Станки для нарезания конических колес с круговыми зубьями

 

При обработке конических колес с круговыми зубьями в качестве приводящего колеса принимают плоское колесо 1 (рис. 56) с дуговыми зубьями радиуса r. Заготовка 2 в процессе обработки обкатывается с производящим колесом, зубья которого воспроизводятся резцовой головкой 3, вращающейся вокруг точки О1. Профиль резцов соответствует профилю зубьев производящего колеса. Проходя на участке АА1, они имитируют дин зуб.

При обработке колес с круговыми зубьями необходимо осуществить следующие формообразующие движения: главное движение - вращение резцовой головки вокруг точки О1 движение обката - согласованное вращение люльки (производящего колеса) и заготовки; движение деления - поворот заготовки на обработку следующего зуба.

Схема нарезания кругового зуба конического колеса

Рис. 56 Схема нарезания кругового зуба конического колеса

Кинематическая структура для нарезания зубьев

Рис. 57 Кинематическая структура для нарезания зубьев

Согласованность вращения люльки 1 (рис. 57) и заготовки 2 достигается сменными колесами 4, рассчитываемыми в зависимости от числа зубьев нарезаемого колеса. Вершины резцов 3 должны передвигаться но образующей внутреннего конуса нарезаемого колеса; для этого колеса необходимо установить под углом φi внутреннего конуса к плоскости, в которой передвигаются вершины резцов.

Заготовка должна быть установлена относительно центра станка в правильное положение. Центром станка называется точка, в которой пересекаются горизонтальная ось 002 люльки, ось 001 шпинделя бабки и вертикальная ось О поворотного стола. Через центр стола должна проходить плоскость, в которой передвигаются вершины резцов головки, и с центром стола должна совпадать вершина начального производящего конуса нарезаемого колеса.

Инструмент

Резцовая головка (рис. 58,а) выполняется в виде диска с пазами, в которые вставляют и крепят резцы перпендикулярно торцовой плоскости диска. Резцы бывают наружные (рис. 58,6) и внутренние (рис. 58,в). Кроме того, резцы подразделяются на праворежущие и леворежущие, отличающиеся только расположением режущих кромок.

Резцовая головка

Рис. 58 Резцовая головка

Зуборезный полуавтомат 5С280П

Зуборезный полуавтомат мод. 5С280П класса точности П предназначен для чернового и чистового нарезания конических и гипоидных колес с круговыми зубьями. Станок имеет следующие конструктивные особенности: число звеньев в кинематической цепи обкатки и главного движения сокращено; реверс люльки осуществляется обычной фрикционной муфтой; подвод стола в зону резания и отвод его на деление осуществляется гидравлически с помощью следящей системы; самостоятельный привод цепи обкатки и управления, независим от привода зуборезной головки; механизм деления имеет гидравлический привод.

Станок работает методами врезания и обкатки. Врезание применяется при черновом нарезании зубчатых колес, а также при чистовом нарезании колес полуобкатных передач; обкатка применяется при чистовом нарезании всех зубчатых колес, кроме полуобкатных ведомых. Обкаточное вращение производящего колеса осуществляет люлька, несущая зуборезную головку. Режущие кромки головки воспроизводят движение боковой поверхности зуба производящего колеса.

Деление осуществляется периодически. По окончании профилирования одной впадины (при нарезании двухсторонним методом) или одной стороны впадины (при нарезании односторонним методом) включается делительный механизм, поворачивающий заготовку на один шаг.

Рабочий цикл станка

При работе по методу врезания червяк 66 люльки отключают от привода подачи, и привод вращает только цепь управления. На валы X VII и X VIII (рис. 59) надевается специальный хомут, удерживающий их от поворота во время деления. Копир подачи 63 через следящую систему начинает перемещать стол. Диск управления 61 поворачивается синхронно с копиром врезания. Так же синхронно поворачивается копир 64 управления переменной подачи. В конце подачи упор на диске управления дает команду на отвод стола с бабкой изделия. В конце отвода стола подаются команды на муфту реверса 70 с рабочего хода на холостой, на цилиндр изменения скорости обкатки, на цилиндр счетчика циклов, на муфту 71 механизма деления. Деление происходит во время обратного вращения цепи управления и заканчивается раньше, чем упор на диске управления дает команду на рабочий ход.

Метод обкатки отличается от метода врезания тем, что червяк люльки подключают к приводу обкатки. С валов XV11 и XVIII снимают хомут и вместо него на эти валы устанавливают сменные колеса гитары обкатки, а копир врезания заменяют копиром чистового нарезания. В остальном цикл работы такой же, как и при врезании.

Рассмотрим основные кинематические пени станка. Главное-движение- вращение зуборезной головки передается от электродвигателя 1 через цилиндрические колеса 2, 3, 4 на сменные колеса а-b, а от них через цилиндрические колеса 5, 6,7,8 - на вал-шестерню 9, связанную с колесом внутреннего зацепления 10, которое закреплено на шпинделе зуборезной головки.

Станок 5С280П зуборезный полуавтомат

Рис. 59 Полуавтомат мод. 5С280П

Цепь обкатки приводится во вращение электродвигателем II через клиноременную передачу 12-13 на входной вал I коробки подач.

На рабочем ходу вращение от вала II передается через сменные зубчатые колеса а1 –b1, валу III и далее через колеса 20-21, муфту 70 валу IV, через цилиндрические колеса 22, 24, 25, 26, конические колеса 27, 28, червячную пару 66-67 люльке. От червяка через конические колеса 29-30, сменные Колеса гитары обкатки а3, b3, с3, d3, вал XVIII, муфту 71, конические колеса 42, 43, 44, 45, сменные колеса гитары а4, b4, c4, d4 - на червяк 46 и червячное колесо 47.

На замедленном холостом ходу вращение от вала II передается на вал IV через колеса 16-18, а на ускоренном холостом ходу - через колеса 17-19. Дальнейшее движение от вала IV до вала X VIII осуществляется так же как и на рабочем ходу.

Деление происходит во время холостого хода. От гидроцилиндра с рейкой вращение передается колесу 38, далее через колеса 37 - 36 и корпус дифференциала - колесам 35, 34 и валу XXI V. Возврат гидроцилиндра и корпуса дифференциала в исходное положение происходит во время рабочего хода, когда однозубая муфта войдет в зацепление с валом XXI V. От колеса 22, установленного па валу / V коробки подач, вращение передается с колеса 23 на вал XXX, затем через сменные колеса гитары а5 –b5, червячную передачу 52, 53 - на вал копиров XXXII через колеса 54, 55. вал XXXIII и цепную передачу 56, 5.7 -диску управления 61. От вала VII через сменные колеса гитары а2 –b2, с2 –d2, конические колеса 48 - 49, червячную передачу 50-51 получает вращение диск 60 модификатора с регулируемым эксцентриком. Эксцентрик диска перемещает в осевом направлении гильзу 68, в которой смонтированы опоры червяка люльки. Осуществляемое таким образом перемещение червяка люльки обеспечивает модификацию обкатки.

Настройка полуавтомата

Исходными данными для настройки станка являются число зубьев нарезаемого колеса, материал заготовки, диаметр фрезерной головки, модуль нарезаемой шестерни и все геометрические параметры шестерни.

Настройка гитары цепи главного движения

Эта пень связывает вращение вала электродвигателя / и фрезерной головки:

n об/мин электродвиг. → nф об/мин фрезерной головки, п об/мин электродвиг. i цепи от электродвиг. до фрезы = nф об/мин.

Частота вращения фрезы (об/мин) определяется в зависимости от скорости резания и диаметра фрезерной головки:

(6.45)

Уравнение кинематической цепи

(6.46)

откуда

a/b= nф/57.8

Настройка цепи деления

Цепь деления включается в конце отвода стола. Команда на деление подается через плунжер, который выводит из зацепления муфту 71 и в конце своего хода перемещает гидроцилиндр с рейкой, которая вращает колесо 38, а затем через колеса 37, 36 движение получает корпус дифференциала. Колесо 38 поворачивается на 2/3 оборота. Уравнение кинематической цепи 2/3 оборота колеса 38→1/z оборота заготовки; (6.47)

откуда

Настройка гитары обкатки

Эта цепь связывает поворот люльки и заготовки. Уравнение кинематической цепи

(6.48)

Если подставить значение , то формула настройки гитары обкатки будет

z - число нарезаемых зубьев; zn - число зубьев производящего колеса; φ - угол начального конуса конического колеса.

Цепь подачи

Началом этой цепи является электродвигатель II. В цепи подбирают сменные колеса гитары подач al - bl в зависимости от необходимой скорости качения люльки по паспорту станка или по расчету:

al /bl = (6.49)

где - угловая скорость качения люльки в град/с при частоте вращения электродвигателя 11 1500 об/мин и угле качения диска управления 61 300°. Угловую скорость качения люльки (град/с) можно определить по формуле

, (6.50)

где Трх- длительность рабочего хода, с; iy - передаточное отношение гитары цепи управления.

Для приблизительного выбора угла качения люльки могут быть использованы следующие рекомендации: колеса с углом делительного конуса 45° обычно требуют наибольшего угла обкатки; колеса с углом делительного конуса 45°, имеющие 20 зубьев и угол спирали 30°, требуют угла качения 45°; среднее значение угла качения люльки для плоских колес равно приблизительно 30-40°.

Настройка цепи управления

Сменные колеса гитары цепи управления а5 - b5 обеспечивают необходимые углы качения люльки, изменяют угловую скорость поворота копиров 63, 64 и диска управления 61, в результате чего изменяется подача и длительность цикла.

Настройка гитары модификатора

Модификатор 69 имеет специальное устройство для установки по нониусу необходимого эксцентриситета. Настройку гитары модификатора а2 - b2, с2 - d2 производят по формуле

, (6.52)

где Км - коэффициент модификации - величина, характеризующая доворот люльки Δθл вследствие работы модификатора (Δθл = Кмθд); Ем = 32,5 мм - расстояние от оси ролика модификатора до оси планшайбы (эксцентриситет модификатора):

,

здесь θР , θЛ - углы поворота соответственно ролика модификатора и люльки. Станок имеет гидравлическую систему, которая приводит в движение механизм деления 72; приводит стол в рабочую зону и отводит его в позицию загрузки и деления (60, 62); реверсирует холостой ход на рабочий . щ обратно с помощью многодисковой муфты 73; управляет скоростью привода обкатки 65; перемещает червяк люльки при работе с модификатором.

Способ обката

Нарезание конических колес с круговыми зубьями по способу обката характеризуется длительным циклом обработки. Чтобы избежать гранности зубьев и снизить шероховатость поверхности, приходится увеличивать время огибания. Много времени затрачивается также на холостые ходы станка, отвод инструмента, делительный процесс и др. В массовом производстве зубчатые колеса спирально-конических и гипоидных передач нарезают высокопроизводительным полуобкатным методом. В полуобкатной паре обкаткой нарезается только колесо, имеющее небольшое число зубьев, а большое колесо нарезается торцовой резцовой головкой или круговой протяжкой по методу копирования. Зубья колеса полуобкатной пары имеют поэтому не винтовые, а конические рабочие поверхности, представляющие собой точные копии производящих поверхностей, описываемых режущими кромками резцов торцовой головки иди протяжки.

Схема полуобкатного нарезания зубьев

Рис. 60 Схема полуобкатного нарезания зубьев

На рис. 60 жирными линиями очерчены профили зубьев полуобкатной пары. Для сравнения тонкими линиями показаны профили зубьев обычной пары, которые нарезаются методом обката. Такие зубья нарезаются на обычных зуборезных станках с коническим или плоским производящим колесом. В последнем случае применяется модификация обката. Поскольку таким метолом нарезается только ведущее зубчатое колесо, а ведомое колесо нарезается методом копирования, эти передачи получили название Полуобкатных, а способ нарезания - полуобкатным.

Похожие материалы