m_th_i.v.belyantseva_2017

Х n C1 nф ,

где Xn - передаточное отношение узла настройки цепи главного движения;

С1– постоянная кинематической цепи.

Рис. 1.2 Структурная кинематическая схема зубофрезерного станка

Скорости движения подач на форму обрабатываемой поверхности не влияет. Поэтому принципиально цепи этих подач могут быть внешними. Однако из конструктивных соображений в большинстве станков их делают внутренними, выражая величины подач в миллиметрах за период одного оборота стола с заготовкой.

Цепь вертикальной подачи:

Расчетные перемещения крайних звеньев:

1 об. заготовки Sв , мм перемещения фрезерного суппорта вдоль оси нарезаемого колеса.

Уравнение расчетных перемещений:

1 ... X S ...pХВВ SВ ,

10

где X S C2 SВ - передаточное отношение узла настройки цепи подачи.

Цепь используют при нарезании цилиндрических колес.

Цепь осевой подачи:

Основной параметр диагонального зубофрезерования Ρ рассчитывается из условия максимально возможного использования червячной фрезы по длине за период нарезания зубчатого колеса:

SO .

S В

Расчетные перемещения крайних звеньев цепи:

Цепь осевой подачи используют и при нарезании червячных колес методом осевой подачи. В этом случае расчетные перемещения крайних звеньев цепи:

1об.заготовки SО, мм осевого перемещения фрезы.

Встанках для обычного фрезерования цепь осевой подачи отсутствует.

Цепь радиальной подачи:

Цепь используют при нарезании червячных колес методом радиальной подачи. Расчетные перемещения крайних звеньев цепи:

1 об.заготовки SP, мм радиального перемещения стола с заготовкой.

Уравнение расчетных перемещений:

1 ... X S ...pХВO SP ,

откуда

11

X S C4 SP .

Цепь окружной подачи заготовки:

Вращение стола с заготовкой (окружная подача), должно быть жестко согласовано с вращением фрезы.

Расчетные перемещения крайних звеньев цепи для случая диагонального зубофрезерования косозубого колеса в общем виде можно представить в виде суммы трех слагаемых:

1 об.заготовки (nф1 nф2 nф3 ) оборотов фрезы.

nФ1 - число оборотов фрезы (червяка) за время одного оборота заготовки (червячного колеса).

1) Если SB=0 и SO=0, имеем в станочном зацеплении обычную червячную пару, тогда:

1 об.заготовки nФ KZ об. фрезы,

где Z – число зубьев нарезаемого колеса;

К – число заходов фрезы.

2) Слагаемое nф2 представляет доворот фрезы за счет наличия вертикальной подачи при нарезании косозубого колеса.

1 об.заготовки SB, мм вертикального перемещения суппорта

m – модуль нарезаемого колеса;

sinβ – синус угла наклона зуба нарезаемого колеса.

3) ВеличинаnФ3 получается за счет осевой подачи фрезы.

1 об.заготовки SO , мм осевого перемещения фрезы nф3 SO

tO

оборотов фрезы,

12

где tO m - осевой шаг червячной фрезы;

cos

cosτ – угол подъема витков фрезы.

Выявив значения трех слагаемых, запишем выражение расчетных

Знаки (±) определяются сочетанием направлений витка фрезы и зубьев колеса, подач SB и SO.

От выражения (1) можно перейти к выражениям расчетных перемещений для следующих частных случаев:

а) обычное зубофрезерование косозубого колеса (So=0):

в) обычное зубофрезерование прямозубого колеса (T , So=0):

г) зубофрезерование червячного колеса методом радиальной подачи (So=0, SВ=0):

д) зубофрезерование червячного колеса методом осевой подачи (SВ=0):

Расчетное перемещение фрезы в случае диагонального зубофрезерования косозубого колеса (выражение 1), а также в некоторых частных случаях (выражения 2, 3, 6), представлено иррациональным числом, так как содержит значения

13

По этой причине цепь огибания в зубофрезерном станке делается сложной, состоящей из двух параллельных цепей: деления и дифференциала. Движения, передаваемые от стола к фрезе по двум параллельным цепям, суммируются в дифференциале, обозначенном в структурной схеме знаком

Σ.

Дифференциальная настройка:

Дифференциал включен. Расчетные перемещения передают фрезе по двум цепям.

перемещения. Т.е. расчетные перемещения крайних звеньев цепи деления принимают вид:

откуда формула настройки гитары деления:

X д C5 KZ .

Настройка цепи деления в этом случае осуществляется абсолютно

точно

По цепи дифференциала передают фрезе оставшуюся иррациональную часть (см. выражения 1, 2, 3, 6), например, в случае обычного зубофрезерования косозубого колеса (см. выражения 2) расчетные перемещения крайних звеньев цепи дифференциала:

1 об.заготовки Z SB оборотов фрезы,

K T

Уравнения расчетных перемещений (рис. 1.2):

14

1 X S ... X диф iдиф0 2 ... KZ STB .

В цепь дифференциала включен узел настройки цепи подачи. Подставив в уравнение значение XS=C2·SB, получим, что формула настройки гитары дифференциала не зависима от величины SB:

направления зуба нарезаемого колеса.

Бездифференциальная настройка:

Дифференциал выключен. Цепь дифференциала разомкнута. Все расчетное перемещение передается фрезе по цепи деления. Поэтому расчетные перемещения крайних звеньев цепи деления будут представлены одним из выражений (1, 2, 3 или 6) в зависимости от случая зубофрезерования. Для случая обычного зубофрезерования косозубого колеса, например:

1 об.заготовки ( KZ KZ STB ) оборотов фрезы,

Уравнения расчетных перемещений (рис. 1.2):

Гитара настраивается приближенно, т.е. все расчетное перемещение крайних звеньев цепи деления ( KZ KZ STB ) передается фрезе с погрешностью

и приводит к погрешности направления зуба нарезаемого колеса. При равной точности настройки цепей погрешность направления зуба нарезаемого колеса при бездифференциальной настройке будет существенно больше, чем при дифференциальной.

Первыми принципиальными схемами зубофрезерных станков были схемы с механическим согласованием формообразующих движений.

15

1.3 СХЕМЫ СТАНКОВ С МЕХАНИЧЕСКИМ СОГЛАСОВАНИЕМ ФОРМООБРАЗУЮЩИХ ДВИЖЕНИЙ

Среди них наиболее распространенными в данное время являются две нижеприведенные схемы.

Рис.1.3 Кинематическая схема зубофрезерного станка (Вариант 1)

16

рис.1.4 Кинематическая схема зубофрезерного станка (Вариант 2)

Эти схемы зубофрезерных станков хоть и различаются конструктивно, но работают по одинаковому принципу. Поэтому рассмотрим принцип работы только на примере второй схемы.

Принцип работы схем станков с механическим согласованием формообразующих движений:

По рассмотренным уравнениям перемещений вычисляется необходимое передаточное отношение соответствующего узла настройки, далее подбираются зубчатые колеса, обеспечивающие его, и устанавливаются в соответствующий узел. Узел настройки цепи главного движения – гитара сменных колес a b, цепи окружной подачи заготовки – гитара a1 b1, цепи вертикальной подачи – a2 b2, а цепь дифференциала настраивается при помощи гитары a3 b3. Радиальное врезание в заготовку осуществляется вручную, независимо от остальных движений, ходовым винтом с шагом p2=4 мм. Осевое же смещение фрезы происходит в перерывах между обработкой, также вручную, оператором станка.

17

При включении двигателя М крутящий момент через ременную передачу d1-d2 передается на гитару ab и далее через конические зубчатые передачи z=24-z=24, z=20-z=20, z=17-z=17 и цилиндрическую передачу z=20- z=60 на фрезу.

Цепь окружной подачи заготовки получает крутящий момент с вала, на котором установлен суммирующий механизм (дифференциал), далее через гитару сменных колес a1 b1 и червячную пару z=2-z=80 на стол с закрепленной на нем заготовкой.

Крутящий момент на цепь вертикальной подачи передается червячной парой, расположенной на валу, где находится зубчатое колесо b1, далее через гитару сменных колес a2 b2 на конические передачи z=20-z=40, z=25-z=25 предается на ходовой винт с шагом p1=4 мм, который и преобразует полученное им вращательное движение в поступательное перемещение каретки с фрезой.

Цепь дифференциала получает крутящий момент с вала, на котором расположено зубчатое колесо b2 и через гитару сменных колес a3 b3 передает на второй вход дифференциала, осуществляя тем самым необходимый доворот.

Но вследствие большой протяженности механических цепей накопленная в них погрешность существенно ухудшает точность получаемых зубчатых колес. Чтобы устранить этот недостаток и были придуманы принципиальные схемы с гидравлическим согласованием формообразующих движений.

1.4 СХЕМА СТАНКА С ГИДРАВЛИЧЕСКИМИ ШАГОВЫМИ ПРИВОДАМИ И ГИДРАВЛИЧЕСКИМ СОГЛАСОВАНИЕМ ФОРМООБРАЗУЮЩИХ ДВИЖЕНИЙ

В [2, стр. 4] д.т.н. В.А. Ваниным приведена структурная кинематическая схема зубофрезерного станка для нарезания некруглых зубчатых колес с гидравлическими связями. Но поскольку все принципиальное отличие от схемы зубофрезерного станка для нарезания круглых колес состоит в наличии элементов 17, 18, 19, то возможно рассматривать эту схему с позиции использования ее для зубофрезерных станков обычного назначения.

18

Принцип работы схемы зубофрезерного станка с гидравлическими связями:

Зубофрезерный станок снабжен механизмом преобразования равномерного вращения гидравлического шагового двигателя, установленного в цепи, неравномерного линейного перемещения заготовки, в неравномерное поступательное движение стола с заготовкой, который выполнен в виде ходового винта, кинематически связанного с реечной передачей, взаимодействующей с кулачком.

Станок включает в себя инструмент 1, совершающий вращательное движение от электродвигателя М через звено настройки iV, заготовку 2, взаимодействующую с инструментом по цепи обката (деления) и получающую вращение от гидравлического шагового двигателя 3, кинематически связанного со шпинделем заготовки 2 и управляемого генератором гидравлических импульсов 4, золотниковая втулка с расчетным числом рабочих щелей которого получает вращение от приводного зубчатого колеса 5, жестко закрепленного на шпинделе инструмента.

Дифференциальное движение, необходимое для нарезания колес с косым зубом и обеспечивающий дополнительный поворот заготовки, осуществляется от гидравлического шагового двигателя б, кинематически связанного с заготовкой через суммирующий механизм 7, выполненный в виде дифференциала с коническими колесами, посредством червячной передачи 8 и управляемого генератором гидравлических импульсов 9, золотниковая втулка с расчетным числом рабочих щелей которого получает вращение от приводного зубчатого колеса 10, жестко закрепленного на ходовом винте 11. Движение вертикальной подачи инструмента, осуществляемой гидравлическим шаговым двигателем 12, управляемого генератором гидравлических импульсов 13, золотниковая втулка с расчетным числом рабочих щелей которого получает вращение от приводного зубчатого колеса 14, жестко закрепленного на шпинделе заготовки. Радиальная подача заготовки, необходимаядля нарезания некруглых зубчатых колес, осуществляется от гидравлического шагового двигателя 15, управляемого генератором гидравлических импульсов 16, золотниковая втулка, с расчетным числом рабочих щелей которого получает вращение от приводного зубчатого колеса 5. Шаговый гидравлический двигатель 15 кинематически связан со столом заготовки посредством механизма, преобразующего равномерное вращательное движение в неравномерное поступательное. Указанный механизм состоит из кулачка 17, зубчатой рейки 18 и ходового винта радиального перемещения стола 19.

19