bushuev_v_v_i_dr_metallorezhushie_stanki_tom_2

шевера скрещиваются под углом, который влияет на скорость проскальзывания

исоставляет 10…15о. Результирующее движение скольжения дает в итоге следы резания, оставляемые каждой режущей кромкой зуба шевера (толщина среза составляет 5…15 мкм).

Усилие прижима между боковыми поверхностями зубьев заготовки и шевера, необходимое для срезания стружки, создается или их радиальным сближением (шевингование враспор), или за счет крутящего тормозного момента, прикладываемого к шеверу или заготовке. Кинематической связи между шевером

изаготовкой нет; при обработке небольших деталей во вращение приводится шевер, а при обработке крупных — заготовка.

Поскольку в винтовых зубчатых передачах (какой является зацепление шевера с колесом) теоретически происходит точечный контакт (переходящий в результате действия усилия прижима в зону касания), для обработки заготовки по всей ширине необходима подача. В зависимости от схемы шевингования производится подача шевера (или заготовки) вдоль оси или под углом к оси заготовки либо в плоскости, параллельной оси шевера в направлении, перпендикулярном оси заготовки или шевера. После каждого продольного или двойного хода стола производится периодическое включение радиального движения подачи шевера и заготовки до получения нужной высоты зуба. Затем выполняются рабочие ходы без радиального движения подачи (выхаживание).

Зубошевинговальный станок мод. 5Б702В предназначен для чистовой обработки шевером незакаленных цилиндрических колес наружного зацепления с прямым и винтовым зубьями в условиях серийного и массового производства. Класс точности станка — В. Технические характеристики приведены ниже.

Станок (рис. 12.25) имеет горизонтальную компоновку: оправка с заготовкой закрепляется в съемных центрах 2 и 8 с помощью левой 3 и правой 7 бабок, установленных на столе 1. Салазки стола через поворотную плиту базируются на корпусе 9 механизма подач, который перемещается по вертикальным направляющим станины. Поворотные направляющие салазок позволяют производить шевингование с продольной, диагональной и поперечной подачами. Механизм подач состоит из привода салазок стола и механизма радиального врезания. На верхней плоскости станины 6 установлен корпус 5 привода шеверной головки, к которому снизу крепится шеверная головка 4 со шпинделем шевера.

Кинематическая схема станка приведена на рис. 12.26. Главное движение (вращение шевера) производится от электродвигателя M1, установленного в корпусе привода шеверной головки, через червячную передачу 3/28, сменные

322 ГЛАВА 12. ЗУБООБРАБАТЫВАЮЩИЕ СТАНКИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЕС

Рис. 12.25. Общий вид зубошевинговального станка мод. 5Б702В

Рис. 12.26. Кинематическая схема станка мод. 5Б702В

колеса а и b, конические 24/30 и 30/24 и цилиндрическую 45/36 передачи на шпиндель шевера.

Число оборотов шевера в минуту определяется по формуле

Продольная подача салазок стола с изделием (осевое перемещение заготовки) осуществляется от регулируемого электродвигателя М2 постоянного тока через червячную 1/26 и коническую 24/32 передачи и ходовой винт с шагом Р = 6 мм.

Цепь радиальной подачи осуществляется от гидроцилиндра ЦЗ через реечную передачу, которая передает вращение на вал с барабаном управления 8. Угол поворота вала ограничивается винтами-упорами 9, расположенными в шахматном порядке и опирающимися на собачку 10, которая перебрасывается гидроцилиндром Ц4. Далее при включенной муфте M1 движение через цилиндрическую 60/20 и червячную 1/30 пары передается на ходовой винт с шагом Р = 10 мм.

Рис. 12.27. Зубошевинговальная головка станка мод. 5Б702В

Шевингование зубчатых колес с бочкообразной формой зуба осуществляется за счет поворота копира 4 на определенный угол с помощью червячной передачи 1/18. При поступательном движении салазок 1 палец 5, скользящий по пазу копира, через кронштейн, привернутый к столу 3, сообщает ему качание в вертикальной плоскости вокруг центральной оси 2. При этом заготовка, установленная в центрах бабок на столе, также качается, а ее ось наклоняется по отношению к оси шевера. В результате у торцов шевер снимает больший слой металла, чем в средней части зуба, что обеспечивает бочкообразную форму зуба шевингуемого колеса. Настройка на получение конусного зуба осуществляется за счет перемещения корпуса 6 механизма бочкообразования с помощью винтовой пары 7.

На рис. 12.27 показана зубошевинговальная головка станка, которая крепится к корпусу привода четырьмя болтами 1 с гайками. Выставка шевера 6 на шпинделе 3 производится с помощью винтов 2, которые передают усилие через шарики и позволяют обеспечить высокую точность торцового биения. Предварительно шевер зажимается вращением корпуса 5 гайки 4 от руки.

12.1.4. Особенности зубообрабатывающих станков с ЧПУ

Системы числового программного управления (ЧПУ) зубообрабатывающими станками стали развиваться позже, чем системы ЧПУ другими станками. Это обусловлено сложностью согласования движений механизмов станка при электронных связях между ними, необходимостью управления пятью и более координатами. Только создание микропроцессорных систем ЧПУ позволило снять ограничение по числу управляемых координат, повысить точность станков. В них, как правило, предусматривается осевая передвижка фрезы, установка с пульта управления или от управляющей программы длины перемещения фрезерных салазок, межосевого расстояния между фрезой и заготовкой, угла наклона суппорта, числа нарезаемых зубьев и режимов резания. Предусматривается также

324 ГЛАВА 12. ЗУБООБРАБАТЫВАЮЩИЕ СТАНКИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЕС

возможность обработки зубьев с различной модификацией (например, бочкообразной, конусообразной и т.п.), а на некоторых станках автоматическая смена заготовки и инструмента.

Системы ЧПУ, электронная синхронизация движений и коррекций применяются практически на всех типах зубообрабатывающих станков. Упрощенная структурная схема зубофрезерного станка с ЧПУ без механических связей между координатами приведена на рис. 12.28. Согласование вращений фрезы и стола обеспечивается системой ЧПУ. Применяют два вида структур управления станками: управление с ведущей координатой (вращение фрезы) или без нее. В первом случае датчик 1 фрезы является задающим, а скорости всех остальных координат устанавливаются с учетом сигнала датчика фрезы. Такая схема облегчает задачу обеспечения точности слежения, так как скорость фрезы может изменяться. Во второй структуре связанные координаты одинаково управляются от устройства ЧПУ (УЧПУ) по заданной программе, и нужно обеспечить высокую стабильность частот их вращения. Для согласования вращения фрезы и стола во втором случае информация об их фактическом положении, получаемая от датчиков 1 и 10, должна постоянно сравниваться. Для этого служит фазовый дискриминатор 8. Частоты импульсов от датчика фрезы 1 и от датчика стола 10, подаваемых на фазовый дискриминатор, равны между собой независимо от изменения числа нарезаемых зубьев. Это обеспечивается в результате преобразования входного сигнала датчика фрезы микропроцессором 9, настроенным на расчетное соотношение скоростей фрезы и стола (в соответствии с исходными данными). В фазовом дискриминаторе происходит сравнение сигналов по фазе, и импульсно-аналоговый преобразователь 7 вырабатывает корректирующий сигнал uк, пропорциональный рассогласованию.

Этот сигнал складывается в суммирующем усилителе 6 с путевым сигналом us привода стола, поступающим от блока управления приводами 5. Преобразователи 2, 3, и 4 осуществляют управление приводами координат станка соответственно В, Z и С (см. ниже рис. 12.31); приводы координат X и Y на структурной

схеме не показаны.

Частота корректирующего сигнала fк, рассчитываемая микропроцессором и подаваемая на фазовый дискриминатор, определяется в соответствии с основными расчетными перемещениями на станке: fк = fф/M, где fф — частота измерительного преобразователя, установленного на фрезе; М — коэффициент, зависящий от вида обрабатываемого колеса.

Для прямозубого и червячного (радиальное врезание) колес, колес с конусным и бочкообразным зубом

M = Z(P ±Sп)/(Z′P),

где Р — шаг винтовой линии зуба нарезаемого колеса; для червячного (тангенциальное врезание) колеса;

Sп — продольное перемещение фрезы (вдоль оси заготовки); S0 — тангенциальное перемещение фрезы (вдоль оси фрезы).

Таким образом, для зубофрезерных станков с ЧПУ, работающих по методу обката червячной фрезой, можно выделить пять основных циклов:

1)обработка одновенцовых (прямозубых и косозубых) колес (см. рис. 12.7,

а—г);

2)обработка прямозубого блока зубчатых колес (см. рис. 12.7, и);

3)обобщенный цикл обработки червячного колеса (см. рис. 12.7, д —е);

4)обработка одновенцовых колес с бочкообразным зубом (см. рис. 12.7, л м);

5)обработка одновенцовых колес с конусным зубом (см. рис. 12.7, к).

На базе пяти обобщенных циклов обработки осуществляется формирование модификаций циклов обработки с заданием величин и знаков перемещений.

При зубофрезеровании система ЧПУ должна обеспечить строго согласованное движение по всем координатам в сочетаниях, определяемых типом зубчатого колеса. Взаимосвязанное вращение приводов по координатам В, С и Z используют для обработки цилиндрических колес; по координатам В, С и Y — червячных колес (тангенциальное врезание); по координатам В, С, X и Z — колес

сконусным и бочкообразным зубом.

Взадачу системы ЧПУ входит расчет скоростей перемещений на основании заданных в программе обработки параметров зубчатого колеса, а также на основании информации о принятом цикле обработки. Например, при разомкнутой кинематической связи между координатами должны быть установлены следующие частоты для обработки косозубых и прямозубых колес:

где fC, fZ и fB — частоты управления приводами соответствующих координат, Гц; РB и PC — число пар полюсов резольвера, установленного на двигателе перемещений по координатам В и С соответственно; KB и KC — число импульсов на один оборот для фотоимпульсного измерительного преобразователя или коэффициент деления фазы для вращающегося трансформатора или резольвера, установленного на двигателе соответствующей координаты; iB и iC — передаточные отношения механизма привода фрезы и стола станка соответственно; Z — дис-

кретность перемещения по координате Z, мм; nф — частота вращения фрезы, мин–1.

Данный полуавтомат выпускают на базе полуавтомата мод. 53А50. Класс точности станка — П. Станок управляется системой ЧПУ, выполненной на базе трехкоординатного устройства цифровой индикации УЦИ К524 и электронного блока синхронной связи (БСС). Конструктивно УЦИ К524 (рис. 12.29) выполнено в пылевлагозащищенном корпусе 1. На лицевой стороне панели расположены: основной индикатор 2 для трех координатных осей X, Y и Z, вспомогательный индикатор 3 для визуального контроля за содержанием кадра программы, вводимой вручную, а также клавиши 4 для ввода числовых значений программы, клавиши 5 для выбора режима работы и клавиши 6 для перемещения узлов по координатам в ручном режиме работы. Рядом находится мнемоническая схема 7 рекомендуемых направлений движений в ручном режиме управления.

Работа УЦИ происходит в соответствии с функциональной электрической схемой, приведенной на рис. 12.30. Основные узлы УЦИ объединены общими магистральными связями, в число которых входят: магистраль адреса (МА) — 16 шин, магистраль данных (МД) — 8 шин, а также ряд шин, обеспечивающих синхронизацию различных узлов. В состав УЦИ К524 входит центральный процессор (ЦП), который в соответствии с программой, хранящейся в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), выполняет последовательность операций, определяющих работу УЦИ: опрос текущего состояния счетчиков (С), вычисление фактического положения подвижных узлов станка по каждой из осей координат, вывод отсчета на индикаторе табло и т.д. Информация о параметрах обрабатываемого колеса, инструменте, режимах резания, а также промежуточные результаты вычислений хранятся в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ), а служебная информация (координаты точек позиционирования, значения параметров коррекции на размер инструмента и т.п.) — в энергонезависимом запоминающем устройстве (ЭППЗУ).

Клавиатура и элементы индикации, расположенные на передней панели (ПИК), связаны магистральными шинами с помощью контроллера индикации и клавиатуры (КИК), обеспечивающего также запрос прерывания процессора для обслуживания нажатой клавиши. Связь УЦИ со станком в режиме управления осуществляется с помощью узла формирователей команд (ФК), представляю-

Рис. 12.30. Структурная схема УЦИ К524

щего собой устройство ввода-вывода информации с оптронными развязками на выходе.

Обработка сигналов, поступающих с измерительных преобразователей (ИП), проводится в преобразователе нормирующем (ПН), обеспечивающем оптронную развязку входных сигналов, умножение их на четыре, анализ направления перемещения. С выходов ПН счетные импульсы поступают на счетчики, где также находятся схемы оптронной развязки и обработки сигналов опорной точки, поступающих с ИП, и схема формирования запросов прерывания процесса по сигналам опорной точки.

Для обработки всей номенклатуры заготовок станок (рис. 12.31) должен иметь следующие движения, управляемые от УЧПУ: главное движение — вращение инструмента 5 (координата В); подачи: радиальную стола 4 (координата X), тангенциальную суппорта 2 (координата Y), вертикальную каретки 1 (координата Z); вращение стола 3 с заготовкой (координата С).

При работе станка в режиме обката оси В, Y и Z являются задающими, а ось

С — следящей. Импульсы датчика оси В поступают в импульсный умножитель 3 (рис. 12.32), где умножаются на число заходов фрезы. Импульсы датчиков осей Z и Y проходят через электронные дифференциалы 1 и 2, в которых формируется определенное число импульсов на единицу перемещения суппорта и фрезы в со-

328 ГЛАВА 12. ЗУБООБРАБАТЫВАЮЩИЕ СТАНКИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЕС

Рис. 12.32. Структурная схема блока синхронной связи

реверсивного счетчика, который подается в цифроаналоговый преобразователь 7, где преобразуется в напряжение, пропорциональное углу рассогласования следящей системы. Это напряжение является задающим для привода оси С. Для повышения точности слежения в схему включены преобразователь 8 частота— напряжение и корректор 9 рассогласования, представляющий собой фазовый детектор, в котором сравниваются фазы импульсов электронной гитары и датчика обратной связи оси С. При этом на выходе формируется напряжение, величина и полярность которого соответствуют величине и направлению сдвига фаз. Включение одного или другого электронного дифференциала или их совместное включение определяется видом обрабатываемого колеса, его конфигурацией и методом обработки. При единичном делении датчик оси В блокируется, а в сумматор подается серия импульсов от отдельного генератора 12.

Принцип нарезания зубчатых колес с бочкообразной и конусной формой зуба

заключается во взаимосвязанном перемещении инструмента по оси Z и заготовки по оси X, причем привод оси Z является ведущим, а привод оси X — следящим. Траектория перемещения заготовки относительно инструмента при нарезании конусных колес имеет линейную форму, а при нарезании бочкообразных — параболическую. Сигнал управления, определяющий форму траектории, формируется в устройстве 14 бочкообразования, а радиус бочкообразного колеса или угол конусного колеса задается дифференциалом 2, к которому в этом случае подключается датчик оси Z.

В процессе обработки колес с конусным зубом одновременно с перемещением каретки по координате Z с подачей Sп стол станка перемещается (по координате X) с подачей Sp, которая зависит от Sп. Обе подачи задаются в миллиметрах на один оборот стола. Обозначив конусность зуба через k = Sp/Sп, где Sр — радиальное преремещение фрезы получим зависимость частоты управления приводом координаты X от частоты управления приводом координаты Z:

329

где Х и мм.

Дискретностью перемещения по координате называют величину перемещения конкретного исполнительного органа, отнесенную к одному импульсу, отсчитываемому датчиком обратной связи. В общем случае дискретность определяется по формуле

где i — передаточное отношение цепи от датчика до исполнительного органа; Kимп — число импульсов за один оборот датчика; «4» — электрическое умножение числа импульсов в устройстве ЧПУ; Рх. в — шаг ходового винта.

Кинематическая схема станка мод. 53А50КФ4 (рис. 12.33) выполнена с разомкнутой связью в цепи деления и безгитарной наладкой связей вращения заготовки и инструмента, перемещений инструмента и заготовки. Фрезерование зуба, выполняемое методом обката, производится c помощью электронной «гитары деления», а нарезание косозубых и червячных колес — с помощью электронных дифференциалов.

Привод вращения фрезы, приводы подач по осям X, Y, Z осуществляются от электродвигателей постоянного тока с бесступенчатым регулированием частоты вращения, позволяющих обеспечить широкий диапазон скоростей и подач, а также автоматическое управление на первом и втором проходах. Привод вращения стола также осуществляется от электродвигателя постоянного тока с высокой точностью отсчета углового поворота.

330 ГЛАВА 12. ЗУБООБРАБАТЫВАЮЩИЕ СТАНКИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЕС

Главное движение — вращение шпинделя — производится электродвигателем МB через клиноременную передачу 148/ 202, две конические 29/29 и цилиндрическую 20/80 передачи.

Частота вращения инструмента определяется из уравнения

Формула частоты управления fB приводом фрезы находится из уравнения

где Kимп = 2500 — число импульсов за один оборот датчика ДВ (типа ВЕ178А5). Полученную формулу для fB заводят в ПЗУ УЧПУ, а на его пульте набирают требуемое значение nф, которое рассчитывается по выбранной нормативной

скорости резания v по формуле

1000v nф ΣDф ,

где Dф — наружный диаметр фрезы.

Цепь радиальной подачи стола (координата X) связывает электродвигатель MX с ходовым винтом радиальной подачи с шагом Р = 10 мм через червячную передачу 3/30.

Из уравнения этой цепи находим радиальную подачу, мм/мин:

Частота управления приводом радиальной подачи fХ определяется из уравнения кинематического баланса между частотой вращения двигателя МX (ротором датчика ДX) и радиальной подачей Sp от ходового винта

Дискретность перемещения по координате X

Цепь тангенциальной подачи суппорта (координата Y) связывает электродвигатель MY с ходовым винтом тангенциальной подачи с шагом Р = 10 мм через цилиндрическую 45/24, червячную 4/36, цилиндрическую 81/27 и червячную 4/25 передачи. Из уравнения этой цепи

45 4 81 4

nMY 24 36 27 25 10 S0 мм,

находим величину тангенциальной подачи в зависимости от частоты вращения электродвигателя MY, мм/мин: