bushuev_v_v_i_dr_metallorezhushie_stanki_tom_2

S0 = nMY.

За один оборот стола фреза проходит вдоль своей оси путь, равный величине тангенциальной подачи S0. За это же время фреза сделает Z/Z′ оборотов. Тогда:

Отсюда частота управления приводом тангенциальной подачи fY, Гц,

Дискретность перемещения по координате Y

Цепь вертикальной подачи каретки (координата Z) связывает электродвигатель MZ с ходовым винтом вертикальной подачи с шагом Р = 10 мм через червячную передачу 3/30. Из уравнения этой цепи

находим величину вертикальной подачи, мм/мин:

Sп = nMZ.

Уравнение кинематического баланса связывает вращение фрезы с ее перемещением вдоль оси заготовки Sп (мм) за один оборот стола (фреза за это время сделает Z/Z′ оборотов). Тогда

При наладке станка значения подач набираются на соответствующих задатчиках пульта управления.

Цепь деления связывает электродвигатель МC с заготовкой через цилиндрические 30/40, 35/35 и червячную 1/96 передачи. Частота вращения стола с заготовкой (координата С) определяется из уравнения

nM 30 35 1 nзаг , C 40 35 96

332 ГЛАВА 12. ЗУБООБРАБАТЫВАЮЩИЕ СТАНКИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЕС

откуда

nзаг = nMC /128.

При нарезании прямозубых колес частота управления приводом стола fс. п определяется из уравнения кинематического баланса, составленного из условия: за один оборот фрезы стол поворачивается на Z′/Z оборота. Тогда

Эту формулу также заводят в УЧПУ станка, а при его наладке на пульте ЧПУ набирают значения числа зубьев Z и заходности фрезы Z′. При нарезании косозубых колес частота управления приводом стола fс. к складывается из двух частот:

1)частоты fс. п, обеспечивающей поворот стола для осуществления деления, и

2)частоты fс′, обеспечивающей доворот стола с учетом наклона зуба колеса, т.е. fс. к = fс. п ± fс′, где fс′ — частота управления приводом стола станка, обеспечивающая поворот стола на один дополнительный оборот при перемещении фрезы вдоль оси заготовки на шаг винтовой линии зуба [см. выражения (12.1)].

Тогда, с учетом расчетных перемещений (12.2) при бездифференциальной настройке для случая нарезания косозубых колес, из уравнения кинематического баланса

где Sп — подача по координате Z, мм/об.

При нарезании червячных колес методом радиального врезания коэффициент пропорциональности между частотами управления приводами фрезы и стола станка определяется так же, как и при нарезании прямозубых колес.

При нарезании червячных колес методом тангенциального врезания частота управления приводом стола fс. ч = fс. п ± fс′′, где fс′′ — частота управления приводом стола станка, обеспечивающая поворот стола на один дополнительный оборот при перемещении фрезы вдоль своей оси на величину длины делительной окружности червячного колеса, равную πms Z.

Из уравнения кинематического баланса, аналогично бездифференциальной настройке при нарезании косозубых колес, для этого случая

найдем

334 ГЛАВА 12. ЗУБООБРАБАТЫВАЮЩИЕ СТАНКИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЕС

при осевом перемещении тяги 5 со втулкой 9 вправо захваты 10, наезжая на выступы в расточке шпинделя, сближаются, осуществляя закрепление оправки (показано на рис. 12.34 выше оси шпинделя). Для освобождения оправки служит гидроцилиндр, поршень 2 которого, сжимая тарельчатые пружины 3, возвращает захваты в разжатое состояние. Механизм зажима, расположенный между пакетом тарельчатых пружин 3 и левым торцом хвостового выступа тяги 5, предотвращает перемещение инструмента вдоль оси из-за неконтролируемого роста усилия резания. Для согласования вращения фрезы и заготовки служит датчик 1. Тангенциальное перемещение салазок 13 производится при вращении полого шарикового винта 14 от зубчатого колеса 15.

12.2. Зубошлифовальные станки

Зубошлифовальные станки применяются для окончательной обработки сложных и высокоответственных зубчатых изделий (зубчатых колес, шеверов, инструментальных долбяков и т.п.) Основными их преимуществами являются возможность обработки твердых материалов, а также высокое качество поверхности и размерной точности изделий.

Основные методы зубошлифования можно подразделить на следующие.

1.Метод копирования. Используется в крупносерийном производстве, так как для каждого зубчатого колеса необходимо профилировать шлифованный круг, оснащать станок сложным устройством правки.

2.Метод обката с периодическим делением (дисковыми и тарельчатыми кругами).

3.Метод обката с непрерывным образованием профиля абразивным червяком. Метод используется для обработки зубчатых колес малых модулей из-за ограниченных габаритных возможностей абразивного инструмента червячного

типа формировать профиль в виде исходного контура производящей рейки.

Зубошлифование профиля зуба

(эвольвенты) — производится за счет взаимного обката обрабатываемой заготовки с инструментом,

Рис. 12.35. Варианты зубошлифования и формы контакта круга с изделием:

а — методом копирования профильным кругом (линейный контакт); б — методом обката двумя тарельчатыми кругами с периодическим делением (контакт каждого круга в двух точках); в — методом обката коническим кругом (контакт в одной точке); г — методом обката плоской стороной круга (линейный контакт); д — непрерывное зубошлифование (точечный контакт с числом точек n)

являющимся элементом производящей зубчатой рейки. Прямые боковые поверхности исходного профиля последней воспроизводятся в зубошлифовальном станке поверхностями шлифовального круга. Данный процесс формообразования обусловливает кинематическую связь вращательного движения обрабатываемой заготовки с относительным перемещением суппорта изделия (движение обката). Шлифовальный круг при обработке обеспечивает движение скорости резания.

При теоретическом рассмотрении зон шлифования для схем, показанных на рис. 12.35, можно отметить, что точечная форма контакта шлифовального круга и обрабатываемой заготовки обеспечивает большую точность и меньшее тепловыделение, а линейная — большую производительность обработки при прочих равных условиях. Эти и другие причины (конструктивные схемы обката, механизмов деления и др.) обусловили появление разнообразных зубошлифовальных станков.

Компоновка зубошлифовального станка с горизонтальной осью заготовки, работающего по методу обката с периодическим делением с двумя тарельчатыми кругами, показана на рис. 12.36. На станине станка в передней ее части расположены элементы, обеспечивающие подачу, обкаточное и делительное перемещения заготовки. Для шлифования косозубых колес стойка 18 поворачивается на угол наклона зуба по пазам станины 17 и неподвижно фиксируется на ней. На стойке вертикально перемещается траверса 19 с двумя шлифовальными бабками 1 с абразивными кругами 3. Траверса устанавливается по высоте в соответствии с диаметром шлифуемой заготовки 4. Каждый из шлифовальных кругов 3 получает вращение от двигателя 2. Рядом со шлифовальными кругами находятся правящее и подналадочное устройства. Заготовка 4 устанавливается на зажимной оправке 5 в центрах или в трехкулачковом патроне и поддерживается роликовым люнетом. На вылете горизонтального шпинделя заготовки расположена обкаточная головка 6. Каждая из двух обкаточных лент 8 одним концом закрепляется на обкаточном секторе 9, а другой конец лент фиксируется на портальной стойке 7, расположенной на обкатной каретке 16. Если обкаточная каретка 16 вместе с заготовкой 4 совершает возвратно-поступательное движение в поперечном направлении к оси заготовки, то обкаточный сектор 9 неизбежно будет обкатывать туго натянутую обкаточную ленту и сообщать заготовке 4 необходимое вращение

Рис. 12.36. Компоновка зубошлифовального станка с горизонтальной осью, работающего по методу обката с периодическим делением с двумя тарельчатыми кругами:

1 — шлифовальная шпиндельная бабка; 2 — электродвигатели; 3 — шлифовальные круги; 4 — заготовка; 5 — зажимная оправка; 6 — обкаточная головка с делительным механизмом; 7 — стойка с обкаточной лентой; 8 — обкаточные ленты; 9 — обкаточный сектор; 10 — кулисная направляющая; 11 — салазки подачи; 12 — маховичок; 13 — двигатель обката; 14 — цапфа для кулисного камня; 15 — эксцентриковая шайба; 16 — обкатная каретка; 17 — станина станка; 18 — стойка; 19 — траверса

336 ГЛАВА 12. ЗУБООБРАБАТЫВАЮЩИЕ СТАНКИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЕС

относительно режущих поверхностей тарельчатых шлифовальных кругов 3. Обкаточная каретка перемещается с помощью эксцентриков 15 от двигателя обката 13. Длина хода регулируется смещением цапфы 14 с кулисным камнем дисковым маховичком 12. Продольная подача заготовки осуществляется продольными салазками подачи 11 по направляющим станины.

Эти зубошлифовальные станки с нулевым и 20-градусным углами зацепления предназначены для обработки деталей диаметром до 1000 мм, массой до 4 т. На самом большом станке с 15…20-градусным углом зацепления можно обрабатывать детали диаметром до 4,75 м и массой до 50 т.

В табл. 12.1 приведены технические характеристики зубошлифовальных станков.

12.1. Технические характеристики зубошлифовальных станков

12.2.1. Зубошлифовальные станки, работающие абразивным червячным кругом

Зубошлифовальные станки, работающие абразивным червячным кругом, обеспечивают непрерывный процесс шлифования, не требующий отдельного движения деления. В этом случае процесс зубошлифования представляет собой имитацию червячного зацепления абразивного шлифовального круга с обрабатываемой заготовкой. При этом форма эвольвенты образуется в результате обката абразивного червяка и обрабатываемой заготовки, а форма зуба по длине (прямая или винтовая линия) — за счет осевой подачи заготовки, развернутой на соответствующий угол. Этот метод, известный как метод винтового шлифования с обкаткой, идентичен зубофрезерованию по методу обката и характеризуется высокой объемной производительностью резания и высокой точностью. На рис. 12.37 показана кинематическая схема такого зубошлифовального станка.

Шлифовальный червяк 3 и шпиндель заготовки 12 вследствие сравнительно небольших сил резания приводятся в действие синхронным двигателем 8. Обкатная кинематическая связь между вращением круга и заготовки может быть реализована механическим или электромеханическим способом через цепь обката. Гидравлический тормоз 11 привода заготовки обеспечивает компенсацию зазоров при работе приводных элементов. Во время обработки производится относительное продольное к оси заготовки перемещение каретки изделия 10

Рис. 12.37. Кинематическая схема зубошлифовального станка, работающего абразивным червячным кругом (непрерывная схема шлифования):

1 — гидравлический привод каретки шлифовального круга; 2 — синхронный двигатель для привода инструмента; 3 — абразивный червяк; 4 — зубчато-реечная передача; 5 — делительная гитара цепи обката; 6 — гитара дифференциала; 7 — дифференциал; 8 — синхронный двигатель привода детали; 9 — гидравлический привод каретки изделия; 10 — каретка изделия; 11 — гидравлический тормоз; 12 — заготовка; So — осевая подача; Sr — радиальная подача; v — скорость резания

для шлифования зуба по длине приводом 9; подача на врезание производится в каждом конечном положении круга и заготовки приводом 1. Дополнительное вращательное движение заготовки, необходимое для получения угла наклона при шлифовании винтовых зубьев, осуществляется от рейки 4 с помощью дифференциала 7. Правка червячного абразива производится с помощью специального устройства, имеющего отдельную обкатную цепь между вращением круга и поступательным перемещением правящего инструмента.

Принцип действия зубошлифовального станка с электронным управлением, работающего абразивным червячным кругом, показан на рис. 12.38. В таком станке кинематическая приводная цепь, связывающая шпиндель круга и заготовки со сменными шестернями, заменяется электронно-регулируемым приводом. Для формообразования профиля эвольвенты методом обката шлифовальный шпиндель 8, приводимый в действие обычным асинхронным двигателем 4, имеет непосредственную связь с шаговым датчиком углового положения 7 очень

Рис. 12.38. Принцип действия зубошлифовального станка с электронным управлением цепи обката:

1 — устройство ввода данных; 2 — электронный дифференциал; 3 — автоматический регулятор; 4 — привод шлифовального круга; 5 — привод изделия; 6 — импульсная масштабная линейка; 7 и 10 — датчики угловых перемещений; 8 — шлифовальный шпиндель; 9 — шпиндель изделия

338 ГЛАВА 12. ЗУБООБРАБАТЫВАЮЩИЕ СТАНКИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЕС

высокой разрешающей способности. Импульсы, посылаемые этим датчиком, являются входными сигналами для регулируемого привода 5 вращения заготовки, соединенного со вторым шаговым датчиком углового положения 10 (также высокой разрешающей способности) и с собственно шпинделем заготовки 9. Настройка привода заготовки производится регулятором 3.

Для образования формы зуба по длине при обработке зубчатых колес с винтовым зубом во время шлифования величина осевого перемещения заготовки относительно абразивного червяка измеряется с помощью масштабной линейки импульсного типа 6. При осевом смещении заготовки 9 происходит ее дополнительный относительный поворот через электронный дифференциал 2, регулятор 3 и двигатель 5. При шлифовании прямозубых колес эта цепь управления отключается. Посредством ввода данных 1 в авторегулятор 3 программируют обработку определенной заготовки, задавая число зубьев и угол наклона обрабатываемого колеса.

12.2.2. Зубошлифовальные станки, работающие методом единичного деления

Эти станки подразделяют на две разновидности: с раздельным и одновременным шлифованием профилей. При раздельном шлифовании абразивный круг вводится во впадину зуба и обрабатывает сначала правый, а затем и левый рабочие профили зубьев этой впадины. Обработав одну боковую рабочую поверхность впадины (например, правого зуба), после реверсирования направления перемещения суппорта и компенсации зазоров, равных разности между шириной впадины зуба и толщиной круга, шлифуется другая боковая поверхность (соответственно левого зуба). Затем круг выводится из впадины, происходят деление стола на угловой шаг и переход к следующей впадине, и так далее Z число раз, соответственно равное числу зубьев зубчатого колеса. Преимущества метода — в большей производительности обработки, но износ шлифовального круга влияет на точность окружного шага колеса, а также сложно обеспечить компенсацию износа круга вследствие большой длины его режущей кромки.

При одновременном шлифовании профилей проводится обработка одной стороны рабочего профиля всех зубьев колеса, затем колесо переустанавливается с последующей обработкой противоположных сторон профилей. При этом относительное вращение круга и заготовки всегда однонаправленное, без реверсирования направления перемещения суппорта, что повышает точность обработки по окружному шагу, однако переустановка заготовки оказывает влияние на точность.

В зубошлифовальном станке, работающем по методу обката с периодическим делением и оснащенном двусторонним коническим шлифовальным кругом (рис. 12.39), связь между вращением заготовки и ее поступательным перемещением осуществляется с помощью замкнутой кинематической цепи через гитару обката iобк. В нем реализован раздельный способ шлифования профилей зуба колеса. При зубошлифовании круг вводится во впадину зуба и сначала посредством обката заготовки по осциллирующему и вращающемуся шлифовальному кругу шлифуется левая боковая поверхность зуба. При реверсировании направления перемещения суппорта и компенсации зазора шлифуется правая боковая поверхность зуба. Затем шлифовальный круг выводится из впадины зуба,

340 ГЛАВА 12. ЗУБООБРАБАТЫВАЮЩИЕ СТАНКИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЕС

Рис. 12.41. Механизм обката зубошлифовального станка с применением ленточного обкатного сектора:

1 — шлифовальный круг; 2 — стойка для обкаточной ленты; 3, 5 — пара обкаточных лент; 4 — обкаточный сектор; 6 — делительная головка; 7 — шлифуемое колесо; 8 — салазки подачи; 9 — салазки изделия; А1—А4 — корректирующие движения

Кинематическая связь между вращением заготовки и подачей суппорта реализуется в этих станках применением обкатного сектора (рис. 12.41, см. рис. 12.36). Шпиндель заготовки расположен на крестовом суппорте (обкатной суппорт и суппорт подачи), на конце шпинделя находится обкатной сектор или обкатной диск, который охватывается обкатной лентой с предварительным натяжением и принуждает шпиндель к вращению при перемещении обкатного суппорта. Достигаемая скорость обката зависит в этом станке от подвижных масс (обкатного суппорта со шпинделем и заготовки).

Наличие точечного контакта между кругом и заготовкой позволяет оснащать станки механизмом автоматической правки шлифовальных кругов (рис. 12.42). Рычаг 3, имеющий алмазную пластину 2, ощупывает кромку круга 1. При недопустимом износе замыкается контакт 4, включающий электромагнит 8, который защелкой 6 связывает постоянно вращающееся червячное колесо 10 с храповым колесом 5. От него вращение передается через коническую пару 7, коленчатый

вал 9, храповик с несоосным перемещением 11 и передачу 12 на гайку 13, благодаря вращению которой происходит перемещение шлифовального круга по стрелке Б для правки алмазом 2.

Только в редких случаях обработка зубчатых колес проводится с теоретически идеальным эвольвентным кон-

Рис. 12.42. Конструкция и принцип действия правящего устройства зубошлифовального станка:

1 — шлифовальный круг; 2 — профилирующий алмаз для правки шлифовального круга; 3 — рычаг; 4 — электроконтакт; 5 — храповое колесо; 6 — защелка; 7 — коническое колесо; 8 — электромагнит; 9 — коленчатый вал; 10 — червячное колесо; 11 — храповик; 12 — передача; 13 — гайка подачи на врезание