книги / Металлорежущие станки Краткий курс

ные им детали. Для этого зубофрезерные станки должны обеспе­ чить следующие движения: а) главное — вращение червячной фрезы; б) согласованное с ним вращение нарезаемой заготовки; в) движение подачи инструмента.

Зубофрезериые станки, работающие по методу обката, различ­ ные по своей конструкции и размерам, имеют единую принципи­ альную кинематическую структуру. На рис. 248 представлен общий вид зубофрезерного станка. На направляющих стойки 1 станины смонтирован фрезерный суппорт 2, несущий шпиндель червячной

фрезы. На горизонтальных направляющих станины расположены салазки со столом 3. Оправка 4 служит для установки и закрепле­ ния заготовок. Верхний конец ее при необходимости вводится в люнет 5. Стойка 6, на которой крепится люнет с помощью верх­ ней балки 7, связана со стойкой /, образуя вместе со станиной жест­ кую систему. Справа станины размещены основные механизмы при­ вода и гитары настройки подачи 8, деления 9, дифференциала 10.

Кинематическая схема станка мод. 5Е32 (рис. 249) состоит из следующих цепей: а) главного движения; б) делительной; в) верти­ кальной подачи фрезерного суппорта; г) горизонтальной подачи стола; д) дифференциальной.

Вращение шпинделя IX червячной фрезы — главное движение осуществляется от электродвигателя 5<5, через ременную передачу

со шкивами 56—57, зубчатые колеса 1—2, 18—19, сменные колеса А —В гитары скоростей, конические передачи 20—21, 22—23, 24—40

подъема винтовой линии витков червячной фрезы (на схеме она показана в плоскости чертежа). Коническое зубчатое колесо 22 скользит по шлицам вала VI, чем обеспечивает передачу вращения шпинделю при вертикальном перемещении суппорта.

При нарезании прямозубых колес стол получает вращение от электродвигателя 58 по цепи передач 56—57, 1—2, 18—19, А —В, 3—4 и сообщает вращение коническому дифференциалу, состоя­ щему из колес 5, 6 и 7. Водило дифференциала свободно наса­ жено на вал X, но при помощи кулачковой муфты М2, сидящей на этом вале на скользящей шпонке, может образовать с ним единую жесткую систему. В этом случае передаточное отношение диффе­ ренциала ii-x = 1* Вращение валаХ через зубчатые колеса e —f и сменные колеса а—Ъ, с —d гитары деления передается валу XII, от­ куда через червячную пару 43—44 вращение сообщается столу 61. При включенном дифференциале муфта М2выводится из зацепления.

При включении муфты М2 вправо водило освобождается, и по­ этому вал X получает вращение через дифференциал от звена I к звену X с передаточным отношением ^__х = 1. При таком положе­ нии муфты М2 движение столу 61 передается по двум парал­ лельным цепям. Цепь основного вращения состоит из вала /, дифференциала, вала X, передач е — f, а — Ъ, с — d и 43—44. Вторая цепь, сообщающая столу дополнительное вращение, начи­ нается с вала X II и включает в себя передачи10—11, сменные колеса ах — Ьг, сх — dx гитары подач, муфту Мх, сменные колеса а2 — Ъ2, с2 —d2гитары дифференциала, червячную пару 9—8, передачу диф­ ференциала от звена XVI к звену X (J'XVI- X = 2), е — f, а — Ь,

с — d, 43—44.

От винта 31 осуществляется вертикальная подача фрезерного суппорта. Во время рабочей подачи он получает вращение от вала X II через червячную пару 10—11, сменные колеса ах—Ьх, сЛ— dx, гитары подач, муфту Мх и зубчатые передачи 12—13, 14—15, 25—26, 27—28, 29—30. При ускоренном перемещении суппорта вращение винту сообщает электродвигатель 59 через винтовую пару 16—17 и далее по предыдущей цепи (муфта Мх выключена).

От винтовой пары с неподвижным винтом 45 осуществляется горизонтальная подача стойки 64. Гайка, смонтированная в сту­ пице конического колеса 39, получает вращение от вала XX через червячную пару 32—33 и конические зубчатые колеса 38—39.

Для быстрого установочного перемещения фрезерного суппорта в станке имеется специальная кинематическая цепь, которая пере­ дает движение от электродвигателя 65 через цепную передачу 66— 67 и червячную пару 68—69 на винт 70.

Кинематические связи между отдельными звеньями станка уста­ навливают с помощью настраиваемых кинематических цепей, имею­ щих органы настройки в виде гитар: а) скоростей; б) деления; в) подачи и г) дифференциала. Определение передаточных отноше­ ний и чисел зубьев сменных колес составляет основную задачу кинематического расчета настройки.

Расчет настройки для обработки прямозубых колес

Исходными данными для расчета являются: модуль т; число зубьев z; материал заготовки. Подбирая червячную фрезу, уста­ навливают ее диаметр й ф , заходность к и материал режущей части.

Для обработки зубьев прямозубых колес требуются три движе­ ния: 1) вращение фрезы; 2) вращение заготовки; 3) движение подачи.

к определению параметров трех гитар: скоростей, деления и подачи. При расчете настройки гитары скоростей по нормативам режи­ мов резания определяют допустимую скорость резания, а по диа­

Отсюда передаточное отношение сменных колес гитары ско­ ростей

Л _п п

где Cv — постоянная скоростной цепи.

Расчет настройки гитары деления. Вращение фрезы и заготовки связано жесткой кинематической цепью. Допустим, что шпиндель фрезы будет начальным звеном цепи, а стол с заготовкой — конеч­ ным. Тогда уравнение кинематического баланса можно записать так:

1 об. фрезы •iom фрезы до стола = — об. СТОЛа,

ИЛИ

В рассматриваемом случае ii_x = 1, а отношение у устанавли­

вают в зависимости от диапазона чисел зубьев нарезаемого колеса:

И в редких случаях для предварительной обработки двухзаходные {к = 2) и более.

Расчет настройки гитары подачи. Подачей при зубофрезеровании называют величину перемещения червячной фрезы вдоль оси заготовки за один оборот последней (см. рис. 247, б). Для рассмат­ риваемого случая это будет величина перемещения суппорта за один оборот стола. В кинематической цепи, связывающей враще­ ние стола с вращением винта 31 (см. рис. 249), перемещающего фрезерный суппорт, стол является начальным звеном, а винт 31

где ^31 — шаг винта 57.

Расчет настройки для обработки косозубых колес

Для обработки зубьев косозубых колес необходимы те же дви­ жения, что и для прямозубых колес: а) вращение фрезы; б) враще­ ние заготовки и в) движение подачи. Соотношение между числами оборотов фрезы и заготовки здесь несколько иное, так как для обра­ зования косого зуба требуется дополнительное вращение заготовки. Последнее может совпадать, а может и не совпадать с направлением основного вращения заготовки. Это зависит от направления винто­ вых линий витков червячной фрезы и зубьев нарезаемого колеса. В первом случае дополнительный поворот приплюсовывают к ос­ новному, во втором — вычитают.

Допустим, что мы имеем начальный цилиндр косозубого колеса диаметром d (рис. 250). Линия АС представляет собой направление оси одной из впадин колеса и является винтовой линией. Продол­ жим образующие цилиндра и винтовую линию впадины, пока не получим один полный виток. Разрежем цилиндр по линии AD и развернем на плоскость. Винтовая линия будет в виде прямой

DE, с шагом Т и углом наклона р.Соотношения между параметрами винтовой линии определяются из треугольника DEF:

где ms и m — торцовый и нормальный модули.

Червячную фрезу и заготовку приведем в контакт и возьмем одну из точек, находящуюся на оси впадины. Точка одновременно будет принадлежать и червячной фрезе, и заготовке.

Обозначим точку в контакте, принадлежащую фрезе, через Л, а заготовке — через В. Эти точки всегда должны совпадать, будучи на оси впадины, что и имеет место в начальный момент.

Допустим, что при обкатке заготовка сделает один обо­ рот. Тогда фреза опустится на величину подачи s и точка контакта А займет положе­ ние точки Аъ в то время как точка В окажется в положе­ нии точки Bv Чтобы точки Аг и Вх совпали, т. е. чтобы виток червячной фрезы на­ ходился во впадине нарезае­ мого колеса, необходимо за­ готовку дополнительно повер­ нуть на величину дуги AXBV

Размер ее нетрудно вычислить по развертке, измерив отрезок AiBx; величина дополнительного поворота заготовки (п0) может быть определена, исходя из подобия треугольников, как отношение длины дуги А1В1 к длине начальной окружности nd\

Если фреза пройдет путь AD, то пд = 1, т. е. за время переме­ щения фрезы на величину шага Т винтовой линии зуба (впадины) заготовка должна сделать один дополнительный оборот. Изменение направления дополнительного вращения достигают установкой или снятием на гитаре дифференциала промежуточного колеса.

Метод расчета настройки гитар скоростей и подач при нарезании косозубых колес тот же, что и при расчете настройки соответствую­ щих гитар при нарезании прямозубых колес. Расчет настройки гитары деления зависит от способа передачи дополнительного вращения заготовке. Существует два метода настройки — дифферен­ циальный и бездифференциальный. Рассмотрим каждый из них.

Метод дифференциальной настройки применяют в том случае, если дополнительное вращение заготовке сообщается по специ­

альной кинематической цепи, через дифференциал, который, сум­ мируя основное и дополнительное вращение, передает его столу. Для подготовки станка к работе необходимо включить дифферен­ циал (см. рис. 249) и согласно расчету установить на его гитару сменные колеса. Расчет настройки гитары деления для осуществле­ ния основного вращения заготовки производится, как и в преды­ дущем случае, по формуле (144). Хотя дифференциал включен, передаточное отношение его ii_ x = 1* Следовательно, величина Сд в уравнении (144) сохраняется.

При настройке гитары дифференциала будем исходить из сле­ дующих соображений. Если винт 31 повернуть на один оборот, то суппорт и червячная фреза переместятся на величину шага винта (см. рис. 249). А для такого перемещения фрезы дополни­ тельный поворот заготовки (стола) согласно формуле (146) соста­

Таким образом, имеЙм цепь дополнительного вращения с на­ чальным звеном — винт 31 и конечным звеном — стол. За один

Метод бездифференциалъной настройки используется в том случае, когда и основное, и дополнительное вращение заготовке сообщает одна кинематическая цепь — цепь деления. Этот метод применяется редко в связи со сложностью подбора сменных колес гитары деления, причем должны быть соответствующим образом согласованы вращения фрезы и заготовки.

При нарезании прямых зубьев за период опускания фрезы на

Т

величину шага Т заготовка должна сделать — оборотов, а фреза

в это же время ^ оборотов, где z — число зубьев нарезае­

мого колеса; к — число заходов фрезы.

Для получения винтовых зубьев необходимо за тот же период заготовке сделать добавочно ± 1 оборот. При этом фреза получит

± j дополнительных оборотов. Суммарное число оборотов фрезы

Т z , z

S к — к ш

Если принять фрезу за начальное, а заготовку за конечное звено цепи, то уравнение кинематического баланса примет вид

где i d — передаточное отношение сменных колес гитары деления; in — передаточное отношение постоянных зубчатых передач

кинематической цепи от вала фрезы до стола.

Рис. 251. Схемы установки червячной фрезы на станке:

ходная, колесо леЕое

(X — угол подъема витков фрезы; р — угол наклона зуба колеса; 1 — фреза; 2 — нарезаемое колесо)

При обработке зубчатых колес большое значение имеет уста­ новка червячной фрезы. Направление витков фрезы должно совпа­ дать с направлением впадин нарезаемого колеса. Для этого необ­ ходимо повернуть суппорт в вертикальной плоскости на некоторый угол, величина которого зависит от того, какое колесо нарезается: прямозубое или косозубое. Для последнего важны направление и угол наклона зубьев. Направление поворота определяется на­ правлением витков червячной фрезы. Рис. 251, а-е поясняет направ­ ление поворота и величину углов установки суппорта при фрезе­ ровании прямозубых и косозубых колес.

Расчет настройки для обработки зубьев червячных колес

Первый заключается в том, что в процессе обработки фрезе сообщается радиальная подача sp (рис. 252). Вследствие этого расстояние А между осью фрезы и центром нарезаемого колеса Постепенно уменьшается. После врезания фрезы на заданную глу­ бину радиальная подача прекращается. Таким образом, для осу­ ществления данного метода необходимы следующие движения: вращение червячной фрезы, вращение заготовки и радиальная подача заготовки. Размеры и профиль фрезы соответствуют червяку, в паре с которым на­ резаемое колесо будет работать.

Для рассматриваемого стан­ ка настройку гитары скоростей и гитары деления рассчитывают, как и для прямозубых колес. Цепь вертикальной подачи суп­ порта отключается. Настройку гитары подач при обработке ко­ лес по методу радиальных подач

рассчитывают на основании сле­ дующих соображений. Радиаль­ ной подачей в горизонтальном направлении (sp) называют вели­

чину перемещения фрезы за один оборот заготовки. Следовательно, начальным звеном кинематической цепи будет стол, а конечным — гайка 45 (см. рис. 249).

При обработке червячных колес по методу тангенциальной подачи применяют червячные фрезы с конусной заборной частью. Цилиндрическая часть этой фрезы также соответствует размерам и профилю червяка, в зацеплении с которым будет работать наре­ заемое колесо. Фрезу устанавливают относительно заготовки по заданному межосевому расстоянию А (рис. 253). Наряду с движе­ нием обката фрезе сообщают подачу вдоль ее оси, поэтому такой метод называют также методом осевой подачи. Фреза имеет забор­ ный конус для равномерного распределения работы между отдель­ ными витками червячной фрезы. При нарезании зубьев червячных колес по данному методу необходимы следующие движения: враще­ ние фрезы, вращение заготовки, осевая подача фрезы, дополнитель­ ное вращение заготовки, вызываемое осевым перемещением фрезы.