При обработке конических колес с круговыми зубьями в качестве приводящего колеса принимают плоское колесо 1 (рис. 56) с дуговыми зубьями радиуса r. Заготовка 2 в процессе обработки обкатывается с производящим колесом, зубья которого воспроизводятся резцовой головкой 3, вращающейся вокруг точки О 1 . Профиль резцов соответствует профилю зубьев производящего колеса. Проходя на участке АА 1 , они имитируют дин зуб.

При обработке колес с круговыми зубьями необходимо осуществить следующие формообразующие движения: главное движение - вращение резцовой головки вокруг точки О 1 движение обката - согласованное вращение люльки (производящего колеса) и заготовки; движение деления - поворот заготовки на обработку следующего зуба.

Рис. 56 Схема нарезания кругового зуба конического колеса

Рис. 57 Кинематическая структура для нарезания зубьев

Согласованность вращения люльки 1 (рис. 57) и заготовки 2 достигается сменными колесами 4, рассчитываемыми в зависимости от числа зубьев нарезаемого колеса. Вершины резцов 3 должны передвигаться но образующей внутреннего конуса нарезаемого колеса; для этого колеса необходимо установить под углом φ i внутреннего конуса к плоскости, в которой передвигаются вершины резцов.

Заготовка должна быть установлена относительно центра станка в правильное положение. Центром станка называется точка, в которой пересекаются горизонтальная ось 00 2 люльки, ось 00 1 шпинделя бабки и вертикальная ось О поворотного стола. Через центр стола должна проходить плоскость, в которой передвигаются вершины резцов головки, и с центром стола должна совпадать вершина начального производящего конуса нарезаемого колеса.

Инструмент

Резцовая головка (рис. 58,а) выполняется в виде диска с пазами, в которые вставляют и крепят резцы перпендикулярно торцовой плоскости диска. Резцы бывают наружные (рис. 58,6) и внутренние (рис. 58,в). Кроме того, резцы подразделяются на праворежущие и леворежущие, отличающиеся только расположением режущих кромок.

Рис. 58 Резцовая головка

Зуборезный полуавтомат 5С280П

Зуборезный полуавтомат мод. 5С280П класса точности П предназначен для чернового и чистового нарезания конических и гипоидных колес с круговыми зубьями. Станок имеет следующие конструктивные особенности: число звеньев в кинематической цепи обкатки и главного движения сокращено; реверс люльки осуществляется обычной фрикционной муфтой; подвод стола в зону резания и отвод его на деление осуществляется гидравлически с помощью следящей системы; самостоятельный привод цепи обкатки и управления, независим от привода зуборезной головки; механизм деления имеет гидравлический привод.

Станок работает методами врезания и обкатки. Врезание применяется при черновом нарезании зубчатых колес, а также при чистовом нарезании колес полуобкатных передач; обкатка применяется при чистовом нарезании всех зубчатых колес, кроме полуобкатных ведомых. Обкаточное вращение производящего колеса осуществляет люлька, несущая зуборезную головку. Режущие кромки головки воспроизводят движение боковой поверхности зуба производящего колеса.

Деление осуществляется периодически. По окончании профилирования одной впадины (при нарезании двухсторонним методом) или одной стороны впадины (при нарезании односторонним методом) включается делительный механизм, поворачивающий заготовку на один шаг.

Рабочий цикл станка

При работе по методу врезания червяк 66 люльки отключают от привода подачи, и привод вращает только цепь управления. На валы X VII и X VIII (рис. 59) надевается специальный хомут, удерживающий их от поворота во время деления. Копир подачи 63 через следящую систему начинает перемещать стол. Диск управления 61 поворачивается синхронно с копиром врезания. Так же синхронно поворачивается копир 64 управления переменной подачи. В конце подачи упор на диске управления дает команду на отвод стола с бабкой изделия. В конце отвода стола подаются команды на муфту реверса 70 с рабочего хода на холостой, на цилиндр изменения скорости обкатки, на цилиндр счетчика циклов, на муфту 71 механизма деления. Деление происходит во время обратного вращения цепи управления и заканчивается раньше, чем упор на диске управления дает команду на рабочий ход.

Метод обкатки отличается от метода врезания тем, что червяк люльки подключают к приводу обкатки. С валов XV11 и XVIII снимают хомут и вместо него на эти валы устанавливают сменные колеса гитары обкатки, а копир врезания заменяют копиром чистового нарезания. В остальном цикл работы такой же, как и при врезании.

Рассмотрим основные кинематические пени станка. Главное-движение- вращение зуборезной головки передается от электродвигателя 1 через цилиндрические колеса 2, 3, 4 на сменные колеса а-b, а от них через цилиндрические колеса 5, 6,7,8 - на вал-шестерню 9, связанную с колесом внутреннего зацепления 10, которое закреплено на шпинделе зуборезной головки.

Рис. 59 Полуавтомат мод. 5С280П

Цепь обкатки приводится во вращение электродвигателем II через клиноременную передачу 12-13 на входной вал I коробки подач.

На рабочем ходу вращение от вала II передается через сменные зубчатые колеса а 1 –b 1 , валу III и далее через колеса 20-21, муфту 70 валу IV, через цилиндрические колеса 22, 24, 25, 26, конические колеса 27, 28, червячную пару 66-67 люльке. От червяка через конические колеса 29-30, сменные Колеса гитары обкатки а 3 , b 3 , с 3 , d 3 , вал XVIII, муфту 71, конические колеса 42, 43, 44, 45, сменные колеса гитары а 4 , b 4 , c 4 , d 4 - на червяк 46 и червячное колесо 47.

На замедленном холостом ходу вращение от вала II передается на вал IV через колеса 16-18, а на ускоренном холостом ходу - через колеса 17-19. Дальнейшее движение от вала IV до вала X VIII осуществляется так же как и на рабочем ходу.

Деление происходит во время холостого хода. От гидроцилиндра с рейкой вращение передается колесу 38, далее через колеса 37 - 36 и корпус дифференциала - колесам 35, 34 и валу XXI V. Возврат гидроцилиндра и корпуса дифференциала в исходное положение происходит во время рабочего хода, когда однозубая муфта войдет в зацепление с валом XXI V. От колеса 22, установленного па валу / V коробки подач, вращение передается с колеса 23 на вал XXX, затем через сменные колеса гитары а 5 –b 5 , червячную передачу 52, 53 - на вал копиров XXXII через колеса 54, 55. вал XXXIII и цепную передачу 56, 5.7 -диску управления 61. От вала VII через сменные колеса гитары а 2 –b 2 , с 2 –d 2 , конические колеса 48 - 49, червячную передачу 50-51 получает вращение диск 60 модификатора с регулируемым эксцентриком. Эксцентрик диска перемещает в осевом направлении гильзу 68, в которой смонтированы опоры червяка люльки. Осуществляемое таким образом перемещение червяка люльки обеспечивает модификацию обкатки.

Настройка полуавтомата

Рис. 60 Схема полуобкатного нарезания зубьев

На рис. 60 жирными линиями очерчены профили зубьев полуобкатной пары. Для сравнения тонкими линиями показаны профили зубьев обычной пары, которые нарезаются методом обката. Такие зубья нарезаются на обычных зуборезных станках с коническим или плоским производящим колесом. В последнем случае применяется модификация обката. Поскольку таким метолом нарезается только ведущее зубчатое колесо, а ведомое колесо нарезается методом копирования, эти передачи получили название Полуобкатных, а способ нарезания - полуобкатным.

Сведения о производителе зуборезного полуавтомата 5С280П

Производитель зуборезного полуавтомата 5С280П Саратовский завод тяжелых зуборезных станков, ТЗС , основанный в 1947 году.

5С280П Станок зуборезный для конических зубчатых колес с круговыми зубьями полуавтомат. Назначение и область применения

Станок предназначен для чистовой и черновой обработки конических зубчатых колес с круговой линией зубьев, диаметром до 800 мм и модулем до 16 мм. Кроме того, на нем можно обрабатывать гипоидные зубчатые колеса.

Нарезание зубчатых колес осуществляется по методу обкатки или врезания. В качестве режущего инструмента применяются торцовые зуборезные головки.

На полуавтомате можно производить нарезание обкаткой и врезанием. При нарезании зубчатых колес достигается 7-6 степени точности по ГОСТ 1768-56 и шероховатость обработанной поверхности зубьев не ниже V6 класса по ГОСТ 2789-59.

Полуавтомат может быть использован во всех отраслях машиностроения в условиях мелкосерийного, крупносерийного и массового производства.

Применение полуавтомата в массовом производстве обеспечивается возможностью многостаночного обслуживания рабочим невысокой квалификации.

Особенности конструкции и принцип работы зуборезного станка 5С280П

В отличие от других станков подобного типа он имеет:

• новую компоновку узлов (сокращенное число звеньев в кинематической цепи обкатки и главного движения), позволившую значительно повысить жесткость и точность системы «инструмент - изделие»;
• самостоятельный бесступенчатый привод цепи обкатки и управления, не зависимый от привода главного движения;
• оригинальный механизм деления, не входящий в цепь обкатки;
• специальный механизм управления, обеспечивающий цикл работы, необходимую величину угла качания люльки и глубину подачи на врезание и управляющий переменной скоростью подачи при работе методами обкатки и врезания.

На зуборезном станке 5С280П удобное расположение органов управления, возможность гибкой наладки, наличие транспортера удаления стружки, гидравлический зажим и отжим заготовки, подвод и отвод бабки изделия обеспечивают высокую производительность полуавтомата.

Принцип работы этого станка аналогичен показанному на рис. 64, а, при котором резцы зуборезной головки воспроизводят в своем вращении зуб плосковершинного производящего колеса, а профиль зубьев нарезаемого конического колеса получается в процессе обката как огибающие боковых поверхностей зубьев этого колеса.

Обработка конических зубчатых колес с круговой линией зубьев
по схеме производящего колеса: а - плосковершинного, б - конусного

Станок может работать тремя методами: обката, врезания и комбинированным.

Метод обката применяют при чистовой обработке обычных конических зубчатых передач.

Метод врезания

Метод врезания (без обката) применяют при черновом нарезании колес обычных конических зубчатых передач, а также при чистовой обработке полуобкатных передач, когда парная шестерня в передаче обрабатывается обкатом с модифицированием по профилю.

Комбинированным методом обрабатывают колеса с углом начального конуса 70...80°. Метод заключается в том, что в начале производится простое врезание инструмента в заготовку (при этом имеет место очень малая скорость обката), а после того, как зуб обработан «а полную глубину, подача врезания прекращается, и происходит окончательная обработка зуба обкатом.

Деление в этих станках (на 1 зуб) осуществляется периодически после отвода заготовки от инструмента.

Станок - полуавтомат, гидрофицирован и может быть использован при мелкосерийном, крупносерийном и массовом производствах.

Станки для нарезания конических колес с круговой линией зубьев

Группа станков для нарезания конических колес с круговой линией зубьев самая многочисленная и разбита на три подгруппы:

1. станки, работающие по методу обката;
2. станки, предназначенные для чернового нарезания;
3. станки для чистового нарезания методом кругового протягивания.

Особое место среди указанных подгрупп занимают станки, работающие по методу обката. Станки этой подгруппы универсальны, а следовательно, и самые сложные. Одни из них работают по схеме плосковершинного производящего колеса, другие - по схеме конусного.

Конструктивные различия этих станков зависят от метода формообразования, а также от структуры кинематических схем, внутренних механических связей и предельных размеров заготовок и обусловливают особенности их наладок. Изучение наладок всех станков не представляется возможным. С особенностями наладки каждого станка можно познакомиться непосредственно по руководствам, поставляемым со станком. В данной главе будет рассмотрена наладка распространенного в промышленности зуборезного станка 5С280П. Знакомство с этим станком поможет освоить любые другие зуборезные станки.

Рабочее пространство зуборезного станка 5с280п

Конец шпинделя изделия зуборезного станка 5с280п

Конец шпинделя зуборезной головки станка 5с280п

Общий вид и общее устройство зуборезного станка 5С280П

Фото зуборезного станка 5с280п

Фото зуборезного станка 5с280п

Фото зуборезного станка 5с280п

Зуборезный полуавтомат 5С280П класса точности П предназначен для чернового и чистового нарезания конических и гипоидных колес с круговыми зубьями. Станок имеет следующие конструктивные особенности: число звеньев в кинематической цепи обкатки и главного движения сокращено; реверс люльки осуществляется обычной фрикционной муфтой; подвод стола в зону резания и отвод его на деление осуществляется гидравлически с помощью следящей системы; самостоятельный привод цепи обкатки и управления независим от привода зуборезной головки; механизм деления имеет гидравлический привод.

Станок работает методами врезания и обкатки. Врезание применяется при черновом нарезании зубчатых колес, а также при чистовом нарезании колес полуобкатных передач; обкатка применяется при чистовом нарезании всех зубчатых колес, кроме полуобкатных ведомых. Обкаточное вращение производящего колеса осуществляет люлька, несущая зуборезную головку. Режущие кромки головки воспроизводят движение боковой поверхности зуба производящего колеса.

Деление осуществляется периодически. По окончании профилирования одной впадины (при нарезании двухсторонним методом) или одной стороны впадины (при нарезании односторонним методом) включается делительный механизм, поворачивающий заготовку на один шаг.

Рабочий цикл станка. При работе по методу врезания червяк 66 люльки отключают от привода подачи, и привод вращает только цепь управления. На валы X VII и X VIII (рис. 132) надевается специальный хомут, удерживающий их от поворота во время деления. Копир подачи 63 через следящую систему начинает перемещать стол. Диск управления 61 поворачивается синхронно с копиром врезания. Так же синхронно поворачивается копир 64 управления переменной подачи. В конце подачи упор на диске управления дает команду на отвод стола с бабкой изделия. В конце отвода стола подаются команды на муфту реверса 70 с рабочего хода на холостой, на цилиндр изменения скорости обкатки, на цилиндр счетчика циклов, на муфту 71 механизма деления. Деление происходит во время обратного вращения цепи управления и заканчивается раньше, чем упор на диске управления дает команду на рабочий ход.

Метод обкатки отличается от метода врезания тем, что червяк люльки подключают к приводу обкатки. С валов XVII и XVIII снимают хомут и вместо него на эти валы устанавливают сменные колеса гитары обкатки, а копир врезания заменяют копиром чистового нарезания. В остальном цикл работы такой же, как и при врезании.

Расположение основных узлов зуборезного станка 5с280п

Кинематическая схема зуборезного станка 5с280п

Рассмотрим основные кинематические цепи станка 5С280П

Главное движение - вращение зуборезной головки передается от электродвигателя 1 через цилиндрические колеса 2, 3, 4 на сменные колеса а - b, а от них через цилиндрические колеса 5, 6, 7, 8 - на вал-шестерню 9, связанную с колесом внутреннего зацепления 10, которое закреплено на шпинделе зуборезной головки.

Цепь обкатки приводится во вращение электродвигателем 11 через клиноременную передачу 12 - 13 на входной вал I коробки подач.

На рабочем ходу вращение от вала II передается через сменные зубчатые колеса a 1 - b 1 валу III и далее через колеса 20-21, муфту 70 валу IV, через цилиндрические колеса 22, 24, 25, 26, конические колеса 27, 28, червячную пару 66-67 люльке. От червяка через конические колеса 29-30, сменные колеса гитары обкатки а 3 , b 3 , c 3 , d 3 , вал XVIII, муфту 71, конические колеса 42, 43, 44, 45, сменные колеса гитары а 4 , b 4 , c 4 , d 4 - на червяк 46 и червячное колесо 47.

На замедленном холостом ходу вращение от вала II передается на вал IV через колеса 16 - 18, а на ускоренном холостом ходу - через колеса 17-19. Дальнейшее движение от вала IV до вала X VIII осуществляется так же, как и на рабочем ходу.

Деление происходит во время холостого хода. От гидроцилиндра с рейкой вращение передается колесу 38, далее через колеса 37 - 36 и корпус дифференциала - колесам 35, 34 и валу XXIV. Возврат гидроцилиндра и корпуса дифференциала в исходное положение происходит во время рабочего хода, когда однозубая муфта войдет в зацепление с валом XXIV.

От колеса 22, установленного на валу IV коробки подач, вращение передается с колеса 23 на вал XXX, затем через сменные колеса гитары a 5 -b 5 , червячную передачу 52, 53 - на вал копиров XXXII через колеса 54, 55, вал XXXIII и цепную передачу 56, 57-диску управления 61.

От вала VII через сменные колеса гитары а 2 - b 2 , с 2 - d 2 , конические колеса 48 - 49, червячную передачу 50-51 получает вращение диск 69 модификатора с регулируемым эксцентриком. Эксцентрик диска перемещает в осевом направлении гильзу 68, в которой смонтированы опоры червяка люльки. Осуществляемое таким образом перемещение червяка люльки обеспечивает модификацию обкатки.

Настройка полуавтомата . Исходными данными для настройки станка являются число зубьев нарезаемого колеса, материал заготовки, диаметр фрезерной головки, модуль нарезаемой шестерни и все геометрические параметры шестерни.

• Настройка гитары цепи главного движения. Эта цепь связывает вращение вала электродвигателя 1 и фрезерной головки
• Настройка цепи деления. Цепь деления включается в конце отвода стола.
• Настройка гитары обкатки. Эта цепь связывает поворот люльки и заготовки.
• Цепь подачи. Началом этой цепи является электродвигатель 11
• Настройка цепи управления. Сменные колеса гитары цепи управления а 5 -b 5 обеспечивают необходимые углы качения люльки, изменяют угловую скорость поворота копиров
• Настройка гитары модификатора. Модификатор 69 имеет специальное устройство для установки по нониусу необходимого эксцентриситета

Необходимые частоты вращения стола при различных частотах вращения фрез и числах зубьев нарезаемых колес

• - При наличии фрез из быстрорежущей стали с покрытием и размерами согласно ГОСТ 9324-80 можно резать зубчатые колеса m = 4 с числом зубьев более 20
• скорость резания 120–150 м/мин - При наличии фрез из быстрорежущей стали с покрытием TiN диаметром 190–200 мм можно резать зубчатые колеса любого модуля с числом зубьев более 8
• скорость резания 250–300 м/мин - При наличии фрез с пластинами из твердого сплава диаметром 190–225 мм можно резать зубчатые колеса любого модуля с числом зубьев более 16

Из сказанного выше следует, что при использовании на модернизированных зубофрезерных станках современного инструмента, можно значительно повысить производительность оборудования. Особенно это заметно при изготовлении зубчатых колес с большим числом зубьев. Данный эффект достигается при значительно меньших затратах на техническое перевооружение предприятия, чем при покупке нового оборудования, эксплуатация которого неизбежно потребует перехода на современный высокопроизводительный инструмент.

Резцовая головка (рис. 131,а) выполняется в виде диска с пазами, в которые вставляют и крепят резцы перпендикулярно торцовой плоскости диска. Резцы бывают наружные (рис. 131,6) и внутренние (рис. 131,в). Кроме того, резцы подразделяются на праворежущие и леворежущие, отличающиеся только расположением режущих кромок.

Профили зубьев полуобкатной пары

Нарезание конических колес с круговыми зубьями по способу обката характеризуется длительным циклом обработки. Чтобы избежать гранности зубьев и снизить шероховатость поверхности, приходится увеличивать время огибания. Много времени затрачивается также на холостые ходы станка, отвод инструмента, делительный процесс и др. В массовом производстве зубчатые колеса спирально-конических и гипоидных передач нарезают высокопроизводительным полуобкатным методом. В полуобкатной паре обкаткой нарезается только колесо, имеющее небольшое число зубьев, а большое колесо нарезается торцовой резцовой головкой или круговой протяжкой по методу копирования. Зубья колеса полуобкатной пары имеют поэтому не винтовые, а конические рабочие поверхности, представляющие собой точные копии производящих поверхностей, описываемых режущими кромками резцов торцовой головки или протяжки.

На рис. 133 жирными линиями очерчены профили зубьев полуобкатной пары. Для сравнения тонкими линиями показаны профили зубьев обычной пары, которые нарезаются методом обката. Такие зубья нарезаются на обычных зуборезных станках с коническим или плоским производящим колесом. В последнем случае применяется модификация обката. Поскольку таким методом нарезается только ведущее зубчатое колесо, а ведомое колесо нарезается методом копирования, эти передачи получили название полуобкатных, а способ нарезания - полуобкатным.

Работа на зуборезном станке 5С280П

Технические характеристики зуборезного станка 5С280П

Наименование параметра	5С280П
Основные параметры станка
Наибольший диаметр нарезаемых обрабатываемых колес	800
Наибольший модуль нарезаемого колеса, мм	16
Наибольшая длина образующей начального конуса нарезаемых колес при β =30°, мм	400
Наименьший и наибольший углы делительного конуса конического колеса, град	5°42"..84°18"
Количество зубьев нарезаемых колес	5..150
Наибольшая высота нарезаемых зубьев, мм	35
Наибольшая ширина венца нарезаемых колес, мм	125
Время обработки одного зуба, сек	12..200
Наибольшее передаточное число нарезаемых зубчатых колес при угле между осями 90°	10
Угол установки люльки, град	0..360°
Цена деления отсчета по шкале поворота люльки, мин	1
Расстояние от торца инструментального шпинделя до центра поворота бабки изделия при нулевом положении скользящей базы, мм	93
Диаметры зуборезных головок, мм	160, 200, 250, 315, 400, 500
Частота вращения зуборезной головки, об/мин	20..125
Наименьшее и наибольшее расстояние от торца шпинделя бабки изделия до центра стака, мм	135..600
Точность отсчета по шкале осевой установки бабки, мм	0,02
Установка бабки на угол внутреннего конуса, град	+5..+90
Точность отсчета по шкале установки бабки на угол внутреннего конуса, мин	1
Отвод стола в крайнее нерабочее положение, мм	130
Вертикальная установка бабки изделия для нарезания гипоидных колес вверх и вниз, мм	125
Точность отсчета по лимбу гипоидного смещения бабки, мм	0,02
Наибольшее смещение расчитанной базы от центра станка на люльку/ от люльки, мм	30/ 65
Привод и электрооборудование станка
Количество электродвигателей на станке
Электродвигатель главного привода, кВт	7,5
Электродвигатель насоса гидропривода, кВт	2,2
Магнитный усилитель привода механизма подач, кВт	2,0
Электродвигатель привода механизма подач, кВт	2,2
Электродвигатель насоса охлаждения, кВт	0,6
Суммарная мощность электродвигателей, кВт
Габаритные размеры и масса станка
Габаритные размеры станка (длина х ширина х высота), мм	3170 х 2180 х 2200
Масса станка с электрооборудованием и охлаждением, кг	15189

Зубообрабатывающий станок – металлорежущий станок для обработки зубчатых колёс, звездочек, червяков и зубчатых реек. По принятой классификации эти станки относятся к 5 группе (первая цифра в обозначении модели) - зубо- и резьбообрабатывающие станки. Вторая цифра указывает тип станка: 1 - зубодолбежные станки для цилиндрических колес; 2 - зуборезные станки для конических колес; 3 - зубофрезерные станки для цилиндрических колес, 4 - зубофрезерные станки для нарезания червячных колес; 5 - станки для обработки торцов зубьев колес; 6 - резьбофрезерные станки; 7 - зубоотделочные и обкатные станки; 8 - зубо- и резьбошлифовальные станки, 9 - разные зубо- и резьбообрабатвающие станки.

Специальные станки обозначают, как правило, условными заводскими номерами. Этот шифр станка не дает конкретных сведений о нем, следовательно, необходима дополнительная информация. Она обычно изложена в паспорте станка.

Зубообрабатывающие станки весьма разнообразны. Это разнообразие обусловлено различными методами образования профиля зуба.

В зависимости от метода образования профиля зуба нарезание цилиндрических зубчатых колес осуществляют либо методом копирования, либо методом обкатки.

Метод копирования. При нарезании методом копирования каждая впадина между зубьями на заготовке обрабатывается инструментом, имеющим форму, полностью соответствующую профилю впадины колеса Инструментом в этом случае обычно являются фасонные дисковые и пальцевые фрезы. Обработку производят на фрезерных станках с применением делительных головок.

Для получения теоретически точного профиля зуба при обработке каждого зубчатого колеса с определенным числом зубьев и модулем необходимо иметь специальную фрезу. Это требует большого числа фрез, поэтому обычно используют наборы из восьми дисковых фасонных фрез для каждого модуля зубьев, а для более точной обработки - набор из 15 или 26 фрез. Каждая фреза набора предназначена для обработки зубчатых колес с числом зубьев в определенных пределах, но ее размеры рассчитывают по наименьшему числу зубьев этого интервала, поэтому при обработке колес с большим числом зубьев фреза срезает лишний материал. Если бы расчет вели по среднему числу зубьев данного интервала, то при фрезеровании колес меньшего диаметра их зубья получились бы утолщенными, что привело бы к заклиниванию колес при работе.

Из сказанного следует, что метод нарезания зубчатых колес фасонными дисковыми и пальцевыми фрезами недостаточно точен и, кроме того, малопроизводителен, так как много времени затрачивается на процесс деления. Поэтому этот метод применяют сравнительно редко, чаще в ремонтных цехах, а также для черновых операций. В настоящее время зубчатые колеса нарезают в основном методом обкатки.

Метод обкатки обеспечивает высокую производительность, большую точность нарезаемых колес, а также возможность нарезания колес с различным числом зубьев одного модуля одним и тем же инструментом. При образовании профилей зубьев методом обкатки режущие кромки инструмента, перемещаясь, занимают относительно профилей зубьев колес ряд последовательных положений, взаимно обкатываясь; при этом инструмент и заготовка воспроизводят движение, соответствующее их зацеплению. Из инструментов, используемых для нарезания цилиндрических зубчатых колес методом обкатки, наибольшее распространение получили долбяки и червячные фрезы.

Наряду с указанными методами для производства цилиндрических зубчатых колес применяют также следующие высокопроизводительные методы обработки: а) одновременное долбление всех впадин зубьев заготовки специальными многорезцовыми головками; в таких головках число резцов равно числу впадин на обрабатываемом колесе, а форма режущих кромок является точной копией профилей впадин зубьев; б) протягивание зубьев колес; в) образование зубьев без снятия стружки волочением или накаткой; г) холодную и горячую прокатку зубьев; д) прессование зубчатых колес (из синтетических материалов).

Разновидности зубообрабатывающих станков. Зубообраба-тывающие станки можно классифицировать по следующим признакам:

а) по назначению - станки для обработки цилиндрических колес с прямыми и винтовыми зубьями; станки для нарезания конических колес с прямыми и криволинейными зубьями; станки для нарезания червячных и шевронных колес, зубчатых реек; специальные зубообрабатывающие станки (зубозакругляющие, притирочные, обкаточные и др.);

б) по виду обработки и инструмента - зубодолбежные, зубофрезерные, зубострогальные, зубопротяжные, зубошевинговальные, зубошлифовальные и др.;

в) по точности обработки - станки для предварительного нарезания зубьев, для чистовой обработки и для доводки рабочих поверхностей зубьев.

На зубообрабатывающих станках осуществляют: черновую обработку зубьев, чистовую обработку зубьев, приработку зубчатых колёс, доводку зубьев, закругление торцов зубьев.

Наиболее универсальными и широко внедренными в производство зубчатых колес способами зубообработки на протяжении многих лет являются зубофрезерование и обкаточное зубодолбление. Зубофрезерование представляет собой непрерывный процесс, что обуславливает его повышенную производительность.

На зубофрезерных станках нарезают цилиндрические прямозубые, косозубые и с шевронными зубьями колёса, червячные зубчатые колёса. Наиболее распространённые в промышленности вертикальные зубофрезерные станки выпускаются с подвижным столом и неподвижной стойкой и с подвижной стойкой и неподвижным столом (рис. 1 ). Конструктивно станок состоит из следующих основных узлов: станины А, на которой закреплена стойка B. По стойке перемещается фрезерный суппорт Г, несуўій обрабатываюўій інструмент – фрезу. Стол E движется по горизонтальным направляющим станины. Узел Д поддерживает верхний конец оправки с установленными на ней заготовками. Коробка скоростей Ж расположена в станине, а в суппортной стойке - коробка подач Б. При обработке заготовок на станке осуществляется главное движение - вращение фрезы. При нарезании зубчатых колёс заготовка жестко связана с делительным червячным колесом, получающим вращение от делительного червяка, который сменными зубчатыми колёсами кинематически связан с червячной фрезой. Соотношение частоты вращения червячной фрезы и заготовки определяется передаточным отношением набора сменных зубчатых колёс.

Наиболее широко применяются зубофрезерные станки, обеспечивающие нарезание зубчатых колёс с модулем от 0,05 до 10 мм и диаметром от 2 до 750 мм.

На зубодолбёжных станках нарезают цилиндрические зубчатые колёса наружного и внутреннего зацепления с прямыми и косыми зубьями, блоки зубчатых колёс, колёса с буртами, зубчатые секторы, шлицевые валики, зубчатые рейки, храповые колёса и т.п. При нарезании блочных колес и колес с буртами, колес с внутренними зубьями, зубчатых секторов обработка зубодолблением является единственно возможным методом обработки.

Обычно нарезание производится методом обкатки, реже - методом копирования. Наибольшее применение в промышленности имеют вертикальные зубодолбёжные станки (рис. 2 ). Режущим инструментом является долбяк, который движется возвратно-поступательно параллельно оси заготовки. Главное (рабочее) движение - V p , при обратном (холостом) ходе V x резание не совершается. Движение круговой подачи S вр осуществляют, сообщая вращательное движение и долбяку, и заготовке в направлениях V 1 и V 2 с тем, чтобы они вращались так, как вращались бы, будучи в зацеплении, два зубчатых колеса. Для этого долбяк и заготовку соединяют жёсткой кинематической цепью со сменными зубчатыми колёсами и реверсивным устройством. При долблении зубьев колёс с наружным зацеплением направление вращения долбяка противоположно направлению вращения заготовки, а при долблении колёс с внутренним зацеплением эти направления совпадают. Шевронные зубчатые колёса обычно нарезают на горизонтальных зубодолбёжных станках поочерёдно работающими долбяками с косыми зубьями правого и левого направления. Наиболее распространены зубодолбёжные станки для нарезания зубчатых колёс с модулем от 0,2 до 6 мм и диаметром от 15 до 500 мм ; для нарезания зубчатых колёс с модулем от 8 до 12 мм, диаметром от 800 до 1600 мм. Обработка по методу копирования осуществляется одновременным долблением всех впадин зубчатого колеса фасонными зуборезными головками (рис. 3 ). Принцип действия таких головок состоит в том, что фасонные резцы, число которых соответствует числу впадин (зубьев) обрабатываемого зубчатого колеса, укрепленные в головке, производят одновременно (за один проход) долбление всех впадин, после чего разводящее кольцо отводит резцы.

На зубострогальных станках (рис. 4 ) обрабатывают конические зубчатые колёса с прямыми зубьями по методу обкатки одним или чаще двумя резцами. На этих станках воспроизводится зацепление нарезаемого зубчатого колеса с воображаемым плоским производящим зубчатым колесом; при этом два зуба последнего представляют собой зубострогальные резцы, совершающие возвратно-поступательное движение. Таким образом, боковые поверхности каждого из зубьев нарезаемого зубчатого колеса формируются в результате движения резцов и обработки находящихся в зацеплении плоского и нарезаемого зубчатых колёс. Процесс нарезания зубьев происходит при движении резцов к вершине конуса заготовки, а обратный ход является холостым (в этот период резцы отводятся от заготовки). Нарезание конических зубчатых колёс с круговыми зубьями осуществляется методом обкатки на специальных станках с применением зуборезной резцовой головки, представляющей собой диск с вставленными по его периферии резцами, обрабатывающими профиль зуба с двух сторон (первая половина резцов обрабатывает одну сторону, вторая половина - другую). Наиболее распространены зубострогальные станки для нарезания конических зубчатых колёс с модулем от 2,5 до 25 мм и длиной зуба от 20 до 285 мм, для чернового нарезания и чистовой обработки крупногабаритных конических прямозубых колёс с модулем до 16 мм, для чернового и чистового нарезания конических колёс с винтовыми зубьями с модулем до 25 мм.

Зубошевингование (бреющее резание) производится на зубошевинговальных станках. Основано на взаимном скольжении находящихся в зацеплении зубьев инструмента и обрабатываемого зубчатого колеса при встречном движении (рис. 5 ). По направлению подачи различают три метода зубошевингования: параллельный, диагональный и касательный. Инструментом является шевер - дисковый, реечный и червячный. Первые два типа - для обработки цилиндрических зубчатых колёс, последний - для червячных.

На зубошлифовальных станках производят обработку зубчатых колёс обкаткой и профильным копированием при помощи фасонного шлифовального круга (рис. 6 , а). По исполнению различают зубошлифовальные станки с вертикальным и горизонтальным расположением обрабатываемого зубчатого колеса. В процессе шлифования методом обкатки воспроизводят зубчатое зацепление пары рейка - зубчатое колесо (рис. 6 , б, в), в котором инструментом является шлифовальный круг (или круги), имитирующий рейку. Шлифовальные круги совершают вращательное и возвратно-поступательное движения; последнее - аналогично воображаемой производящей рейке. Обкатываясь по поворачивающемуся (в обе стороны) обрабатываемому зубчатому колесу, шлифовальные круги своими торцами шлифуют поверхности зубьев. По методу обкатки работают также станки с использованием в качестве инструмента абразивного червяка (рис. 6, г).

На зубохонинговальных станках осуществляют обработку прямозубых и косозубых колёс с модулем 1,25-6 мм, а также зубчатых колёс с фланкированными и бочкообразными зубьями для уменьшения шероховатости поверхности профиля зубьев. Зубохонингование производят на станке, аналогичном шевинговальному, при скрещивающихся осях инструмента (зубчатого хона) и обрабатываемого зубчатого колеса, но не имеющем механизма радиальной подачи. Устанавливаемое в центрах станка зубчатое колесо совершает, кроме вращательного (реверсируемого), также и возвратно-поступательное движение вдоль своей оси. Зубчатый хон представляет собой зубчатое колесо с геликоидальным профилем, изготовленное из пластмассы и шаржированное абразивным порошком, зернистость которого выбирается в зависимости от величины припуска (0,025-0,05 мм ) и требований к шероховатости поверхности. Зубохонингование производят при постоянном давлении между зубьями обрабатываемого зубчатого колеса и хона («в распор») или при их беззазорном зацеплении, при постоянном межцентровом расстоянии. Первый способ обеспечивает изготовление зубчатых колёс более высокой точности. Необходимым условием зубохонингования является обильное охлаждение и эффективное удаление металлической пыли с обрабатываемой поверхности.

На зубопритирочных станках после термической обработки зубчатых колёс производят операцию зубопритирки. Инструментом служат притиры - чугунные зубчатые колёса, находящиеся в зацеплении с обрабатываемым зубчатым колесом. Притиры смазывают смесью мелкого абразивного порошка с маслом. Обрабатываемое зубчатое колесо (рис.7 ) обкатывают тремя притирами. Оси притиров со спиральными или прямыми зубьями наклонены к оси обрабатывающего зубчатого колеса; ось третьего притира параллельна оси обрабатываемого зубчатого колеса и вращается попеременно в разных направлениях для обеспечения равномерной обработки зуба с обеих сторон. Притиры также совершают возвратно-поступательное движение в осевом направлении на длине около 25 мм.

На зубообкаточных станках обрабатывают незакалённые зубчатые колёса в масляной среде без абразивного порошка. Обрабатываемое колесо работает в паре с одним или несколькими закалёнными колёсами-эталонами, изготовленными с высокой точностью. В результате давления зубьев колёс-эталонов в процессе обкатывания и возникающего при этом наклёпа на поверхностях обрабатываемых зубьев сглаживаются неровности. Этот способ отделки применим лишь для зубчатых колёс, не требующих высокой точности, а также не подвергающихся термической обработке.

На зубозакругляющих станках обрабатывают зубья пальцевой конической фрезой, вращающейся и совершающей возвратно-поступательное движение. За один двойной ход фрезы зубчатое колесо поворачивается на один угловой шаг. Перемещение инструмента вдоль зуба (рис. 8 ) осуществляется под действием вращающегося фасонного кулачка. На станках осуществляют закругление прямых и косых зубьев зубчатых колёс наружного и внутреннего зацепления диаметром до 320 мм, а также снимают фаски и заусенцы с торцов зубьев после их нарезки. Во время работы ось инструмента находится в вертикальном положении, а заготовка наклонена к этой оси под углом 30-45°. Станок работает по автоматическому циклу: быстрый подвод инструмента к заготовке, рабочая подача и возврат инструмента в исходное положение. Заготовка закрепляется в приспособлении на оправке.

Рис. 1. Зубофрезерный станок.

Рис. 2. Принципиальная схема работы вертикального зубодолбёжного станка.

Рис. 3. Нарезание зубьев фасонной зуборезной головкой.

Рис. 4a. Зубострогальный станок. Общий вид.

Рис. 4б. Зубострогальный станок. Схема нарезания зубьев на коническом зубчатом колесе: 1 - обрабатываемое зубчатое колесо; 2 - производящее зубчатое колесо; 3 - зубострогальные резцы производящего колеса.

Рис. 5. Схемы шевингования цилиндрических зубчатых колёс: а - реечным шевером; б - дисковым шевером.

Рис. 6. Схемы зубошлифования: а - по методу профильного копирования фасонным шлифовальным кругом; б - по методу обкатки двумя тарельчатыми шлифовальными кругами; в - по методу обкатки одним дисковым шлифовальным кругом, имеющим профиль зуба рейки; г - по методу обкатки абразивным червяком; V u и V g - скорости вращения соответственно инструмента (шлифовального круга) и детали (зубчатого колеса); S - поперечная подача шлифовального круга; V 2 - скорость возвратно-поступательного движения шлифовальных кругов.

Рис. 7. Схема притирки зубчатых колёс: 1, 2, 4 - притиры; 3 - обрабатываемое колесо.

Рис. 8. Схемы зубозакругления наружных (а) и внутренних (б) зубьев.

Агрегатные станки

Агрегатный станок , специальный металлорежущий станок, построенный на базе нормализованных кинематически не связанных между собой узлов (агрегатов). Эти силовые узлы имеют индивидуальные приводы, а взаимозависимость и последовательность их движения задаётся единой системой управления. Независимая работа узлов станка даёт возможность создать рациональный ряд типоразмеров и унифицировать их конструкцию. Агрегатные станки наиболее распространены при механической обработке, когда деталь остаётся неподвижной, а движение сообщается режущему инструменту. При этом допускается значительная концентрация операций, т. к. можно вести механическую обработку детали одновременно многими инструментами с нескольких сторон. Поскольку на агрегатных станках производится обработка одной или нескольких деталей, они применяются главным образом на заводах массового производства. Чаще всего на них обрабатывают корпусные детали и валы, которые в процессе обработки остаются неподвижными.

Нормализованные узлы агрегатных станков (станины, силовые головки и столы, шпиндельные коробки, элементы гидропривода и т. д.) имеют разновидности как по своей конструкции, так и по типоразмерам, что вызвано условиями компоновки станка, его размерами, характером обработки и т. д.

Специальные узлы (зажимные приспособления и кондукторы, которые проектируются в зависимости от конфигурации обрабатываемой детали, ее размеров и т. п.) также имеют отдельные нормализованные элементы: эксцентрики и ручки для быстро­действующих эксцентриковых зажимов, пневмоцилиндры, штоки, пневмораспределительные устройства для автоматического зажима и отжима обрабатываемых заготовок, патроны для за­крепления инструмента, кондукторные втулки и т.п. Применение нормализованных элементов в конструкциях элементов в конструкциях агрегатных станков сокращает сроки их проектирования, облегчает процесс производства, дает возможность широко унифицировать детали и упрощать технологию их изготовления, а также позволяет создавать самые разнообразные компоновки агрегатных станков с минимальным числом оригинальных элементов.

Агрегатные станки компонуют по различным схемам. Типовые компоновки однопозиционных агрегатных станков, в которых детали обрабатывают в одном положении с закреплением их в стационарном приспособлении 1, показаны на рис. 17.1. Различия станков в том, что обработка на них ведется с одной (рис. 17.1, а), двух (рис. 17.1, б, в) и трех сторон (рис. 17.1, г -ж) силовыми головками 2. Станки такого типа применяют для многосторонней обработки крупных деталей.

Многопозиционные станки проектируют для деталей, поверхности которых необходимо обрабатывать за несколько переходов, причем эти поверхности расположены в различных плоскостях. Типовые компоновки таких агрегатных станков могут быть вертикальными (рис. 17.2, а, в), горизонтальными (рис. 17.2, б, г, е), вертикально-горизонтальными (рис. 17.2, д). На этих станках деталь обрабатывают последовательно с одной, двух и трех сторон на нескольких позициях в приспособлениях 1, установленных на поворотном делительном столе 2. Благодаря этому вспомогательное время, связанное с загрузкой-выгрузкой и зажимом-разжимом обрабатываемой заготовки, совмещается со временем обработки; несовмещенным остается время поворота стола.

Типовая компоновка агрегатного станка с центральной колонной 2 и движением заготовок 4 вокруг нее в горизонтальной плоскости приведена на рис. 17.3. Круговое перемещение заготовок обеспечивает стол 1 карусельного типа. Силовые головки 3 расположены под различными углами к обрабатываемой заготовке.

Оглавление книги Следующая страница>>

10.3. Основные части и настройка станков для нарезания конических колес с круговыми зубьями. Настройка кинематических цепей зуборезного станка 527В.

Станок (рис. 10.1) предназначен для нарезания зубьев конических и гипоидных колес с круговыми зубьями зуборезной головкой по методу обката, врезания или по комбинированному методу - врезания и обката. Делительный поворот изделия осуществляется периодически на один шаг после окончания профилирования впадины одного зуба.

Рис. 10.1. Зуборезный станок 527В

В табл. 10.3 приведен перечень основных частей и органов управления этого станка.

10.3. Основные части и органы управления зуборезного станка 527В

Позиция на рис. 10.1	Назначение частей и органов управления
1
2	Крышка коробки привода подач, гитары подач и гитары управления
3	Крышка ниши с гидрооборудованием и диском управления
4	Пульт управления
5	Крышка ниши с гитарой модификации
6	Инструментальная стойка
7	Механизм с гитарой обката
8
9	Резцовая головка
10
11	Траверса с механизмами обката и деления
12	Бабка изделия
13	Крышка коробки с гитарой деления
14	Вал осевой установки бабки изделия
15	Валик фиксации бабки изделия
16	Вал установки стола в продольном направлении
17
18	Рукоятка крана охлаждающей жидкости
19	Гидропанель
20	Рукоятка управления столом и гидрозажимом

Кинематическая схема станка 527В (рис. 10.2) состоит из следующих основных кинематических цепей: вращения инструмента (главное движение), деления, обката, подачи, управления и модификатора.

Увеличить

Рис. 10.2.

Примечание. z - число нарезаемых зубьев; δ- угол делительного конуса нарезаемого колеса, ω л -угловая скорость качания люльки, α д.у - угол качания диска управления; θ л - угол качания люльки; К м -коэффициент модификации, α м.д - угол качания модификатора, v - скорость резания, d 0 - диаметр резцовой головки.

Цепь управления связывает вращение люльки Л с вращением диска управления ДУ и настраивается на минимально возможную величину угла качания люльки, определяемую практически при настройке станка. Излишне большой угол качания люльки ухудшает шероховатость поверхности зубьев и увеличивает нагрузку на резец. Недостаточный угол качания приведет к недопрофилированию нарезаемого зуба.

Цепь модификации связывает дополнительное вращение люльки и осевое перемещение червяка передачи 1/240 от модификатора МД.

В табл. 10.4 приведены формулы настройки кинематических цепей станка.