7. Зубообрабатывающие станки
7.1 Методы нарезания зубчатых колес и классификация станков для нарезания цилиндрических колес
В современном машиностроении широко применяются зубчатые колеса. Зубообрабатывающие станки предназначаются для нарезания и обработки зубьев колес различных видов. Нарезание зубьев производится двумя методами.
1. Метод копирования. Этот метод (рис.144, а, г) имеет ряд недостатков. Низкая производительность и точность обработки, дополнительные потери на холостые хода вследствие периодического поворота заготовки и возврата инструмента или заготовки в исходное положение, необходимость наличия комплекта инструмента в зависимости от модуля и числа зубьев нарезаемых колес. Преимущество - можно нарезать колеса на универсальных станках. Применяются при индивидуальном производстве.
2. Метод обкатки (огибания) (рис.145). Этот метод имеет следующие преимущества: большая производительность и точность обработки, автоматичность работы, одним инструментом определенного модуля можно нарезать колесо с любым числом зубьев того же модуля. В процессе нарезания зубьев про методу обкатки воспроизводится работа зубчатой передачи, т.е. заготовка и инструмент копируют движения зубчатой пары передачи, находящейся в зацеплении. При обработке колес применяются следующие виды обработки: фрезерование, долбление, строгание, шлифование, шевингование и притирание. Кроме того, станки можно распределить на следующие категории:
1. Станки, где в процессе нарезания зубьев копируются движения червячной передачи. Работу червяка выполняет червячная фреза, а червячного колеса - нарезаемая заготовка (рис.145, в).
2. Станки, где в процессе нарезания зубьев копируются движения пары зубчатых колес. Работу одного колеса выполняет долбяк, а другого колеса - нарезаемая заготовка (рис.145, д).
3. Станки, где в процессе нарезания копируются движения реечной передачи. Рейку представляет собой зуборезная гребенка, а реечного колеса - нарезаемая заготовка (рис.145, а).
7.2 Зубофрезерные станки
Методы обработки на зубофрезерном станке
Зубофрезерные полуавтоматы являются наиболее распространенным типом станков. Это объясняются тем, что они обладают высокой производительностью и универсальностью при достаточно высокой точности обработки. Зубофрезерные станки предназначены для нарезания цилиндрических колес с прямыми и косыми зубьями наружного зацепления, а также червячных колес.
Все зубофрезерные станки работают принципиально одинаково, используя метод обката, для этого заготовке и инструменту (червячной фрезе) сообщаются такие взаимосвязанные вращательные движения, которые выполнялись бы червяком и червячным колесом червячной передачи. Заготовка жестко связывается с делительным червячным колесом, получающим вращение от червяка.
Зубофрезерный станок модели 5К32 широко применяется как в серийном, так и массовом производстве для изготовления цилиндрических колес с прямыми, косыми зубьями и червячных колес. На станке можно обрабатывать зубчатые колеса с попутной и встречной подачей, с радиальной, тангенциальной и диагональной подачей, в один и два прохода. Станок имеет повышенную жесткость, что позволяет работать на повышенных режимах резания. Цикл работы станка автоматизирован. Все рабочие и вспомогательные движения станка - быстрый подвод заготовки к инструменту, быстрый отвод заготовки и инструмента в исходные положения и останов станка- производятся автоматически. Отвод стружки со станка осуществляется шнековым транспортером. Дня зажима и разжима заготовки станок может снабжаться гидромеханическим устройством.
На рис.147 показан общий вид станка, который состоит из следующих основных узлов: станины 1, передней стойки 3, суппорта 4, стола 8, задней стойки 7, салазок 9, верхнего кронштейна 5, пульта управления 2. На горизонтальных направляющих станины 1 установлены подвижные салазки 9 со столом 8 и задней стойкой 7. По направляющим станины перемещаются салазки со столом.
На столе устанавливают зажимное приспособление с обрабатываемым зубчатым колесом 6. К станине станка неподвижно прикреплена передняя стойка 3, внутри которой находятся зубчатые колеса гитары подачи, скорости, деления и т. д., а на вертикальных направляющих установлен суппорт 4 с червячной фрезой, который перемещается под действием ходового винта.
По вертикальным направляющим задней стойки с помощью гидроцилиндра перемещается кронштейн, который служит для центрирования и поддержания верхнего конца зажимного приспособления в процессе резания.
В станине размещается транспортер стружки, электронасос охлаждения, гидропривод, коробка привода. В станине размещается электронасос охлаждения, транспортер стружки, гидропривод, коробка привода с главным электродвигателем и резервуарами охлаждения и смазки. В верхней части станина имеет обработанную горизонтальную плоскость для крепления суппортной стойки и для монтажа кронштейна конических колес. Горизонтальные призматические направляющие предназначены для перемещения салазок стола.
Коробка распределения движений. Коробка крепится к корпусу суппортной стойки с рабочей стороны. Кинематически она входит в цепь подачи, а конструктивно выполнена в виде отдельного узла. Коробка распределяет движения на дифференциал, на радиальную и продольную подачи, а также передает ускоренные перемещения фрезерному шпинделю и столу при работе по циклу и при наладке.
К суппортной стойке относятся: дифференциал, вертикальный шлицевый вал, гитарные механизмы и электродвигатель ускоренных перемещений суппорта стола.
Суппорт имеет пару конических и пару цилиндрических колес, передающих вращение фрезерному шпинделю, который смонтирован в бронзовом регулируемом подшипнике скольжения и в поддерживающий оправку фрезы, также выполнен из бронзы и регулируется.
Каретка суппорта перемещается по вертикальным направляющим, которые несут на себе фрезерный суппорт. В каретке суппорта смонтирована коническая пара зубчатых колес цепи привода фрезы, зубчатое колесо с внутренним зубом для поворота суппорта на угол, цилиндр гидравлической догрузки суппорта и гайка винта продольной подачи, а также передачи тангенциальной подачи.
Стол состоит из корпуса, вращающейся части, делительной червячной пары, цилиндрических зубчатых колес, вращающих делительный червяк, винта радиальной подачи с червячной парой для ручного перемещения стола и механизма упора.
Делительный червяк – двухшаговый, стальной, закаленный, делительное колесо – бронзовое. Механизм упора выключения радиальной подачи стола состоит из винта с гайкой, пары цилиндрических зубчатых колес с перекрещивающимися осями, валика с квадратом и лимба. Гайка упора устанавливается на необходимую величину радиального врезания инструмента.
Коробка подач состоит из цилиндрических зубчатых колес и двух электромагнитных муфт. Различные подачи обеспечивают установкой сменных колес. Для нарезания зубчатых колес с простым числом зубьев из цепи подач исключают электромагнитные муфты путем установки специальных шестерен на входной и выходной валы и промежуточный палец.
Рассмотрим кинематическую схему станка модели 5К32 (рис.148).
Цепь главного вращательного движения. Червячная фреза И вращательное движение получает от электродвигателя М1 (N=7 кВт, n=1460 об/мин) через вал I, клиноременную передачу 116/234, вал II, сменные колеса гитары скорости А/В, вал III, конические колеса 29/29, вал IV, конические колеса, вал V, конические колеса, вал VI, цилиндрические косозубые колеса 17/68, вал VII, шпиндель червячной фрезы.
Уравнение кинематической цепи главного движения:
где n - частота вращения червячной фрезы, об/мин; 0,985 - коэффициент, учитывающий скольжение ременной передачи.
Формула
настройки гитары скорости
Изменением сменных зубчатых колес А и В шпинделя фрезы можно сообщить девять различных значений частоты вращения: 50, 63, 80,100, 125, 160, 200, 250 и 315 об/мин.
Цепь деления. Кинематическая цепь деления, связывающая вращательное движение червячной фрезы И и обрабатываемого колеса Д установленного на столе, следующая: червячная фреза, вал VII, цилиндрическая косозубая передача 68/17, вал VI, конические колеса 29/29, вал V, конические колеса 29/29, вал IV, конические колеса 27/27, вал VIII, г дифференциала (27/27 ×27/27), вал IX, колеса 58/58, колеса е/f, вал X, сменные колеса гитары а/b с/d XI, колеса 33/33, вал XII, колеса 35/35, вал XIII, червячная передача 1/96, стол с обрабатываемым колесом Д.
В процессе нарезания зубьев червячная фреза и обрабатываемое колесо должны вращаться подобно зацеплению червяка с червячным колесом. Если однозаходной червячной фрезой нарезается заготовка с числом зубьев 2, то за один оборот фрезы заготовка повернется на один зуб, что соответствует 1/z оборота. Когда фреза имеет k: заходов, то за один оборот фрезы заготовка повернется на k/z оборотов.
Следовательно, расчетные перемещения цепи деления
z/k об.фрезы→1 об.стола.
Уравнение
цепи деления
При нарезании цилиндрических колес с прямыми зубьями iдиф=1. Расчетные формулы для настройки гитары деления:
при
при
Цепь вертикальной подачи. Кинематическая цепь вертикальной подачи следующая: стол с обрабатываемым колесом Д, червячная передача 96/1, вал XIII, колеса 35/35, вал XII, колеса 33/33, вал XI, червячная передача 2/26, вал XIV, колеса 44/44, вал XV, сменные колеса, вал XVI, колеса 39/65, вал XVIII, колеса 50/45, вал XIX, колеса 45/45, вал XX, червячная передача 1/24, ходовой винт вертикальной подачи суппорта фрезы с шагом рв = 10 мм. Вертикальная подача Sв определяется в миллиметрах на один оборот стола, следовательно, расчетные перемещения можно записать: