Тема 3.17 Зубообробні верстати з чпк

1 Загальні відомості

Найбільше розповсюдження отримали зубофрезерувальні і зубодовбальні верстати, зубошліфувальні і шліценарізні верстати з ЧПК. По рівню автоматизації наладки верстати розділяються на дві групи:

• верстати для дрібносерійного виробництва;

• верстати для серійного виробництва.

В верстатах першої групи за допомогою пристроїв ЧПК автоматизуються:

- установка числа зубів заготовки, що обробляється, і кут нахилу зубів:

- параметри обробки зубів;

- режими різання.

Цикл обробки:

• переміщення робочих органів верстата в початкове положення.

Вручну виконується установка і закріплення заготовок і ріжучого інструмента. В цих верстатах механічні зв’язки кінематичних ланцюгів замінюються електронними. Для керування використовують пристрої ЧПК типу 2С85.

Верстати для серійного виробництва (2 група) мають менший рівень автоматизації. В них зберігаються механічні зв’язки . З пульта керування встановлюються параметри заготовки і режими обробки, цикл роботи і переміщення робочих органів в вихідне положення.

Для автоматизації циклу обробки використовують системи з елементами ЧПК на основі позиційних і контурних систем ЧПК.

Подальший розвиток і вдосконалення верстатів цієї групи проходить:

• створення автоматичних ліній і ділянок, що переналаджуються;

• створення зубообробних модулів.

Модулі зубообробних верстатів мають інструментальні магазини заготовок, магазини оснастки для встановлення заготовок на верстаті і ін.Управління модулем с системи ЧПК типу 2С85.

2 Призначення і область використання зубофрезерного верстата з ЧПУ53А20Ф4

Верстат призначений для обробки циліндричних прямозубих і косозубих коліс в одиничному і дрібносерійному виробництві.

3 Основні механізми і рухи верстата з ЧПК 5320Ф4 (див. рис. 82)

Станина А, по її прямокутним напрямним переміщується стійка Б з інструментальним супортом В, на столі Г розміщений шпиндель заготовки, яка притискається центом Д.

При обробці заготовок у верстаті здійснюються рухи, які керуються від пристрою з ЧПК:

• головний рух – обертання черв’ячної фрези – координата И;

• рух подач:

а) вертикальна подача – переміщення фрезерного супорта В (координата Y);

б) радіальна подача – переміщення стойки Б (координата Х);

в) тангенціальна подача – переміщення фрези в осьовому напрямі (координата Z);

г) обертання стола Г із заготовкою (координата W).

Рисунок 82 - Кінематична схема зубофрезерного напівавтомата 53А20Ф4 з ЧПК

3 Робота механізмів верстата (рис. 82)

3.1 Головний рух – обертання фрези.

Шпиндель з черв'ячною фрезою отримує обертання від двигуна постійного струму М1 і далі через зубчаті передачі 36-36, зубчатий блок Б1, 23-23,23-23, 25-100.

При переключенні блока Б1 отримуються два діапазони частот обертання фрези: n= 80 … 180 об/хв. і n= 181 … 300 об/хв..

3.2 Рух подач:

а) вертикальна подача – здійснюється від двигуна М4 через передачі 40-40,3-24, ходовий гвинт з кроком Р= 10 мм.

Умови настройки ланцюга вертикальної подачі:

1 об.ст. → Sв, тобто за один оберт стола із заготовкою фрезерний супорт переміщується в вертикальному напрямі на Sв. Отримання заданої подачі здійснюється електродвигуном М4, який, отримуючи сигнали від ЧПК з певною частотою (f_у ) змінює частоту обертання, і, тим самим, подачу.

б) тангенціальна подача – здійснюється від електродвигуна М5, через зубчаті передачі 28-28,30-82,82-20, черв'ячну передачу 2-30 і ходовий гвинт з кроком Р= 5 мм.

Отримання заданої подачі здійснюється також електродвигуном М5, який, отримуючи сигнали від пристрою ЧПК з певною частотою (f_z ), змінює частоту обертання електродвигуна, а як наслідок – і подачу Sт.

в) радіальна подача – здійснюється від електродвигуна М3 через передачу черв'ячну 3-24 і ходовий гвинт з кроком Р= 10 мм.

Переміна подачі стається аналогічно вертикальної і тангенціальної подач, тобто змінює частоту надання сигналів електродвигуну М3.

г) ланцюг ділення і обкатки:

Обертання заготовки стається від електродвигуна М1 і через диференціал від електродвигуна довороту М2. В кінематичному ланцюгу постійних зв’язків – обертання різального інструмента і заготовки пересувні зубчаті блоки Б2 і Б3 і колесо Z= 50 (коробка ділення) забезпечують чотири діапазони чисел зубів колеса, що нарізається. Знаходимо число зубів прямозубих коліс (Z₀ ), отримуваних тільки установкою блоків Б1 і Б2 (при вимкнутому електродвигуні М2 і диференціалі).

Коробка ділення забезпечує наступні передаточні відношеня:

і _к.д.1= 50/50. 50/50. 45/72 =5/8; і_к.д.2= 50/50. 640/60. 45/72 =5/12;

і_к.д.3= 50/50. 30/70. 45/72 =15/56; і_к.д.= 50/50. 40/60.30/70. 45/72 =5/28.

Рівняння кінематичного ланцюга від фрези до столу з заготовкою при нарізанні циліндричних коліс має вигляд:

1 об.фр.. 100/25 .23/23. 23/23. 23/23. 29/32. 32/29 . і_{к.д .} 1/60 = К/Z₀ .

Підставляючи отримані вище значення і_к.д в рівняння отримаємо:

Z₀ = 24; 36; 58; 84 (параметр Z₀ набирається на пульті ЧПК).

Де Z₀ - число зубів циліндричних прямозубих коліс, які нарізуються тільки включенням блоків Б2і Б3 коробки ділення.

Із цього рівняння отримуємо: і_к.д.= 15/ Z_0.

При нарізанні косозубих і черв'ячних коліс методом тангенціальної подачі в роботу включаються електродвигуни М1 і М2. Від електродвигуна М2 приводяться в рух диференціал, за допомогою якого столу із заготовкою надається додатковий рух ± 1 оберт.

Знак «+» застосовується при різнойменних напрямках гвинтової лінії зубчатого колеса і черв'ячної фрези.

Знак «-» - при однойменних напрямках гвинтової лінії колеса і черв'ячної фрези.

Рівняння кінематичного ланцюга при нарізанні косозубих коліс:

1 об.фр.100/25 . 23/23 . 23/23 . 23/23 . 29/32 . 32/29 . 15/ Z_{0 .} 1/60 ±

± 1 . 100/25 . 23/23 . 23/23 . 1/Б . 136/36 . 1/ fv . fw . 3/33. i_диф .15/ Z₀ . 1/60 =

= К/Z,

де Б1 – зубчаті передачі блока (36-36 або 36-36-27-45);

f_v – частота сигналів (імпульсів), які подаються від ЧПК електродвигуну М1;

f_w – частота сигналів, які подаються від ЧПК електродвигуну М2;

К – число зубів черв'ячної фрези;

Z – число зубів колеса, що нарізується.

3.3 Поворот супорта

Поворот супорта В здійснюється при вмиканні електродвигуна М1, зубчаті передачі 36-36 блока Б1, 36-36 (електромуфта М1 включена), черв'ячну передачу 1-20, зубчату передачу 20-92.

Для оберту передбачені два режими: безрозмірний від штовхальної кнопки на пульті ЧПК і розмірний на величину, яка задається на пристрої ЧПК.

3.4 Гідросистема верстата

Гідросистема верстата забезпечує:

• перемикання зубчатих блоків Б1 – в приводі головного руху, блоків Б2 і Б3 в ланцюгу ділення:

• затискання фрезерної стойки Б, супорта В, кронштейну Д для підтискання оправки із заготовкою, затискання заготовки, фрезерувальної каретки;

• гальмування шпинделя заготовки;

• змазка механізмів верстата.

Контрольні запитання на тему 17

1. Вказати, які параметри програмуються пристроєм ЧПК в верстатах для дрібносерійного і серійного виробництва.

2. Вказати, за якими напрямками відбувається розвиток і вдосконалення зубофрезерувальних верстатів.

3. Назвати основні механізми верстат 53А20Ф4.

4. Назвати рухи в верстаті 53А20Ф4 і координатні осі, по яким переміщуються механізми.

5. По кінематичній схемі верстата (рис.82) пояснити роботу механізмів верстата: головного руху, вертикальної, радіальної і тангенціальної подач.

6. По кінематичній схемі верстата (рис.82) пояснити кінематику руху ланцюга ділення і обкатки при нарізанні прямозубих циліндричних коліс; скласти рівняння ланцюгу ділення і обкатки.

7. По кінематичній схемі верстата (рис.82) пояснити кінематику руху ланцюга ділення і обкатки при нарізанні косозубих циліндричних коліс; скласти рівняння кінематичного ланцюга ділення і обкатки.

8. Пояснити роботу механізму оберту фрезерувального супорту верстата.

9. Гідросистема верстата і її функції.

Список література

1. С.Е. Локтева Станки с программным управлением и промышленные роботы, 1986