Резьбошлифовальные станки

Эту группу станков применяют при изготовлении ходовых винтов, резьбонарезного инструмента, резьбовых калибров, накатных роликов, червячных фрез в мелкосерийном и серийном производстве. Шлифование резьбы производят однониточными и многониточными кругами (см. рис. 3.36 ж, з). Профиль абразивного круга соответствует профилю впадины шлифуемой резьбы. При шлифовании резьбы однониточным кругом его ось устанавливают под углом α к оси вращения заготовки, равным углу подъема винтовой линии резьбы. Шлифование однониточным кругом обеспечивает получение резьбы высокой точности различного профиля и длины.

Шлифование многониточными кругами целесообразно применять для резьб относительно невысокой точности с шагом до 4 мм. Так как оси круга и заготовки расположены параллельно, то при обработке резьбы получается некоторое искажение профиля. Для нормальных резьб с малым углом подъема винтовой линии резьбы это искажение незначительно.

Схемы взаимодействия резьбообрабатывающих абразивных кругов с заготовками практически не отличаются от аналогичных схем взаимодействия резьбовых фрез и фрезеруемых заготовок. Поэтому формообразующая составляющая кинематической структуры резьбошлифовальных станков аналогична такой же составляющей резьбофрезерных станков. В практике станкостроения для инструментального производства, как правило, в одном станке объединяют резьбошлифовальные и резьбозатылующие структуру.

Рассмотрим кинематическую схему (рис.3.45) универсального резьбошлифовального станка модели 5822М. Назначение станка – шлифование цилиндрических и конических калибров – пробок и калибров – колец, точных винтов и червяков, затылование метчиков, модульных червячных фрез и др. В качестве инструмента можно использовать одно – и многониточные круги.

Размеры устанавливаемых деталей, мм, не более: диаметр - 200; длина – 500. Диаметр шлифуемой резьбы, мм: однониточным кругом от 3 до 150; многониточным кругом от 10 до 120. Шаг шлифуемой метрической резьбы, мм: однониточным кругом от 0,25 до 24; многониточным кругом от 1 до 4. Шаг шлифуемой дюймовой резьбы, нитки на 1 дюйм: однониточным кругом от 28 до 3; многониточным кругом от 24 до 6.

Частная кинематическая структура для шлифования резьбы дисковым кругом содержит две формообразующие группы: скорости резания Ф_v(В₁) и винторезной подачи Ф_s(В₂П₃).

Группа Ф_v - простая. Ее внутренняя связь - вращательная пара:

подшипниковые опоры → шпиндель шлифовального круга.

Внешняя связь:

М₃ →(i_v = D₁/D₁) → шпиндель шлифовального круга (В₁).

Группа настраивается на скорость – ступенчатыми быстросменными шкивами i_v.

Группа Ф_s – сложная. Ее внутренняя связь:

шпиндель заготовки (В₂) → 60/60 или 96/24 → i_y →ТВ → суппорт (П₃).

Внешняя связь:

М₂ → d₁/d₂ → 2/36.

Группа настраивается на траекторию (шаг шлифуемой резьбы) – гитарой i_y; на скорость – изменением круговой частоты управляемого электродвигателя постоянного тока М₂; на направление – изменением количества сменных зубчатых колес в гитаре i_y (реверсивный механизм совмещен с гитарой сменных колес). На путь и исходное положение – упорами системы управления.

 

Исходными данными для настройки станка являются параметры шлифуемой резьбы, абразивного круга и режимы резания.

Рис. 3.45. Кинематическая схема универсального резьбошлифовального станка

 

Сменные шкивы i_v. РП:

п_М1 мин^-1 электродвигателя М₁ → п_и мин^-1 шлифовального круга (В₁).

УКЦ:

п_и = (п_М1 = 1500) (i_v = D₁/D₂)/

ФН:

i_v = n_и/1500.

Сменные шкивы обеспечивают следующие частоты вращения шлифовального круга: при наружном шлифовании – 1440; 1680; 2010; 2380; при внутреннем шлифовании – 11800; 9000; 6000.

Гитара i_y. РП:

1 об. шпинделя заготовки (В₂) → t мм премещения суппорта (П₃).

УКЦ:

t = 1 (перебор 60/60 или 96/24) i_Y ((t_ТВ = (1/6) 25.4)).

ФН:

i_y1 = 6 t/25,4; i_y2 = 6 t/100,16.

Первое значение используют при шлифовании резьб с шагом до 8 мм, второе – с шагом более 8 мм.

Настраиваемый шаг можно в узких пределах уменьшать или увеличивать разворотом коррекционной линейки на расчетный угол. Линейка, двигаясь вместе с суппортом, поворачивает рычаг вместе с гайкой тягового вала. Гайка имеет кроме внутренней резьбы с шагом, равным шагу ходового винта, наружную резьбу с иным шагом. Поэтому при повороте гайки от коррекционной линейки происходит дополнительное смещение стола в том или ином направлении. Корпус гайки тягового вала выполнен в виде подпружиненной ползушки и смещается в продольном направлении вместе с гайкой при вращении соответствующего винта. Это необходимо для установки абразивного круга в нитку шлифуемой резьбы.

Расчетная цепь круговой подачи (вращения шпинделя детали) совпадает с внешней связью группы подачи. Круговая подача регулируется бесступенчато в диапозоне 0,3 – 45 мин^-1 посредством управляемого электродвигателя М₂.

В станке предусмотрена ненастраиваемая вспомогательная группа подачи правящих устройств и компенсирующей подачи шлифовальной бабки с приводом от электродвигателя М₃. УКЦ для подачи правящих механизмов имеет вид:

s _ПМ = (п_М3 = 1500) (18/50) (1/56) (20/30) (к/50) (19/25) (t_ТВ = 1) = к/10,

где s_ПМ - подача правящих механизмов; к – число зубьев храпового колеса z = 50, захватываемых собачкой.

Одновременно вместе с подачей салазок правящих механизмов производится компенсирующая подача шлифовальной бабки. УКЦ (ФН) для компенсирующей подачи имеет вид:

s_ШБ = (s_ПМ/1) (20/64) (64/60) (t_ТВ = 3) = к/10,

где s_ШБ – компенсирующая подача шлифовальной бабки.

Перемещение правящих алмазов автоматического правящего устройства осуществляется настраиваемой вспомогательной группой с приводом от электродвигателя М₄ через зубчатые колеса, кулисный механизм и систему рычагов, которые сообщают алмазам рабочее поступательно-качательное движение. Для этого движения УКЦ имеет вид:

п_а = (п_М4 = 1500) (25/42) i_z (1/45) (2/30),

где п_а – частота поступательно-качательного движения алмазов, правящих абразивный круг, двойной ход/мин.

ФН:

i_z = п_а/1,32.

Частная кинематическая структура для врезного шлифования коротких резьб многониточным кругом, устанавливаемым вместо дискового круга, включает группу скорости резания Ф_v (В₁), группу винторезной подачи Ф_s (В₂П₃) и группу радиального врезания Вр (П₄).

Кинематические группы скорости резания Ф_v и винторезной подачи Ф_s такие же, как и в частной структуре для шлифования резьбы дисковым кругом.

Простая группа врезания Вр (П₄) осуществляет врезание шлифовального круга на полную глубину зубошлифования. Внутренняя связь группы:

поперечные направляющие суппорта → шлифовальная бабка (П₄).

Внешняя связь имеет вид

М → d₁/d₂ → 30/45 → ∑ → i_x → 20/20 → 35/35 → 26/26 → кулачок врезания 3 → рычаг 1 → ползушка 2 → рычаг 4 → кулак быстрого отвода 5 → корпус 6 гайки поперечной подачи → винт 7 поперечной подачи → гайка 8 компенсирующей подачи → шлифовальная бабка (П₄).

Группа настраивается на путь врезания – кулачком врезания 3 и на исходное положение – винтом 7 поперечной подачи.

Врезное шлифование осуществляется за один оборот кулачка врезания 3. При этом кулачок обеспечивает врезание с рабочей подачей в течение части оборота шпинделя заготовки. Определим необходимое количество оборотов шпинделя заготовки за полный цикл обработки с учетом врезания на полную глубину.

РП:

1 об. кулачка врезания 3 → п об. шпинделя заготовки.

УКЦ (ФН):

п = 1 (26/26) (35/35) (20/20) (1/i_x) (i_∑) (45/30) (2/36) =2,

так как i_∑ = 2 (водило ведущее), а на гитару i_x устанавливают две пары сменных зубчатых колес 30/90 и 30/120.

Перемещение шлифовального круга в радиальном направлении на полную глубину шлифования осуществляется от кулачка 3. Настройка производится по конечному установочному перемещению шлифовального круга посредством винта 7, перемещающего шлифовальную бабку в радиальном направлении.

Частные кинематические структуры анализируемого станка, используемые при затыловании режущих инструментов, рассмотрим в соответствующем разделе после изучения основных схем формообразования затылованных поверхностей и вывода общего уравнения затылования.