3.6.2. Зубофрезерные станки

На зубофрезерных станках червячными фрезами нарезают цилиндрические колеса с прямыми и винтовыми зубьями внешнего зацепления и червячные колеса. На рис. 3.57 приведены схемы взаимодействия червячной фрезы и нарезаемого колеса. При зубофрезеровании профилирование цилиндрических колес с прямыми и винтовыми зубьями и червячных колес осуществляется движением обката Ф_v (В₁В₂), состоящим из двух элементарных согласованных вращательных движений: В₁- вращения фрезы и В₂- вращения заготовки, воспроизводящих червячное зацепление. При таком методе профилирования зубьев колес нет необходимости в отдельной группе деления. Линия зуба по длине воспроизводится методом касания, но для каждой из рассматриваемых схем по-разному.

При нарезании цилиндрического прямозубого колеса (рис. 3.57,а) вместе с движением В₁ скорости резания фрезе сообщается также формообразующее движение подачи Ф_s (П₃). Таким образом, функционально несвязанные между собой движения фрезы В₁ и П₃ методом касания воспроизводят прямую линию зуба цилиндрического колеса. Следовательно, формообразующая часть кинематической структуры зубофрезерного станка для нарезания прямозубых колес должна содержать две группы – сложную Ф_v(В₁ В₂) и простую Ф_s (П₃).

У цилиндрического колеса с винтовыми зубьями линия зуба имеет винтовую форму. Ее воспроизведение осуществляется сложным формообразующим движением Ф_s(П₃В₄), состоящим из двух согласованных элементарных движений: П₃ фрезы и В₄ заготовки нарезаемого колеса. Следовательно, формообразующая часть кинематической структуры станка для нарезания колес с винтовым зубом должна содержать две сложных группы – Ф_v (В₁В₂) и Ф_s (П₃В₄).

При формообразовании червячных колес используют две основные схемы: классическую пионерную с радиальным врезанием фрезы и производную с касательным (тангециальным) врезанием. При нарезании червячных колес с радиальным врезанием (рис. 3.57,б) одновременно с движением обката фрезе дополнительно сообщают элементарное движение радиального врезания Вр_s(П₇) на высоту зуба. После завершения врезания это движение отключают, и затем в течение одного оборота заготовки колеса профилируют его зубья. Таким образом, линия зуба червячного колеса воспроизводится вращательным движением В₁ фрезы. А формообразующая часть кинематической структуры станка для нарезания червячных колес при радиальном врезании должна содержать одну формообразующую группу Ф_v(В₁В₂) и группу врезания Вр_s (П₇).

а б в

Рис. 3.57. Зубофрезерование при профилировании обкатом:

а – цилиндрического прямозубого колеса; б, в – червячного колеса

Более производительной при нарезании червячных колес является схема с касательным врезанием (рис. 3.57,в). В этом случае используют длинные фрезы с заборным конусом. При обработке червячных колес наряду с движением обката фрезе на этапе врезания сообщают движение П₅ по касательной к начальной окружности нарезаемого колеса, которое согласовывают с дополнительным движением В₆. Таким образом, движение касательного врезания осуществляется сложным движением Вр (П₅В₆). Как и в схеме с радиальным врезанием, после завершения этапа врезания это движение отключают, и затем в течение одного оборота заготовки профилируют зубья колеса.

Р ис. 3.58. Расположение червячной фрезы при

зубофрезеровании прямозубого колеса

С ледовательно, формообразующая часть станка для нарезания червячных колес при касательном врезании, в отличие от предыдущей схемы, будет содержать сложную группу врезания. Рассмотренная схема используется для нарезания более точных червячных колес за счет заборной части фрезы.

а б

Рис. 3.59. Взаимное расположение червячной фрезы и заготовки

при нарезании цилиндрического колеса с винтовой нарезкой

Каждая из рассмотренных схем реализуется частной кинематической структурой зубофрезерного станка. Обычно при проектировании станков частные кинематические структуры объединяют в структуру универсального

зубофрезерного станка. А выбор конкретной схемы обработки осуществляют соответствующей коммутацией в кинематической схеме станка. При изготовлении станков по индивидуальным заказам под конкретную деталь используют ту или иную частную кинематическую структуру.

При зубофрезеровании исходное положение червячной фрезы зависит от заданного положения зубчатого венца на заготовке. При фрезеровании цилиндрических колес с прямыми зубьями (рис. 3.58) червячную фрезу устанавливают под углом φ, равным углу β₁ подъема винтовой нарезки червячной фрезы, к торцовой плоскости нарезаемого колеса.

При нарезании цилиндрических колес с винтовыми зубьями ось червячной фрезы устанавливают в зависимости от углов наклона винтовых нарезок фрезы и обрабатываемого колеса следующим образом:

- если углы наклона винтовых нарезок червячной фрезы β₁ и нарезаемого колеса β_д одноименны (оба левые или оба правые), то угол установки оси фрезы равен φ = β_д – β₁ (рис. 3.59,а);

- если углы наклона винтовых нарезок червячной фрезы β₁ и нарезаемого колеса β_д разноименны (фреза левая, а колесо правое и наоборот), то угол установки оси фрезы равен φ = β_д + β₁ (рис. 3.59,б).

Рекомендуется выбирать червячную фрезу с тем же направлением винтовой нарезки, что и обрабатываемого колеса. При нарезании червячных колес ось червячной фрезы устанавливают параллельно торцовой плоскости нарезаемого колеса, т. е. угол φ = 0.

Рассмотрим реализацию описанных схем обработки в частных кинематических структурах универсального зубофрезерного станка (рис. 3.60). Выбор конкретной структуры осуществляют при наладке станка посредством соответствующих переключений.

Частная кинематическая структура для нарезания цилиндрических колес с прямыми зубьями. Рассматриваемая структура содержит две формообразующие группы: скорости резания (обката) Ф_v(В₁В₂) и вертикальной подачи Ф_s(П₃).

Группа Ф_v – сложая. Ее внутренняя связь, называемая цепью обката, профилирования или деления:

В₁ → 1→ 2 → ∑ → i_обк → 3 → 4 → В₂.

Внешняя связь:

М → i_v → 2,

где 2 – звено соединения связей.

Группа настраивается: на траекторию органом настройки i_обк, как правило, - это 4-х или 6–и колесная гитара сменных зубчатых колес; на скорость органом i_v – это 2-х колесная гитара сменных зубчатых колес, реже простая коробка скоростей.

Группа Ф_s1 – простая. Ее внутренняя связь:

вертикальные направляющие стойки – суппорт фрезы.

Внешняя связь – кинематическая цепь

М → i_v → 2 → ∑ → i_обк → 3 → i_s → 6 → 5 → тяговый вал → суппорт фрезы, где суппорт фрезы является звеном соединения связей, а функцию тягового вала выполняет передача вертикальный винт – гайка.

Группа настраивается: на скорость органом настройки i_s (гитара сменных зубчатых колес или простая коробка подач); на путь и исходную точку по упорам системы путевого управления.

Обе группы соединены между собой общим электродвигателем и частью передач структурных связей. Во внутренней связи группы обката, часть которой одновременно входит во внешнюю связь группы подачи, расположен планетарный дифференциал ∑. В данной структуре он используется как зубчатая передач.

Р ис. 3.60. Структурная схема универсального зубофрезерного станка

Выведем ФН для кинематических органов настройки рассматриваемой частной структуры.

РП для органа настройки i_обк запишем в виде: