1 Об. Кулачка врезания 3 → п об. Шпинделя заготовки.

УКЦ (ФН):

п = 1 (26/26) (35/35) (20/20) (1/i_x) (i_∑) (45/30) (2/36) =2,

так как i_∑ = 2 (водило ведущее), а на гитару i_x устанавливают две пары сменных зубчатых колес 30/90 и 30/120.

Перемещение шлифовального круга в радиальном направлении на полную глубину шлифования осуществляется от кулачка 3. Настройка производится по конечному установочному перемещению шлифовального круга посредством винта 7, перемещающего шлифовальную бабку в радиальном направлении.

Частные кинематические структуры анализируемого станка, используемые при затыловании режущих инструментов, рассмотрим в соответствующем разделе после изучения основных схем формообразования затылованных поверхностей и вывода общего уравнения затылования.

3.6. Затыловочные станки

Затылование – это специальный вид обработки задних поверхностей зубьев режущих инструментов. Чаще всего затылуют зубья фрез: дисковых, цилиндрических с прямолинейными и спиральными стружечными канавками, резьбовых и червячных, а также зубья метчиков.

Фрезы с затылованными зубьями (рис. 3.46,а) перетачивают только по передним поверхностям, причем плоскость заточки проходит через ось фрезы, благодаря чему профиль зубьев и задний угол сохраняются неизменными. Поэтому фрезы, применяемые для обработки фасонных поверхностей, обязательно подвергают затылованию. Затылование зубьев обычно производят по архимедовой спирали.

Во время затылования заготовка 1 (рис. 3.46,б) равномерно вращается, а резец 2 совершает поступательно-возвратное перемещение – движение затылования. Перемещение резца осуществляется от равномерно вращающегося кулачка 3, профиль которого выбирают в зависимости от спада h затылка зуба фрезы (рис. 3.46,в). Приближенно

h = π D tgα/z,

где D – диаметр фрезы; z – число зубьев фрезы; α – задний угол.

При затыловании за один оборот заготовки фрезы резец должен подойти к ней столько раз, сколько зубьев у фрезы.

Рис. 3.46. Схема затылования зубъев Рис. 3.47. Развертка червячной фрезы

дисковой фрезы

При затыловании дисковых фрез, когда периметр профиля зуба невелик, применяют один фасонный резец. Во время обработки заготовка фрезы получает равномерное вращение, а резец – движение затылования и подачу на глубину резания. При затыловании цилиндрических фрез с прямолинейными стружечными канавками резец дополнительно перемещается параллельно оси заготовки (продольная подача). При затыловании цилиндрических фрез со спиральными стружечными канавками необходимо, чтобы резец, перемещаясь вдоль оси заготовки, следовал бы по спиральной линии зуба.

Рассмотрим вывод общего уравнения затылования на примере затылования червячной фрезы. Червячная фреза (рис. 3.47,а) имеет резьбовую нарезку с шагом P и спиральные стружечные канавки с шагом T, которые выполнены перпендикулярно винтовой нарезки. На рис. 3.47,б приведена развертка червячной фрезы, где kf - направление спиральной стружечной канавки, а линии, перпендикулярные ей, - винтовая нарезка, D – диаметр червячной фрезы.

Во время затылования резец при продольном перемещении должен за один цикл обработки переместиться на величину s₀, для того чтобы он пришел в точку b, находящуюся на линии спиральной стружечной канавки.

Из подобия треугольников Δadf ~ Δbde (рис. 3.47,б) определим обороты заготовки за один цикл затылования

l/πd = be/af = s₀/P .

Выразим отношение s₀/P через известные величины P и T. Тогда из подобия треугольников Δabc ~ Δadf и Δbfc ~ Δkfm получим

bc/πD = (P-s₀)/P и bc/πD = s₀/T.

Таким образом,

(P-s₀)/P = s₀/T или P/T = (P-s₀)/s₀ = (P/s₀) -1; (T+P)/T = P/s₀,

и окончательно

s₀/P = T/(T+P).

За один цикл затылования кулачок должен выполнить один оборот, тогда уравнение кинематической цепи может быть записано

T/(T+P) оборота заготовки → 1 обороту кулачка.

Однако расчет настройки расчетной цепи затылования, как правило, ведут на один оборот заготовки. Поэтому разделим обе части уравнения на величину T/(T+P), тогда получим

1 оборот заготовки → (T+P/T) кулачка.

Это соответствует условию, что затылуемая фреза имеет один зуб. Если же затылуемая фреза имеет z зубьев, тогда

1 оборот заготовки → z ((T+P)/T) оборота кулачка.

Или окончательно

1 оборот заготовки → z + zP/T оборота кулачка.

Это и есть общее уравнение затылования. Это уравнение получено при условии, что кулачок имеет один рабочий профиль. В современных затыловочных станках, как правило, используют несколько кулачков с различным числом k рабочих профилей. Например, во всех модификациях станка модели 1811 используется три сменных кулачка с одним, двумя и тремя рабочими профилями. Введем в уравнение затылования поправку на k рабочих профилей. Тогда уравнение затылования примет вид

1 оборот заготовки → z/k + z/k (P/T) или z/k (1 + P/T) оборота кулачка.

В современных универсальных затыловочных станках при затыловании

а б

Рис. 3. 48. Типовые структурные схемы токарно-затыловочных станков:

а – для затылования дисковых фасонных фрез; б – для затылования ци-

линдрических фрез с прямолинейными стружечными канавками

цилиндрических фрез и метчиков со спиральными стружечными канавками или червячных фрез первое слагаемое z/k выполняется цепью затылования, а второе – z/k(P/T) дифференциальной цепью. При этом в кинематической структуре обе названные цепи соединены между собой планетарным дифференциалом. При затыловании цилиндрических фрез с прямолинейными стружечными канавками второе слагаемое равно нулю, так как T = ∞. В специализированных бездифференциальных станках более ранних выпусков, например, станке модели 1708 (США) осуществляется бездифференциальная настройка по приведенному уравнению затылования.

При затыловании многозубого инструмента необходимо также движение деления. Это движение в зависимости от затылуемого инструмента может быть элементарным (при затыловании дисковой фрезы) или двухэлементарным винтовым (при затыловании червячной фрезы). Движение деления осуществляяется после затылования каждого очередного зуба затылуемого инструмента. При этом движение деления является частью сложного формообразующего движения и, следовательно, выполняется формообразующей группой.

Формообразующая часть типовой структурной схемы токарно-затыловочного станка (рис. 3. 48,а) состоит из сложной двухэлементарной группы Ф_v(В₁П₂), воспроизводящей заднюю поверхность зубьев инструмента (направляющую). Внутренней связью группы, называемой цепью деления, является структурная цепь:

(В₁)шпиндель→i_x → z₁/z₂ → кулачок затылования →поперечный суппорт (П₂),

соединяющая шпиндель затылуемого инструмента с поперечным суппортом, несущим затылующий резец.

Внешняя связь – структурная цепь

М → i_v → шпиндель (звено соединения связей),

передающая энергию движения от электродвигателя во внутреннюю связь через звено соединения связей.

Группа настраивается по следующим параметрам: траектория – органом настройки i_x и кулачком затылования; на скорость – органом настройки i_v; на путь - кулачком затылования; на исходное положение – лимбом. Кулачок затылования выполняет также функцию специального реверса и отсчетного звена для движения деления.

Формообразующая часть типовой структурной схемы станка для затылования цилиндрических фрез с прямолинейными стружечными канавками (рис. 3.48,б) состоит из сложной трехэлементарной группы Ф_v(В₁П₂П₃), получаемой посредством введения во внутреннюю связь, рассмотренной двухэлементарной группы дополнительной цепи, воспроизводящей винторезное движение (продольную подачу) резца. Структура дополнительной цепи

(В₁) шпиндель → i_y → тяговый вал Р → продольный суппорт (П₃),

о беспечивает функциональную связь заготовки с продольным перемещением резца при затыловании.

При затыловании цилиндрических инструментов со спиральными стружечными канавками необходимо, чтобы резец, перемещаясь вдоль оси фрезы, следовал бы за спиральной линией режущей кромки ее зуба. Это условие обеспечивается введением в предшествующую структурную схему параллельно цепи деления дополнительной цепи, называемой дифференциальной (рис.3.49). Исполнитель Рис.3. 49. Структурная схема станка для затыло- ными органами обеих цепей яв- вания цилиндрических фрез со спиральными ляются шпиндель и поперечный стружечными канавками суппорт. Поэтому эти цепи сое-

динены между собой планетарным дифференциалом.

Структура дополнительной цепи

(В₁) шпиндель → i_y → i_φ → ∑ → z₁/z₂ → кулачок затылования→ суппорт (П₂).

Станкостроительная отрасль выпускает токарно-затыловочные станки как универсальные, содержащие все три рассмотренные структурные схемы, так и специальные классов точности П и В для обработки инструментов диаметром 50 – 500 мм, длиной 80 – 1225 мм и модулем 1 – 42 мм. Отрасль выпускает также шлифовально-затыловочные станки, отнесенные к группе резьбошлифовальных станков

Рассмотрим универсальный токарно-затыловочный станок модели 1Б811. Станок предназначен для затылования дисковых и фасонных фрез, затылуемых радиально, вдоль оси и под углом, а также червячно-модульных фрез с модулем до 8 мм.

Кинематическая структура (рис. 3.50) для затылования червячных модульных фрез состоит из сложной трехэлементарной группы формообразования Ф_v (В₁П₂П₃). Эта группа во внутренней связи содержит две кинематические цепи:

- цепь деления, связывающую шпиндель с кулачком и состоящую из двух параллельных ветвей, соединенных коническим дифференциалом;

- винторезную цепь, связывающую шпиндель с ходовым винтом.

Первая ветвь цепи деления:

шпиндель (В₁) → 96/24→ (80/20 или 50/50) → 44/36 → 45/47

→ 47/33 →∑ → i_x → 27/27 → кулачок → суппорт (П₂).

Рис. 3.50. Кинематическая схема токарно-затыловочного станка

Вторая ветвь цепи деления:

шпиндель (В₁) → ((96/24) (80/20) (54/54)) или ((96/24) (50/50) (54/54))

или (54/54) → (36/36 реверс) → i_y → 48/36 → 42/42 → i_φ → 3/19 → ∑

→ i_x → 27/27 → кулачок → суппорт (П₂).

Винторезная цепь:

шпиндель (В₁) → ((96/24) → (80/20) (54/54)) или ((96/24) (50/50) (54/54)) или (54/54) (36/36 реверс) → i_y → тяговый вал P_x → суппорт (П₃).

Внешняя связь группы:

М → 25/56 → 34/34 или 22/46 или 28/40 → 46/46 или 24/68 →