5.2.1. Структуры станков для обработки конических колес

Процесс формообразования боковой поверхности зубьев на зуборезных и зубошлифовальных станках этого типа идентичен, поэтому их кинематические структуры однотипны. Как отмечалось выше, с помощью одного или двух независимых друг от друга простых движений создается зуб на воображаемом производящем колесе, а затем одним сложным формообразующим движением, включающим взаимосвязанные вращения люльки и заготовки, имитируется зацепление производящего и нарезаемого колес. После обработки одного зуба заготовка должна совершить делительный поворот на определенный угол. Так как заготовка участвует и в движении обката, и в движении деления, кинематические группы обката и деления должны быть соединены между собой.

Способ соединения групп деления и обката является наиболее существенным фактором, влияющим на кинематическую структуру станка, хотя и при одном и том же способе соединения групп кинематические структуры могут отличаться одна от другой, например применением отдельных двигателей для каждой группы или возможностью включения в цепь обката модификатора и т.д.

Кинематическая структура станка нарезания прямозубого конического колеса по методу обкатки состоит из двух формообразующих групп. Одна группа обеспечивает движение качения В₁ и В₂ (рис. 5.15) заготовки 1 по плоскому колесу, вторая – образование формы зуба по длине (П₁). Если резцу 2, размещенному на люльке 3 станка, сообщить прямолинейное возвратно-поступательное движение (от кривошипа 4) по образующей конуса заготовки, то на воображаемом плоском колесе и на нарезаемом коническом колесе получится прямой зуб.

Для обеспечения согласованного движения люльки и заготовки в це­пи предусмотрен узел настройки ix . Цепь деления имеет орган настройки iy. За один цикл работы станка нарезается один зуб. Последовательность движений в каж­дом цикле будет следующей: а) рабочий ход – люлька 3 поворачивается по стрелке В1 на угол , когда резцы выйдут из зацепления с заготовкой (заготовка получает движение В2,

Рис. 5.15. Структурная схема станка для нарезания прямозубого конического колеса

а резцы – П₁), полностью обрабатывается один зуб; б) холостой ход – люлька вращается в обратном направлении и возвращается в исходное положение; заготовка отводится от резцов, чтобы при обратном ходе они ее не задевали; в) делительный процесс в конце холостого хода при помощи делительного диска 5 и суммирующего механизма 6 – заготовка поворачивается на Z_i зубьев.

В общем случае различают параллельный, последовательный и смешанный (параллельно-последовательный) способы соединения групп, в соответствии с которыми видоизменяется и кинематическая структура станка.

Рассмотрим эти структуры на примере станка для нарезания (шлифования) конических колес с дуговым зубом. При параллельном способе соединения групп обката Ф(В₂ В₃) и деления Д(В₄) (рис. 5.16, а) делительный поворот заготовки на один зуб совершается без прерывания сложного движения обката (параллельно) через суммирующий механизм (дифференциал), расположенный во внутренней связи этой группы. Это происходит во время холостого хода, когда люлька и заготовка возвращаются в исходное положение. По команде от системы управления делительный диск расфиксируется и одновременно включается муфта М₁, благодаря чему по цепи М₁–1–2–i_S –8–10–1––i_дел–7 заготовка получит дополнительное вращение В₄, которое прекратится, когда делительный диск, совершив один оборот, будет остановлен фиксатором, а муфта М₁ выключена.

а	б

Рис. 5.16. Кинематические структуры станков для нарезания конических колес с дуговыми зубьями: а – при параллельном; б – при последовательном способе соединения групп формообразования и деления

Управление быстрым отводом-подводом заготовки в начале и конце холостого хода, включением реверса Р, муфты М₁ и расфиксацией делительного диска ДД при делении осуществляется барабаном (распределительным валом) управления БУ, который совершает за цикл 1 оборот.

Цепь главного движения: n_М  n_р.г,

при этом расчетная цепь на схеме включает:

М₁ – 1 – 2 – i_v – 3 – 4 – В₁,

i_{v –} настройка частоты вращения инструмента, соответствующей требуемой скорости резания.

Цепь обката: об. люльки об. заготовки; расчетная цепь: В₂ – 5 – 6 – i_проф–  – i_дел –7 – В₃,

где i_проф – настройка цепи обката, имитирующей зацепление производящего и нарезаемого колес.

При кинематической настройке этой структуры указанные выше расчетные перемещения сохраняют свои значения, в том числе и для органа i_дел. Особенность процесса деления в данном случае состоит в том, что заготовка не обгоняет производящее колесо на один зуб, а наоборот, отстает от него, т.е. делительный поворот на один зуб осуществляется как бы в обратном направлении.

При смешанном (параллельно-последовательном) способе соединении групп (рис. 5.17) во время холостого хода только люлька возвращается в исходное положение, а заготовка своего направления вращения не меняет, и с началом нового цикла на ней будет нарезаться зуб, отстоящий от только что нарезанного на Z_i пропущенных зубьев.

Делительный поворот заготовки Д(В₃) в этом случае составляет не , как это было при первых двух способах, а , и осуществляется он в течение всего цикла работы станка. Таким образом, вращение заготовки при нарезании всех зубьев представляет собой непрерывное следование длительных циклов , при этом числа Z_i и Z_заг не должны иметь общих множителей.

Рис. 5.17. Кинематическая структура станка для нарезания конических колес с дуговыми зубьями при смешанном способе соединения групп

формообразования и деления

Смешанный способ соединения групп реализуется включением в цепь между люлькой и заготовкой реверса без проскальзывания, в качестве которого используются кулачки барабанного типа и зубчатые реверсы из цилиндрических и конических колес.

В типовой структуре на рис. 5.17 применен реверс в виде подковообразного составного зубчатого колеса, полученного путем стыковки отдельных секторов зубчатых колес с наружным и внутренним зацеплением. При постоянном направлении вращения ведущей шестерни реверса Z_в.ш реверсирование составного зубчатого колеса наступает в момент перехода Z_в.ш от сцепления с внешним контуром подковы с внутренними зубьями к сцеплению с внутренним контуром подковы с наружными зубьями, а также при последующей смене контуров подковы в обратном порядке. За один цикл составное колесо совершает одно качательное движение, которое через наружный зубчатый венец, ведомое колесо Z_вд и цепь с органом настройки i_проф передается люльке станка.

Количество пропускаемых на заготовке зубьев Z_i за один цикл деления рассчитывается, исходя из требуемого для профилирования зуба угла ° качания люльки и возврата ее в исходное положение. Поэтому в данной структуре нет специального органа настройки i_к.л для угла °, который был в предыдущих случаях.

С помощью органов настройки этой типовой структуры регулируются параметры движений того же физического смысла, что и в предыдущих структурах. При этом расчет частоты вращения резцовой головки осуществляется точно так же, как и в предыдущих структурах.

Расчетные перемещения:

об. люльки  об. заготовки.

Расчетная цепь: В₂ – 5 – Z_вд – наружный зубчатый венец – внешний контур подковы составного колеса – Z_вщ – 8 – 9 –

Цепь деления.

Расчетные перемещения: