42

Министерство образования Российской Федерации

Псковский политехнический институт –

филиал Санкт-Петербургского государственного политехнического университета

Кинематика, конструкция и наладка

зубофрезерного станка

Методические указания

по выполнению контрольной и лабораторной работы

по курсу "Металлорежущие станки и оборудование ГПС"

Псков

2002

Рекомендовано к изданию Научно-методическим советом ППИ СПбГТУ.

Рецензент: начальник конструкторско-технологической лаборатории

Викторов С.М.

Составитель: Васильев Владимир Леонидович, к. т. н., доцент

Методические указания по выполнению контрольной и лабораторной работы по курсу "Металлорежущие станки и оборудование ГПС" составлены в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта и предназначены для студентов специальности 1201.00.

Работа выполняется в два этапа. На первом этапе студенты самостоятельно выполняют расчеты, связанные с наладкой станка на обработку заданной детали и представляют отчет. На втором этапе осуществляется наладка станка и обработка детали.

С О Д Е Р Ж А Н И Е

Стр.

В В Е Д Е Н И Е 4

1. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 4

2. ФОРМООБРАЗОВАНИЕ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС 4

4

2.1. Методы формообразования 4

2.2. Зубофрезерные станки 5

2.2.1. Обработка червячных колес 5

2.2.2. Нарезание цилиндрических зубчатых колес червячными фрезами 12

2.2.3. Нарезание цилиндрических зубчатых колес с винтовым зубом 15

3. ЗУБОФРЕЗЕРНЫЙ СТАНОК мод. 5А312 18

4. КИНЕМАТИЧЕСКАЯ НАСТРОЙКА СТАНКА мод. 5А312 18

5. ВЫБОР И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ НАЛАДКИ ЗУБОФРЕЗЕРНОГО СТАНКА модели 5А312 25

6. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА 28

7. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 28

ПРИЛОЖЕНИЕ I ₃₀

ПРИЛОЖЕНИЕ II 33

ПРИЛОЖЕНИЕ III 43

В В Е Д Е Н И Е

Цель работы:

При выполнении работы "Кинематика, конструкция и наладка зубофрезерного станка" студенты получают практические навыки в выборе оборудования и технологической оснастки, знакомятся с конструкцией типовых механизмов и узлов, изучают кинематику станка, выполняют расчеты, связанные с настройкой станка.

Работа выполняется в два этапа. На первом этапе студенты самостоятельно выполняют расчеты, связанные с наладкой станка на обработку заданной детали и представляют отчет. На втором этапе под руководством мастера осуществляется наладка станка и обработка детали (т.е. выполняется самостоятельная работа).

1.Порядок выполнения работы

1.1. Общие сведения о станках, формообразовании, основах кинематической настройки и точности изучить согласно рабочей программе дисциплины.

1.2. Ознакомиться со схемами формообразования при зубофрезеровании, конструкцией зубофрезерного станка и кинематической настройкой, применяемой технологической оснасткой [Рабочая программа, тема 8; п.2...4 данного пособия].

1.3. Рассчитать параметры для наладки зубофрезерного станка модели 5А312 согласно заданию (см. п.5 и Приложение III табл. 3.1). Выбрать и указать точность наладки станка и применяемой оснастки.

1.4. Оформить задание согласно п.6.

1.5. Под руководством мастера выполнить наладку станка и обработать деталь.

2.Формообразование зубчатых колес

2.1.Методы формообразования

Существуют два основных метода нарезания зубчатых колес: метод копирования и метод обката. Метод обката обеспечивает высо­кую точность, производительность, является более универсальным, что и обеспечило его широкое применение в машиностроении.

При обработке зубчатых колес методом обката в процессе нарезания зубьев воспроизводится работа какой-либо зубчатой пары. При этом одна из деталей зубчатой пары является инструментом, а другая – заготовкой. Формообразование боковых поверхностей обрабатываемых зубьев происходит при последовательном изменении положения режущих кромок инструмента в процессе огибания (обкатки) инструмента и заготовки (рис. 1), форма зубьев по длине образуется методом касания.

2.2.Зубофрезерные станки

Зубофрезерные станки предназначены для обработки цилиндрических и червячных колес червячными фрезами. Структурные и кинематические схемы универсального зубофрезерного станка приведены на рис. 2,

где: i_v – орган настройки частоты вращения инструментального шпинделя (фрезы);

i_обк., i_s , i_диф., i_танг, – органы настройки (гитары сменных колес) соответственно цепей обката, подачи, дифференциала, тангенциального перемещения;

• суммирующий механизм (дифференциал).

Во всех случаях для образования профиля зубьев необходимо согласованные вращение фрезы и заготовки Ф_v (В1, В2). Главное движение - вращение фрезы В1.

2.2.1.Обработка червячных колес

В зацеплении имитируется работа червячной пары. Червячные фрезы для нарезания червячных колес изготавливаются на базе основного червяка (конволютного, архимедова или эвольвентного) и при равенстве основных параметров имеет лишь увеличенную высоту головки зубьев до размеров ножки колеса.

Червячные колеса могут быть нарезаны двумя методами: радиальным или тангенциальным врезанием фрезы. В обоих случаях ось червячной фрезы устанавливают перпендикулярно оси заготовки и в средней плоскости нарезаемого червячного колеса (рис. 3, в).

При нарезании червячных колес методом радиальной подачи червячная фреза и нарезаемое колесо получают согласованные вращательные движения Ф_v (В1 В2) (см. рис. 3,а). Главное движение В1 - вращение фрезы, движение подачи - относительное перемещение фрезы и заготовки в радиальном направлении П7 до получения заданного межосевого расстояния А.

Вывод формулы настройки цепи главного движения В1:

Главное движение В1 - вращение инструментального шпинделя (с фрезой) со скоростью резания.

Рис. 1. Формообразование зубчатых колес методом обкатки.

а – принцип формообразования;

б – схема формообразования цилиндрических зубчатых колес червячными фрезами.

а) кинематическая цепь согласования:

электродвигатель - инструментальный шпиндель;

б) условие согласования перемещений конечных звеньев цепи: n₂ об/мин электродвигателя М₁ - n₁ об/мин инструментального шпинделя;

в) уравнение кинематического баланса:

(1.1)

где: n₂ – об/мин электродвигателя,

n₁ – об/мин шпинделя.

Цепь главного движения настраивается посредством органа настройки i_V (сменные шкивы и т. п.), который располагается в цепи электродвигателя М – i_V – 2 – 1 – инструментальный шпиндель,

где: i_С – передаточное отношение постоянных передач;

г) формула настройки:

Цепь обката (деления).

Эта цепь служит для делительного процесса при формообразовании и согласовывает вращение фрезы и заготовки Ф_v (В1 В2), как при работе червячной пары. При повороте К заходного червяка на 1 оборот червячное колесо повернется на К/Z оборота.

Эта цепь настраивается посредством гитары обката (деления) i_обк , которая располагается в цепи 1 - 2 - i_Σ - i_обк - 3 - 4.

Вывод формулы настройки цепи обката (деления):

а) кинематическая цепь согласования:

инструментальный шпиндель (фреза) – шпиндель изделия (стол с заготовкой);

б) условие согласования перемещений конечных звеньев цепи:

1 об. фрезы – K/Z об. заготовки,

где: К – число заходов фрезы;

Z – число зубьев нарезаемого колеса;

в) уравнение кинематического баланса:

1 об/фрезы · i_Σ · i_обк. ·i_С = K/Z (1.2’)

г) формула настройки:

(1.2)

Рис. 2. Структурные схемы зубофрезерных станков

а – движение подач заимствуется от привода главного движения;

б – с автономными приводами главного движения и подач.

Рис. 3. Схемы нарезания червячных колес

а – методом радиальной подачи;

б – методом осевой или тангенциальной подачи;

в – установка фрезы в средней плоскости.

Цепь радиальной подачи.

Служит для относительного перемещения фрезы и заготовки в радиальном направлении (движение П7) до получения заданной толщины зуба или заданного межосевого расстояния А (рис. 3, в). Радиальная подача осуществляется по цепи

4 – 3 – i_S – 10 – 14.

Кинематическая цепь согласования:

стол с заготовкой (поз. 4 рис. 2) – радиальный суппорт (поз. 14 рис. 2).

Условие согласования перемещений конечных звеньев:

1 – при наличии автономного привода подач (рис. 2,б):

n об/мин. электр. привода подач М_z – S рад. мм/мин. перемещения фрезы (1.3’)

2 – привод подач заимствует движение от шпинделя изделия (рис. 2,а):

I об. заготовки  S рад. мм/об. перемещения фрезы (1.3)

Нарезание червячных колес методом тангенциальной подачи.

Фреза устанавливается на заданное межосевое расстояние А (рис. 3,б и 3,в) и получает главное вращательное движение В1 и движение вдоль своей оси (тангенциальное) П5. Заготовка получает согласованное вращение Ф_V (В1 В2) как при работе червячной пары (движение обкатки) и дополнительный поворот В6, как при работе реечной пары, согласованный с перемещением фрезы вдоль оси – движение Ф_s (П5 В6). Методика настройки цепи главного движения и обката приведена выше.

Цепь тангенциальных подач.

Эта цепь настраивается посредством гитары i_танг., которая располагается в цепи 11 – 12 – i_танг – 13 – 9 – i_ – 3 – 4.

Условие согласования перемещений конечных звеньев цепи:

L мм тангенциального перемещения фрезы  об. заготовки, (1.4)

где: L – тангенциальное перемещение фрезы.