Зубодолбежные станки

 

К этой группе относятся зубодолбежные, рейкодолбежные и долбежно-реечные станки. На этих станках зуборезными долбяками и гребенками обрабатывают при профилировании обкатом цилиндрические зубчатые колеса с прямыми и винтовыми зубьями, шевронные колеса, зубчатые секторы и рейки. На них станках удобно нарезать блоки зубчатых колес с близким расположением зубчатых венцов. Зуборезные долбяки и гребенки имеют форму соответственно зубчатого колеса и зубчатой рейки, зубья которых выполнены с углами, обеспечивающими процесс резания.

Выше в модуле 1 (рис. 1.3) рассмотрено зубонарезание цилиндрического колеса с прямыми зубьями зуборезным долбяком, а в модуле 2 (рис. 2.13) - типовая кинематическая структура зубодолбежного станка для нарезания прямозубого колеса и типовая модификация ее группы скорости резания (рис. 2.14) для обработки цилиндрических колес с винтовыми зубьями.

На рис. 3.11 приведены схемы обработки цилиндрических колес зуборезной гребенкой и реек долбяком.

а б

Рис.3.11. Формообразование при нарезании зубьев цилиндрических

колес и реек: а -зуборезной гребенкой; б – зуборезным долбяком

 

Зуборезной гребенкой нарезают цилиндрические колеса с прямыми и винтовыми зубьями (рис. 3.11, а). При использовании зуборезных гребенок с числом зубьев равным или большим числа нарезаемых зубьев, процесс обработки осуществляется двумя движениями: скорости резания Ф_v(П₁) и обката Ф_s(П₃В₄), воспроизводящего зубчато-реечное зацепление.Причем поступательно-возвратное движение П₁ образует линию зуба (образующую зубчатого венца), а сложное движение обката (П₃В₄) – профиль (направляющую венца). При холостом ходе в движении П₁ колесо вспомогательным движением (на схеме не показано) отводится от рейки как, и при зубодолблении долбяком, на небольшую величину, обеспечивающую устранение явления затирания. Перед обработкой зуборезную гребенку устанавливают относительно колеса на высоту нарезаемых зубьев. Нарезку зубьев осуществляют за один проход (обкат) колеса по гребенке. В этом случае нет необходимости в отдельных группах врезания и деления, что упрощает кинематическую структуру станка. При нарезании колес с винтовыми зубьями заготовке сообщают дополнительное вращение, согласованное с движением П₁. В результате движение Ф_v преобразуется в сложное двухэлементарное.

При нарезании колес гребенками с числом зубьев меньшим числа нарезаемых зубьев в кинематику формообразования вводится дополнительная группа деления. Эта группа в конце цикла обработки i–го количества зубьев на ускоренной подаче движением, противоположным движению П₃, возвращает гребенку в исходное положение для последовательного повторения очередного цикла. Таким образом в этом случае кинематика зубообработки усложняется, и, следовательно, усложняется кинематическая структура станка.

Зубообрабатывающие станки, работающие зуборезными гребенками, сложнее зубодолбежных, работающих долбяками, и менее универсальны. Однако точность обработки колес на них выше. Особенно заметно это проявляется при нарезании крупномодульных колес. Кроме того, зуборезные гребенки проще и, как правило, дешевле долбяков. Основным производителем высокоточных зубообрабатывающих станков для нарезания колес с небольшими модулями гребенками является Швейцарская фирма «МААГ». Тяжелые зубообрабатывающие станки для нарезания крупномодульных колес трехзубой гребенкой выпускает Коломенский завод тяжелого станкостроения (Россия).

Зуборезными долбяками, наряду с нарезанием цилиндрических колес, нарезают также зубчатые рейки с прямыми и косыми зубьями (рис. 3.11, б). При обработке прямозубых реек формообразования зубьев осуществляют движением скорости резания Ф_v(П₁), сообщаемым долбяку, и движением круговой подачи Ф_s(П₃В₄), состоящим из функционально согласованных элементарных движений П₃ нарезаемой рейки и В₄ долбяка. Долбяку при холостом ходе в движении П₁ сообщают также движение отвода на небольшую величину (на схеме не показано) для устранения явления затирания. При нарезании косозубых реек простое движение Ф_v преобразуют в сложное двухэлементарное, перемещающее долбяк по винтовой линии (см. рис.2.14).

Стандартом предусмотрено 4 вида косозубых долбяков: два для колес с винтовым зубом внешнего зацепления и косозубых реек и два для колес внутреннего зацепления. Углы наклона (подъема винтовой линии) зуба – 15^о и 23^о. Следовательно, для каждого вида долбяков независимо от модуля шаг подъема винтовой линии зуба Т_д есть величина постоянная. Это сокращает номенклатуру винтовых направляющих для группы Ф_v и одновременно ограничивает универсальность станков. Поэтому в случае необходимости нарезания зубьев с иным наклоном зубьев можно изготовить соответствующие долбяк и винтовые направляющие, пользуясь соотношением

где T_k - шаг винтовых направляющих и зубьев долбяка; m_n – модуль нор мальный; z – число зубьев долбяка; β; – угол наклона зубьев долбяка.

Долбежно-реечные станки проектируют на основе зубодолбежных станков. Рассмотрим кинематическую схему долбежно-реечного станка модели ЕЗ-9А (рис. 3.12). На этом станке нарезают рейки длиной до 1100 мм, модулем до 8 мм и длиной зубьев до 170 мм.

Формообразующая часть кинематической структуры станка при нарезании прямозубых реек состоит из двух формообразующих групп: Ф_v(П₁) и Ф_s(В₂ П₃). Группа скорости резания Ф_v воспроизводит линию зуба рейки. Ее внутренняя связь – элементарная поступательная пара

прямолинейные направляющие корпуса → шпиндель долбяка (П₁).

Внешняя связь – кинематическая цепь:

М₁ → 1/2 →3/4 →(i_v=а₂/б₂) → 5/6 → кривош.-ползун. мех. → шпиндель,

соединяющая электродвигатель М₁ со звеном соединения связей.

Группа настраивается на скорость – гитарой i_v, на путь и исходную точку – изменением плеч кривошипно-ползунного механизма.

Группа обката Ф_s – сложная. Ее внутренняя связь – кинематическая цепь:

В₂ → 40/39 → 38/37 → R 36/35 → 17/18 → i_x →28/29 → 30/31→ t₁ → П₃,

соединяющая шпиндель со столом.

Внешняя связь:

М₁→1/2 → 3/4 →i_v→ 5/6 → 7/8 → 9/10(11/12) →i_s→ 13/14 → 15/16 → 17/18,

где червячная передача 17/18 является звеном соединения связей.

Рис. 3.12. Кинематическая схема долбежно-реечного станка

 

Группа настраивается на траекторию – гитарой i_x; на скорость – гитарой i_s и блоком 10 ↔12; на направление – реверсом R; на путь и исходную точку – упорами системы управления.

В группе обката предусмотрены дополнительные внешние связи. Первая из этих связей М₂ → 20/19 в конце цикла обработки рейки возвращает продольный стол на ускоренной подаче в исходное положение, а вторая – рукоятка → 26/27 обеспечивает при наладке станка установочное перемещение стола в продольном направлении вручную.

Вывод ФН для гитары скорости резания i_v, гитары обката i_x, и гитары подачи i_s.

Гитара i_v. РП:

п_М1 мин^-1 → n_d дв.ход. долбяка в мин.

УКЦ:

n_d = n_m1 ∙ i₀₁ ∙ i_v. ФН: i_v = n_d/c₁,

где i₀₁ – произведение передаточных отношений постоянных передач расчетной цепи; c₁ – константа рассматриваемой модели станка, равная 76.

Гитара i_x: возможные РП:

1 об. долбяка (В₂)→ π m z (П₃);

1/z об. долбяка (В₂)→ t (П₃) мм перемещения рейки;

L (П₃) мм перемещения рейки → L/π m z (В₂),

где t = π m - шаг зубьев рейки; m и z – соответственно модуль и число зубьев долбяка; L – произвольное число.

УКЦ по первому из РП имеет вид

π m z = 1∙ i₀₂ ∙ i_x ∙ t_ТВ.

Тогда, ФН:

i_x = m z/c₂,

где i₀₂ – произведение передаточных отношений постоянных передач расчетной цепи; c₂ – константа, равная 1/180.

Гитара i_s. Обычно при зубодолблении под подачей принимают дуговой поворот долбяка за его один двойной ход. Поэтому РП записывают в виде

1 дв. ход долбяка → s_кр/π m z об. долбяка.

Возможно также представление РП в виде

1 дв. ход долбяка → s_кр мм перемещения по дуге,

где для обеих форм представления s_кр – круговая подача в мм/дв. ход.

УКЦ по второй форме записи РП:

s_кр = 1∙ i₀₃ ∙ (i_n = 1 или 2) ∙ i_s ∙ π m z.

ФН:

i_s = c₃∙s_кр/m z,

где i₀₃ – произведение передаточных отношений постоянных передач расчетной цепи; i_n – передаточное отношение при переключении блока 10↔12; с – константа, при i_n=1 c₃ = 200, при i_n =2 c₃ = 100.

В кинематической структуре станка предусмотрены также две вспомогательные группы Вс(П₄) и Вс(П₅). Ненастраиваемая группа Вс(П₄) используется при наладке станка для установочных перемещений стола с заготовкой в радиальном направлении. Ее внутренняя связь – поступательная пара:

радиальные направляющие станины – стол.

Внешняя связь:

рукоятка → 25/24 → 23/22 → тяговый вал t₂.

Группа Вс(П₅) осуществляет радиальный отвод долбяка от заготовки при холостом ходе долбяка. Эта группа аналогична такой же группе, рассмотренной при описании зубодолбежного станка для обработки зубчатых колес (см. рис.2. 13).

Для обработки косозубых реек группу Ф_v необходимо переналадить по схеме, приведенной в модуле 2 при описании кинематической структуры зубодолбежного станка. Такая переналадка заключается в замене прямолинейных направляющих шпинделя долбяка на винтовые.