10. Затыловочные станки

10.1. Общие сведения

Рис. 10.1. Виды фрез, затылуемых на токарно-затыловочных станках:

а – фасонная дисковая; б – модульная дисковая; в – резьбовая гребенчатая; г – цилиндрическая с винтовыми зубьями; д – червячная цилиндрическая; е – червячная коническая

Затыловочные станки предназначены для затылования задних поверхностей зубьев дисковых фасонных (рис. 10.1, а) и модульных (рис. 10.1, б) фрез, резьбовых дисковых и гребенчатых (рис.10.1, в) фрез, цилиндрических фрез с прямыми и винтовыми (рис. 10.1, г) зубьями, червячных цилиндрических (рис. 10.1, д) и конических (рис. 10.1, е) зуборезных фрез, метчиков и плашек с целью сохранения неизменности профиля зубьев и величин задних углов режущих зубьев при переточках их по передним поверхностям.

Процесс затылования заключается в том, что фрезу с предварительно профрезерованными канавками между зубьями закрепляют на оправке в шпинделе станка. Фреза получает вращение с заданной частотой. Затыловочному резцу задают возвратно-поступательное движение в поперечном направлении с помощью кулачка, контур которого очерчен по архимедовой спирали. Кулачки делают сменными, с различным шагом спирали в соответствии с величиной падения затылка зуба фрезы h (рис. 10.2, а, б). Затылование производится в результате сложения двух движений (рис. 10.2, а): вращательного движения детали 1 и возвратно- поступательного движения инструмента 2 к детали.

Когда инструмент достигает конца зуба, за которым начинается стружечная канавка, он быстро отходит в исходное положение. При дальнейшем вращении детали эти движения инструмента повторяются. Описанные движения инструмента осуществляются от кулачка (рис. 10.2, б), который установлен в специальном суппорте (рис. 10.2, в). Подвижная часть суппорта 1 с пальцем 2 прижимается к кулачку 3 под действием пружины 4. Движение подвижной части суппорта вперед сопровождается сжатием пружины, которое происходит под действием кулачка на участке кривой ВА вращающегося кулачка (рис. 10.2, б), а возврат в исходное положение – под действием пружины на участке кулачка АВ.

Рис. 10.2. Схема затылования

В зависимости от вида затылуемого инструмента и характера затылования существуют различные схемы движений инструмента и заготовки при затыловании.

Затылование дисковых фасонных фрез происходит при непрерывном и равномерном вращении фрезы и возвратно-поступательном движении резца в поперечном направлении (рис. 10.3, а). Резец имеет фасонный профиль, соответствующий профилю зубьев затылуемой фрезы.

Расчетные перемещения конечных звеньев кинематических цепей при затыловании дисковой фрезы, имеющей z зубьев:

электродвигателя – шпинделя;

1 об. шпинделя – z двойных ходов резца – z об. кулачка;

При затыловании цилиндрических фрез с прямыми канавками на станке осуществляются следующие движения: вращение фрезы, непрерывно повторяющееся возвратно-поступательное движение резца в поперечном направлении и продольное перемещение инструмента параллельно оси заготовки. Первые два движения, образуя сложное формообразующее движение, обеспечивают получение профиля зубьев фрезы, третье движение является движением продольной подачи.

Рис. 10.3. Схемы затылования фрез

Расчетные перемещения конечных звеньев при затыловании цилиндрических фрез с прямыми канавками:

электродвигателя – шпинделя;

1 об. шпинделя –z об. кулачка;

1 об. шпинделя – S мм продольного перемещения резца;

При затыловании метчиков с прямыми канавками величина продольной подачи соответствует шагу р резьбы затылуемого метчика. Расчетные перемещения для этого случая:

об. электродвигателя – об. шпинделя

1 об. шпинделя –z об. кулачка

1 об. шпинделя – р мм продольного перемещения резца

При затыловании червячных фрез с винтовыми канавками на станке осуществляются следующие движения: вращение фрезы, продольное перемещение инструмента параллельно оси заготовки, соответствующее шагу р винтовой линии резьбы фрезы; возвратно-поступательное движение резца в поперечном направлении. Все три движения связаны между собой. На рис. 10.3, б показана червячная фреза с винтовыми канавками: D – диаметр начальной окружности фрезы; р – шаг резьбы; β – угол подъема винтовой линии резьбы фрезы; α – угол наклона винтовой канавки. Если бы фреза имела прямые канавки (см. рис. 10.3, в), то при затыловании было бы необходимо, чтобы после каждого оборота фрезы резец перемещался в продольном направлении на шаг винтовой линии р и, сделав z двойных ходов за один оборот фрезы, оказывался в точках пересечения винтовой линии резьбы фрезы с канавкой, т. е. в точках a, b, c, d, e и т. д.

При обработке фрезы с винтовыми канавками резец в течение каждого оборота фрезы, по-прежнему смещаясь в продольном направлении на шаг р, должен делать отличное от z число двойных ходов. Это вызвано тем, что положение резца в точках a, b, c, d, e и т. д. не соответствует началу затылования очередных зубьев (точки a, b, c, d, e и т. д.). Следовательно, расчетные перемещения для затылования червячной фрезы с винтовыми канавками должны отличаться от расчетных перемещений инструмента с прямыми канавками.

На рис. 10.3, г показана развертка условной червячной фрезы, длина которой равна шагу Т винтовой канавки (an – развертка винтовой канавки фрезы, аа – развертка начальной окружности фрезы, на которой размещено z зубьев). Точками а, а₁, а₂, а₃ на торце фрезы обозначены начало винтовых канавок, разделяющих зубья. На длине одного витка резьбы фрезы (отрезок аb) размещено больше чем z зубьев; на отрезке ab – z зубьев и на отрезке фрезы bb – z зубьев. Следовательно, резец за каждый оборот фрезы, проходя один виток резьбы фрезы (отрезок ab, bc, cd, de и т. д.), должен будет сделать (z + z) двойных ходов.