2. Универсальный горизонтально – фрезерный станок модели 6н81 и делительная головка

Цель работы: ознакомиться с устройством универсального горизонтально-фрезерного станка 6Н81 и универсальной делительной головки УДГ-135. Научиться настраивать станок и делительную головку на обработку винтовых канавок на цилиндрических деталях. Продолжить составление уравнений кинематических цепей главного движения и движения подачи. Получить практические навыки работы на станке и делительной головке.

2.1. Общие сведения Техническая характеристика станка 6н81

Размеры рабочей поверхности стола 250 х 1000 мм

Наибольшее перемещение стола:

- продольное 650 мм

- поперечное 200 мм

- вертикальное 400 мм

Расстояние от оси шпинделя до стола 400 мм

Расстояние от оси шпинделя до хобота 150 мм

Число ступеней частот вращения шпинделя 16

Пределы частот вращения шпинделя 65…1800 об/мин

Число ступеней рабочих подач стола 16

Пределы величин подач:

- продольных 35…980 об/мин

- поперечных 25…765 об/мин

- вертикальных 12…380 об/мин

Скорость быстрого продольного перемещения стола 2900 мм/мин

Мощность главного электродвигателя 5,8 кВт

Мощность электродвигателя привода подач 1,7 кВт

Консольно-фрезерные станки, имеющие поворотную часть стола, называются универсальными. На универсальных консольно-фрезерных станках выполняют различные работы: обработку плоскостей торцовыми и цилиндрическими фрезами, прорезание прямых и винтовых канавок на цилиндрических заготовках с помощью дисковых фрез, нарезание зубчатых колёс модульными дисковыми фрезами, обработку линейчатых поверхностей фасонными фрезами, прорезание пазов, уступов двух - и трехсторонними дисковым фрезами, фрезерование окон, канавок, пазов концевыми и пазовыми фрезами, отрезание – отрезными [1-6, 10-12, 17, 20, 21].

Основной частью консольного универсального фрезерного станка является станина А (рис. 2.1).

Станина А объединяет следующие узлы станка: коробку скоростей со шпинделем, которые смонтированы в ней; консоль Б с коробкой подач, перемещающимися по вертикальным направляющим станины; поперечные салазки В; поворотную часть Г стола; стол Д, передвигающийся по направляющим поворотной части; хобот Ж с подвесками; основание З с резервуаром для охлаждающей жидкости.

Обрабатываемая заготовка закрепляется на столе станка с помощью машинных тисков, специального приспособления или прижимов и может перемещаться совместно со столом в трех направлениях (продольном, поперечном и вертикальном). Инструмент устанавливается на оправку, которая своим коническим хвостовиком вставляется в отверстие шпинделя и крепится в нем болтом. Стандартный концевой инструмент также может быть закреплен в коническом отверстии шпинделя тем же болтом.

Органы управления станком и его электрооборудованием показаны на этом же рис. 2.1.

Настройка коробки скоростей на заданную частоту вращения шпинделя производится с помощью рукояток 1 и 2. Поворотом рукоятки 1 устанавливают две возможных частоты вращения, а перемещением рукоятки 2 в положение I или II выбирают из них необходимую. Аналогично настраивают и коробку подач.

Кинематические цепи главного движения и движения подачи можно проследить по кинематической схеме станка (рис. 2.2).

Вал электродвигателя главного движения через муфту передает вращение валу I. Вал II благодаря блоку Б₁ получает две частоты вращения. Этот вал сообщает валу III с помощью двух двойных блоков Б₂ и Б₃ четыре частоты вращения. С выходного вала коробки скоростей через ременную передачу Ø140/Ø210 мм вращательное движение поступает на перебор. Если включена муфта М₁, то восемь частот непосредственно передаются на шпиндель. При выключенной муфте М₁ вводятся в зацепление зубчатые колеса 30-64 и 25-69 и шпиндель получает еще восемь частот, но нижней части диапазона регулирования. В результате имеем общее количество ступеней вращения шпинделя, равное 16.

максимальную частоту частот вращения шпинделя рассчитаем, используя уравнение кинематической цепи:

n_{шп max} = 1450 (2.1)

Аналогично определим минимальную частоту вращения шпинделя:

n_{шп min} = 1450 (2.2)

Используя вышеприведенную методику, можно вычислить значения всех частот вращения шпинделя, имеющихся на станке.

Рис. 2.1. Общий вид станка мод. 6Н81:

А – станина; Б – консоль со смонтированной внутри коробкой подач; В – поперечные салазки; Г – поворотная часть стола; Д – стол; Ж – хобот с подвесками; З – основание с полостью для СОЖ;1 – рукоятка переключения скоростей; 2 – рукоятка перебора; 3 – рукоятка ручного продольного перемещения стола; 4 – рукоятка управления продольной подачей стола; 5 – рукоятка управления поперечной подачей; 6 – маховичок ручного поперечного перемещения каретки: 7 – рукоятка ручного вертикального перемещения стола; 8 – рукоятка управления вертикальной подачей; 9 – маховичок выбора подач; 10 – рукоятка переключения подач;11 – рукоятка ускоренных перемещений консоли, поперечной каретки, стола; 12 – кнопка пуска электродвигателя главного движения; 13 – кнопка пуска электродвигателя привода подачи; 14 – аварийный стоп; 15 – линейный выключатель; 16 – переключатель направления вращения шпинделя; 17 – выключатель насоса охлаждения

Коробка подач имеет независимый привод, поэтому подача имеет размерность мм/мин. Вал VIII, соединенный жесткой муфтой с электродвигателем, через блок Б₄ передает на вал IX две частоты вращения. далее, при последовательном введении в зацепление зубчатых колес блоков Б₅ и Б₆ вал Х получает восемь различных частот вращения, которые могут быть удвоены на валу XII с помощью блока Б₇ введением в зацепление передач 18-15 или 18-37-15-37. в результате имеем 16 различных частот вращения, которые передаются через червячную передачу 2-36, обгонную муфту М_О, колеса 22-42 на вал XIV и через предохранительную муфту М_П на зубчатое колесо 42. Это колесо является последним общим, после которого движение разветвляется на три – вертикальное, поперечное и продольное.

По всем трем координатным перемещениям может быть осуществлено ускоренное движение исполнительных органов. Оно непосредственно заимствуется с вала VIII и, когда включена муфта М₂, подается через вал XIV, предохранительную муфту М_П на колесо 42 и далее на одно из трех координатных перемещений.

Кулачковые муфты М₃, М₄ и М₅ предназначены для включения и реверсирования механической подачи.

Используя такой же анализ кинематических цепей, как и в случае коробки скоростей, рассчитаем минимальную величину скорости продольной подачи стола S_{прод. min}. Для этого составим уравнения кинематической цепи:

S_{прод. min} = 1420 (2.3)

Наибольшая скорость поперечной подачи S_{поп. мах} может быть определена из выражения:

S_{поп. мах} = 1420 (2.4)

Подобный анализ в соответствии с кинематической схемой (рис. 2.2) привода подач позволяет рассчитать все значения рабочих подач консоли, поперечной каретки и стола, а также определить величину ускоренных перемещений по координатам.

Скорость быстрых перемещений S_б стола в продольном направлении выражается отношением:

S _б.прод = 1420 (2.5)

Рис. 3.2. Кинематическая схема универсально-фрезерного станка модели 6Н81

М₂

М₁

Рис. 2.2. Кинематическая схема универсально-фрезерного станка модели 6Н81

Устройство делительной головки

Для выполнения операций по нарезанию зубчатых профилей на фрезерных станках применяют универсальные делительные головки. С их помощью можно производить: периодический поворот заготовки по окружности с целью нарезания прямолинейных канавок, фрезерования многогранников, нарезания цилиндрических зубчатых колес, а также сообщать круговую подачу заготовке, согласованную с продольной подачей стола для нарезания спиральных канавок, зубчатых колес с винтовыми зубьями и т.д.

Делительная головка состоит из следующих основных частей (рис. 2.3): корпуса – 1; поворотной части – 2; шпинделя с лимбом – 3; рукоятки – 4; зубчатого колеса с удлиненной ступицей – 5; делительного диска - лимба – 6; червячного колеса 14 и однозаходного червяка 13, смонтированных в корпусе 1. Однозаходный червях находится в зацеплении с червячным колесом. Червяк вращает червячное колесо, которое закреплено на шпинделе и осуществляет его поворот на заданную часть окружности. Вращение червяка осуществляют валиком 7 с помощью рукоятки 4 через зубчатое колесо 5. Рукоятку 4 можно передвигать по прорези так, чтобы ее штифт попал в одно из глухих отверстий, выбранных на окружности делительного диска. отверстия делительного диска, расположены на концентричных окружностях. число отверстий соответственно равно: 54; 49; 47; 43; 41; 39; 37; 31;30; 29; 23; 21; 19; 17 и 16.

Чтобы облегчить отсчет отверстий, пользуются раздвижным сектором, линейки которого раздвигают на угол, соответствующий требуемому количеству отверстий и в этом положении их закрепляют двумя винтами.

Для передачи вращения от ходового винта стола на шпиндель делительной головки, что необходимо при нарезании винтовых канавок, предусмотрена коническая пара, связывающая валик 7 с последней шестерней гитары сменных колес и обеспечивающая вращение шпинделя с одновременным перемещением стола.

Обрабатываемую деталь устанавливают в центрах или в патроне и центре задней бабки. Шпиндель делительной головки вместе с поворотной частью можно устанавливать под углом от 0 до 90^О относительно горизонтальной плоскости, что позволяет, например, осуществлять предварительную или приближенную обработку прямозубых конических колес.

С помощью делительной головки УДГ-135 можно выполнять обработку как прямых канавок с использованием непосредственного, простого или дифференциального деления, так и винтовых [10].

Рис. 2.3. Универсальная делительная головка модели УДГ – 135:

I – корпус; 2 – поворотная часть; 3 – шпиндель; 4 – рукоятка; 5 – зуб-

чатое колесо; 6 – делительный диск; 7– валик; 8– диск непосредствен-

ного деления; 9 – штифт; 10 – болт; 11 – обойма; 12 – валик; 13 – червяк; 14 – червячное колесо

Непосредственный метод деления

Для настройки делительной головки на непосредственное деление необходимо с помощью рукоятки, расположенной на задней части корпуса, вывести однозаходный червяк из зацепления с червячным колесом, после этого шпиндель можно поворачивать за патрон, отсчитывая каждый раз по лимбу требуемое число градусов.

Например, для фрезерования шестигранника шпиндель следует поворачивать каждый раз на . После каждого поворота необходимо фиксировать шпиндель с помощью винта, рукоятка которого расположена на задней части корпуса выше рукоятки управления зацеплением червяка.

Простой метод деления

При этом методе, поворот шпинделя делительной головки, а, следовательно, и соединенной с ним заготовки, осуществляют вращением рукоятки. Отсчет угла поворота шпинделя ведут по делительному диску, который должен быть закреплен на корпусе с помощью фиксатора.

Для того чтобы шпиндель повернулся на 1 оборот, рукоятке необходимо сообщить 40 оборотов, так как передаточное отношение червячной пары равно 1/40. Величина, обратная передаточному отношению червячной пары, называется характеристикой делительной головки (N = 40).

Таким образом, для того, чтобы повернуть шпиндель на 1/Z окружнос-

ти, где Z – число частей, на которое требуется разделить окружность, рукоятку требуется повернуть на число оборотов:

(2.6)

В том случае, если n не получается целым числом, то его дробную часть n′ представляют в виде простой дроби. По величине знаменателя подбирают такую делительную окружность, на которой количество отверстий В делится на численное значение знаменателя без остатка (если этого сделать нельзя, то переходят на метод сложного деления) и находят количество отверстий А, на которое необходимо повернуть рукоятку для получения дробной части n′ общего числа оборотов n:

(2.7)

Пример. Требуется профрезеровать 7 прямолинейных канавок Z=7. Подсчитаем число оборотов рукоятки, , следовательно, после обработки каждой канавки рукоятке следует сообщить 5 полных оборотов и плюс 5/7 оборота. Выбираем на диске окружность с числом отверстий, кратным 7, т.е. (В = 49). Тогда для поворота рукоятки на 5/7 окружности с 49 отверстиями следует отсчитать 5 х 7 = 35 отверстий, следовательно, (А= 35).

Дифференциальный метод деления.

Этот метод применяют в том случае, когда невозможно произвести заданный поворот шпинделя делительной головки простым методом деления, то есть нельзя при неподвижном делительном диске произвести отсчет нужного поворота рукоятки относительно диска (рис. 2.4).

При дифференциальном делении связывают кинематической цепью шпиндель головки с предварительно расфиксированным делительным диском двумя парами сменных зубчатых колёс: a, b, c, d (рис. 2.4) с передаточным отношением:

(2.8)

В результате при вращении рукоятки одновременно поворачиваются шпиндель и делительный диск. В этом случае требуемый поворот рукоятки будет представлять алгебраическую сумму двух поворотов:

(2.9)

где – требуемое число оборотов рукоятки,соответсвующее повороту шпинделя на ; – отсчитываемый поворот рукоятки относительно делительного диска. Величиной Z_О задаёмся, она должна быть близкой к Z и обеспечиваться простым делением.

i – поворот самого делительного диска.

i – передаточное отношение сменных зубчатых колес, связывающих шпиндель головки с делительным диском.

Передаточное отношение сменных колёс подсчитывают по формуле:

(2.10)

Примечание: при Z_О >Z – делительный диск должен вращаться в одну сторону с рукояткой, а при Z_О <Z – в противоположную. Это условие обеспечивают установкой паразитного колеса в гитару сменных колёс.

Рис. 2.4. Схема настройки делительной головки на