Лабораторная_работа_3
.pdf
Московский Государственный Технологический Университет «СТАНКИН»
Кафедра «Станки»
Дисциплина «Оборудование машиностроительных производств»
Лабораторная работа № 3 по теме «Зубофрезерный станок мод. 5К301Н»
Москва
Задание: произвести настройку и наладку зубофрезерного станка и нарезать на нём прямозубое цилиндрическое колесо (рис.1) червячной фрезой при радиальном врезании и встречном фрезеровании.
Исходные данные: |
|
Модуль нарезаемого зуба, мм |
m * |
Число нарезаемых зубьев изделия |
z* |
Наружный диаметр нарезаемого колеса, мм |
D* |
Ширина нарезаемого колеса, мм (см. рис. 1) |
b |
Угол наклона нарезаемых зубьев, град |
β* |
Направление винтовой линии зуба |
правое |
Направление винтовой линии червячной нарезки фрезы |
правое |
Число ходов фрезы |
k=1 |
Число заточных (стружечных) канавок фрезы |
zкан* |
Угол подъема винтовой линии червячной нарезки фрезы, град |
φ* |
Наружный диаметр фрезы, мм |
d* |
Материал заготовки |
алюминий |
Рис. 1 Прямозубое цилиндрическое колесо
Описание кинематической структуры станка
* – конкретные значения m, z, D, β, zкан φ и d для каждого варианта задания указаны в таблице 2.
1
Станок (рис. 2) предназначен для нарезания червячными фрезами цилиндрических прямозубых, косозубых и червячных колес m 2,5 мм и D 125мм радиальным или тангенциальном врезанием при встречном или попутном фрезеровании. На станке возможно нарезание цилиндрических
колес и методом диагональной (комбинированной) подачи.
Рис. 2 Зубофрезерный полуавтомат 5К301Н Для увеличения стойкости фрезы на станке может быть осуществлен цикл
работы с автоматической периодической тангенциальной передвижной фрезы в период снятия нарезанного колеса и установки новой заготовки.
Станок может работать в режимах: наладочном и полуавтоматическом, при котором вручную осуществляются только установка и зажим заготовки и снятие нарезанного колеса.
2
Нарезание цилиндрических колес при полуавтоматическом режиме работы станка может производиться по следующим циклам:
•Радиальное врезание и осевая подача.
•Радиальное врезание и осевая подача с периодической тангенциальной передвижной фрезы.
•Тангенциальное врезание и осевая подача.
•Тангенциальное врезание и осевая подача с периодической тангенциальной передвижной фрезы.
•Радиальное врезание и диагональная подача.
•Тангенциальное врезание и диагональная подача.
В данной лабораторной работе выполняется цикл радиального врезания и осевой подачи при встречном фрезеровании.
Компоновка станка — вертикальная (вертикально ось изделия), шпиндель изделия размещен в консоли стола, которая перемещается в вертикальном направлении и осуществляет тем самым осевую подачу заготовки. Фрезерный суппорт, несущий шпиндель фрезы, расположен на фрезерной стойке, которая перемещается в горизонтальном направлении и осуществляет тем самым радиальное нарезание или измерение межосевого расстояния при наладке станка. Общая кинематическая структура станка состоит из нескольких частных структур, используемых при нарезании различных колес и соответствующих полуавтоматических циклов.
При нарезании косозубых цилиндрических колес с использованием радиального врезания при встречном (или попутном) фрезеровании в работе участвуют следующие кинематические группы: формообразующие группы движения скорости резания Ф В1 В2 и подачи ФS П3 В4 , группа движения радиального врезания Вр П5 и группа вспомогательного движения тангенциальной передвижки фрезы Всп П6 в период снятия нарезанного колеса. Здесь обозначены движения: В1 — вращение шпинделя фрезы; В2 и
В4 — вращение шпинделя изделия соответственно в группах Ф и Фs ;
3
П3 — вертикальное перемещение консоли стола (осевое перемещение
заготовки); П5 — |
горизонтальное |
перемещение |
фрезерной стойки |
|||
(радиальное перемещение фрезы); П6 |
— перемещение фрезерного суппорта |
|||||
(тангенциальная передвижка фрезы). |
|
|
|
|
||
Группа движения |
Ф В1 В2 |
сложная. Внутренняя |
кинематическая |
связь |
||
этой группы состоит из следующей цепи: шпиндель фрезы |
В1 |
→ |
||||
цилиндрическая передача 100/25 |
→ |
коническая |
передача |
30/26 |
→ |
|
цилиндрические передачи 78/62 → 62/135 → суммирующий механизм ∑ → передачи 28/28 → 63/48 → 28/28 → гитара деления (обката) iДЕЛ → червячная передача 1/84 → шпиндель изделия В2 .
Внешняя связь группы Ф В1 В2 начинается от электродвигателя М1 и включает в себя ременную передачу со сменными шкивами i . Телескопический вал, на котором расположен ведомый шкив, является звеном присоединения внешней кинематической связи к внутренней.
Группа Ф В1 В2 создает сложное движение с замкнутой траекторией, которое должно настраиваться по 3 параметрам: на траекторию — гитарой iДЕЛ , на скорость - сменными шкивами i , а на направление настраивается в связи с тем, что фреза всегда должна вращаться в таком положении, при котором стружка отбрасывается вниз.
Группа движения ФS П3 В4 сложная. Внутренняя кинематическая связь этой группы: перемещение фрезы П3 → ходовой винт с шагом t=2 → передачи 45/45 → 50/2 → гитару дифференциала iдиф → передачи 72/72 → 72/54 → 2/50 → суммирующий механизм ∑ → передачи 28/28 → 63/48 →
28/28 → гитара |
деления |
(обката) iДЕЛ → червячная передача 1/84 → |
|
шпиндель изделия |
В4 . |
|
|
Внешняя связь группы |
ФS П3 В4 : электродвигатель М2 → шкив 90/125 → |
||
коробка подач → реверс |
Р1 |
→ коническую передачу 28/28. Телескопический |
|
вал, на котором расположено ведомое колесо этой передачи, является звеном
присоединения внешней кинематической связи к внутренней. 4
Группа ФS П3 В4 создает сложное движение с незамкнутой траекторией, которое настраивается по пяти параметрам: на траекторию — гитарой iдиф ,
на скорость – iS , на направление - Р1, на исходное положение и путь - установкой упоров конечных выключателей вручную.
Группы Ф В1 В2 и ФS П3 В4 имеют общее исполнительное звено — шпиндель изделия, совершающий в каждой из групп соответственно движения В2 и В4. Так как формообразующие группы Ф В1 В2 и ФS П3 В4 работают одновременно, то и шпиндель, следовательно, должен совершать суммарное движение В2±В4 , поэтому они соединены параллельно с помощью суммирующего механизма (дифференциала).
Группа движения Вр П5 - простая. Она обеспечивает перемещение фрезы к заготовке в радиальном направлении. Внутренняя кинематическая связь этой группы состоит из поступательной кинематической пары фрезерная стойка – горизонтальные направляющие станины.
Внешняя связь группы Вр П5 начинается от гидродвигателя поступательного действия ГД4 и включает в себя клиновый механизм, толкатель которого выполнен в виде винта (t=3 мм) с гайкой, жестко закрепленной в фрезерной стойке П5 .
Группа Вр П5 создает простое движение с незамкнутой траекторией, которое должно настраиваться по 4 параметрам: на скорость — изменением расхода масла, поступающего в ГД1 , на исходное положение — вращением вручную винта-толкателя через передачу 26/78, на путь — установкой вручную упора (гайки), ограничивающего ход кулачка и на направление. Последний параметр (направление) не настраивается, т.к. врезание всегда параллельно к оси заготовки.
Группа движения Всп П6 — простая. Она обеспечивает периодическую тангенциальную передвижку фрезы. Внутренняя связь этой группы состоит из поступательной кинематической пары салазки фрезерного суппорта - направляющие на его поворотные части.
5
Внешняя |
связь |
группы Всп П6 : гидродвигатель |
поступательного |
|
действия ГД3 |
→ реечная передача (рейка-колесо Z = 17; m=1,5) → передачи |
|||
47/23 → 42/42 → гитара передвижки фрезы |
iТ → передачи 27/30 → 1/35 → |
|||
64/36 → 28/32 → |
винт тангенциальной |
передвижки с шагом t= мм с |
||
гайкой, закрепленной жестко в салазках фрезерного суппорта |
П6 . |
|||
Группа Всп(П6) создает простое движение с незамкнутой траекторией, которое должно настраиваться по 4 параметрам: на исходное положение - установкой фрезы на оправке, на путь - гитарой сменных колес iТ , на направление - гитарой iТ (установкой ведущей шестерни набора на разные валы). На скорость - это движение не настраивается, т.к. оно осуществляется после нарезания и совмещается с ускоренными перемещениями стола и фрезерного суппорта.
Ускоренное перемещение фрезерной стойки П7 осуществляется гидроцилиндром ГЦ1, который на кинематической схеме не показан. Ускоренные перемещения стола в осевом и фрезерного суппорта в тангенциальном направлениях осуществляются от двигателя М2 через общий участок цепи, содержащий муфту ЭМ2 и реверс Р, а далее соответственно через муфту М1 к ходовому винту стола и через муфту М2 к ходовому
винту фрезерного суппорта. |
|
|
|
|
Расчётные данные |
1. Частота вращения фрезы |
nф мин−1 определяется по формуле: |
|
nф=1000 мин−1 , |
где d |
- диаметр фрезы, мм; υ - скорость резания, |
d |
|
|
м/мин−1, которое выбирается по таблице 1.
Нижние пределы υ берутся при фрезеровании по целому (без предварительной прорезки впадин). По найденному значению nф выбирается ближайшая частота из следующего ряда частот, которые можно получить на станке: 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500 мин-1.
Выбранное значение |
nф |
должно удовлетворять неравенству: |
|
|
6 |
nф 45 Zk мин−1 .
Если неравенство не удовлетворяется, то следует принять ближайшее меньшее значение nф . Частота вращения фрезы настраивается однопарной
гитарой скорости резания |
i . |
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1. Таблица режимов резания |
|||||
|
|
|
|
||||
Материал заготовки |
|
Скорость резания υ, м/мин-1 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
попутное фрезерование |
|
|
встречное фрезерование |
||||
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||
Чугун |
|
16 – 25 |
|
|
20 – 28 |
||
|
|
|
|
|
|
||
Сталь σвр < 600 Н/мм2 |
|
25 – 36 |
|
|
28 – 40 |
||
Сталь σвр > 600 Н/мм2 |
|
20 – 28 |
|
|
25 – 36 |
||
Алюминий |
|
50 – 80 |
|
|
65 –100 |
||
|
|
|
|||||
2. Минутная осевая подача стола Sм определяется через оборотную подачу |
|||||||
Sоб по следующей формуле: |
Sм=Sоб n |
k |
м мин−1 |
, |
где оборотная подача: |
||
|
|||||||
|
|
|
Z |
|
|
||
Sоб= 0,5 m 0,01 z cos мм /об.
По найденному значению Sм выбирается ближайшая подача из следующего ряда подач, которые можно получить на станке: 0.35, 0.50, 0.72, 1, 1.45, 2, 2.90, 4.10, 5.80, 8.20, 11.70, 16.50, 23.50, 33.50, 47 м/мин-1.
3. Скорость радиального врезания Sр , пропорциональна осевой подаче
Sм и определяется по формуле: Sр=S3м .
4.Глубина врезания равна высоте h нарезаемого зуба и определяется зависимостью: h=2,25 m мм.
5.Угол наклона шпинделя фрезы ψ определяется по формуле: =± ± , где β - угол наклона зуба нарезаемого колеса (при правом направлении наклона зуба значение угла β брать со знаком минус, при левом - со знаком плюс); φ - угол подъема витков фрезы (при правом направлении витков значение угла φ брать со знаком плюс, при левом - со знаком минус).
Если φ>0, то при наладке станка фрезерный суппорт наклоняют по часовой
7
стрелке, при φ < 0 - против часовой стрелки.
6. Величина периодической тангенциальной передвижки фрезы Т
определяется по формуле Т= m k cos .
zкан
Формулы настройки
1. Гитара деления (обката): iдел=24Zk
При работе фрезой с левым направлением витков в гитару дополнительно устанавливают паразитную шестерню.
2. Гитара дифференциала: iдиф=2 sin m k
При разноименных направлениях винтовых линий нарезаемого зуба и фрезы
вгитару дополнительно устанавливают паразитную шестерню.
3.Гитара периодической тангенциальной передвижки фрезы: iТ=4,0 Т
Принадлежности станка
1. Сменные шкивы i имеют следующие диаметры: 80, 90, 105, 120, 135, 150, 165, 180, 195 и 200 мм.
Диаметры шкивов ременной передачи соответствующие определенным частотам вращения фрезы, указаны на таблице. установленной на станке.
2. Сменные колеса гитар iдел , iдиф и iТ имеют числа зубьев: 30, 34, 35, 37, 38, 40, 41, 42, 45, 46, 47, 48, 50, 53, 54, 55, 57, 58, 59, 60, 60, 60, 61, 62, 65, 67, 68, 70, 71, 71, 73, 74, 75, 78, 79, 80,80, 82, 83, 85, 86, 88, 89, 90, 92, 95, 96, 97, 98, 100.
Так как набор колес общий, одновременные применения одних и тех же
колес в разных гитарах недопустимо. |
|
|
||||
Гитары |
iдел и |
iдиф - двухпарные с передвижным промежуточным валом и |
||||
возможностью установки паразитного колеса. |
|
|||||
Условия сцепляемости колес в гитарах. |
|
|
||||
iдел : |
a b c 26, |
94≤a b≤122, |
a b c d≥213; |
|||
iдиф : |
a≤75, |
c d b 26, |
90≤a b≤166, |
a b c d≥201. |
||
8
Гитара iТ - двухпарная с неподвижными осями. В каждой паре ∑Z =90. Гитара имеет два ведущих вала (связанных между собой), используемых при разных направлениях тангенциальной передвижки фрезы.
Погрешность значения гитар деления и дифференциала не должно превышать 3-х единиц в пятом знаке после запятой. Погрешность значения гитары тангенциальной передвижки фрезы не должно превышать одной десятой.
Краткие указания по наладке станка
Наладка станка производится в такой последовательности:
1. Обесточить станок при помощи вводного выключателя, расположенного на задней стенке станка.
2. Установить сменные шкивы и сменные колеса в гитары iдел , iдиф , iТ . По окончании данного этапа работы сообщить об этом дежурному
механику (лаборанту), и под его руководством продолжить наладку.
3.Включить вводный выключатель и установить наладочный режим работы станка.
4.Установить в коробке подач требуемое значение минутной подачи.
5.Установить фрезу.
6.Установить требуемый наклон фрезерного суппорта.
7.Установить заготовку.
8.Установить требуемое межцентровое расстояние.
9.Установить величину и скорость радиального врезания.
10.Установить полуавтоматический цикл режима работы станка для нарезания косозубого колеса при радиальном врезании и встречном фрезеровании.
|
Таблица 2. Исходные данные |
m = 1 мм |
φ=1º 14' |
d = 52 мм |
zкан=10 |
9