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

заготовки на угол <р. Угол вершинной поверхности плосковершин­ ного колеса фп = 90°.

Второй тип производящего колеса применяется в станках, у которых наклон инструментального шпинделя может изменяться. Вершинной поверхностью является в этом случае конус с углом фп, величина которого может изменяться в пределах, допускаемых механизмом наклона шпинделя. Вершина этого конуса Ос явля­ ется центром станка, а устано­

вочная плоскость I —I является касательной этого конуса.

Станки для нарезания кони­ ческих колес с криволинейными зубьями можно подразделить по нескольким признакам. По назна­ чению они бывают для чернового и чистового нарезания или только для одного вида обработки (для чистового или только для черно­ вой обработки). По способу обра­ ботки станки бывают работающие методом обкатки, методом вреза­ ния или кругового протягивания. Некоторые модели станков могут работать как с обкаткой, так и без нее.

К числу конструктивных ха­ рактеристик станков относится наличие устройства для наклоне­ ния инструментального шпинделя, возможность смещения центра станка относительно плоскости вращения инструмента, наличие механизма модификации обкатки и др.

В машиностроении для наре­ зания конических зубчатых колес с криволинейными зубьями на­ ходят применение станки отечест­

венного производства с наклоняющимся инструментальным шпин­ делем 5П23А, 5А27С2, 5А27СЗ, 5А27С4 и др., а также с ненаклоня­ ющимся шпинделем 525, 5А27С1, 528С, 5А284 и др. Указанные мо­ дели станков позволяют нарезать зубчатые колеса в весьма широком диапазоне размеров. Одним из универсальных станков,'получив­ ших широкое распространение в промышленности, является ста­ нок 528С конструкции ЭНИМСа.

Зуборезный полуавтомат 528С. Общая конструктивная компа­ новка его принципиально аналогична рассмотренным выше стан­ кам для нарезания прямозубых конических колес (рис. XIX .20).

493

Па нем можно нарезать зубчатые колеса с круговыми зубьями диа­ метром от 30 до 800 мм и модулем от 2,5 до 15 мм. На станке можно вести черновое и чистовое нарезание.Наличие механизма модифика­ ции обкатки позволяет нарезать зубчатые колеса для полуобкатных передач, а также колеса с большой длиной образующей начального конуса. Преимуществом этого станка так же, как и ранее рассмот­ ренных, является то, что обрабатываемое колесо вращается в одну и ту же сторону. Это способствует получению высокой точ­ ности нарезаемых колес по шагу, так как все элементы цепи вра­ щения заготовки имеют постоянное натяжение.

Рис. XIX.20. Зуборезный полуавтомат 528С:

1 — основание; 2 — маховик ручного привода станка; з — обкатная люлька; 4 — резцовая головка; 5 — нарезаемое колесо; е — вертикальный суппорт; 7 — бабка изделия; 8 — гитара деления; 9 — поворотная плита; ю — стол

На станке 528С холостой ход весьма непродолжителен, что повышает производительность станка (приблизительно на 30—50%) по сравнению с другими станками данного размера и назначения.

П р и н ц и п р а б о т ы с т а н к а . Станок 528С может рабо­ тать методом обкатки и методом врезания. В качестве режущего инструмента на станке применяют специальную резцовую головку (рис. XIX .21), резцы которой расположены по окружности. Рез­ цовая головка 1 смонтирована на планшайбе 2 и получает враще­ ние вокруг своей оси. Планшайба 2 вращается вокруг своей оси (вместе с резцовой головкой). При наличии указанных движений режущие кромки резцов будут воспроизводить профиль зуба производящего колеса. Если на пути движения резцов разместить

494

заготовку 3 п сообщить ей вращение, согласованное с вращением производящего колеса, то на заготовке будет нарезана впадина. После нарезания одной впадины заготовка отходит от резцов, продолжая вращаться в том же направлении, а планшайба с рез­ цовой головкой получает вращение в обратном направлении. За это время заготовка повернется на какое-то число зубьев q (число пропускаемых зубьев), не имеющее общего множителя с числом зубьев нарезаемого колеса. После чего цикл повторяется.

При работе методом врезания (черновая обработка) заготовка медленно подается на вращающуюся резцовую головку. В этом случае угол поворота планшайбы принимают небольшим, чтобы за

время обратного хода планшайбы заготовка успела повернуться на один зуб.

Как следует из сказанного, принцип работы станка 528С ана­ логичен принципу работы станка 5А250.

Кинематическая схема станка 528С приведена на рис. X IX .22. Вращение резцовой головки осуществляется от электродвига­ теля М через бесшумную зубчатую передачу 16—64, коническую пару 27—27, сменные зубчатые колеса а'—Ъ', с' — d' гитары ско­ ростей, цилиндрические колеса 40—40, далее на колесо 19, нахо­ дящееся в зацеплении с колесом 87 внутреннего зацепления. Пере­ даточное отношение гитары скоростей определяется из уравнения

Требуемую частоту вращения шпинделя резцовой головки опре­ деляют из формулы скорости резания

где V — скорость резания в м/мин; D — диаметр резцовой головки в мм.

Движение подачи. Подача заготовки на резцовую головку осу­ ществляется барабаном, на котором имеются две канавки: одна

495

канавка для работы методом вращения, другая — для работы методом обкатки. Барабан делает один оборот за цикл, причем рабочему ходу соответствует поворот барабана на 160°, а холо­ стому — на 200°. Барабан подач получает вращение от главного электродвигателя через цилиндрические колеса 16—64, сменные

зубчатые колеса а — Ъ, с — d гитары подач, передачи 22—58, фрикционную муфту 1, конические колеса 20—24, 20—40, цилинд­ рические колеса 46—69, .63—70, червячную передачу 2—72.

Уравнение баланса кинематической цепи подачи

В конце рабочего хода заготовка быстро отводится от режущего инструмента.

Цепь ускоренного хода. При холостом ходе фрикционная муфта 1 включается в колесо 43. Тогда вращение на барабан будет пере­ даваться от приводного вала через колеса 45—43 (минуя гитару

496

подач) и далее по рассмотренной выше кинематической цепи. За время холостого хода барабан поворачивается на 200°. Урав­ нение кинематической цепи ускоренного хода

3 0 0 • 6 0 = 6 с/зуб.

3 0 0 0

На торцовой части барабана подач имеются кулачки, которые через гидропривод переключают муфту 1 на рабочий или ускорен­ ный ход. Устройство барабана подач и способ передачи движения каретке заготовки такие же, как у станка 5А250 (см. рис. X IX .16).

Делительно-обкаточное движение на станке 528С осуществля­ ется аналогично станку 5А250. Уравнение баланса кинематической цепи деления имеет вид:

В зависимости от метода обработки в соответствующую канавку барабана подач вводится один из двух пальцев кулисы. Движение обкатки осуществляется в результате совместного согласованного вращения производящего колеса (планшайбы с резцовой головкой) и нарезаемого колеса.

Схема составного колеса приведена отдельно на рис. XIX .22.

Написав уравнение баланса кинематической цепи, связываю­

497

В процессе обработки нарезаемое и производящее колеса дол­ иты вращаться строго согласовано, чтобы за время поворота наре­

заемого колеса на один зуб -1*- производящее колесо тоже поверну-

лось на один зуб —. Поскольку данное условие должно соблюдаться

гп

лишь во время рабочего хода, передаточное отношение между колесом 2 = 16 и замкнутой рейкой надо писать для случая, когда это колесо находится в зацеплении с сектором внутреннего зацепления, в полной окружности которого 240 зубьев.

Принимая прямозубое коническое колесо как частный случай конического колеса с криволинейным зубом, согласно уравнению (XIX.1) можно написать

подставляя значения передаточного отношения гитары деления из формул (XIX.И) и (XIX. 12), получим формулы для настройки гитары обкатки. При работе методом обкатки включают передачи

где ф° — угол начального конуса нарезаемого колеса; у° — угол ножки зуба нарезаемого колеса.

Для того чтобы в процессе обработки зуба полностью обкатать его профиль, необходимо, чтобы за время поворота барабана подач на угол Ѳс = 160° люлька повернулась на угол Ѳ°. Соста­ вим уравнение баланса в случае обработки методом обкатки, когда

498

откуда

(XIX. 15)

Подставив значение £0 из уравнения (XIX.13), получим формулу для определения q (число пропускаемых зубьев):

_ 0z cos у°

У160 sin ф° '

Угол Ѳ определяется по следующей формуле:

где ер — угол начального конуса нарезаемого колеса; sB—- ширина впадины по дуге начальной окружности; Le — длина образующей начального конуса; Ь — ширина зубчатого венца; ß — угол спи­ рали нарезаемого зуба.

Механизм модификации обкатки. При черновом нарезании зубьев, а также при нарезании полуобкатных колес станок рабо­ тает по методу врезания, при котором заготовка в течение рабо­ чего хода медленно подается на инструмент, а после окончания резания быстро отводится назад. Движение обкатки при этом берет­ ся небольшим, рассчитанным лишь на то, чтобы за цикл заготовка повернулась на один зуб. При этом профиль зубьев нарезанного колеса близок к профилю зубьев рейки. Чтобы обеспечить пра­ вильное зацепление с сопряженным зубчатым колесом, такой зуб необходимо модифицировать срезанием (утонением) профиля у головки и ножки. Изменение профиля (модификация) может быть достигнуто, если люльке в процессе резания сообщить небольшие дополнительные движения сначала в одну, а затем в другую сто­ рону при помощи механизма модификации обкатки. Последний получает движение от вала гитары обкатки через передачи 50—42, гитару модификации обкатки, колеса 25—30, червячную пере­ дачу 2160. В ступице червячного колеса z — 60 эксцентрично вмонтирован палец. Последний входит в паз гильзы, связан­ ной с валом червяка качания люльки. При вращении пальца червяк люльки будет получать осевое перемещение, вследствие чего люлька будет получать дополнительное качательное движение. Комбинируя величину эксцентрицитета ем с передаточным отноше­ нием ім гитары модификации обкатки, можно получить требуемую величину модификации. Величину эксцентрицитета определяют по формуле

где км — коэффициент модификации.

Станок 528С гидрофицирован. Такие вспомогательные дейст­ вия, как отвод заготовки, зажим ее на оправке, переключение фрикционной муфты и некоторые другие операции осуществляются гидравлически. Избыточное масло используется для автомати­

499

ческой смазки всех механизмов и подвижных частей. Особенностью станка 528G является возможность создания на его базе зубошли­ фовального станка для конических колес с круговыми зубьями.

§ 6. Зубоотделочные станки

Зубоотделочные станки применяются для окончательной обра­ ботки зубчатых колес для повышения их точности, снижения шеро­ ховатости обработанной поверхности, а также улучшения меха­ нических и прочностных качеств. К зубоотделочпым операциям относятся: зубошлифование, шевингование, хонингование,обкатка и притирка.

Зубошлифование применяют для окончательной (чистовой) обработки шлифовальными кругами зубьев колес для получения точного профиля до 5—6-й степени точности по ГОСТ 9368—60 и шероховатости поверхности зуба (у7—у8 по ГОСТ 2789—59). Это необходимо для правильного зацепления зубчатых колес, бесшумности и плавности в работе, уменьшения износа и повыше­ ния долговечности передач. Шлифование зубьев имеет особенно важное значение для зубчатых колес, подвергающихся терми­ ческой обработке, в результате которой зубья обычно теряют свой правильный профиль.

Шлифование зубьев, так же как и зубонарезание, производится двумя методами: методом копирования и методом обкатки. В стан­ ках, работающих по первому методу, шлифование производится профильным кругом (рис. XIX.23, а), получающим вращение, возвратно-поступательное движение параллельно оси обрабатыва­ емого колеса и периодическую подачу на глубину шлифования за каждый двойной ход. После нескольких двойных ходов круг выво­ дится из зацепления с колесом, которое поворачивается на один или несколько зубьев, и цикл повторяется. По этому методу рабо­ тают станки 586, 5860, 5861, 5Б861 и др.

500

На рнс. XIX. 23, б показана схема шлифования зубьев зубча­ тых колес методом обкатки одним дисковым кругом.который в ради­ альном сечении имеет прямобочныіі профиль. Шлифовальный круг смонтирован на ползуне, получающем возвратно-поступательное движение. Шлифуемое колесо, укрепленное на столе станка, совер­ шает одновременно вращательное и поступательное движения для перекатывания по шлифовальному кругу. При обкаточнохі движе­ нии стола в одном направлении шлифуется одна боковая поверх­ ность зуба; затем направление обкаточного движения .меняется и шлифуется вторая боковая поверхность в той же впадине, так что за один цикл движений окончательно шлифуется одна впадина. Толщина рабочей части круга меньше ширины шлифуемой впа­ дины, поэтому прп переходе от шлифования одной боковой поверх­ ности к шлифованию другой стол получает смещение на величину разности этих величин. После шлифования одной впадины осу­ ществляется делительный поворот колеса, и цикл повторяется. По этому методу работают зубошлифовальные станки 5831, 5842, 5П84, 584М, 5844 и др.

Схемы работы станков двумя тарельчатыми кругами показаны на рнс. XIX 23, е, г. Шлифовальные круги, установленные под углом а°, равным углу зацепления, получают только вращательное движение. Заготовка совершает обкаточное движение, возвратно­ поступательное движение (вдоль оси) и делительный поворот. Возле каждого круга (рис. XIX.23, г) расположен рычаг 1, несу­ щий алмаз 2. Между алмазом и кругом существует зазор. Через определенные промежутки времени ролик 3 попадает во впадину вращающегося диска 4 и рычаг 1 под действием пружины повора­ чивается и прижимает алмаз к кругу. Если износ круга неболь­ шой, то контакты 5 не замыкаются. При большом износе круга происходит замыкание контактов и включается механизм, автома­ тически смещающий круг на величину износа. По этому принципу работают станки 5851, 5852, 5853 и др.

Цилиндрические зубчатые колеса с прямыми и винтовыми зубь­ ями можно также шлифовать абразивным червяко.м, принцип работы которого аналогичен зубонарезанию червячной фрезой. Шлифование зубчатых колес абразивным червяком осуществляют на станках 5В330, 5832, 5В832, 5В833, 5835 и др.

Зубошлифовальный полуавтомат 5В833. Станок предназначен для шлифования цилиндрических зубчатых колес с прямыми и вин­ товыми зубьями в серийном и крупносерийном производстве. Шлифование производится абразивным червяком методом обкатки. Диаметры шлифуемых зубчатых колес равны 40—320 мм, число зубьев шлифуемых колес 12—200, нормальный модуль 0,5—4 мм. Зубчатые колеса хюдуле.м до 0,8 мм можно шлифовать без предва­ рительного нарезания зубьев.

Кинематическая схема станка приведена на рис. XIX .24. Абра­ зивный червяк 7, закрепляется на горизонтальном шпинделе и по­ лучает вращение (главное движение) и периодическое поступатель-

501

иое перемещение вместе с суппортом 2 в направлении заготовки 3 (движение врезания). Заготовку устанавливают в центрах на стой­ ке 4 и сообщают ей вращение (движение деления) и возвратно­ поступательное движение (подачу) в направлении обрабатывае­ мого зуба. При шлифовании винтовых зубьев заготовку повора­ чивают на угол наклона шлифуемого зуба. Абразивный червяк при шлифовании получает постоянную скорость вращения от электро­ двигателя М х через зубчатые колеса 99—99.

Кинематическая цепь вращения заготовки (движение деления) настраивается так, чтобы за один оборот абразивного червяка заго­

водится посредством сменных зубчатых колес гитары деления по формулам:

где z — число зубьев обрабатываемого колеса.

502