книги из ГПНТБ / Резание конструкционных материалов, режущие инструменты и станки учебник

Обозначим частоту вращения фрезы через «ф, тогда уравнение кинематической цепи главного движения будет

Частота вращения фрезы определяется из формулы

1000t? об/мин,

Пф~~ лсіф

где V — скорость резания в м/мин; йф — диаметр фрезы в мм. При подборе сменных колес должно быть выдержано условие

а' + Ь' — 60. Прилагаемый к станку комплект из пяти пар смен­ ных колес обеспечивает получение восьми различных скоростей

Рис. XIX .7. Схема установки фрезы и заготовки при нарезании прямозу­ бых колес:

1 — заготовка; 2 — фреза; I — вращ ение

шпинделя. Для обеспечения равномерного движения шпинделя с фрезой в цепи главного движения установлен маховик.

Движение деления. Кинематическая цепь деления должна обес­ печить согласованное вращение заготовки с вращением фрезы, а именно: за один оборот фрезы заготовка должна повернуться на

к зубьев, т. е. на ^ своей окружности, где к — число заходов фре­

зы; z — число зубьев нарезаемого колеса.

Фреза и заготовка связаны между собой передачами 72—18, 25—25, 25—25, 25—25, 46—46, дифференциалом, колесами е —/,

сменными колесами ах — Ъх, сг — du червячной передачей 1—96. Уравнение кинематической цепи деления будет

473

При фрезеровании прямых зубьев дифференциал, как правило, отключается. Когда дифференциал отключен, его передаточное отношение гд = 1, а когда включен г'д = 1/2. Подставляя эти значения, получим расчетные формулы для настройки цепи деле­

ния; когда у = 1 , то при ід = 1

Вертикальная подача. Вертикальной подачей называется вели­ чина перемещения суппорта фрезы по вертикали (в мм) за один

16—16, 4—20, 5—30 и далее ходовой винт вертикальной подачи с шагом t — 10 мм.

и попутным фрезерованием. Попутное фрезерование обеспечивает получение более низкой шероховатости обрабатываемой поверх­ ности. Но этот процесс применим лишь, когда отсутствует лифт между ходовым винтом и гайкой. На станке 5Е32 имеется специаль­ ное гидравлическое устройство для выбора люфта при рабочем ходе. При выключении рабочей подачи блокировочный золотник открывает слив масла в резервуар.

На зубофрезерных станках цилиндрические колеса можно наре­ зать в один, два или три прохода. Число проходов звисит от тре­ буемой шероховатости обработанной поверхности и величины мо­ дуля нарезаемого колеса. Колеса с модулем т = 2,5 -е 3 мм могут быть нарезаны за один проход, при модуле свыше 3 мм — за два или три прохода.

Для автоматического отключения подачи по достижении тре­ буемой длины фрезерования на салазках вертикального перемеще­ ния устанавливаются переставные упоры.

Н а с т р о й к а с т а н к а д л я н а р е з а н и я ц и л и н ­

рис. XIX.8. При нарезании винтовых зубьев угол ф установа фрезы зависит от сочетания направлений винтовых линий фрезы и нарезаемого колеса. Если направление винтовых линий различ-

т

но, когда, например, фреза левая, а колесо правое или наоборот, то угол установа будет равен сумме углов (о -f со). Если направ­ ление винтовых линий одинаково (обе линии правые или обе ле­ вые), то угол установа будет равен разности углов (о — со).

Для получения винтового зуба необходимы четыре движения: / — вращение фрезы, I I — вращение заготовки, I I I — верти­ кальная подача и IV — дополнительное вращение заготовки в том или противоположном направлении (рис. XIX.8) Первые три движения осуществляются по тем же кинематическим цепям и настраиваются по тем же формулам, что и при нарезании прямо­ зубых колес. Для осуществления дополнительного вращения заго­ товки на станке имеется самостоятельная кинематическая цепь (цепь дифференциала). При нарезании винтовых зубьев дифферен­ циал должен быть включен. Он алгебраически суммирует основ-

Рис. XIX .8. Схема установки фрезы и заготовки при нареза­ нии винтовых зубьев:

1 — заготовка; 2 — фреза; а° — угол наклона винтовой линии зубьев наре­ заемого колеса; <о° — угол подъема винтовой линии зубьев фрезы

ное вращение заготовки, определяемое отношением числа заходов фрезы к числу зубьев нарезаемого колеса, и дополнительное вра­ щение, зависящее от величины угла наклона нарезаемых зубьев.

Представим себе начальную заготовку такой длины, чтобы на ней разместился полный виток винтового зуба (рис. XIX .9) Сде­ лав развертку спирали на плоскости, получим прямоугольный треугольник abc, в котором Т — шаг нарезаемой спирали в мм; о — угол наклоне зуба; DH— начальный диаметр в мм. Если при нарезании прямого зуба за один оборот заготовки фреза переме­ щается по вертикали на величину вертикальной подачи sB из точки 1 в точку 2, то при нарезании винтового зуба фреза должна за то же время переместиться из точки 1 в точку 2'. Для обеспе­ чения этого условия необходимо, чтобы заготовка повернулась дополнительно на величину Ах. За второй оборот заготовки фреза должна переместиться по вертикали на величину sBи попасть из точки 2' в точку 3 ', для чего заготовка снова должна повер­ нуться дополнительно на величину Ах и т. д.

Сумма 6*и дает величину шага 2sB — Т, а сумма Ах — величину 2 Ах = nDHa4, отсюда следует, что для получения винтовых зубьев необходимо, чтобы за период опускания фрезы по вертикали на величину шага нарезаемой спирали заготовка совершила один

475

дополнительный оборот. Это и есть условие, которое должна обес­ печить кинематическая цепь дифференциала. Конечными элемен­ тами этой цепи является ходовой винт вертикальной подачи и заготовка. Они связаны передачами: ходовой винт, червячные передачи 30—5, 20—4, далее колеса 16—16, 19—19, 36—45,

а3 — Ь3, с3 — d3, 1—30, дифференциал, колеса е — /, а — Ь, с —d, червячная передача 1—96 и заготовка.

Рис. XIX.9. Схема образования винтового зуба

N

COSO°

где m.t и mN — соответственно модули нарезаемого колеса торцо­ вый и нормальный; ?. — число зубьев нарезаемого колеса; о — угол наклона нарезаемого зуба в градусах.

преобразования, получим формулу настройки гитары дифферен­ циала

аз с3 _ 25 sin а°

Ь9 d3 ш Лк *

где к — число заходов фрезы.

476

Если направления винтовых линий зубьев нарезаемого колеса и фрезы одноименны, то сообщаемое заготовке дополнительное вращение направлено в сторону основного. Если же направления винтовых линий различные, то дополнительное вращение будет направлено в сторону, обратную основному движению. Изменение направления дополнительного вращения заготовки осуществляется установкой или снятием паразитного колеса в гитаре дифферен­ циала.

Н а с т р о й к а с т а н к а д л я н а р е з а н и я ч е р ­ в я ч н ы х к о л е с . На данном станке нарезание червячных ко­ лес может производиться двумя методами: радиальной и танген­

Рис. X IX .10. Схема на­ резания червячного ко­ леса:

а — методом радиальной по­ дачи; б — методом танген­ циальной подачи

во втором — коническая червячные фрезы. Ось фрезы устанавли­ вается горизонтально. Целесообразность применения радиальной или тангенциальной подач определяется в зависимости от пара­ метров червячного зацепления и требований к точности профиля его зубьев. При нарезании однозаходных червячных колес реко­ мендуется применять радиальную подачу, при многозаходных — тангенциальную.

Метод тангенциальной подачи обеспечивает более высокий класс чистоты и степень точности. Но для работы по методу тангенциаль­ ной подачи станок должен снабжаться специальным протяжным суппортом, который устанавливается вместо обычного. Схема такого суппорта приведена на рис. XIX .6. Суппорт поставляется заводом-изготовителем станка по специальному заказу, что огра­ ничивает применение метода тангенциальной подачи. На практике в основном применяют метод радиальной подачи. При работе этим методом применяют цилиндрическую червячную фрезу с размерами и профилем, соответствующими червяку, в зацеплении с которым будет работать нарезаемое колесо. Для нарезания колеса методом радиальной подачи необходимы вращение фрезы, вращение заго-

477

тонки и радиальная подача (рис. X IX .10). Первые два движения настраиваются но тем же формулам, что при нарезании прямозу­ бых и винтовых колес.

Радиальной подачей называется величина перемещения фрезы

вмиллиметрах по направлению к заготовке (или заготовки на фрезу

взубофрезерных станках с подвижным столом) за один оборот заготовки. Уравнение кинематической цепи, связывающей заго­ товку с ходовым винтом радиальной нодачи, будет

откуда

' -- / Sri &2 d2 ^

Для автоматического выключения радиальной подачи по дости­ жении полной высоты нарезаемого зуба применены переставные упоры с падающим червя­ ком (рис. X IX .И ). Когда стойка суппорта дойдет до упора, вращение гайки хо­ дового винта радиальной подачи прекратится. При этом остановится и чер­ вячное колесо 20. В то же время четырехзаходный червяк будет продолжать вращаться, что заставит червяк ввертываться, сме­ щаясь вправо, преодоле­ вая сопротивление пружи­

Рис. X IX .11. падающего червяка ны 1. При этом кулачок 2

отойдет от поддерживаю­ щей собачки 3 и червяк отойдет (упадет) от червячного колеса, повернувшись на кронштейне 4 относительно вала 5. Включение червяка осуществляется специальной рукояткой.

§ 3. Станок МА5382 для зуботочения

Метод зуботочения основан на обкатке профильным многозубым инструментом — резцовой головкой — поверхности зуба колеса при непрерывном их вращении на скрещивающихся осях (см. рис. V III.35). Этот метод дает повышение производительности в 1,5—2 раза по сравнению с зубофрезерованием. Повышение производительности при зуботочении достигается увеличением дли­ ны стружки, приходящейся на единицу длины режущей кромки. Для каждого нарезаемого зубчатого колеса необходимо иметь индивидуальную резцовую головку. Поэтому метод зуботочения является эффективным в условиях крупносерийного и массового производства зубчатых колес под последующее шевингование.

478

Метод зуботочения применяется при черновой обработке при нарезании шлицевых валов и колес внутреннего зацепления. Про­ цесс зуботочения ведется на станках ЕЗ-13, ЕЗ-24 Егорьевского станкозавода. ЭШШСом создан станок МЛ5382, кинематическая схема которого приведена на рис. X IX .12. Станок предназначен для обработки цилиндрических зубчатых колес с прямыми и вин­ товыми зубьями диаметром до 200 мм и модулем до 5 мм. Наиболь-

N=5,5нВт п=2910ОІ>/мин

шая ширина нарезаемых прямозубых колес 60 мы. Точность обра> ботки на станке МА5382 находится в пределах 6-й степени точности по ГОСТ 9368—60 при чистовых режимах.

Станок имеет вертикальную компоновку. Кинематические цепи станка выполнены предельно короткими (как видно из схемы). Это повышает их точность и жесткость, чем и обеспечивается повы­ шение точности нарезаемых колес.

На станке МА5382 предусмотрен автоматизированный цикл обработки. Заготовка закрепляется при помощи гидрозажима. При нарезании винтовых зубьев на шпинделе заготовки устанавлива­ ются специальные винтовые направляющие.

479

§ 4. Зубострогальные станки для нарезания конических колес с прямыми зубьями

Конические зубчатые колеса довольно широко применяются в машиностроении, и требования к их работоспособности и точности непрерывно возрастают. В СССР приняты две разновидности конических зубчатых колес: с прямыми и с круговыми зубьями.

Производство конических зубчатых колес значительно слож­ нее, чем производство цилиндрических колес. Зубья конических колес расположены не параллельно друг к другу; следовательно, как сами зубья, так и впадины между ними имеют непараллель­ ные стороны, поэтому глубина и ширина впадин между зубьями постепенно уменьшается от большего основания конического коле­ са к меньшему. Все это вызывает трудности в обработке коничес­ ких колес и усложняет конструкцию станков для их обработки. Прямозубые конические колеса можно нарезать фасонными инстру­ ментами по методу копирования: фрезерование дисковыми или пальцевыми модульными фрезами (черновое нарезание); круговое протягивание при помощи дисковой протяжки (черновое и чисто­ вое нарезание); строгание по шаблону при помощи одного или двух резцов.

В качестве примера можно привести станок ЕЗ-40 Егорьевского станкозавода, работающий дисковыми модульными фрезами; зубо­ протяжной станок 5245 (работающий круговой протяжкой) Сара­ товского завода зубострогальных станков.

Способ строгания по шаблону применяется в настоящее вре­ мя для нарезания крупных зубчатых колес с прямыми зубьями, *так как только в этом случае сказываются преимущества этого

‘способа перед способом обкатки. В нашей стране получили распро­ странение станки 5А283 и 52ТМ2. Первый из них работает двумя резцами, а второй — одним.

Основным, наиболее точным и производительным методом наре­ зания прямозубых конических колес является метод обкатки. На большинстве станков, работающих по этому методу, в качестве режущих инструметов применяют два зубострогальных резца, ре­ жущие кромки которых своими движениями воспроизводят (иммитируют) профиль зуба производящего колеса. По этому способу работают станки 523, 526, 5А26, 5А250, 5282 и др. Прямозубые конические колеса можно нарезать по методу обкатки и двумя спаренными дисковыми фрезами с прямолинейными режущими кромками. По этому методу работают зубофрезерные станки 5ГІ23

и5230 *.

Впринципе обработки зубьев конических колес на станках, работающих по методу обкатки, заложено понятие производящего

(воображаемого) колеса. В действительности на станке такого

* Этот метод производительнее строгания в 3—5 раз, но при этом сле­ дует иметь в виду, что фрезы не имеют подачи вдоль нарезаемого зуба и дно впадины имеет вогнутую форму.

'»80

колеса нет, а имеется планшайба (люлька), на которой располо­ жены режущие инструменты (резцы, фрезы, зуборезная головка), режущие кромки которых воспроизводят профиль зуба производя­ щего колеса. Существует несколько типов производящих колес — ■плоское, конусное, плосковершинное, конусновершинное и др.

Наиболее удобным с точки зрения изготовления инструментов

рого имеют плоские боковые грани, т. е. профиль зубьев прямо-

изводящего колеса.

При настройке станка фиктивное число зубьев производящего колеса zn выражается через число зубьев нарезаемого колеса z. Как известно, число зубьев двух сопряженных конических колес

Это вырежение называется обкаточным отношением, где zn — число зубьев производящего колеса; z — число зубьев нареза­ емого колеса; фп — угол начального конуса производящего колеса; Ф — угол начального конуса нарезаемого колеса.

Для плоского производящего колеса обкаточное отношение

г — sin ф° — sin ф0’

Для конусного производящего колеса можно записать

Так как угол у мал и cos у близок к единице (обычно cos у > > 0,998), то вполне допустимо рассматривать конусное произво­ дящее колесо как плоское и принимать обкаточное отношение

Z sin ф°’

тогда

(XIX.2)

Ошибка в результате этого допущения очень мала и не выхо­ дит за допустимые пределы неточностей изготовления колес.

5 — поворотная плита

Зубострогалыіый полуавтомат 5А250 предназначен для наре­ зания прямозубых конических колес методом обкатки двумя зубо­ строгальными резцами. Он является более совершенным по срав­ нению со станком 5А26. Внешний вид станка 5А250 показан на рис. XIX .14. Общая конструктивная компоновка станка 5А250 такая же, как и у станка 5А26, но цикл обработки зуба имеет некоторое отличие. На станке 5А26 нарезание зубьев происходит последовательно — зуб за зубом, а на станке 5А250 деление происходит через несколько зубьев, что способствует повышению точности изготовления колес.

На станке 5А250 можно производить как черновое, так и чис­ товое нарезание зубьев. Черновое нарезание производится спосо* бом врезания, при этом деление производится на один зуб, т. е. зубья нарезаются последовательно. Станок 5А250 выпускается

482