8.4 Делительные головки

Делительные головки применяют при работе на консольно-фрезерных станках для установки заготовки под требуе­мым углом относительно стола станка, поворота ее на определен­ный угол, деления окружности на нужное число частей, а также для непрерывного вращения заготовки при фрезеровании винто­вых канавок.

Различают делительные головки для непосредственного деле­ния (делительные приспособления), оптические делительные го­ловки и универсальные делительные головки. Универсальные делительные головки делят на лимбовые и безлимбовые. Наибо­лее распространены лимбовые головки. Универсальные делитель­ные головки могут быть использованы для простого и дифферен­циального деления.

Делительные головки для непосредственного деления приме­няют для деления на малое число частей. Они имеют корпус, в ко­тором вращается шпиндель. На шпиндель насажен делительный диск, с помощью которого осуществляется отсчет при делении. Так как отсчет происходит непосредственно по диску, а деление производят без промежуточного механизма, то такое деление на­зывают непосредственным. Делительные головки для непосред­ственного деления могут быть вертикальными и горизонтальными; они предназначены для деления на 2, 3, 4, 6, 8, 12 и 24 частей. Их применяют при фрезеровании поверхностей и канавок режу­щих инструментов, для обработки простых деталей массового производства, имеющих грани, и т. д.

Лимбовая универсальная делительная головка (рис. 8.9.). Шпиндель 5 лимбовой универсальной делительной головки пе­риодически поворачивают вращением рукоятки / через червяч­ную передачу, расположенную в корпусе 4. Рукоятку 1 поворачивают на нужный угол, который устанавливают с помощью лимба 3, имеющего несколько рядов отверстий, равномерно рас­положенных на концентрических окружностях. Фиксатор 2 можно вставлять в любое из этих отверстий. Заднюю бабку 6 применяют для работы в центрах. Деталь можно крепить также в патроне, который навертывают на резьбовой конец шпинделя.

Рис. 8.9. Лимбовая универсальная делительная головка

Применяют следующие способы наладки универсальных дели­тельных головок: для простого, деления, для дифференциального деления и на нарезание винтовых канавок.

Способ простого деления заключается в том, что, вращая ру­коятку (рис. 8.10), поворачивают шпиндель на заданный угол. Схема наладки универсальной делительной головки на простое деление показана на рис. 8.11, а. Уравнение кинематического баланса для определения числа оборотов рукоятки 2 составляют из условия, что за п оборотов рукоятки шпиндель должен повер­нуться на 1/z оборота, где — число частей, на которое требуется разделить окружность. Расчетные перемещения:

п об. рукоятки →1/z об. шпинделя.

Уравнение кинематического баланса: п×1 Z/z ₀= 1/z , откуда

п = z ₀/zZ

Рис. 8.10. Лимбовая универсальная делительная головка:

1— делительный диск; 2 — ру­коятка; 3 — шпиндель дели­тельной головки; 4 — червяч­ное колесо z = 40); В — шейки для посадки зубчатых колес; 6 — червяк (z =1); 7 — ножка сектора

Рис. 8.11. Схемы наладок универсальной делительной головки

Для выпускаемых делительных головок число заходов чер­вяка Z = 1 и в большинстве случаев число зубьев червячного колеса z₀ = 40, тогда п = 40/z

Величину, обратную передаточному отношению червячной пары, называют характеристикой делительной головки и обозна­чают буквой N. Следовательно, N = z₀ и п = N/z

Для поворота рукоятки на нужное число оборотов, выражен­ное смешанным числом или дробью, головки снабжены делитель­ными дисками (рис. 8.12.).

При z ‹ N = А+b/a

где А — число целых (полных) оборотов рукоятки; b — число шагов (расстояние между соседними отверстиями) ряда отверстий, на которое должна быть повернута (дополнительно к А целым оборотам) рукоятка 2 (см. рис. 8.11); а — число отверстий в од­ном из рядов отверстий делительного диска.

При простом делении делительный диск 1 остается неподвиж­ным; его крепят специальной защелкой к корпусу головки.

Во избежание ошибок при сравнительно больших отсчетах де­лительный диск имеет раздвижной сектор, состоящий из. двух раздвижных ножек 1 (см. рис. 8.12), которые служат для фикса­ции определенного угла поворота.

Пример. Требуется на заготовке зубчатого колеса нарезать 37 зубьев. Число оборотов рукоятки головки п = 40/z=40/37=1+3/37 оборота

Для фрезерования 37 зубьев на такой заготовке нужно взять диск, на кото­ром имеется делительный круг с 37 отверстиями. Рукоятку устанавливают на­против ряда в 37 отверстий, и после фрезерования каждой впадины поворачивают на один полный оборот и три отверстия. Для деления удобно пользоваться раз­движным сектором.

Сектор устанавливают в следующем порядке; с помощью от­вертки освобождают винт, скрепляющий ножки сектора, раздви­гают ножки сектора так, чтобы между ними было три отверстия и одно отверстие, занимаемое штифтом рукоятки, а затем винт закрепляют. Во избежание ошибки отсчет необходимо произво­дить так, как указано на рис. 8.13. После каждого деления ножки сектора передвигают до упора в штифт рукоятки. В отвер­стии сектора имеется пружинка, которая удерживает ножки от произвольного смещения во время деления.

Рис. 8.12 Делительный диск (лимб) с раздвижным сектором:

1 - раздвижные ножки сектора;

2 — делительный диск

Рис. 8.13. Пример отсчета с помощью раздвижного сектора

Способ дифференциального деления применяют в тех случаях, когда простое деление осуществить невозможно, т. е. когда нельзя подобрать диск с нужным для простого деления числом отвер­стий.

Метод дифференциального деления заключается в следующем. Требуемый поворот шпинделя делительной головки получается как совокупность двух поворотов: поворота рукоятки 2 (см. рис. 8.11, б) относительно делительного диска 1 и поворота самого делительного диска, которому это движение сообщается принудительно от шпинделя делительной головки через сменные зубчатые колеса a/b c/d гитары. При дифференциальном делении делительный диск следует освободить, вынув стопорящий его фиксатор. В зависимости от наладки делительный диск может вра­щаться в ту же сторону, что и рукоятка, или в противоположную. Следовательно, действительный поворот рукоятки будет больше или меньше видимого ее поворота по делительному диску.

Число оборотов рукоятки 2 головки настраивают так же, как при простом делении, но не на требуемое число делений z, а на близкое к нему число делений z_ф, которое позволяет подобрать диск с нужным для деления на z_ф частей числом отверстий. По­грешность такой наладки компенсируется наладкой дифферен­циальной гитары. Так как действительный поворот рукоятки со­стоит из поворота рукоятки относительно лимба и поворота са­мого лимба, то уравнение кинематического баланса для определе­ния передаточного отношения дифференциальной гитары будет иметь вид

(z₀/ z_ф+1/ z a/b c/d)1/40=1/ z

где z_0/ z_ф - число оборотов рукоятки относительно лимба; 1/ z a/b c/d — число оборотов лимба.

Сумма, взятая в скобки, выражает действительное число обо­ротов, которое нужно сделать рукояткой, при дифференциаль­ном делении.

Из приведенной формулы можно определить передаточное от­ношение сменных зубчатых колес дифференциальной гитары

a/b c/d= z₀/ z_ф(z_ф - z) или a/b c/d=N/z_ф(z_ф - z)

Удобнее принимать z_ф >z, так как в этом случае лимб дол­жен вращаться в сторону вращения рукоятки, и поэтому не надо ставить в гитару дополнительное паразитное зубчатое колесо (z_ф может быть любое составное число, по абсолютной величине близкое к z, и лучше, если оно будет делиться на z).

Пример. Требуется нарезать зубчатое колесо, имеющее 227 зубьев. Нужно подобрать сменные колеса гитары, делительный диск и определить число оборо­тов рукоятки.

Пусть z_ф = 220, Тогда число оборотов рукоятки головки при простом де­лении

п =40/ z_ф=40/220=2/11=12/66

Выбирают делительный диск, имеющий окружность с 66 отверстиями, и устанавливают ножки раздвижного сектора на 12 отверстий этой окружности (считая первым отверстие, расположенное рядом с отверстием, занятым защел­кой рукоятки).

Передаточное отношение сменных колес гитары

a/b c/d= 40(z_ф - z)/ z_ф =40(220 – 227)/220= - 40×7/220= - 2×7/11= - 14/11= - 14×5/(11×5)= - 70/55

Проведем проверку. В формулу 1/ z = (z₀/ z_ф+1/ z a/b c/d)1/40 подставим

данные и получим 1/ 227 = (40/ 220 - 1/ 227 70/55)1/40 т. е. равенство справедливо, значит наладка выполнена правильно.

Нужно взять сменные колеса, имеющие 70 и 55 зубьев. Ставят их на гитару делительной головки так, чтобы колесо z = 70 (ведущее) оказалось на шпинделе, а колесо z = 55 (ведомое) — на валике привода делительной головки. Так как передаточное отношение получилось отрицательным, то в гитару необходимо ввести паразитное колесо.

Наладка на фрезерование спиральных канавок. При фрезеро­вании винтовых (спиральных) канавок заготовке сообщается сложное винтовое движение, состоящее из поступательного прямо­линейного (вдоль ее оси) и вращательного (вокруг той же оси). Поступательное движение заготовка получает вместе со столом, а вращательное от ходового винта стола станка через сменные зуб­чатые колеса. Стол станка при фрезеровании винтовых канавок поворачивают по отношению к оси шпинделя на угол со, равный углу наклона винтовой канавки. При нарезании левой винтовой канавки стол поворачивают на угол ω по часовой стрелке (рис. 8.14), а при нарезании правой винтовой канавки — против часовой стрелки.

Рис. 8.14. Схема фрезерования винтовых канавок:

1 — делительная головка; 2 — деталь

Угол поворота стола

ω = arctg πD/Р_р

где D — диаметр обрабатываемой заготовки; Р_р — шаг винтовой канавки.

Если винтовая линия задана углом подъема а, то стол необхо­димо повернуть на угол 90° — α. Медленное вращение шпин­делю делительной головки передается от продольного ходового винта станка по кинематической цепи, показанной на рис. 8.11, в. Уравнение кинематического баланса этой цепи для наладки ги­тары сменных колес a₁ /b₁ c₁ /d₁ составляют из условия, что за один оборот заготовки стол станка переместится на шаг Р_р нарезаемой канавки:

1 z₀/Z 1×1×1 a₁ /b₁ c₁ /d₁ р_х.в.= Р_р

С учетом того, что Z = 1, имеем

a₁ /b₁ c₁ /d₁= Р_р/ z₀ р_х.в.

где р_х.в. — шаг ходового винта стола станка, мм.