Машиностроение и механика

Article Index
Зубообрабатывающие станки
Кинематическая настройка зубодолбежного станка модель 5А12
Техническая характеристика модели 5А12
Возвратно-поступательное движение долбяка
Круговая подача (вращение долбяка)
Врезание долбяка
Радиальный отвод заготовки
Зубофрезерные станки
Настройка зубофрезерного станка модели 532
Нарезание цилиндрических зубчатых колес с прямыми зубьями
Нарезание цилиндрических зубчатых колес с винтовыми (спиральными) зубьями
Устройство и принцип работы дифференциала
Станки для обработки конических зубчатых колес
Принцип действия зубострогального станка
Настройка зубострогального станка модели 526
Настройка зубострогального станка модели 526 для чернового нарезания зубьев
Движение подачи (цепь распределительного механизма)
Настройка зубострогального станка модели 526 для чистовой обработки
Повышения точности обрабатываемых колёс
All Pages

Зубообрабатывающие станки

Нарезание цилиндрических зубчатых колес

Нарезание цилиндрических зубчатых колес можно осуществить по методу копирования и методу обката (метод нарезания определяется методом образования профиля зуба).

По методу копирования:

· модульной фрезами (пальцевой или дисковой);

· фасонным резцом;

· резцовой головкой;

· протягиванием.

По методу обката:

· зубодолблением одним или двумя круглыми долбяками и зуборезной гребенкой;

· зубофрезерованием;

· зуботочением.

Соответственно и cтанки для нарезания цилиндрических колес подразделяются на зубодолбежные, работающие по методу обката и копирования, зубофрезерные и станки для зуботочения.

Зубодолбежные станки

Зубодолбежные станки предназначаются для обработки цилиндрических зубчатых колес наружного и внутреннего зацепления с прямым и винтовым зубом, блоков зубчатых колес, зубчатых муфт, реек, храповиков и т.д. В качестве инструмента применяют зуборезные гребенки- на базе зубчатой рейки, зуборезные долбяки - на базе цилиндрического зубчатого колеса при работе по методу обката и резцовые головки при работе по методу копирования.

Принцип работы зубодолбежного станка

Принцип работы зубодолбежного станка, работающего зуборезным долбяком, можно рассмотреть по структурной схеме, представленной на рис. 1 а.

Для образования зуба по длине необходимо исполнительное движение которое обеспечивается кинематической группой, включающей в себя источник движения М, кинематическую связь а - б с настроечным органом i_v, кривошип - К и исполнительный орган - долбяк, М - а - б - i_v.-К - П₁ - т.е. внутренняя связь_.

Образование зуба по профилю обеспечивается сложным исполнительным движением обката. Вращательное движение долбяка и заготовки должны быть принудительно между собой связаны так, как это было бы в зацеплении пары . Для этого в кинематической группе формообразования по профилю предусмотрена внутренняя связь В₂ - m - d -i_x - e - f - В₃. Эта связь должна обеспечить поворот заготовки на оборотов за время поворота долбяка на 1 оборот.

Вращение долбяк получает от кривошипа (К)по цепочке К - b - i_s - с - m - В₂ через настроечный орган i_s который обеспечивает нужную скорость движения обката.

Перед началом резания долбяк и заготовка устанавливаются так, как показано на рис.94б, вершины зубьев долбяка касаются периферии заготовки. Одновременно с включением движений включается и движение для постепенного врезания на полную глубину нарезаемой впадины h. Муфта М1 выключается при достижении глубины врезания h. Движение П₄ называют движением врезания. Вр(П4), оно осуществляется от кривошипа К по цепи К - b - g - i_Вр.- h - M₁ - ходовой винт t -

Рис.1.Структурная схема зубодолбежного станка и схема установки долбяка и заготовки:

а)- структурная схема, б)- схема установки долбяка и заготовки.

На рис. 2 показан общий вид одного из типов зубодолбежных станков. На нижней станине 4, в которой размещается привод изделия, электрооборудование, устройства для подачи смазочно-охлаждающей жидкости и другие, закреплена неподвижно верхняя станина 2, на горизонтальных направляющих которой имеет возможность перемещаться суппорт 1, несущий шпиндель долбяка 5, стол 3 станка в некоторых моделях имеет возможность перемещаться В5(У).

Рис.2. Компановка зубодолбежного станка.

Кинематическая настройка зубодолбежного станка модель 5А12

Общие сведения.

Зубодолбежный полуавтомат мод. 5А12 (рис.3) предназначен для обработки цилиндрических зубчатых колес внешнего и внутреннего зацепления с прямыми и винтовыми зубьями.

На данном станке можно нарезать блоки зубчатых колес с малыми расстояниями между зубчатыми венцами. В качестве режущего инструмента применяют долбяк. Процесс нарезания зубьев ведется по методу обкатки (рис.4).

Для осуществления процесса нарезания зубьев в станке необходимо обеспечить установку долбяка относительно заготовки и сообщить необходимые, относительные движения.

Долбяк подводят к заготовке до соприкосновения с ней (рис.4 а,б).Долбяку и заготовке сообщают медленные согласованные вращательные движения Sк . Наряду с этим долбяк совершает возвратно-поступательное движение (движение резания) и перемещается в радиальном направлении на заготовку Sр (движение врезания).Процесс резания происходит только при рабочем ходе долбяка (вниз).При обратном(холостом) ходе долбяка заготовка отводится от него с целью предотвращения трения зубьев долбяка об изделие.

Рис. 3. Внешний вид станка 5А12: 1 - нижняя часть станины, 2 - средняя часть станины, 3 - маховик ручного перемещения долбяка по вертикали, 4 - щиток кривошипно-шатунного механизма, 5 - каретка штосселя, 6 - колпак, 7 - валик ручного вращения долбяка, 8 - штоссель, 9 - стол, 10 - валик для ручного вращения стола.

а)	б)

Рис. 4. Схема установки и нарезания зубьев долбяком.

Техническая характеристика модели 5А12

Наименьший и наибольший модули нарезаемых зубчатых колес, мм 0,75 и 4

Наименьший и наибольший наружные диаметры нарезаемых

зубчатых колес с прямыми зубьями, мм 12 и 208

Наибольший угол наклона винтового зуба, град b=45

Наибольшая ширина обработки зубчатых колес:

наружного зацепления, b, мм50

Число зубьев нарезаемых колес:

с модулем от 0,75 до 1,5 12…150 мм

с модулем от 1,75 до 4 12…110 мм

Наибольший отход стола при обратном ходе долбяка, мм 0,5

Наибольшее перемещение каретки штосселя, мм 210

Наибольший ход штосселя (долбяка), мм 55

Числа двойных ходов штосселя в минуту 300, 375, 475, 600

Круговые подачи долбяка за один двойной ход долбяка

при (d =75 мм) , мм 0,1;0,12;0,15;0,18;0,20;0,22;0,25;0,31;0,38;0,46.

Габарит станка (длина ´ ширина ´ высота), мм 1170´1120´1750

Вес станка, кг около 1650

Кинематическая схема станка мод.5А12 приведена на рис.5.

Рис. 5 Кинематическая схема станка 5А12.

Возвратно-поступательное движение долбяка

Для сообщения возвратно-поступательного движения штосселю, несущему долбяк, применен механизм, состоящий из кривошипного диска 1, раздвижного шатуна 2 и коромысла 3 зубчатый сектор 4 которого сцеплен с круглой рейкой 5 штосселя (рис. 5).

Число двойных ходов долбяка в минуту равно числу оборотов кривошипного диска.

Эта кинематическая цепь настраивается из условия:

n_эд ® n_дв.ход

Уравнение кинематической цепи главного движения будет:

(17)

откуда формула настройки:

Число n двойных ходов в минуту определяют, исходя из заданной скорости резания, по формуле:

(18)

Длина l хода долбяка регулируется путем изменения радиуса вращения оси кривошипного пальца при помощи винта 6 (рис. 5), смонтированного в кривошипном диске 1.

(19)

l = b + (5¸7) мм,

где l - длина хода долбяка; b - длина нарезаемого зуба.

Крайние положения долбяка регулируются изменением длины шатуна 2, который состоит из двух частей, имеющих различные направления резьб, соединенных при помощи длинной гайки.

Сумма чисел зубьев А + B = 100, так как межосевое расстояние этих зубчатых колес постоянно.

К станку прилагаются две пары сменных зубчатых колес А и В, позволяющих получить четыре числа двойных ходов долбяка в минуту.

При настройке станка долбяку можно сообщить возвратно-поступательное движение вручную рукояткой 7.

Круговая подача (вращение долбяка)

Под круговой подачей понимается длина дуги поворота долбяка по делительной окружности за один двойной ход долбяка. Кривошипный диск, за один оборот которого совершается один двойной ход, и долбяк связаны передачами 4-50, С - D (гитара подач), 35-35, 25-25, 1-90.

Данная цепь настройки из условия:

1дв.ход.долбяка.® S мм/дв.ход.

Уравнение кинематической цепи круговой подачи имеет вид:

,

откуда формула настройки:

(20)

где m — модуль нарезаемого колеса; z_д - число зубьев долбяка.

Кроме того, сумма зубьев колес должна быть C + D=122.

Вращение заготовки

Вращение заготовки должно быть точно согласовано с вращением долбяка. Долбяк и заготовка связаны передачами 90 -1, 25-25, 35-35, a, b, с, d (гитара деления), 25-25, 25-25, 1-90.Если обозначить число зубьев долбяка z_д, а число зубьев нарезаемого колеса z, то за период поворота долбяка на один зуб (1/ z_д) заготовка также должна повернуться на один зуб (1/z), т.е. условием настройки этой цепи будет:

Тогда можно написать уравнение кинематического баланса:

откуда формула настройки:

(21)

Следует заметить, что на данном станке межосевое расстояние зубчатых колес a и b постоянно, поэтому а + b = 120. Кроме того, при расчете чисел зубьев сменных колес а, b, с, d, колесо c берут с числом зубьев, кратным числу зубьев долбяка z_д, например: 1:1; 1:2; 2:1; 2:3, что значительно облегчает подбор сменных колес.

Способ закрепления долбяка и заготовки на станке 5А12 приведен на рис. 6.

Рис. 6. Закрепление долбяка и заготовки:

1 - штоссель, 2 - долбяк, 3 - заготовка, 4 - оправка, 5 - стол.

Врезание долбяка

Врезание долбяка в заготовку осуществляется горизонтальным перемещением каретки штосселя по направляющим станины под воздействием вращающегося кулачка 8 (рис. 5).

После установки долбяка, заготовки и сменных колес, рукояткой 9 поворачивают кулачок 8 в положение, при котором ролик 10 будет находиться на самой удаленной точке (от центра) профиля кулачка 8, а затем подводят каретку штосселя к заготовке, пока зуб долбяка не коснется заготовки.

После того, как долбяк коснется заготовки, перемещают каретку 14 относительно рейки 15 на величину h₁, близкую к высоте зуба h:

(22)

h₁ = h - 0,l m

Здесь принимается величина запаса 0,1m на случай изменения размеров зубьев долбяка вследствие его переточек, неточностей изготовления заготовки и ее установки.

Поскольку глубина врезания была принята неполной, то толщина S' полученного зуба будет немного больше нормальной толщины зуба S на величину:

(23)

DS = S' - S.

Зная величину DS, для получения зуба нужной толщины приближают долбяк к изделию на величину Dh, равную:

(24)

где a - угол зацепления:

при a = 20⁰ Dh = l,37DS,

при a = 15⁰ Dh = l,87DS.

После перемещения долбяка на величину Dh зубчатое колесо обрабатывают вторично и получают нужную толщину зуба.

Во время работы станка кулачок 8 медленно вращается и постепенно перемещает долбяк на изделие. Вращение кулачка передается от вала 16 через одну из ступеней тройного скользящего блока, червячную пару 1/90, храповой механизм 17 на вал, на котором закреплен кулачок.

На данном станке можно обрабатывать зубья колес в один, два или три прохода, т.е. за один, два или три оборота заготовки. Для этого устанавливают соответствующий кулачок для одного, двух или трех проходов (рис. 7) и вводят в зацепление соответствующее зубчатое колесо подвижного тройного блока, вал 16 (рис.5).

Рис. 7. Кулачки врезания долбяка станка

На всех кулачках имеется участок врезания на угле 90°, на котором профиль кулачка очерчен по архимедовой спирали, и участки обкатки, очерченные по окружности и занимающие различные углы в зависимости от проходности кулачка.

На участке врезания долбяк врезается в заготовку на нужную величину, а на участках обкатки происходит обработка зубчатого колеса, при этом долбяк радиальных перемещений не имеет.

При однопроходной обработке вводится в зацепление зубчатое колесо z = 28 тройного блока вала 16 (рис. 5) с колесом z = 38.

Тогда за время одного оборота заготовки, после врезания долбяка, кулачок повернется примерно на 3/4 оборота, как это следует из уравнения кинематической цепи:

окружности кулачка.

Для работы в два прохода включаются зубчатые колеса z = 18 и z = 48. При этом за один оборот заготовки после врезания долбяка кулачок повернется на 3/8 окружности. При трехпроходной обработке включаются колеса z = 13 и z = 52. Тогда после врезания долбяка за один оборот заготовки кулачок вернется на 1/4 окружности.

Радиальный отвод заготовки

Отвод заготовки от долбяка в период обратного хода последнего осуществляется кулачком 18, закрепленным на валу кривошипного диска, который при помощи штока 19 (рис. 5) качает рычаг 20, поворачивает эксцентрик 21 и перемещает шатун 22, а последний сообщает короткие возвратно-поступательные перемещения столу, несущему заготовку.

Нарезание зубчатых колес с винтовыми зубьями.

Для этого на рассматриваемом станке необходимо установить долбяк с винтовыми зубьями, а также установить специальные винтовые направляющие (сменные) на штосселе долбяка. Это усложняет наладку станка, что в некоторой степени ограничивает применение его для нарезания винтовых зубьев. Настройка кинематических цепей производится по тем же формулам, что и при нарезании прямозубых колес.

Нарезание зубчатых колес внутреннего зацепления.

Данное нарезание аналогично нарезанию колес с внешним зацеплением, только при нарезании зубчатых колес с внутренним зацеплением направление вращения долбяка и заготовки одинаково, тогда как при изготовлении колес с внешним зацеплением оно противоположно.

Если движение (рис.93) заменить на поступательное П так, как показано на рис.97, появляется возможность обработки зубчатых реек круглым долбяком по методу обката. По такому принципу работает рейкодолбежный станок мод. Е3-9А.

Рис.8.Схема нарезания рейки долбяком.

В этом станке расстояние А (рис.8) может быть установлено сразу, перед началом формообразования (позиция 1), поэтому отпадает надобность в группе врезания. В структуре этого станка имеются лишь две группы формообразования: цепь главного движения или скоростная цепь деления)— внешняя связь (цепь подач).

Принцип действия зубодолбежного станка, работающего по методу копирования резцовой головкой, показан на рис. 9.

Рис.9. Схема нарезания зубьев резцовой головкой.

Заготовка 3 получает возвратно-поступательное главное движение относительно неподвижной резцовой головки 1, в радиальных пазах которой имеют возможность перемещаться по стрелке резцов. Все резцы имеют наклонные к оси хвостовики, входящие в коническую кольцевую проточку чашки 4. Если чашке 4 сообщить поступательное движение то все резцы одновременно будут сближаться к центру обеспечивая радиальную подачу При врезании резцов на полную глубину впадины резание прекращается.

Технологические возможности зубодолбежных станков

Технологические возможности зубодолбежных станков определяются их основными размерами.

Таблица 1. Основные размеры зубодолбежных станков.

Наименование параметров	Величины параметров станка
Наибольший диаметр обрабатываемых колес, мм	80	200	500	800	1250	2000	3150
Наибольшая ширина нарезаемого венца, мм	20	50	100	160	160	160	160
Наибольший модуль нарезаемых колес, мм(по стали)	1	4	6	12	12	12	12

На зубодолбежных станках, работающих по методу обката, при применении долбяков высокой точности может быть достигнута шестая степень точности нарезаемых колес. На станках нормальной точности обеспечивается обработка колес седьмой степени точности.

Производительность станков, работающих резцовой головкой по методу копирования, выше, чем у зубодолбежных станков, работающих круглыми долбяками, в 8...10 раз, но область их применения ограничивается массовым производством из-за сложности в высокой стоимости резцовой головки, предназначенной для обработки колеса с определенным модулем (m) и числом зубьев долбяка (z_д).

Зубофрезерные станки

Зубофрезерные станки более производительны, чем зубодолбежные, и предназначаются для нарезания одновенцовых цилиндрических колес с прямозубых и винтовым зубом. На этих станках нарезают и червячные колеса. В качестве режущего инструмента здесь применяются червячно-модульные фрезы.

Структурный анализ работы станка.

Принцип работы зубофрезерного станка можно представить по структурным схемам, показанным на рис. 10 и 11.

Рис.10.Структурная схема зубофрезерного станка при нарезании

зубчатого колеса с прямым зубом.

Для нарезания прямозубого колеса (рис.10) необходимо главное движение - вращение фрезы Фv(В₁). Движение В₁ обеспечивается от электродвигателя по связи М - a - i_v - b - B₁ и настраивается органом настройки i_v эта связь является внешней. Формообразования зуба по профилю Ф_V (В₁В₂). в результате вращения фрезы В_1.

Движения В₁ и В₂ связываться между собой В₁ - b - c - i_X - р - CM - l - f - В₂, так, как если бы в зацеплении были червяк и червячное колесо, т.е. за один оборот червячной фрезы заготовка должна повернуться на Z зубьев или на , оборота.

Формообразование зуба по длине происходит при медленном поступательном перемещении инструмента вдоль оси заготовки П_З.по связи В₂ - g - i_s - h - ход. винт - П₃ Скорость этого движения определяет толщину срезаемого каждым зубом фрезы слоя металла, поэтому движение П₃ называют движением подачи и измеряют в мм/об.

Для нарезания косозубого колеса вместо простого движения П₃ необходимо движение по винтовой линии Ф (П₃В₄) (рис.11а), но при этом заготовка должна участвовать в двух различных движениях В₂ и В₄. Сложение этих движений обеспечивается суммирующим механизмом СМ, представляющим собой, например, конический дифференциал. Тогда внутренняя связь в группе формообразования по профилю будет обеспечиваться по цепи b - c - i_X - p - CM - l - f, а в группе формообразования по длине, по цепи m - n - i_Y - o - d - CM - l - f, т.е. она будет связывать вращение ходового винта (для движения П₃) с вращением заготовки В₄ через суммирующий механизм СМ.

Рис. 11. Структурная схема зубофрезерного станка при нарезании зубчатого колеса с винтовым зубом: а- структурная схема, б- расчетная схема.

Эта связь определяется шагом винтовой линии зуба (рис.11б) и выражается перемещением фрезы вдоль оси заготовки за один ее оборот. В качестве источника движения в этой группе может быть любой вращающийся вал, например, шпиндель изделия, как показано на рис. 11, или отдельный электродвигатель, или тот же двигатель, что и в приводе главного движения.

\

 

Настройка зубофрезерного станка модели 532

Принцип работы зубофрезерного станка.

Зубофрезерный станок модели 532 (рис. 12) является полуавтоматом и предназначен для нарезания прямых и винтовых зубьев цилиндрических зубчатых колес внешнего зацепления, а также для нарезания червячных зубчатых колес.

Рис. 12. Внешний вид зубофрезерного станка модели 532:

1, 8 - станина, 2 - стол, 3- стойка, 4 - кронштейн, 5 - портал, 6 - электродвигатель,

7 - фрезерный суппорт, 9 - гитара деления, 10 - гитары подач и дифференциала.

Техническая характеристика.

Наибольший модуль нарезаемых колес, мм 8

Наибольший наружный диаметр нарезаемых зубчатых колес, мм:

с прямыми зубьями. 750

с винтовыми зубьями, при угле 30° 500

с винтовыми зубьями, при угле 60°. 190

Наибольшая ширина обработки зубчатого венца, мм 250

Угол поворота суппорта фрезы, град. ±90

Наибольший диаметр фрезы, мм 120

Число оборотов шпинделя фрезы в минуту 47, 58, 72, 87,100,122,150

Вертикальные подачи фрезы, мм/об

0,25;0,6;0,75;1,0;1,25;1,75;2,0;2,5;3,0;3,5;4,0.

Горизонтальные (радиальные) подачи стола, мм/об 0,105;0,21;0,315;0,42;0,52;0,63;0,74;0,85; 1,05; 1,26; 1,48; 1,68.

Мощность электродвигателя, кВт 3,2

Вес станка, кг 2500

Станок работает по методу обкатки. В качестве режущего инструмента применяют, в основном, цилиндрические червячные фрезы. Схема работы червячной фрезой приведена на рис. 13.

Рис. 13. Схема работы цилиндрической червячной фрезы

Кинематическая схема зубофрезерного станка мод. 532 приведена на рис.14.

При вращении фрезы (движение 1) в контакт с заготовкой будут последовательно вступать зубья фрезы. Если при этом заготовке сообщить такое вращательное движение 2, чтобы каждый оборот фрезы приходился поворот заготовки на число зубьев, равное числу заходов фрезы, и медленно перемещать фрезу вдоль оси заготовки (движение 3), то на заготовке будут нарезаны зубья требуемого профиля. Фрезу при этом устанавливают таким образом, чтобы направление витков спирали совпадало с направлением зубьев нарезаемого колеса.

Рис. 14. Кинематическая схема станка модели 532:

1 - стол, 2 - траверса, 3 - колонка, 4 - фреза, 5 - верхняя балка, 6 - стоика, 7 - маховик, 8 - гитара деления, 9 - гитара дифференциала, 10 - гитара подач, 11 - гитара скорости.

Рассмотрим настройку станка для нарезания различных видов зубчатых колес.

Нарезание цилиндрических зубчатых колес с прямыми зубьями

Для нарезания зубчатого колеса заготовку 2 (рис. 15) закрепляют на оправке 3, которая предварительно проверяется на биение при помощи индикатора. Отклонение допускается порядка 0,01—0,02 мм. После установки заготовку необходимо проверить на биение индикатором.

Рис. 15. Закрепление заготовки на станке 532:

1 - траверса, 2 - заготовка, 3 - оправка, 4 - стол.

Фрезу 2 закрепляют на оправке 1 (рис. 16), которая предварительно проверяется на биение индикатором. Величина биения зависит от класса точности нарезаемого колеса и допускается в пределах 0,01—0,06 мм. Правильность установки фрезы по отношению к заготовке контролируется установочным пальцем 4.

60

20

20

Рис. 16. Закрепление фрезы на станке 532:

1 - оправка, 2 - фреза, 3 - шпиндель, 4 - установочный палец.

При нарезании цилиндрических прямозубых колес фрезу устанавливают так, чтобы ее ось составляла с торцовой плоскостью заготовки угол j^о, равный углу w° подъема витков фрезы на делительном диаметре ее зубьев (рис. 17). Для этого суппорт фрезы снабжен поворотной частью.

Рис. 17. Схема установки фрезы при нарезании прямых зубьев:

1 - фреза, 2 - заготовка.

Из рассмотрения схемы работы червячной фрезы (рис. 13) следует, что для нарезания прямозубых колес на данном станке необходимы три движения:

1. главное движение (вращение фрезы);

2. движение деления (обкатки);

3. вертикальная подача.

Рассмотрим эти движения и их настройку.

Главное движение.

Фреза получает вращение от электродвигателя мощностью N=3,2 кВт с числом оборотов n=1440 об/мин через червячную передачу , зубчатые колеса ,

Обозначим число оборотов фрезы в минуту через n_ф, тогда расчетные перемещения цепи запишется

,

Число оборотов фрезы в минуту n_Ф определяется из формулы скорости резания:

,

где V-скорость резания в м/мин; Dф-диаметр фрезы в мм.

Уравнение кинематической цепи главного движения будет:

откудаформула настройки гитары скорости:

(1)

Гитара скоростей имеет постоянное расстояние между осями зубчатых колес А и В, поэтому сумма их зубьев постоянна и равна 60.

Движение деления

Движение деления (обкатки) должно обеспечить согласованное вращение фрезы с вращением заготовки: за один оборот фрезы заготовка должна повернуться на z зубьев, т. е. k/z своей окружности, где k - число заходов фрезы, z - число зубьев нарезаемого колеса.

Фреза и заготовка связаны между собой передачами 60—20, 20—20, 23—23, 35—30, дифференциалом, колесами e - f, гитарой сменных колес a - b, c-d, червячной передачей 1 - 84.

Уравнение кинематической цепи деления будет:

Колеса e и f выбирают следующим образом:

при z £ 161;

при z > 161;

При фрезеровании прямых зубьев дифференциал обычно отключается. Когда дифференциал отключен, то i_дифф.=1, а когда включен, то .

Следовательно, когда , то

при ,

(3)

при

(4)

когда и

(5)

Вертикальная подача

Под вертикальной подачей понимается величина перемещения суппорта фрезы по вертикали (в мм) за один оборот заготовки. Стол с заготовкой и суппорт фрезы связаны передачами 84—1, 2—20, a₁-b₁, c₁-d₁, 27—21, червячными передачами 4—27 и 4-27, далее движение передается на ходовой винт вертикальной подачи с шагом t=15 мм.

Расчетное перемещение цепи запишется

1об.заготовки®Sв.

Уравнение кинематической цепи вертикальной подачи будет:

откуда,

(6)

Комплект сменных зубчатых колес гитары подач используется тот же, что и для гитары деления.

Нарезание цилиндрических зубчатых колес с винтовыми (спиральными) зубьями

При нарезании цилиндрических зубчатых колес с винтовыми зубьями ось фрезы устанавливается под углом j^o, равным s_о°±w°, к торцовой плоскости заготовки (рис.18), где s_о°- угол наклона нарезаемых зубьев, а w° - угол подъема витков фрезы на делительном диаметре. Знак плюс берется при разноименных направлениях винтовых линий у нарезаемого колеса и фрезы. Знак минус - при одноименных направлениях винтовых линий.

Рис. 18. Схема установки фрезы при нарезании винтовых зубьев: 1 - фреза. 2 - заготовка.

Для нарезания зубчатых колес с винтовыми зубьями необходимы те же движения, что и для нарезания прямозубых колее, кроме того, заготовке сообщается еще одно дополнительное, медленное, вращение в одном или другом направлении.

Представим себе начальный цилиндр заготовки такой длины, чтобы на нем разместился полный виток винтового зуба (рис. 19). Сделав развертку спирали на плоскости, получим прямоугольный треугольник а b с, в котором: Т - шаг нарезаемой спирали в мм; s_о°-угол наклона зуба; D_нач - начальный диаметр в мм.

Рис. 19. Схема образования винтового зуба.

Если при нарезании прямого зуба за один оборот заготовки фреза перемещается по вертикали на величину вертикальной подачи из точки 1 в точку 2, то при нарезании винтового зуба фреза должна за то же время переместиться из точки 1 в точку 2 '. Как видно из рисунка, для обеспечения этого условия необходимо, чтобы заготовка повернулась дополнительно на величину Dx. За второй оборот заготовки фреза должна переместиться по вертикали на величину s_b и попасть из точки 2' в точку 3', для чего заготовка снова повернется дополнительно на величину Dx и т.д.

Сумма s_b дает величину шага SS_B=T, а сумма Dx - величину SDx =pD_нач. Отсюда следует, что для получения винтовых зубьев необходимо, чтобы за период опускания фрезы по вертикали на величину шага Т нарезаемой спирали, заготовка совершила один дополнительный оборот. Это дополнительное вращение заготовки осуществляется по отдельной кинематической цепи (цепь дифференциала).

Направление дополнительного вращения заготовки может совпадать с направлением ее основного вращения или быть ему противоположным в зависимости от направления винтовых линий фрезы и нарезаемого зубчатого колеса. Изменение направления дополнительного вращения заготовки осуществляется установкой паразитного зубчатого колеса в гитаре дифференциала.

Конечными элементами кинематической цепи дополнительного вращения заготовки являются ходовой винт вертикальной подачи и заготовка.

Расчетные перемещения цепи запишутся:

Они связаны червячными передачами 27-4, 27-4, колесами 21-27, 32-27, а₂-b₂, c₂-d₂, 2-30, дифференциалом, передачей e-f, гитарой a-b, c-d, червячной передачей 1-84.

Уравнение кинематической цепи дифференциала будет:

Так как при нарезании винтовых зубьев дифференциал включен, то i_дифф=1/2.

При и получим формулу 4. Подставив эти значения и сделав все необходимые преобразования, получим:

(7)

.

Шаг спирали:

(8)

(9)

где m_т—торцовый модуль нарезаемого зубчатого колеса; m_н - нормальный модуль нарезаемого зубчатого колеса; z - число зубьев нарезаемого колеса; _о° - угол наклона спирали зуба.

Устройство и принцип работы дифференциала

Дифференциал на станке мод. 532 служит для алгебраического сложения двух движений и представляет собой механизм, (рис. 20) (состоящий из четырех конических зубчатых колес с числом зубьев Z₁=Z₂=Z₃=Z₄=35 и червячной пары 2—30).

Рис. 20. Схема дифференциала: 1 - втулка, 2 - кулачковая муфта

Рис. 21. Схема работы дифференциала

Правое коническое зубчатое колесо Z₁ закреплено на валу. В зацеплении с ним находятся два конических колеса Z₂ и Z₃ (сателлиты), сидящие свободно на Т-образном валу.

Левое колесо z₄ представляет одно целое с втулкой 1, свободно сидящей на горизонтальной части Т-образного вала. На втулке 1 закреплено червячное колесо z=30. На левом конце втулки имеются кулачки, с которыми может соединяться подвижная кулачковая муфта 2 колеса е, сидящая на Т-образном валу на скользящей шпонке.

Дифференциал считается выключенным, когда двухзаходный червяк выведен из зацепления с червячным колесом z=30 и включена кулачковая муфта 2. При этом Т-образный вал жестко связан с втулкой и сателлиты Z₂ и Z₃ не имеют возможности обкатываться вокруг колеса Z₄, а будут вращаться вместе с ним. В этом случае передаточное отношение от колеса Z₁ к Т-образному валу равно единице.

Дифференциал считается включенным, когда двухзаходный червяк введен в зацепление с червячным колесом z=30 и выключена кулачковая муфта 2. При этом передаточное отношение от колеса Z₁ к Т-образному валу (если Z₄ неподвижно) равно 1/2.

Рассуждая аналогично предыдущему, убеждаемся в том, передаточное отношение от колеса Z₄ к Т-образному валу при условии, что Z₁ неподвижно, также будет равно 1/2. Если же одновременно передавать вращение от вала А, имеющего n_A оборотов, и вала С (рис. 20), имеющего n_C оборотов, то вал В получит:

(15)

Включение и выключение червяка дифференциала осуществляется специальной рукояткой, расположенной на эксцентричной втулке, внутри которой проходит вал червяка.

Нарезание червячных зубчатых колес

На станке модели 532 червячные зубчатые колеса можно нарезать методом радиальной подачи или методом тангенциальной (осевой) подачи.

На практике в основном применяют метод радиальной подачи. В качестве режущего инструмента при этом применяют цилиндрические червячные фрезы (рис. 22). Диаметр начальной окружности фрезы должен быть равен диаметру начальной окружности червяка, работающего в паре с нарезаемым червячным колесом.

Рис. 22. Схема нарезания червячного колеса методом радиальной подачи.

Этот метод характеризуется тем, что в процессе обработки расстояние А между центрами фрезы и заготовки медленно уменьшается вследствие осуществления радиальной подачи Sp заготовки. При этом фреза и заготовка совершают вращательные движения вокруг своих осей. Следовательно, для нарезания червячного колеса методом радиальной подачи необходимы три движения: главное движение, движение деления и радиальная подача заготовки. Первые два движения осуществляются по тем же кинематическим цепям и настраиваются по тем же формулам, что и при нарезавши цилиндрических зубчатых колес.

Под радиальной подачей понимают перемещение заготовки в радиальном направлении (в мм) за один ее оборот. Конечными элементами этой цепи являются заготовка и ходовой винт стола с шагом t=5 мм. Их связывают передачи 84-1, 2-20, a₁-b₁, c₁-d₁, 27-21, 4-24, 4-24.

Уравнение кинематической цепи радиальной подачи будет:

,

(16)

откуда формула настройки:

При нарезании червячных колес ось фрезы устанавливают горизонтально. После врезания фрезы в заготовку на нужную глубину радиальная подача автоматически выключается (посредством отключения четырехзаходного червяка), обрабатываемое колесо совершает еще несколько оборотов, в течение которого заканчивается профилирование всех зубьев.

Станок, рассчитанный на работу с тангенциальной подачей, снабжается специальным суппортом фрезы, который устанавливается вместо обычного и позволяет сообщить фрезе вращение и осевое перемещение. Режущим инструментом при тангенциальной подаче служит коническая червячная фреза.

Станки для обработки конических зубчатых колес

Методы нарезания конических зубчатых колес.

Станки для обработки конических зубчатых колес работают по методу копирования или по методу обката.

По методу копирования зубьев конических колеc можно нарезать на станках, работающих островершинным резцом по шаблону дисковой или пальцевой модульном фрезой, круговой протяжкой 1 (рис.23) и торцовой резцовой головкой (рис. 24). Из перечисленных наиболее производительной является обработка круговой протяжкой.

Рис.23. Нарезание зубьев круговой протяжкой.	Рис.24. Нарезание зубьев торцовой резцовой головкой.

Нарезание конических зубчатых колес на станках работающих по методу обката.

При рассмотрении обработки конических зубчатых колес по методу обката изучается взаимодействие нарезаемого колеса с воображаемым производящим колесом в виде плоского (или плосковершинного колеса).

Плоским колесом называется предельное коническое колесо, с углом при вершине начального конуса 2j=180¡.

Профиль зуба плоского колеса прямобочный. Зацепление плоского колеса с коническим показано на рис.25.

Рис.25.Схема зацепления плоского колеса с коническим.

На рис.26 показана принципиальная схема нарезания впадины конического колеса одним резцом при единичном делении.

Рис. 26. Схема нарезания колеса одним резцом.

Если представить плоское колесо 1, у которого из Z_пр зубьев оставлен лишь один 2 в позиции А, этот зуб заточен как строгальный резец и имеет возможность совершать возвратно-поступательное движение П₁, можно понять суть процесса формообразования впадины конического колеса 3. Плоское колесу задается медленное вращение В₂, а заготовка получает связанное с ним движение В₃, так как если бы в зацеплении была коническая пара . При движениях из позиции А резец, совершающий строгание П₁, будет постепенно врезаться во вращающуюся заготовку и, достигнув позиции Б, прорежет одну впадину эвольвентного профиля. Обеспечив движение деления В₄‑ поворот заготовки на оборота- и повторив цикл, можно нарезать вторую впадину и т.д.

Можно представить плоское колесо с дуговым зубом, образованным участком а-в резцовой головки 3 (рис.27). Резцовая головка получает независимое вращение В₁- главное движение, необходимое для формирования впадины по ее длине. При вращении В₂ воображаемого плоского колеса 1 из позиции А в позицию Б и связанном с ним вращении В заготовки 4 на последней будет сформирована впадина, имеющая эвольвентный профиль и длине форму дуги.

Рис. 27. Резцовая головка.

Наибольшее число станков для обработки конических колес, выпускаемых отечественной промышленностью, работает либо резцовой головкой, обеспечивая дуговой зуб, либо двумя резцами 2 (рис.27), формирующими не впадину, как на рис.26, а зуб колеса и обеспечивающими прямой или тангенциальный зуб по длине.

Принцип действия зубострогального станка

Принцип действия зубострогального станка, работающего по методу обката, можно представить по структурной схеме, изображенной на рис.28. Для обработки конического колеса с Z_з зубьями необходимы движения: Ф_V(П₁) для образования зуба по длине, Ф_S(В₂В₃) - два взаимосвязанных вращательных движения для образования зуба по профилю и движение деления Д(В₄) для поочередного нарезания всех впадин (зубьев). При совмещения на заготовке одного непрерывного (В₃) и одного периодического (В₄) движений в структура станка необходим суммирующий механизм.

В структуре станка имеются две кинематические группы формообразования и одна группа деления.

Группа формообразования зуба по длине обеспечивает исполнительное .движение Ф_V(П₁)- возвратно-поступательное движение резцов 3, которое создается кривошипом 2, размещенным на люльке 1. На кривошип движение поступает от двигателя М₁ по цепи а‑b‑i_v‑с‑d‑l.

Рис.28.Структурная схема зубострогального станка.

Группа формообразования зуба по профилю обеспечивает сложное исполнительное движение Ф_S(В₂В₃), в ней имеются внутренняя и внешняя связи. Внутренняя связь обеспечивает траекторию движения и связывает вращение В₂ воображаемого производящего колеса с Z_пр, один зуб которого реализуется резцами 3, и вращение В₃ заготовки.

Эта связь осуществляется по цепочке q‑i_x‑l‑m‑n‑CM‑r‑i_y‑t.

Настройкой гитары i_x обеспечивается связь между В₂ и В₃ так, чтобы за один оборот производящего колеса заготовка сделала оборотов.

Назначение гитары i_y будет объяснено в последующем изложении.

От того, как быстро будут происходить движения В₂ и В₃, будет зависеть толщина срезаемого слоя металла за каждый двойной ход резца.

Формирование одной впадины (одного зуба) происходят в определенной последовательности:

1. подвод заготовки к воображаемому производящему колесу (П₆ влево);

2. вращение В₂ и В₃ в одном направлении с определенной скоростью и на определенный угол, при поступательном движении резца П₁ для полного прорезания впадины;

3. отвод заготовки (П₅ вправо);

4. реверсирование движений В₂ и В₃ и поворот люльки на угол Q ° в обратном направлении;

5. одновременно c обратными вращениями В₂ и В₃ включение делительного движения В₄ через суммирующий механизм и поворот заготовки на оборота.

Далее цикл повторяется в каждой впадине до нарезания всех зубьев.

Циклом управляет распределительный барабан (р.б.), который делает один оборот за цикл и в нужное время включает механизм подвода и отвода заготовки П₅, реверсирует движения В₂ и В₃, включает делительный механизм.

Таким образом время, потребное на один оборот распределительного барабана, определяет толщину срезаемого слоя металла. Временем цикла t_ц в этих станках и определяется скорость формообразования или подача. Один оборот распре распределительного барабана связывается с числом оборотов двигателя М1 за время цикла.

Внешняя связь в группе формообразования зуба по профилю осуществляется по цепочке M1‑a‑f‑i_s‑g‑р.б.‑h‑i_x‑P‑p‑q.. Гитара i_s обеспечивает настройку на заданную подачу, а гитара i_k введена для получения заданного угла качания люльки Q °.

Группа деления Д(В₄).

От двигателя М1 по цепочке a‑w‑x‑y‑z движение постоянно поступает на однооборотную муфту делительного механизма (д.д.) В нужный момент цикла распределительный барабан включает эту муфту, она делает 1 оборот и автоматически выключается. Это движение через правую часть делительного механизма по цепочке v‑и‑СМ‑s‑i_y‑t передается на вращающуюся (В₃) заготовку.

Гитара i_у обеспечивает поворот заготовки в делительном движении на оборота.

Если в схеме (рис.28) кривошип 2 заменить резцовой головкой 2 на рис.29, то получится структурная схема зуборезного станка для обработки конических колес с дуговым зубом, работающего по методу обката при единичном делении.

Рис.29.Схема нарезания конических колес с дуговым зубом.

Зубострогальный станок для обработки конических колес

На рис.30 показана компановка зубострогального станка для обработки конических колес.

Рис.30.Компановка зубострогального станка.

Станина 5 представляющая массивную чугунную отливку, несет на себе все выдвижные и неподвижные узлы станка и служит для размещения в ней элементов гидропривода.

Стойка 1 предназначена для размещения на ней привода главного движения и подач, а также механизмов управления циклом работы станка. В стойке 6 сверху размещаются гитары главного движения (i_y) и подач (i_s). За левой стенкой и стойкой располагаются гитары обката (i_x) и деления (i_y). Через правую стенку стойки выступает люлька 2, несущая суппорты с резцами, совершающими возвратно-поступательное движение П₁.

По горизонтальным направляющим станина может перемещаться, обеспечивая подвод и отвод заготовки (П₅), каретка 4, на круговых направляющих которой крепится бабка изделия 3. Движение В₅ необходимо для установки заготовки в соответствии с углом начального конуса.

Настройка зубострогального станка модели 526

 

Общие сведения.

Зубострогальный станок модели 526 (рис. 31) является полуавтоматом, работающим по методу обкатки, и предназначен для чернового и чистового нарезания конических зубчатых колес с прямыми зубьями. Режущим инструментом являются

Для уяснения принципа работы станка представим себе металлическое колесо, так называемое производящее колесо (рис. 32), по которому перекатывается коническая заготовка (нарезаемое колесо) из идеально пластичного материала так, что ее начальный конус катится по начальному конусу производящего колеса без скольжения. При этом металлические зубья производящего колеса выдавят в теле заготовки впадины. После полного оборота заготовки вокруг своей оси на ней образуется зубчатый венец.

В процессе обработки зубьев конических колес на существующих станках производящее колесо является воображаемым, и зубья его воспроизводятся в пространстве движущимися лезвиями резцов, но все расчеты движений производятся так, как будто обрабатываемая заготовка находится в зацеплении с некоторым производящим колесом.

Наиболее удобным с точки зрения изготовления инструментов является плоское производящее колесо, у которого половина угла начального конуса равна 90° и зубья которого имеют плоские боковые грани, т. е. профиль зубьев - прямобочный. При этом вершины зубьев расположены по конической поверхности.

Конусное производящее колесо отличается от плоского тем, что половина угла при вершине начального конуса составляет (90°-g°), где g° - угол ножки зуба нарезаемого колеса (рис. 19).

При конусном производящем колесе резцы 1 и 2 движутся в плоскости 1-1, перпендикулярной к оси ОО₂ производящего колеса. Отсюда следует, что заготовку z нужно установить относительно производящего колеса z' таким образом, чтобы ее ось 00₁ составляла с плоскостью 1-1 (плоскостью вершин зубьев производящего колеса) угол °=°- g°, где ° - половина угла начального конуса нарезаемого колеса; g° - угол ножки зуба нарезаемого колеса.

Рис. 17. Внешний вид зубострогального станка 526:

1 - станина, 2 - планшайба, 3 - ползуны резцов, 4 - барабан подачи заготовки,

5 - электродвигатель, 6 - бабка заготовки, 7 - заготовка, 8 - гитара деления,

9 - каретка, 10 - маховик ручного перемещения каретки, 11 - маховик ручного привода станка.

Техническая характеристика зубострогального станка модели 526

Наибольший модуль нарезаемого зубчатого колеса, мм 8

Количество нарезаемых зубьев 10…200

Наибольший диаметр начальной окружности нарезаемого колеса, мм 600

Наибольшая длина нарезаемого зуба, мм 90

Max и min значения половины угла начального конуса нарезаемого

колеса, град 5⁰42' и 84°18'

Число двойных ходов в минуту в пределах 85…442

Количество подач 15

Время обработки одного зуба, с 7,6…86,5

Как известно, числа зубьев двух сопряженных конических колес прямопропорциональны синусам половин углов начальных конусов.

Рис. 18. Производящее колесо

Это выражение называется обкаточным отношением. Для плоского производящего колеса оно равно:

(25)

Для конусного производящего колеса обкаточное отношение будет:

(26)

(27)

Так как угол g° мал и cos g° близок к единице (обычно cos g° > 0,998), то вполне допустимо принимать обкаточное отношение конусного колеса равным отношению плоского колеса (рис.19): откуда

Исходя из этого, можно рассматривать конусное производящее колесо как плоское. Ошибка в результате этого допущения очень мала и не выходит за допустимые пределы неточностей изготовления колес.

Рис. 19 Схема нарезания колеса.

В практике вместо производящего колеса применяют два резца с прямолинейными режущими кромками (рис. 20), которые своими движениями описывают в пространстве поверхности, аналогичные поверхностям, описываемым соответствующими точками зубьев производящего колеса.

Рис. 20. Зубострогальный резец

Кинематическая схема станка модели 526 изображена на рис 21. Заготовка закрепляется на шпинделе каретки 20, которая может перемещаться по направляющим станины, надвигаясь на резцы, или отходить от них. Резцы закрепляются на ползунах, совершающих возвратно-поступательное движение в направляющих планшайбы 22, которая вместе с резцами кинематически воспроизводит движения производящего колеса. Направляющие ползунов расположены на планшайбе таким образом, что вершины резцов проходят через центр планшайбы (вершину производящего колеса).

На зубострогальном станке модели 526 можно производить черновое нарезание зубьев и чистовую обработку.

Настройка зубострогального станка модели 526 для чернового нарезания зубьев

На данном станке черновая нарезка зубьев может осуществляться путем одинарного или двойного деления.

При одинарном делении оба резца обрабатывают один зуб, прорезая с обеих его сторон канавки, немного шире половины впадины (рис. 22, а). При этом заготовка и планшайба в процессе резания не вращаются, а заготовка лишь медленно подается на резцы. После прорезания требуемой глубины выемок заготовка быстро отводится от резцов до полного расцепления с ними и производится поворот заготовки на один зуб, затем цикл повторяется.

Рис. 22. Схема чернового строгания зубьев.

При черновой обработке, по методу двойного деления, одновременно прострагиваются две впадины, при этом поворот заготовки происходит на два зуба, что дает значительную экономию времени на обработку, но требуются специальные резцы (рис.22, б). Выбор способа чернового нарезания определяется модулем и величиной партии нарезаемых колес.

При модулях больше 6 или при числе нарезаемых зубьев меньше 15 применяют одинарное деление.

При модуле меньше 6 и числе зубьев больше 15 выбор способа чернового нарезания определяется величиной партии нарезаемых колес. В условиях единичного производства черновое нарезание производится способом одинарного деления, чтобы избежать изготовления специальных резцов.

Следовательно, для чернового нарезания зубьев необходимо три движения:

1. возвратно-поступательное движение резцов (главное движение);

2. перемещение заготовки на резцы (движение подачи);

3. движение деления.

Возвратно-поступательное движение резцов

Ползуны, несущие резцы, получают движение от электродвигателя (N=3 кВт) через зубчатые передачи 15-45, 25-25, 25-25, А-В, 19-43 и на кривошипный диск, с которым соединены ползуны (рис. 21).

Так как радиус r вращения кривошипного пальца диска D₁ (рис. 23) при любом его положении в прорези всегда меньше радиуса R диска D₂, то при вращении диска D₁ диск D₂ будет совершать качательное движение. При движении одного резца вперед другой будет двигаться назад. Скорость резцов переменная, но с достаточной для практики точностью расчеты можно производить по средней скорости:

(28)

откуда

где n_дв.ход - число двойных ходов резца в минуту; l - длина хода резца в мм.

Рис.23. Схема кривошипно-шатунного механизма станка 526

Найденное таким образом число двойных ходов устанавливается при помощи сменных колес А и В, передаточное отношение которых определяется из уравнения кинематической цепи главного движения:

откуда

(29)

Сумма чисел зубьев:

(30)

А + В = 72

К станку прилагается девять пар сменных колес, обеспечивающих получение 15 чисел двойных ходов в минуту в пределах 85…442.

(31)

Длина хода ползунов с резцами устанавливается регулировочным винтом, вмонтированным в диске D₁ (см. рис. 21). Наименьшая длина l обычно принимается равной:

l = b + 7 мм,

где b - длина нарезаемого зуба в мм; 7 мм - величина перебега резцов (на выходе »2 мм и на входе »5 мм).

Длина хода резцов зависит также от угла d° между направляющими ползунов. К станку прилагают специальный градуированный ключ и таблицу, по которым и определяют положение кривошипного пальца с учетом угла d°. Величина угла d° зависит от характера и способа строгания и достигает 8°.

При черновом нарезании с одинарным делением угол d° определяется по формуле:

(32)

где S_x - толщина зуба нарезаемого колеса по хорде делительной окружности в мм; h" - высота ножки зуба нарезаемого колеса в мм; a° - угол зацепления в град., при a°=20° tg a^o=0,36397, при a° = 15° tg a°=0,26795; L - длина образующей делительного конуса нарезаемого колеса в мм; Dd - добавочный угол, обеспечивающий оставление припуска на двух сторонах зуба(для чистового нарезания):

(33)

где - припуск под чистовое нарезание на каждую сторону зуба.

Обычно величину выбирают равной 0,5¸1 мм или более точно по таблицам.

При чистовом нарезании величина угла определяется по формуле:

(34)

Движение подачи (цепь распределительного механизма)

Станок 526 работает циклично, как полуавтомат. Всем циклом работы управляют барабаны 1 и 5, которые синхронно вращаются (как в этом легко убедиться по схеме рис. 21) и делают по одному обороту за цикл. Барабаны получают вращение от главного электродвигателя.

Обычно настройка гитары подач связана со временем, в период которого выполняется обработка зуба. Обозначив, через t сек время одного цикла, уравнение кинематической цепи подачи будет:

откуда определяется передаточное отношение гитары подач:

(35)

Величина t колеблется в пределах 7,6…86,5 с.

При подборе сменных колес принимают сумму a₁ + b₁ = 100 постоянной, а сумму

(с₁ + d₁) - в пределах 84…109.

После подбора сменных колес гитары подач i_под., зная передаточные отношения гитары скоростей и гитары вращения планшайбы (формула 46), можно определить величину подачи S по формуле:

(36)

где обозначения отдельных параметров те же, что и в предыдущих формулах.

Цепь деления.

После окончания обработки одного зуба каретка с изделием при помощи барабана 5 отводится от резцов и производится поворот (деление) заготовки на один или два зуба. Для этого в требуемый момент времени механизм управления через рычаг 3 (рис. 21) соединяет зубчатое колесо 61 с корпусом 4 дифференциала, который совершает один оборот, и колесо 61 автоматически отключается.

При черновой прорезке планшайба не должна вращаться. Для этого сменные зубчатые колеса е и f снимаются и заменяются специальным ключом, приведенным на рис. 23, который допускает вращение вала 8 (рис. 21), но удерживает (шпонкой) неподвижный вал зубчатого колеса f, благодаря чему планшайба остается неподвижной. Ключ удерживает также (через ряд зубчатых колес) левое колесо дифференциала в период деления заготовки.

Один оборот корпуса дифференциала сообщает два оборота валу 10 (i_дифф= 2). За это время заготовка должна повернуться на один зуб (или на два), не считая того вращения, которое она получает через центральное колесо дифференциала от гитары обкатки (при чистовой обработке).

Уравнение кинематического баланса от корпуса дифференциала к заготовке будет:

при P = 1

(37)

при P = 2

(38)

Настройка зубострогального станка модели 526 для чистовой обработки

После чернового нарезания зубьев они имеют прямобочный профиль. Задача чистовой обработки сводится к тому, чтобы придать этим зубьям эвольвентный профиль.

Для чистовой обработки на станке 526 (рис.24) необходимо настроить следующие движения: I - возвратно-поступательное движение резцов, II - быстрый подвод (и отвод) нарезаемого колеса, III - вращение обрабатываемого колеса, IV -вращения производящего колеса, V - движение деления.

Рис. 24. Схема чистовой обработки зубьев:

I - возвратно-поступательное движение тонки, II - быстрый подвод и отвод заготовки, III - вращение заготовки, IV - вращение производящего колеса, V - движение деления

Движения I, II и V настраиваются по тем же формулам, что и при черновом нарезании. При чистовом нарезании каретка заготовки соединяется с канавкой 23 барабана подач для чистовой обработки. Эта канавка спрофилирована так, что обеспечивается быстрый подвод заготовки к резцам и после обработки одного зуба - быстрый отвод. Кроме того, необходимо снять ключ с гитары вращения планшайбы и установить сменные колеса.

Вращение заготовки (цепь обкатки).

При чистовом нарезании зубьев обрабатываемое колесо должно вращаться строго согласованно с вращением производящего колеса, чтобы за время поворота производящего колеса на один зуб (1/z') обрабатываемое колесо также повернулось на один зуб (1/z). Уравнение кинематического баланса цепи обкатки будет:

Подставив i_дифф = 1 (корпус дифференциала неподвижен) и получим:

(39)

(40)

Для более точного подсчета можно пользоваться формулой:

Вращение планшайбы (цепь обкатки)

При чистовой обработке зубчатого колеса планшайба с резцами получает вращение, согласованное с вращением заготовки, и поворачивается за цикл на угол 2l (сначала вниз на угол l, а затем вверх на тот же угол). Величина этого угла выбирается такой, чтобы резцы полностью обкатывали нарезаемый зуб.

Рассматривая поворот планшайбы относительно горизонтального положения 0-0 (рис.25), видно, что угол обкатки l равен сумме углов l₁ и l₂, где l₁ - угол поворота планшайбы вниз от горизонтального положения, а угол l₂ - угол поворота планшайбы вверх от горизонтального положения. Угол l₂ больше угла l₁, так как при обкаточном движении вверх после чистовой обработки заготовка отводится от резцов и производится поворот заготовки на один зуб, в то время как вращение планшайбы вверх продолжается.

Рис. 25. Схема углов поворота планшайбы:

где l₁ - угол поворота планшайбы вниз от нулевого положения, l₂ - угол поворота планшайбы вверх от нулевого положения, l - общий угол поворота планшайбы.

Для ориентировочного подсчета угла l₁ можно пользоваться формулами:

при угле зацепления a=20°

(41)

при a=15°

(42)

где h" - высота ножки зуба нарезаемого колеса, мм; m - модуль, мм; z - число зубьев нарезаемого колеса; - половина угла начального конуса нарезаемого колеса, град.

Угол l₂ определяется по формуле:

(43)

l₂=1,85 l₁.

Тогда полный угол l поворота планшайбы, т. е. угол обкатки будет:

(44)

l= l₁+ l₂ =2,85 l₁

Направление вращения планшайбы изменяется механизм управления, который условно изображен на рис. 21 в виде двусторонней зубчатой муфты 9, барабана 1 и рычагов 2 и 3.

За время цикла, т. е. за один оборот распределительного вала 6, вал 7 делает 17 оборотов (рис. 21). От вала 7 вращение передается валу 8 через зубчатые колеса, 42-42, либо 38-32-38 (реверс). За цикл вал 8 делает 7 оборота в одном направлении и 7-в противоположном. При каждом переключении вследствие особого устройства механизма переключения происходит потеря оборота.

Потеря за одно переключение равна:

Потеря за цикл, т. е. за два переключения, равна:

Следовательно, вал 8 реверсивного механизма за один цикл делает оборотов:

(45)

Теперь можно определить коэффициент k, учитывающий потерю оборотов при переключении реверсивного механизма:

.

Приняв за конечные звенья кинематической цепи угла обкатки барабан 1, делающий один оборот за цикл, и планшайбу, которая за это время должна повернуться на угол 2l°, уравнение баланса будет:

Подставив сюда передаточное отношение между валами 7 и 8 i_7-8=1 и k=46/51, получим:

(46)

Подбор сменных зубчатых колес е и f производится в зависимости, от угла l°

Числа зубьев колес е и f могут быть вычислены по формуле 46.

Повышения точности обрабатываемых колёс

Для повышения точности обрабатываемых колёс и качества рабочих поверхностей их зубьев применяются зубоотделочные станки, которые подразделяются на обкатные шевенговальные, зубохонинговальные, притирочные, зубошлифовальные.

В производстве наиболее широко применяются шевинговальные и зубошлифовальные станки.

Принцип работы зубошлифовального станка основан на эффекте скольжения вдоль зуба в зацеплении пары цилиндрических колес с перекрещивающимися осями. Инструмент- шевр представляет собой косозубое цилиндрическое колесо, на рабочих поверхностях зубьев которого имеются режущие кромки, полученные прямоугольными канавками, располагающимися на высоте зуба. (рис.102).

Обрабатываемое колесо вводится в зацепление с шевером и притормаживается. Шеверу сообщается главное вращательное движение В₁. Для снятия определённого припуска устанавливаются соответствующее межосевое расстояние.

Различают шевингование с продольной (рис.103а), диагональной (рис. 103б) и тангенциальной (рис.103в) подачами.*)

Зубошлифование может быть осуществлено методами копирования и обката.

По методу копирования шлифование производится профилированным крутом (рис.104). Путем правки крут получает профиль, соответствующий профилю впадины обрабатываемого колеса. Кинематика станков, работающих таким способом, несложная. Она обеспечивает лишь одно движение формообразования зуба по длине Ф_V(В₁П₂) и одно движение деления Д(В₃). Усложняются конструкция и кинематика механизмов правки круга по профилю.

Наиболее распространенные схемы зубошлифования по методу обката представлены на рис.105. В первом случае показано шлифование дисковым коническим кругом 1, профиль которого соответствует профилю производящей рейки 2. Круг получает вращение В₁ и поступательное движение П₂ для формирования зуба по длине. Движения В₃ и П₄, связанные между собой, как при качении колеса по зубчатой рейке, необходимы для образования зуба по профилю. Так как круг шлифует лишь одну впадину (или одну сторону зуба), необходимо движение деления В₅ для того, чтобы поочередно шлифовать каждую впадину.

Аналогично происходит формообразование при шлифовании по схеме на рис.105б. Здесь вместо одного применяются два чашечных круга, расположенных так, что они образуют профиль исходной рейки.

На рис.105в показана схема шлифования червячным шлифовальным кругом. Все движения формообразования точно так же, как и при зубофрезеровании (рис.99 и 100).

На рис.106 представлена структурная схема зубошлифовального станка, работающего дисковым коническим кругом по методу обката при единичном делении.

Движение формообразования зуба по длине Ф_V(В₁П₂) включает два простых движения. Вращение круга В₁ обеспечивается от двигателя М1 по цепочке а-в. Двигатель М1 устанавливается на каретке, где смонтирован шпиндель шлифовального круга. Эта каретка получает поступательное движение П₂ от кривошипа КР, приводимого от М2 через связи c‑d‑i₉₁‑l‑f.

Формообразование по профилю Ф₅(В₃П₄) обеспечивает внутренняя связь m‑n‑s‑CM‑t‑u приводимая от электродвигателя М3 по цепи g‑k‑i₉₂‑l‑f.

Без разрыва цепи обката на заготовку подается периодическое движение деления Д(В₅) от делительного механизма (д.м.) по цепи o‑p‑q‑i_y‑CM‑t‑u.

Скорость движения В₁, как правило, не настраивается. Скорость продольной подачи П₂ настраивается гитарой i_S1 Внутренняя связь в цепи обката настраивается гитарой i_х по расчетному перемещению 1 об.заг.(В₃)pmz₃ мм продольного перемещения заготовки(П₄). Скорость формообразования профиля зуба настраивается гитарой i_S2. Гитара деления i_y настраивается по расчетному перемещению

1 об. делит. диска об. заготовки