книги из ГПНТБ / Иноземцев Г.Г. Обработка цилиндрических зубчатых колес фрезерными головками методом непрерывного деления
.pdfПри обработке колес больших модулей и &>1 следует учитывать величину разноса при проектировании фрезы, т. е_ занижать, ее зубья по толщине на величину разноса.
3. ПРОФИЛИРОВАНИЕ ИНСТУМЕНТА ДЛЯ ЧИСТОВОГО ЗУБОНАРЕЗАНИЯ
Ранее было установлено, что при зубофрезеровании колес данным методом фрезой с прямолинейными режущими кром ками получить зубья эвольвентного профиля невозможно. Про исходит это, во-первых, по той причине, что угол поворота за готовки за время контакта зубьев фрезы с ней незначителен. Вследствие этого при непрерывном вращении заготовки про исходит не полное, а только частичное огибание профиля зуба колеса. Во-первых, что более важно, в плоскости, проходящей через оси вращения головки и фрезы в момент максимального приближения оси фрезы к оси заготовки, может находиться только один зуб фрезы.
Траектории точек режущих кромок других зубьев фрезы-, контактирующих с заготовкой как до, так и после этого зуба будут расположены от оси вращения заготовки дальше и, следовательно, эти зубья не будут производить окончательное профилирование впадины.
Однако, при обработке колес относительно невысоких сте пеней точности новый метод зубофрезерования может приме няться как окончательный. Для этого необходимо-иметь соот ветствующим образом спрофилированный инструмент.
Очевидно, для получения теоретически правильного про филя нарезаемых зубьев в каждом отдельном случае (т. е. для каждого модуля, заданного числа зубьев и коэффициента сме щения для корригированных колес) требуется специальная фреза.
Анализ кинематики резания позволил установить, что для получения зубьев колеса эвольвентного профиля, профиль зубьев фрезы должен отличаться от эвольвентного-
Коррекцию координат точек, по которым профилируются зубья фрезы, необходимо производить по той причине, что при зубофрезеровании колес данным методом имеет место разнос впадин. При определении величины коррекции, учитывающей разнос, нужно помнить, что различные участки профиля зуба имеют различные профильные углы и, следовательно, разнос впадины на них будет также различным. ■
Определение координат эвольвентной части профиля фрезы
по
(без учета коррекции) удобнее всего производить в торцевомсечении впадины зубчатого колеса. Если расположить оси ко-
У
а)
Рис. 28 ординат так, как показано на рис. 28, то координаты х и у то
чек профилирования определяются |
по известным зависи |
мостям |
|
х = /'х ‘ sin ®х |
(105) |
|
m |
У = г х -cos Ѳх |
|
(106) |
|||
Ѳх= Ѳ 0+іпѵ ах |
|
(107) |
|||
Ѳ0 = |
Ѳд—іпѵ а0 |
|
(108) |
||
0 |
_0|5~ |
2jj-tg а0 |
IASa |
(109) |
|
д |
z |
|
z |
‘ mz |
|
|
|
||||
|
r0 |
|
|
( 1 1 0 ) |
|
COS ctx= — |
|
|
|
||
|
r* |
|
|
|
|
f o— |
m-z |
|
COS Cto |
|
(Hl) |
~ 2 |
' |
|
|||
Угол Ѳх по уравнению |
(107) определяется в радианах. Для |
||||
лодстановки в уравнения (105) и (106) его необходимо пере вести в градусы.
Профильный угол в заданной точке определяется по фор муле
a ' = 0 o + t g a x |
( 1 1 2 ) |
После перевода угла а' из радианного измерения в градус- ,ное определяется величина разноса впадины. Для этого значе ние а' в заданной точке подставляется в уравнение (1 0 1 ) вместо а, выполняются указанные ранее операции подсчета, а затем производится коррекция абсциссы данной точки.
Расчеты показали, что величина коррекции точек профиля •фрезы незначительна.
Согласно формуле (101) величина коррекции точки профи ля зависит от ее профильного угла а' и от угла фх, при котором величина разноса будет максимальной. Значение фх, опреде ляемое по формуле (104), с учетом принятых обозначений на ходится также в зависимости от а'.
Анализ формул (101) и (104), а также расчеты показыва ют, что наибольшая величина коррекции будет у точек про филя, имеющих наименьшие профильные углы. Таким обра зом, наименьшую величину коррекции, будут иметь точки ре жущих кромок зубьев фрезы, профилирующие точки боковых -поверхностей зубьев, расположенные около окружности вы ступов обрабатываемых зубьев и на переходных кривых у их ножек. Наименьшее значение профильного угла имеют точки,
.расположенные около основной окружности, поэтому и вели чины их коррекции будут наибольшими.
Так например, у фрезы для нарезания» колеса модуля
.112
т = 5 мм, 2 = 20, g = 0, ad=20°, h— 2,25 m, Д5д=0,1 мм голов кой с конструктивным параметром /?г=100 мм, при k = 1 для точек режущих кромок, профилирующих точки боковых сто рон зубьев, расположенных на основной окружности, величи на коррекции А = 0,242 мм, для точек, расположенных на дели тельной окружности А= 0,067 мм и для точек, расположенных на окружности выступов — А = 0,028 мм.
На рис. 28, б пунктиром схематично показана величина от клонения профиля впадин зубьев в случае, если обработку вести фрезой с теоретически правильным профилем, а на рнс. 28, в сплошной линией показан корректированный профиль зубьев фрезы, учитывающий разнос обрабатываемых впадин и позволяющий получить впадины теоретического профиля.
Таким образом, точность чистовой обработки при зубофрезеровании колес новым методом в первую очередь, очевидно, зависит от точности профилирования инструмента.
Но поскольку обработка ведется фасонной фрезой, то не меньшее влияние на точность зубонарезания будет оказывать точность ее установки относительно заготовки. Фрезу необхо димо устанавливать в такое положение, чтоб плоскость ее сим метрии совпадала с межосевым перпендикуляром фрезозаго товки, глубина фрезерования должна быть выдержана также достаточно точно.
При всяком изменении глубины установки фрезы или сме- ' щении ее вдоль оси меняется положение центра основной ок ружности эвольвентой части профиля нарезаемого зуба от носительно центра вращения этого колеса, т. е. каждая пара профилей, образующих данную впадину, имеет свой собствен ный центр основной окружности. Другими словами говоря, возникает эксцентриситет единичных профилей, что ухудшает качество зацепления и может привести к появлению кромоч ного зацепления.
Изменение глубины установки фрезы или смещение ее
вдоль оси вызывает также перемещение профиля |
обрабаты |
ваемого зуба. |
|
Величину перемещения по направлению нормали к профи |
|
лю в данной точке можно определить по формулам |
|
Ay= l/-sina' |
(113) |
A n=7/-cosa' |
(114) |
В этих формулах |
|
V — величина изменения глубины фрезерования, |
|
Заказ I82G |
; н |
Н — величина смещения фрезы в направлении ее оси. Таким образом, для чистового нарезания зубчатых колес новым методом необходимо иметь специально спрофилирован ную фрезу. Точность зубонарезания будет зависеть от точности профилирования инструмента. Кроме того, на точность зубона резания влияет также точность установки фрезы относительно
заготовки.
Г Л А В А П Я Т А Я
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
1. УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
Для оценки объективности теоретических решений и выво дов были проведены экспериментальные исследования нового метода зубонарезания. В лабораторных условиях эксперимен ты выполнялись на станке 5Е32. Для проведения производст венных испытаний использовался станок 5327. На станке 5Е32, для удобства проведения экспериментов, в приводе по
дач был установлен |
двигатель постоянного тока мощностью |
3 квт, для привода |
фрезы — 7 квт. Бесступенчатое регулиро |
вание скорости вращения электроприводов и жесткость меха нических характеристик обеспечивались применением замкну той системы автоматического регулирования скорости на ти ристорах с отрицательной обратной связью по скорости.
Блок-схема электропривода (рис. 29) состоит из следую щих узлов: блока питания БП; управляемого выпрямителя УВ; блока управления выпрямителем БУ; блока сравнения и усиления сигналов БСУ; блока задающего напряжения БЗН; тахогенератора обратной связи ТГ; блока токоограничения БТ; двигателя постояного тока с независимым возбужде нием Д.
На блок-схеме обозначено: Uc — напряжение сети, UB— напряжение входа, Un — напряжение на зажимах якоря дви гателя, п — скорость вращения электродвигателя, UT.T. — на
пряжение на зажимах тахогенератора, |
Ua— напряжение за |
|
дания, пропорциональное установленной скорости, ДU3— раз |
||
ность напряжения задания и напряжения |
тахогенератора, |
|
а — угол сдвига задающего импульса |
относительно фазного |
|
напряжения сети, PC — регулятор скорости |
(потенциометр), |
|
Ui—U^— напряжения снимаемые с блока питания.
8* |
115 |
На рис. 30 приведена принципиальная схема электропри вода. Блок питания состоит из четырех выпрямительных мос тов и одного стабилизатора задающего напряжение 1СТ, со бранного на стабилитроне Д814В с двухкаскадным эмиттерным повторителем. Питание цепей возбуждения двигателя и тахогенератора осуществляется от мостового двухполупериодного выпрямителя, собранного на диодах типа Д232.
Р и с. 29
Для устранения пульсаций выпрямленного напряжения на зажимах обмотки возбуждения тахогенератора в схеме уста новлен фильтр RC с большой постоянной времени. Сглажива ние пульсаций других выпрямленных напряжений осуществ ляется с помощью конденсаторов большой емкости.
Узел задающего напряжения представляет собой потенцио метр, вынесенный на верхнюю панель пульта управления. .
Блок сравнения и усиления сигналов собран на одном трио де и трёх резисторах. На базу усилителя 4Т, собранного на транзисторе П4ЭВ, поступает разность задающего напряже- ’й'йя Ѵ3 и напряжения обратной связи £/т.г., пропорционального скорости вращения двигателя.
•Жесткость механической характеристики электропривода зависит от глубины обратной связи, которая регулируется потёнцио'мётром'6/?.
; (ригнал разности напряжений АІІ3= Ѵ 3—Uт.г. усиливается И'инвертируется с помощью усилителя. Коэффициент усиле ния регулйруётся потёнциометром 8R. Транзистор ЗТ служит 'ддя. шунтирования базы,усилителя, при бросках тока в перёкоД'ных .режимах й этим .самым осуществляется токовая' йащи-
‘та’ Двигателя. |
. . |
' |
\ |
. |
Блок управления тиристорным выпрямителем |
содержит |
|||
о
СО
Ü
В
Си
следующие основные элементы: а) диодные коммутаторы, синхронизирующие момент запуска с напряжением питающей сети, собранные на диодах 23Д—26Д и резисторах 10R, 11R; б) генераторы пилообразных напряжений, собранные на рези сторах 12^, 13Д и конденсаторах 7С, 8С; фазосдвигающне устройства, состоящие из коммутаторов и генераторов пило образных напряжений; г) промежуточные устройства, осу ществляющие предварительное усиление и формирование управляющих импульсов, собранные на транзисторах 5Г—8Г; д) выходные устройства, представляющие собой заторможен ные блокинг-генераторы, собранные на транзисторах 9Г, ЮГ.
Устройства, сдвигающие передний фронт импульса, пред ставляют собой разновидность импульсных мостовых элемен тов. Принцип их действия состоит в следующем: в момент когда напряжение на конденсаторе 7С (8С) возрастает до ве личины ДДу, протекание тока через него прекращается и скач кообразно с нуля возрастает ток в цепи управления триода 5Г (6Г), который переводит 5Г (6Г) из состояния отсечки в режим насыщения. Положительный перепад напряжения на коллекторе 5Г (6Г) инвертируется на триоде 7Г (8Г) и запус кает блокинг-генератор; выдающий положительные импульсы необходимой ширины, которые открывают тиристор 1ДУ (2ДУ). Изменяя величину напряжения AUy, можно в необхо димых пределах изменять фазовый сдвиг переднего фронта выходного импульса.
Управляемый выпрямитель собран по двухполупериодной мостовой схеме с двумя управляемыми (1ДУ, 2ДУ) и двумя неуправляемыми (21Д, 22Д) вентилями. Питание выпрямите ля осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 вольт.
Выпрямленное напряжение поступает непосредственно на зажимы якоря двигателя.
Блок токоограничения состоит из трансформатора тока ГГ, мостового двухполупериодного выпрямителя, конденсато ра 9С, сглаживающего пульсации выпрямленного напряжения, потенциометра 9R — делителя напряжения и стабилитрона 2СГ.
При напряжениях на конденсаторе 9С, меньших напряже ния отсечки стабилитрона, ток через последний не протекает. При бросках тока в период пуска двигателя или резкого уве личения момента нагрузки напряжение на конденсаторе 9С становится больше напряжения отсечки стабилитрона и на выходе БТ появляется ток, который открывает триод 3Г. Пос-
1 1 8
лединй шунтирует базу выходного усилителя сигналов 47". Усилитель закрывается, в результате чего снижается напряже ние на зажимах якоря двигателя.
Регулирование начала действия блока токоограничеиий осуществляется потенциометром 9R.
На рис. 31 показана установка для нарезания зубчатых ' колес. Здесь 1 — станок 5Е32, на столе которого установлена заготовка 2, а на фрезерном суппорте — головка 3 с фрезой 4. Фреза 4 получает привод от электродвигателя 5 через клино ременную передачу.
Р и с. 31
Питание электродвигателя привода фрезы, а также двига теля привода подач (на рис. 31 не виден) осуществляется от тиристорных преобразователей, смонтированных в шкафу 6, на верхней крышке которого расположены рукоятки 7 и 8 управления скоростями вращения двигателей.
При исследованиях производились измерения крутящих моментов и усилий отжатия заготовки от фрезы, по которым косвенно можно судить о радиальной составляющей усилия резания.
Крутящий момент иа фрезе и усилие отжатия заготовки от фрезы определялись с помощью проволочных тензодатчиков с базой 20 мм и сопротивлением 200 ом. Для записи сигналов использован усилитель 9 (ЗТС-23-7)и осциллограф 10 (Н-102).
Тензодатчики для определения Мкр наклеивались на оп-
119