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

вдвух модификациях: в нормальном исполнении — без меха­ низма для образования бочкообразного зуба и в исполнении со специальным механизмом для этой цели. При этом следует иметь

ввиду, что станок без механизма бочкообразования жестче и производительнее. По требованию потребителей со станком может поставляться специальная головка (приспособление) для строга­ ния круговых зубьев.

Рис. X IX .15. Кинематическая схема станка 2А250

Кинематическая схема станка показана на рис. X IX .15. Для нарезания зубчатого колеса резцы, закрепляемые на ползунах, получают возвратно-поступательное движение и вместе с планшай­ бой (люлькой) качательное движение. Заготовка подводится к резцам и совершает вращательное движение, согласованное с вращением люльки (производящего колеса). После нарезания одного зуба заготовка быстро отводится от резцов, подолжая вращаться в том же направлении. Люлька в это время возвраща­ ется в исходное положение (реверсируется), и цикл повторяется. Под циклом понимают время обработки одного зуба (в секундах).

Возвратно-поступательное движение резцов. От электродвига­ теля М движение передается через зубчатые колеса 15—48, 34—34, сменные колеса а'—Ь' гитары скоростей, далее через колеса 30—72 на центральный вал люльки. На валу расположен криво-

шипный диск, от которого при помощи рычажной системы пол­ зуны резцов получают возвратно-поступательное движение.

Уравнение кинематического баланса цепи скоростей

где п — число двойных ходов в минуту.

Требуемое число двойных ходов ползунов определяется из формулы скорости резания. Скорость ползунов переменна, но с достаточной для практики точностью расчеты можно производить по средней скорости

2 In .

Уср = Ш ) м/мин>

откуда

Движение подачи. Под подачей в станках типа 2А250 условно понимают время рабочего хода, выраженное в секундах на зуб. Барабан подач делает один оборот за цикл, причем рабочему ходу соответствует поворот на 160°, а холостому — на 200°. Хотя угол поворота барабана при рабочем ходе меньше, чем при холостом, холостой ход происходит ускоренно и время холостого хода зна­ чительно меньше времени рабочего хода.

Барабан подач получает вращение от электродвигателя М через передачи 15—48, сменные колеса а—Ь, с — d гитары подач, колеса 34—68, фрикционную муфту 1 и далее через колеса 42—56, 44—96—64, червячную передачу 2—66 на барабан.

Уравнение баланса кинематической цепи подачи имеет вид

где tp — время рабочего хода в с/зуб.

При холостом ходе фрикционная муфта 1 соединяет с валом колесо 88. При этом движение от приводного вала будет переда­ ваться (минуя гитару подач) через зубчатые колеса 52—88 или

484

76—54. При числе нарезаемых зубьев z sc; 16 включают колеса 52—88, а при ъ ^ 17 колеса 76—54. Это делается для того, чтобы при малом числе зубьев z не превышать допустимой скорости вра­ щения делительного червяка.

Так как барабан подачи за время холостого хода поворачи­ вается на 200°, уравнение баланса кинематической цепи холостого хода имеет вид

Схема механизма перемещения стола бабки заготовки показана на рис. XIX.16. Барабан 1 имеет две канавки: одну для чернового, а другую для чистового на­ резания. В соответствующую канавку вводится один из двух пальцев 2 кулисы 3.

При вращении барабана ку­ лиса-? поворачивается вокруг оси ОО и при помощи кулис­ ного камня 4 перемещает в осевом направлении ци­ линдр 5. При рабочем ходе станка масло под давлением подается в правую полость цилиндра, а левая полость соединяется с резервуаром; при этом поршень плотно прижимается к крышке ци­ линдра. Тогда при перемеще­ нии цилиндра влево вместе с ним будет перемещаться пор­

шень со штоком 6. Последний соединен со столом бабки заго­ товки. Длина хода регулируется изменением расстояния ку­ лисного камня 4 от оси ОО при помощи винта 7. Крайнее ле­ вое положение бабки заготовки фиксируется упором 8. Когда бабка заготовки подходит к крайнему положению и упирается в упор 8, канавка барабана 1 продвигает цилиндр на 0,3—0,4 мм дальше и между поршнем и крышкой образуется зазор. Масло из

485

правой полости цилиндра при этом вытесняется через переливной клапан.

Благодаря такому устройству стол бабки заготовки при рабо­ чем ходе занимает строго определенное положение независимо от точности изготовления канавки барабана. Чтобы снять нарезан­ ное колесо, необходимо отвести стол с заготовкой в крайнее правое положение. Для этого переключают вручную золотник гидравли­ ческой системы, и масло, поступая в левую полость цилиндра 5, перемещает поршень со штоком и стол на величину длины хода поршня. Зажим и освобождение заготовки также осуществляются при помощи гидравлического устройства.

Барабан подач используется также для управления автомати­ ческим циклом работы станка. Канавки 9 и 10 служат для пере­ ключения фрикционной муфты на рабочий и ускоренный ход (при помощи гидравлики). На барабане также имеется кулачок 11, приводящий в действие счетчик циклов. Когда будет нарезано установленное число зубьев, станок автоматически остановится.

Делительно-обкаточное движение. В течение рабочего хода производящее и нарезаемое колеса вращаются согласовано в од­ ном направлении. После нарезания одного зуба заготовка отво­ дится от резцов и продолжает вращаться в том же направлении, а люлька с резцами (производящее колесо) изменяет направление вращения на противоположное. Следовательно, к моменту начала следующего цикла заготовка повернется на определенное число зубьев (число пропускаемых зубьев); причем число этих зубьев не должно иметь общего множителя с числом зубьев нарезаемого коле­ са, в противном случае резцы будут попадать в уже прорезанные впадины. Если, например, требуется нарезать 18 зубьев, а число q = 5, то нарезание зубьев будет производиться в следующей последовательности: 1—6—11—16—3—8—13—18—5—10—15—2— 7 - 1 2 - 1 7 - 4 - 9 - 1 4 .

Уравнение кинематического баланса цепи деления составляется из условия, что за один оборот барабана подач (за время цикла) нарезаемое колесо должно повернуться на q/z оборота, где q — число пропускаемых зубьев; z — число зубьев нарезаемого колеса:

27

включается редукция^ и число пропускаемых зубьев прини­ мается q — 1, т. е. зубья обрабатываются последовательно.

486

Тогда формула для настройки цепи деления

В зависимости от принятого метода обработки (обкатка или врезание) в соответствующую канавку барабана подач вводится один из двух пальцев кулисы.

Движение обкатки на рассматриваемом станке осуществляется в результате совместного согласованного вращения производящего колеса и нарезаемого колеса. Как указывалось выше, за время

цикла заготовка поворачивается на оборота, а люлька совер­

шает двойное качание. Качание и реверсирование люльки осу­ ществляется при помощи специального составного колеса (см.

рпс. XIX. 15).

Составное колесо (замкнутая зубчатая репка) состоит из зуб­ чатого сектора внутреннего зацепления, имеющего 196 зубьев *, сектора наружного зацепления, имеющего 98 зубьев, и двух полушестереп по 28 зубьев в каждой. На внешней окружности состав­ ного колеса нарезано 252 зуба. С наружным зубчатым венцом нахо­ дится в постоянном зацеплении колесо ъ = 21, от которого движе­ ние на вал гитары обкатки может передаваться непосредственно

колесо при этом совершает возвратно-вращательное (реверсивное) движение. Реверсирование составного колеса осуществляется в тот момент, когда колесо z = 14 приходит в сцепление с цент­ ральными зубьями полушестерен z = 28. При сцеплении колеса z = 14 с сектором внутреннего зацепления (z = 196) осуществля­ ется рабочий ход, а при сцеплении ее с сектором наружного зацепления (z = 98) — холостой ход. Для обеспечения контакта между колесом z = 14 и замкнутой рейкой (а также поддержа­ ния необходимого зазора) в диске составного колеса имеется канав­ ка соответствующего профиля, по которой перемещается конец вала колеса z — 14.

Частоту вращения колеса пк, которое оно делает, сцепляясь с замкнутой рейкой за время цикла, можно определить по формуле

где zp — число зубьев замкнутой рейки; zK— число зубьев колеса. В нашем случае

Zp = 196 + 98 + 2 • 28 = 350, z„ = 14,

тогда

„к= ^ _ 1 = 24 об/цикл.

* В скобках на рисунке указано число зубьев в полной окружности.

487

Выше указывалось, что барабан подачи делает один оборот за время цикла; теперь можно убедиться в справедливости этого утверждения. Написав уравнение баланса кинематической цепи, связывающей шестерню z — 14 с барабаном подач, получим

24 об/цикл • ~ Ü • Jr = 1 об.бараб.

В процессе обработки нарезаемое и производящее колеса должны вращаться строго согласованно, а именно: за время пово­

рота нарезаемого колеса на один зуб — производящее колесо тоже

дожно повернуться на один зуб —. zn

Поскольку данное передаточное отношение должно соблюдаться лишь во время рабочего хода, передаточное отношение между колесом z — 14 и зубчатым сектором внутреннего зацепления будет 14 : 224, где 224 — число зубьев в полной окружности венца. При работе методом обкатки кулачковая муфта включена влево (по схеме рис. XIX .15) и передаточное отношение между наружным зубчатым венцом составного колеса и первым валом гитары обкатки равно 252 : 21. Тогда уравнение баланса кинематической цепи обкатки будет

Подставляя вместо гд их значения из уравнений (XIX.4) и (XIX.5) и вместо гп значение из уравнения (XIX.2), получим фор­ мулы для настройки гитары обкатки.

При работе методом обкатки

При работе методом врезания

При работе по методу обкатки нужно,чтобы в процессе наре­ зания люлька поворачивалась на угол Ѳ°, требующийся для пол­ ной обкатки профиля зуба. За это время барабан подач поворачи­ вается на угол 160°, как об этом говорилось выше. Тогда уравне­ ние баланса цепи,связывающей вращение барабана подач и люльки,

откуда

0° = 160° •

488

Подставив значение і0 из уравнения (XIX .7), получим фор­ мулу для определения числа q пропускаемых зубьев при делении:

__ 6z

(XIX .9)

^ 160 sin ф°'

Значение угла Ѳ качания люльки определяется по следующей формуле:

Фі — угол внутреннего конуса (конуса впадин) в градусах, zn — число зубьев производящего ко­

высоких требованиях к их качеству, целесообразно работать в два прохода, оставляя на второй проход определенную величину

Зубострогальный полуавтомат 5П23БП (рис X IX .17) предназ­ начен для нарезания прямозубых конических колес повышенной точности (6—7-й степени точности по ГОСТ 9368—60). Он выпус­ кается на базе полуавтомата 5П23Б нормальной точности. Повы­ шение точности обеспечивается применением высокоточныхчервячных передач, а также специальных терморегуляторов для автома­ тического регулирования температуры охлаждающей и смазываю­ щей сред, что снижает температурные деформации станка.

489

На полуавтомате 5ГТ23БП нарезание ведется двумя зубостро­ гальными резцами методом обкатки. На нем можно нарезать зубча­ тые колеса для передач с углом между осями от 10 до 170°. Реко­ мендуемые числа нарезаемых зубьев 12—100 с модулем от 0,5 до 2,5 мм. Заготовка крепится на оправке, устанавливаемой в шпин­ деле бабки, и зажимается посредством гидравлического патрона. Принцип работы станка 5П23БГІ аналогичен станку 5А250. Кинема­ тическая схема станка 5П23БГ1 приведена на рис. X IX .18.

Рис. XIX. 18. Кинематическая схема полуавтомата 5ГІ23БП

Требуемое число двойных ходов в минуту резцов устанавли­ вается сменными колесами а' и Ь’, передаточное отношение кото­ рых определяется из уравнения

кроме того

а' + Ь ' = 95.

Значение п определяется по формуле (XIX.3).

490

Движение подачи. Конечными элементами кинематической цепи подачи будут: распределительный вал, совершающий один оборот за цикл, и электродвигатель, который совершает за цикл пп оборотов. За время рабочего хода распределительный вал пово­ рачивается на 0,58 оборота, а при холостом ходе — на 0,42 обо­ рота. Соответственно электродвигатель делает пр оборотов за рабо­ чий ход и пх оборотов — за холостой ход. При рабочем ходе фри­ кционная муфта 1 включена влево, тогда уравнение кинемати­ ческой цепи, связывающей электродвигатель и распределитель­ ный вал, будет иметь вид

Число оборотов электродвигателя, которое он делает за время

И различных значений продолжительности рабочего хода в пре­ делах 3,5—112 с/зуб.

Для осуществления холостого хода муфта 1 переключается вправо. Время холостого хода составляет tx = 4,7 с/зуб. На распределительном валу установлены два сменных кулачка. Верх­ ний служит для подвода и отвода стола в соответствующие моменты цикла, нижний — предназначен для врезания инструмента при обработке плоских конических колес с углом начального конуса 70—85°. На распределительном валу установлены также кулачки, которые действуют на золотник гидросистемы, переключающей фрикционную муфту 7, и управляющие счетчиком циклов.

Делительно-обкаточное движение на данном станке осущест­ вляется аналогично станку 5А250 посредством составного колеса.

Передаточное отношение гитары деления определяется по фор­

При нарезании зубчатых колес с простым числом зубьев (напри­ мер, 127, 131) в наборе сменных шестерен гитары деления необ­ ходимо еще иметь шестерни с таким числом зубьев.

Передаточное отношение гитары обкатки определяется по фор­

491

Полуавтомат 5П23БП гидрофицирован и работает по следующе­ му циклу: зажим заготовки, подвод стола, рабочий ход стола, отвод стола, отжим заготовки. Гидропривод осуществляет также переключение фрикционной муфты с рабочего хода на холостой и наоборот.

При нарезании конических колес с углом начального конуса 70° и больше необходимо иметь угол качания люльки больше 70°, что не рекомендуется для работы этого станка. Поэтому нарезание зубчатых колес с такой характеристикой ведут комбинированным способом, при котором рабочий ход состоит из двух этапов. Стол медленно перемещается вперед, одновременно с обкаткой происхо­ дит процесс врезания инструмента. Достигнув определенной глу­ бины зуба, врезание инструмента прекращается, и происходит профилирование зуба (обкатка) при неподвижном положении стола. Станок снабжен автоматическим счетчиком циклов. Счетчик произ­ водит отсчет импульсов, поступающих от гидросистемы. Пределы отсчета от 0 до 150 циклов. В каждый данный момент счетчик показывает, сколько циклов осталось до выключения станка. По окончании отсчета установленного числа циклов станок оста­ навливается.

§5. Станки для нарезания конических зубчатых колес

скруговыми зубьями

Одним из факторов, характеризующих качественные изменения в производстве конических зубчатых передач, является широкое внедрение конических колес с круговыми зубьями, имеющими зна­ чительные эксплуатационные и технологические преимущества перед прямозубыми.

При нарезании конических колес с круговыми зубьями боко­ вые поверхности зубьев образуются как огибающие производящей поверхности, описываемой режущими кромками резцов враща­ ющейся резцовой головки. Резцовая головка установлена на планшайбе (люльке), которая вращается вокруг своей оси и пред­ ставляет собой производящее колесо. Нарезание конических колес с круговыми зубьями может производиться двумя типами произ­ водящих колес: а) плосковершинным (рис. X IX .19, а) и б) конусно­ вершинным (рис. X IX .19, б).

Первый тип производящего колеса осуществляется на станках, не имеющих механизма для изменения наклона инструментального шпинделя. Обычно ось этого шпинделя параллельна оси люльки. Поверхность вершин зубьев производящего колеса в этом случае является плоскостью I —/, перпендикулярной к оси люльки. Эта плоскость называется установочной плоскостью. Плоскость I I —I I называется (условно) начальной плоскостью производящего колеса. Точка Ос пересечения оси люльки с установочной плоскостью называется центром станка. Через центр станка проходит верти­ кальная ось, относительно которой происходит поворот бабки

492