|
|
ОглавлениеРабочая учебная программа (разработал в А. Горлачёв) Конспект лекций (разработал в А. Горлачев) Методические указания к лабораторным работам и отчету по ним (разработал в А. Горлачёв) Контрольные тесты, вопросы и задания Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгуМЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторным работам и отчету по ним (разработал В.А. Горлачёв)Лабораторная работа № 1 Нарезание зубьев колес на зубофрезерных станкахЦель работы состоит в изучении устройства, кинематической схемы станка, ознакомлении с методикой наладки на обработку цилиндрического колеса. Содержание работы При подготовке к работе студент должен: изучить конструкцию станка, его органы управления, изучить кинематическую схему станка и кинематическую группу формообразования, и их настройку. Во время выполнения работы необходимо: составить уравнения кинематического баланса цепи главного движения, деления, подачи и дифференциала, вывести формулы настройки, по формулам настройки вычислить передаточное отношение звеньев настройки и подобрать колеса для гитар станка, под руководством учебного мастера нарезать зубчатое колесо, составить отчет о проделанной работе. Содержание отчета В отчете следует отразить: название и цель работы, перечень применяемого оборудования, инструментов; кинематическую и структурную схемы станка; уравнение кинематического баланса цепей и формулы настройки; схему и режимы обработки, мерительный инструмент. Пояснения к работе Формообразование зубьев колес при зубофрезеровании Зубофрезерные станки, работающие по методу обката, широко используются при нарезании цилиндрических колес с прямым и винтовым зубом, а также червячных колес. В качестве инструмента на зубофрезерных станках используются червячные модульные фрезы. При зубофрезеровании по методу обката эвольвентный профиль зубьев получается как огибающая последовательность положений режущих кромок инструмента относительно профиля зубьев колеса, поэтому такой метод носит название метода обката или огибания. Этот метод отличается большой производительностью, точностью, причем одним инструментом можно нарезать различные колеса данного модуля независимо от числа зубьев. Для образования поверхности зуба колеса, как и для получения любой поверхности, необходимы две производящие линии: образующая, которая имеет форму эвольвенты и получается методом обката, и направляющая – прямая или винтовая линия, получаемая методом касания. Значит, для нарезания зубьев на зубофрезерном станке червячной фрезой необходимы исполнительные движения формообразования профиля и формы зуба по длине. Общая кинематическая структура зубофрезерных станков (рис. 1) состоит из нескольких кинематических групп формообразования, обеспечивающих получение того или иного движения формообразования. Рис. 1. Кинематическая структура универсального зубофрезерного станка Для образования профиля зубьев цилиндрических колес применяют сложное движение Фv (В1В2), а для образования формы зуба по длине применяют для прямого зуба движение Фs (П1), для винтового зуба – Фs (П1В4). Формообразование зубьев червячного колеса осуществляется методами радиального и тангенциального врезания. При первом методе используют винт радиального перемещения. Формообразование боковых поверхностей зубьев по профилю и длине, а также делительный процесс осуществляются одним сложным движением ФV (В1В2). Процесс радиального врезания зубьев фрезы в заготовку осуществляются движением Вр (П7). При втором методе используют винт тангенциального перемещения и специальную червячную фрезу с заборным конусом. Образование профиля и формы зуба по длине, а также делительный процесс осуществляется, как и при первом методе, движением Фv (В1В2). Вторым движением ФS2 (П5В6) осуществляется тангенциальное врезание за счет конусной части фрезы и еще раз формирование боковых поверхностей нарезаемых зубьев. Структура каждой кинематической группы состоит из внутренней связи в виде внутренней кинематической цепи и внешней связи, через которую движение от двигателя передается во внутреннюю связь. Внутренняя цепь В1-1-2-Σобк-3-4-В2 группы движения резания Фv (В1В2), называемая цепью обката или профилирования, а также цепью деления, связывает шпиндель фрезы со столом, на котором крепится заготовка, и через гитару iобк (ix) обеспечивает условие кинематического согласования вращений фрезы и заготовки следующего вида: где k – число заходов фрезы; z – число зубьев нарезаемого колеса. Скорость движения ФV (В1В2) настраивается посредством органа настройки iV, который расположен во внешней связи группы ФV. Через орган настройки обеспечивается условие согласования вращений ротора двигателя М и шпинделя фрезы: n об/мин электродвигателя М = nф об/мин фрезы. Внутренняя цепь группы П3-5-6-7-iдиф-8-9-Σобк-3-4-В4 движения подачи Ф1 (П3П4), называемая дифференциальной цепью, соединяет через дифференциал вертикальный ходовой винт со столом и через гитару iдиф (iу) обеспечивает условие кинематического согласования относительного перемещения фрезы вдоль оси заготовки с ее вращением следующего вида: 1 об. заготовки = Т мм перемещения фрезы вдоль оси заготовки, где Т – шаг винтовой линии , mn – нормальный модуль, β – угол наклона винтового зуба. Скорость движения Фs1 (П3В4) настраивается посредством гитары подач которая располагается в цепи подач 4-3-is-10-7-6-5, соединяющей вертикальный ходовой винт со столом, но не проходящей через дифференциал. Условие согласования перемещений конечных звеньев цепи подач имеет вид: 1 об заготовки = Sn мм относительного перемещения фрез вдоль оси заготовки, где Sn – подача на один оборот заготовки. При нарезании прямозубого цилиндрического колеса у группы движения подачи ФS (П1) внутренняя связь осуществлена относительным вертикальным перемещением фрезы. Внешняя связь осуществляется через цепь 4-3-is-10-7-6-5-П3 вертикальной подачи фрезы, т.е. эта связь аналогична скорости движения группы Фs1(П3В4). При нарезании червячных колес методом тангенциального врезания внутренняя цепь группы ФS2 (П5В6) связывает тангенциальный ходовой винт со столом. В этом случае рассматриваемая цепь П5-11-I2-iтанг-13-9-Σiобк-3-4-В6 вместе органом настройки iтанг должна обеспечить условие согласования перемещений своих конечных звеньев следующего вида: L мм тангенциального перемещения об. заготовки, где L – произвольное тангенциальное перемещение фрезы. Скорость движения Фs2 (П5В6) настраивается посредством гитары осевой подачи, расположенной в цепи осевых подач 4-3-is-10-12-11-П5. Условие согласования перемещений конечных звеньев такой цепи: 1 об заготовки = Sо осевого перемещения фрезы. В этом случае подача So зависит от скорости вращения заготовки. При нарезании червячных колес методом радиального врезания помимо группы движения Фs0 (В1В2) используется кинематическая группа движения Вр (П7), у которой внутренняя связь осуществлена относительным радиальным перемещением заготовки или фрезы. Внешняя связь осуществляется через цепь 4-3-is-10-14-П7 радиальной подачи. Условие согласования перемещений конечных звеньев такой цепи будет: 1 об заготовки = Sрад мм радиального перемещения заготовки. Анализ движений формообразования, обеспечивающих нарезание зубчатых колес червячными фрезами, показывает, что при нарезании цилиндрических колес с винтовым зубом и червячных колес методом тангенциального врезания шпиндель заготовки совершает суммарное вращение В2±В4 или В2±В6, Это связано с тем, что шпиндель заготовки является общим исполнительным органом двух или трех групп формообразования и получает суммарное вращение с помощью одного или двух дифференциалов за счет физического суммирования. Поэтому кинематическую структуру зубофрезерных станков, имеющих дифференциалы, и их кинематическую настройку называют дифференциальными. Наличие дифференциала в станке повышает точность и упрощает его настройку при нарезании винтового зуба. Общие сведения о зубофрезерном станке NDP-2 Станок предназначен для нарезания прямозубых и косозубых цилиндрических зубчатых колес, а также червячных и всех других профилей, которые можно изготовить по методу обкатки, например, шлицевых валов, звездочек, храповых колес и т.д. Фрезерование может происходить с вертикальной и радиальной подачами. Фрезерование может быть простым, сложным или в автоматическом цикле. Техническая характеристика станка
На рис. 2 представлен общий вид станка. На станине (1) слева установлена стойка (2), на вертикальных направляющих которой установлен суппорт (3) с фрезерной головкой (4). Благодаря наличию поворотного круга фрезу вместе с фрезерной головкой можно поворачивать на заданный угол до 45 градусов с помощью винта (5). На стойке расположена рукоятка (6) переключения направления вертикальной подачи (вверх или вниз), маховик ручной подачи (7), пульт управления станком (8), гитара скоростей и деления (9), гитара подач и дифференциала (10). Рис. 2. Общий вид зубофрезерного станка NDP-2: 1 – станина, 2 – стойка, 3 – суппорт, 4 – фрезерная головка, 5 – винт поворота фрезерной головки, 6 – рукоятка, 7 – маховик ручной подачи, 8 – пульт управления, 9 – гитара скоростей и деления, 10 – гитара подачи дифференциала, 11 – салазки, 12 – стол. 13 – рукоятка перемещения салазок, 14 – стойка, 15 – кронштейн, 16 – рукоятка перемещения кронштейна, 17 – оправка для заготовки, 18 – гидроцилиндр, 19 –рукоятка фиксации стола, 20 – падающий рычаг На станине также установлены салазки (11) стола (12). Салазки стола перемещаются в радиальном направлении рукояткой (13). Справа на салазках расположена стойка (14), по вертикальным направляющим которой перемещается кронштейн (15) с помощью рукоятки (16), поддерживающий верхний конец оправки (17), на которой устанавливается заготовка. Радиальное перемещение салазок стола может производиться вручную гидроцилиндром (18). Для фиксации положения салазок стола служит рукоятка (19). При нарезании червячных колес радиальным врезанием для отключения радиальной подачи служит рычаг (20). Для управления циклом работы станка служит пульт управления (рис. 3). Рис. 3. Пульт управления станком: 1 – амперметр, 2 – индикаторная лампа включения станка, 3 – переключатель рода работ (ручной/автоматический), 4 – кнопка включения рабочей подачи, 5 – кнопка остановки рабочей подачи, 6 – кнопка прямого хода салазок стола, 7 – кнопка обратного хода салазок стола, 8 – кнопка общей остановки станка, 9 – кнопка пуска автоматического цикла, 10 – кнопка включения главного двигателя, 11 – кнопка остановки главного двигателя, 12 – кнопка включения охлаждения, 13 – резервный выключатель, 14 – быстрая подача (вниз), 15 – быстрая подача (вверх), 16 – кнопка включения освещения Кинематическая схема станка Общая кинематическая схема станка (рис. 4) состоит из нескольких частных структур. Рассмотрим структуру станка при нарезании колес с винтовым зубом. Она состоит из двух кинематических групп формообразования. Группа движения резания Ф (В1В2) имеет внутреннюю связь между шпинделем фрезы и столом, проходящую от фрезы через цилиндрические и конические колеса, центральные колеса дифференциала, гитару деления ix и на червячную пару стола. Внешняя кинематическая цепь привода идет от двигателя М1 через ременную передачу, цилиндрические колеса, гитару скоростей iv. Внешняя кинематическая цепь присоединяется к внутренней через шестерню (46). Движение ФV сложное с замкнутой траекторией, и поэтому оно настраивается по трем параметрам: на траекторию гитарой iх, на скорость и направление гитарой iv. Группа движения подачи Фs (П3В4), создающего перемещение лезвия фрезы по винтовой линии, имеет внутреннюю связь между вертикальным суппортом и столом станка. Кинематическая связь между ними идет от гайки и вертикального ходового винта через цилиндрические и конические колеса, гитару дифференциала iу и водило дифференциала iу, гитару деления iх и на червячную пару стола. Внешняя связь этой группы связывает двигатель М1 с внутренней связью через цилиндрические колеса 45/36, расположенные после гитары подачи iх, а далее движение идет к вертикальному ходовому винту и одновременно через гитару дифференциала iу и корпус дифференциала к столу станка. Движение подачи Фs (П3В4) – движение сложное с незамкнутой траекторией, и поэтому настраивается оно по пяти параметрам. На траекторию – гитарой iу, на скорость и направление – гитарой is, на путь и исходную точку – упорами, расположенными на суппорте и воздействующими на конечные выключатели. Второй двигатель М2 предназначен для быстрых перемещений суппорта. При нарезании червячного колеса методом радиального врезания используется горизонтальный ходовой винт. В приводе к нему имеется подающий червяк (20) (рис. 2), который автоматически отпадает, когда стойка находит на жесткий упор. При нарезании цилиндрического колеса с прямым зубом дифференциал выводится из работы установкой фиксатора дифференциала (рис. 5). Фиксатор соединяет корпус дифференциала с его центральным валом и тем самым превращает дифференциал в один вал. Центральные колеса дифференциала в этом случае не имеют вращения относительно его сателлитов. Гитара е/ƒ с постоянными осями имеет только две пары сменных колес: 30/30 и 20/40. В зависимости от типа нарезаемых колес на зубофрезерном станке можно произвести следующие кинематические настройки станка. При нарезании цилиндрического колеса с прямым зубом настраиваются цепь деления с гитарой iх, движение Фv (В1В2), цепь скорости резания с гитарой iv, цепь подач с гитарой is. При нарезании цилиндрического колеса с винтовым зубом настраиваются: цепь деления с гитарой ix,движение Фx (В1В2), цепь дифференциала с гитарой iy‚ движение Фs (П3В4), цепь скорости резания с гитарой iv, цепь подач с гитарой is. При нарезании червячного колеса методом радиального врезания настраиваются: цепь деления с гитарой iх движение Фv (В1В2), цепь скорости резания с гитарой iv, цепь врезания с гитарой is, движение Вр (П7). Рис. 4. Кинематическая схема станка NDP-2 Рис. 5. Гитара подач и дифференциала: 1 – промежуточный вал, 2 – промежуточный вал, 3 – фиксатор дифференциала, 4 – место установки сменных колес цепи дифференциала, 5 – место установки сменных колес цепи подачи Формулы настройки Исходными данными для расчета настройки станков являются модуль, число зубьев нарезаемого колеса, материал заготовки, диаметр фрезы, заходность фрезы, угол подъема витков фрезы и угол наклона зубьев заготовки, направление витков фрезы и заготовки. Кинематическая настройка станка производится по приведенным ниже формулам. Цепь скорости резания с гитарой iv Скорость резания‚ м/мин, выбирается из табл. 1 режимов резания. Характер обработки – черновое нарезание по сплошному материалу. Таблица 1 Режимы резания при зубофрезеровании
Нижние пределы скорости при черновом фрезеровании берутся с большими подачами. При проходе, наоборот, берется большая скорость и малая подача. Число оборотов фрезы в минуту Полученное значение nф следует сравнить со значением частот вращения, которое обеспечивает станок, и установить ближайшее значение. На крышке коробки скоростей приведены частоты вращения фрезы, которые может обеспечить станок, а также значения набора сменных колес гитары скоростей, которые обеспечивают заданную частоту вращения. Цепь подач с гитарой is Величину подач в зависимости от модуля и вида фрезерования можно назначить по данным табл. 1. Значение подач на станке задается посредством сменных зубчатых колес в коробке подач. Эти величины могут быть определены с помощью приведенных ниже формул: при нарезании прямозубых и косозубых зубчатых колес при нарезании червячных колес Величины подач, которые может обеспечить станок, приведены в таблице на крышке гитары подач. Цепь деления с гитарой iх Гитара деления Цепь деления с гитарой iу Гитара дифференциала Порядок выполнения работы В зависимости от исходных данных нарезаемых колес назначить режимы обработки (табл. 1). Установить червячную фрезу на оправку и выверить ее биение индикатором, оно должно быть в пределах 0,01 мм. Перед установкой фрезы необходимо с ее маркировки снять следующие данные: модуль, угол подъема винтовой линии фрезы. Внимание! Авторские права на книгу "Металлорежущие станки. Учебно-методический комплекс" (Боровик А.Г.,Горлачев В.А., Лелюхин В.Е., Чебоксаров В.В.) охраняются законодательством! |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
