Фасонное зубофрезерование зубчатых колес
На рис. 3.1 представлены схемы способов фасонного зубофрезерования. При фрезеровании впадин фрезе сообщают движение скорости резания Фv(В1) и движение подачи Фs(П2). Обратный отвод фрезы в исходное положение производят на ускоренном ходу. Затем движением деления Д(В3) заготовку поворачивают на угловой шаг зубьев. Дисковые модульные фрезы используют для нарезания цилиндрических и прямозубых конических колес, а пальцевые – для нарезания цилиндрических и шевронных колес. Основное достоинство рассматриваемых схем - простота кинематики станков из-за отсутствия в их структуре сложных групп формообразования профиля зубьев.
а б Рис. 3.1. Формообразование зубьев цилиндрических колес модульными фрезами: а – фасонной дисковой; б – фасонной пальцевой
Недостаток – потребность в большом количестве фрез одинакового модуля из-за изменения профиля впадины для разного числа зубьев нарезаемых колес. Частично этот недостаток компенсируется посредством использования различных комплектов фрез. Для каждого модуля эти комплекты насчитывают 8, 15 и 26 фрез. Фасонное зубофрезерование модульными фрезами является неточным и мало призводительным. Погрешность профиля фрезы полностью копируется деталью. Угловой шаг и форма впадины между зубьями зависят от диаметра колеса и точности делительных устройств. Низкая производительность вызывается прерывистым характером обработки. Поэтому рассматриваемые схемы используют в еденичном и ремонтном производствах. Процесс зубонарезания осуществляют на горизонтальных или вертикальных фрезерных станках с использованием делительных головок. Делительная головка, установленная на фрезерном станке, выполняет функцию группы деления. Делительные головки бывают простые и универсальные, лимбовые и безлимбовые. В простых делительных головках шпиндель расположен горизонтально, в универсальных – шпиндель помещен в поворотный корпус и может располагаться под углом. Универсальные делительные головки (УДГ) могут быть использованы для простого и дифференциального деления. Основным техническим параметром УДГ является характеристика, определяемая числом оборотов N рукоятки управления, необходимым для одного полного оборота ее шпинделя. Обычно характеристика УДГ, в зависимости от конструкции, равна передаточному отношению делительной червячной передачи: 40, 60, 80 или 120. На рис 3.2. приведена схема лимбовой УДГ. Периодический поворот шпинделя 1 осуществляется при вращении рукоятки 3 через червячную передачу z1/z2, расположенную в корпусе 2. Рукоятку поворачивают на требуемый угол относительно лимба 4, который имеет фиксирующие отверстия, равно
мерно расположенные на концентрических окружностях. Фиксатор рукоятки можно вставлять в любое из этих отверстий. Лимб УДГ имеет различное число отверстий а на делительных окружностях с обеих сторон: первая сторона – 24, 25, 28, 30, 34, 37, 38, 39, 41, 42, 43; вторая сторона – 46, 47, 49, 51, 53, 54, 57, 58, 59, 62, 66 и комплект сменных зубчатых колес с числами зубьев: 25 (2), 30, 35, 40, 50, 55, 60, 70, 80, 90, 100. Простое деление используется тогда, когда можно подобрать на лимбе окружность с нужным числом отверстий. Это деление осуществляют при зафиксированном лимбе 4 и снятой гитаре iд. Простое деление осуществляют поворотом рукоятки на б отверстий относительно лимба, на окружности которого расположено, а отверстий, т.е. рукоятку поворачивают на угол б/а. Если б < а, поворот рукоятки составляет меньше 360о; если б = а, то 360о (один оборот); если б > а, то больше 360о. Для расчетной цепи деления, совпадающей с внешней связью кинематической группы деления, РП имеют вид п оборотов рукоятки → 1/z поворота шпинделя. УКЦ: 1/z = n ∙ 1/N. Следовательно, ФН: n = N/z. Выделим из ФН целое число оборотов А. Тогда, . В полученном выражении m подбирают таким, чтобы am соответствовало числу отверстий на одной из окружностей лимба. Тогда, при делении рукоятку УДГ поворачивают на А (целое число) раз и дополнительно на часть оборота, соответствующую бm отверстий на окружности аm лимба. При отсчете числа б отверстий на лимбе используют раздвижной сектор (см. рис. 3.1,б), состоящий из двух радиальных раздвижных линеек. Дифференциальное деление применяют тогда, когда не удается разделить число зубьев заготовки простым делением. В этом случае необходимо лимб головки расфиксировать и подобрать, кроме угла поворота рукоятки б/а, еще и сменные зубчатые колеса для гитары iд. Тогда при повороте рукоятки относительно лимба на угол б/а через гитару iд и конические колеса z3/z4 = 1 лимб при делении будет поворачиваться, а вместе с ним и фиксирующее гнездо, в которое необходимо вставить фиксатор рукоятки. При расчете настройки задают zф, близкое к z, для которого можно подобрать на лимбе окружность с требуемым количеством отверстий. Пользуясь ФН для простого деления, определяют по которому устанавливают угол поворота рукоятки. В итоге при каждом делении возникает ошибка ∆ = ± (N/z – N/zф) = ± N (zф - z) / zф ∙ z, которую необходимо компенсировать дополнительным поворотом лимба в зависимости от знака ошибки. Компенсация обеспечивается соответствующим подбором сменных зубчатых колес для гитары iд. РП для расчетной цепи, соединяющей шпиндель 1 с лимбом 4, имеют вид 1/z об. шпинделя → N (zф – z) / zф ∙z дополнительного поворота лимба. УКЦ: . ФН: . Пример. Настроить УДГ (N = 40) для нарезания на заготовке 67 зубьев. Примем zф = 60. По ФН для простого деления . По полученному значению раздвигаем радиальные линейки раздвижного сектора на 40 отверстий на окружности лимба, состоящей из 60 отверстий. По ФН для гитары сменных зубчатых колес . Знак минус показывает, что при делении лимб должен вращаться в противоположном направлении к вращению рукоятки. В этом случае в гитару настройки необходимо ввести промежуточную шестерню, например, z = 25. По полученному значению из имеющегося набора устанавливаем сменные зубчатые колеса . При делении, поворачивая рукоятку на установленные посредством раздвижного сектора 40 отверстий на лимбе с 60 отверстиями, шпиндель с заготовкой повернется на 1/67. Рассмотренная УДГ, по существу, - это дифференциал, осуществляющий при дифференциальном делении алгебраическое сложение двух движений на одном исполнительном звене – шпинделе. Первый вход дифференциала – рукоятка, второй вход – лимб. При этом движение на второй вход сообщается от общего исполнительного звена – шпинделя. Такой дифференциал называют замкнутым. Простая безлимбовая делительная головка (рис. 3.3) состоит из делительной червячной передачи, червячное колесо 1 которой установлено на шпинделе 2 головки, а вал червяка 3 через гитару сменных зубчатых колес соединен с рукояткой 4, которую при делении поворачивают на один оборот. Настройку головки для деления на разное число z осуществляют подбором сменных зубчатых колес гитары. РП для вывода ФН: 1 об. рукоятки 4 → 1/z поворота шпинделя. УКЦ: 1/z = 1∙ iд ∙ z1/z2, где z1 - число заходов червяка, равное, как правило, 1; z2 - число зубьев червячного колеса (характеристика головки). Рис.3.3. Безлимбовая УДГ ФН: iд = z2/z = N/z. Возможности простой безлимбовой головки ограничены простым делением. Известны также безлимбовые УДГ. От лимбовой (см. рис. 3.2) безлимбовая УДГ отличается тем, что в ней вместо лимба установлена гитара деления и планетарный дифференциал. Гитара деления связывает рукоятку с водилом (первый вход дифференциала), а шпиндель головки соединен посредством гитары, используемой при дифференциальном делении, с центральным колесом (второй вход дифференциала). Методика вывода ФН для безлимбовой УДГ аналогична рассмотренной выше для лимбовой головки. Лимбовые и безлимбовые УДГ используют также при фрезеровании винтовых канавок на сверлах, зенкерах, фрезах и нарезании косозубых колес. На рис. 3.4 приведена схема фрезерования стружечных канавок на универсальных фрезерных станках с применением рассмотренной лимбовой УДГ. Заготовка 4 закреплена в шпинделе делительной головки 1, установленной на столе 3 горизонтально – фрезерного станка. Стол развернут на угол αподьема винтовой линии стружечной канавки. Выходной вал 2 делительной головки через гитару iд сменных зубчатых колес соединен с ходовым винтом продольной подачи стола. При фрезеровании столу сообщается продольная подача относительно вращающейся фрезы 5, при этом от ходового винта вращение передается через гитару iд шпинделю с заготовкой. За один оборот заготовки стол должен переместиться на шаг винтовой канавки. Следовательно, УКЦ можно записать в виде где tк – шаг винтовой канавки; tТВ – шаг ходового винта станка. ФН: iд = 40 tтв / tк. Рис.3.4. Схема фрезерование стружечных канавок
Приведенная ФН для фрезерования винтовых канавок используется также при нарезании косозубых колес. На фрезерных станках с применением УДГ можно фрезеровать плоские кулачки, у которых рабочий профиль выполняется по архимедовой спирали. В этом случае при использовании горизонтально – фрезерного станка шпиндель головки устанавливается вертикально. ФН для гитары iд имеет вид: iд = 40 tтв / h, где h – шаг архимедовой спирали, равный разности большего и меньшего радиусов рабочего профиля кулачка. Если для заданного шага архимедовой спирали невозможно подобрать сменные зубчатые колеса, задают hф, а шпиндель поворачивают на угол γ; от вертильного положения. Его значение определяют из выражения γ = arc cos h/hф. При использовании УДГ для обработки винтовых профильных поверхностей головка выполняет на универсальных фрезерных станках две функции: группы деления Д (В) и исполнительного звена винторезной группы Фs (В П), получаемой из группы продольной подачи Фs(П) фрезерного станка. Внутренняя связь этой группы – кинематическая цепь, связывающая стол фрезерного станка со шпинделем делительной головки. Винтовое движение воспроизводимое этой группой имеет незамкнутую траекторию, и настраивается по пяти параметрам: на траекторию – гитарой iд, на скорость – коробкой подач фрезерного станка, на направление – реверсом, установленном на ходовом винте станка, на путь и исходную точку – по упорам. В крупносерийном производстве фасонное зубофрезерование используют для черновой прорезки впадин прямозубых цилиндрических и конических колес на много шпиндельных полуавтоматах, например, ЕЗ-9 и ЕЗ-40. Этот вид обработки используется так же в инструментальном производстве для прорезки винтовых канавок при обработке сверл, зенкеров, метчиков. Для этого используют специальные фрезерные станки, полуавтоматы и автоматы. Например, полуавтомат для фрезерования сверл модели 679У.
|