁. Эта часть оборота n_д есть то дополнительное, вращение, которое должно быть сообщено столу через гитару дифференциала. При дальнейшем перемещении фрезы из точки А₁ в точку А₂ стол дополнительно повернется на величину А₂B₂.

Величину А₁B₁ нетрудно вычислить. Из треугольника DEF развертки винтовой линии косого зуба

T=pdctgb=pm_szctgb=pmz/sinb,

где T- шаг винтовой линии; d - диаметр начальной окруж­ности; b - угол наклона винто­вой линии; m_s, m — торцовый и нормальный модули.

Из подобия треугольников DEF и А₁EB₁ величина n_Д определяется как отношение длины А₁B₁ к длине начальной окружности pd:

Если фреза пройдёт путь AD, то n_Д=1 т. е. за время перемещения фрезы на шаг Т винтовой линии зуба (впадины) заготовка должна сделать один дополнительный оборот. При этом фреза сделает z/z' оборотов. Если вертикальная подача s_B и ширина колеса равны шагу винтовой ка­навки Т, то за время перемещения фрезы относительно заготовки на вели­чину Т стол сделает T/sB оборотов; тогда фреза при нарезании прямозубого колеса, за это же время совершит оборотов.

Рис. 107. Развертка косозубого колеса

При нарезании косозубых колес, как было показано, стол должен сде­лать один дополнительный оборот для того, чтобы зубья фрезы переме­щались по наклонной канавке. В этом случае полное число оборотов

Таким образом, расчетные перемещения для стола и фрезы об.

стола ®() об. фрезы..

Умножая уравнение на s_B/T, получим расчетные перемещения, отне­сенные к одному обороту стола:

1 об. стола®() об. фрезы

Сравнивая эти расчетные перемещения с перемещениями при нарезании прямозубых колес, заметим, что здесь фреза за один оборот стола совершит дополнительно оборотов.

Расчет настройки гитары деления зависит от способа передачи допол-
нительного вращения заготовке. Существует два метода настройки — диф-
ференциальный и бездифференциальный.

Дифференциальную настройку применяют в том случае, если дополни­тельное вращение заготовки сообщается по специальной кинематической цепи через дифференциал, который суммирует основное и дополнительное вращения и передает их столу. Уравнение кинематического баланса допол­нительной цепи согласно расчетному перемещению

Передаточное отношение дифференциала i_диф = 2. Подставляя в уравне­ние кинематического баланса это значение и значение i_кп получим

Если вместо Т подставите его 'значение, равное pmz/sinb то получим формулу настройки

где m — нормальный модуль, мм.

Бездифференциальную настройку используют в том случае, когда ос­новное и дополнительное вращения заготовке сообщает одна кинематиче­ская цепь — цепь деления. Этот метод применяют редко в связи со слож­ностью подбора сменных колес этой гитары.

В этом случае необходимо соответствующим образом согласовать вра­щение фрезы и заготовки.

Уравнение перемещений для основной цепи запишется в виде

При i_диф = 1 отношение e/f = 1 и

При подстановке в формулу значения сменных колес гитары деления-следует подставить точное фактическое значение вертикальной подачи.

Настройка станка для нарезания червячных колес. Существует два мето­да нарезания зубьев червячных колес: радиальной и тангенциальной додачами.

При фрезеровании зубьев червячных колес радиальной подачей s_p (рис. 108,а) фреза перемещается к заготовке в радиальном направлении до тех Пор, пока между осью, фрезы и центром нарезаемого колеса не установит­ся размер A Для осуществления данного метода необходимы следующие движения: вращение червячной фрезы, вращение заготовки и радиальная.подача фрезы. Фреза и заготовка совершают такие же вращательные дви­жения и при нарезании прямозубых цилиндрических колес, поэтому гитара деления настраивается также. Цепь верти­кальной подачи суппорта отключается.

Настройку гитары подач рассчитывают на основании следующих соображений. За один оборот заготовки (стола) фреза пере­местится на величину радиальной подачи s_p. Следовательно, начальным звеном кинематической цепи будет стол, а конечным - винт с шагом t₂ = 10 мм:

1 об. стола ®S_p мм/об. стола

Уравнение кинематического баланса

При обработке червячных колес по методу тангенциальной подачи при­меняют червячные фрезы с конусной заборной частью. Цилиндрическая-часть этой фрезы соответствует размерам и профилю червяка, в зацепле­нии с которым будет работать нарезаемое колесо. Фрезу устанавливают относительно заготовки по данному межосёвому расстоянию А (рис. 108,6). Наряду с движением огибания (обкатки) фрезе сообщают подачу вдоль ее оси. При нарезании зубьев червячных колес по данному методу необхо­димы следующие движения: вращение фрезы, вращение заготовки, осевая подача фрезы и дополнительное вращение заготовки, вызываемое осевым перемещением фрезы.

Рис.108. Схема нарезания зубьев червячных колес

Диагональное фрезерование. Зуборезный инструмент - очень сложный и дорогостоящий (стоимость инструмента составляет 50% стоимости зубо­резной операции), поэтому мероприятия, направленные на повышение его стойкости, занимают важное место при эксплуатации зубофрезерных стан­ков. Червячные фрезы в основном изнашиваются на небольшом участке, так как их контакт с заготовкой небольшой по сравнению с длиной фрезы. Обычно из нескольких десятков зубьев фрезы изнашиваются только три-пять. Очевидно, для более полного использования фрезы необходимо пе­риодически осуществлять ее осевую передвижку, что будет выравнивать, износ и увеличивать стойкость, а значит, и срок службы фрезы, Наиболь­ший эффект дает работа с непрерывным осевым перемещением фрезы во время нарезания заготовки методом диагонального зубофрезерования.

Рис.109. Схема зубанарезания методом диагональной подачи

При этом методе червячной фрезе сообщают одновременно две пода­чи — одну параллельно оси нарезаемого колеса и другую вдоль оси фрезы, в результате чего фреза будет перемещаться по диагонали!

На рис. 109 приведена схема зубонарезания с применением диагональ­ной подачи 5Д. Когда фреза пройдет вдоль своей оси путь /р, а по вертика­ли - путь Б, стол станка сделает l_p/s₀ = B/s_B оборотов; отсюда

где s_В - вертикальная подача, мм/об; s₀ - осевая подача,. Мм/об; В — ширина зубчатого колеса, мм; l_р - рабочая длина фрезы; можно принимать l_р = L - 6,6m мм; здесь L - длина передней части фрезы, мм; т- модуль зубчатого колеса, мм.

Для осуществления диагонального фрезерования необходимо иметь на станке специальный суппорт, обеспечивающий непрерывное перемещение фрезы. В рассматриваемой модели станка такого устройства нет, и осевая периодическая передвижка фрезы осуществляется от отдельного электро­двигателя (поз. 72 на рис. 105).

Дата добавления: 2015-06-25