§ 3. Зубофрезерный станок 5к324

Нарезание цилиндрических колес с прямыми зубьями. Заготовка при обработке находится в зацеплении с воображаемой производящей движущейся зубчатой рейкой, которая воспроизво-

Рис. 130. Схема нарезания цилиндрических зубчатых колес червячными фрезами:

а - схема процесса; б - установка червячной фрезы

дится в пространстве режущими кромками фрезы 1 при ее вращательном I и поступательном II движениях (рис. 130).

При нарезании цилиндрических колес с прямыми зубьями червячная фреза вращается с частотой

lOOOv

Н арезаемая заготовка также получает вращение, которое должно быть точно согласовано с вращением фрезы. При нарезании прямозубых колес за

один оборот к заходной фрезы заготовка должна сделать - оборотов. Для

Z

образования формы зубьев колеса по длине червячной фрезе одновременно с вращением сообщается движение подачи параллельно оси заготовки.

Червячную фрезу устанавливают следующим образом. При горизонтальном 'положении один из зубьев фрезы совмещают с центром стола для получения правильного профиля зубьев, Это особенно важно при нарезании колес с малым числом зубьев и большим модулем, в остальных случаях центрование не обязательно. При фрезеровании прямозубых колес ось червячной фрезы должна быть наклонена под углом Л подъема витков фрезы к торцовой плоскости заготовки (рис. 130, б).

Нарезание цилиндрических зубчатых колес с винтовыми зубьями. В этом случае ось фрезы к торцу заготовки устанавливается под углом

3 = /3±Л

где р угол наклона зубьев нарезаемого колеса.

Знак плюс в формуле берут при разноименных направлениях винтовых линий зубьев нарезаемого колеса и фрезы, знак минус при одноименных направлениях.

Схемы установки фрезы при нарезании винтовых зубьев колес для различных вариантов показаны на рис. 131. Для получения

винтового зуба необходимы четыре движения: вращение фрезы» вращение заготовки, вертикальная подача фрезы и дополнительное вращение заготовки. Первые три движения такие же, как и при нарезании прямозубых цилиндрических колес. Необходимость сообщения дополнительного вращения заготовке видна из схем, показанных на рис. 132.

При нарезании зубьев колес фрезе сообщают движение вдоль оси заготовки независимо от того, нарезают прямые или винтовые зубья. Поэтому при нарезании винтовых зубьев колес возникает необходимость сообщения заготовке дополнительного вращения, вызванная несовпадением направления вертикальной подачи фрезы с направлением зуба колеса.

Предположим, что за некоторое число оборотов фреза опусти-ласть вертикально на некоторую величину s_B и оказалась (для всех четырех случаев) в точке F вместо точки G, лежащей на винтовой линии зуба. Тогда для того, чтобы фреза постоянно находилась в контакте с нарезаемым зубом и не срезала его, следует заготовку дополнительно повернуть на величину дуги FG в направлении к точке F (направление дополнительного вращения показано штриховыми линиями). Дополнительное вращение совпадает с направлением основного вращения, если направление винтовых линий колеса (угол наклона /?) и фрезы (угол подъема Л) одноименно (рис. 132, б, в) и противоположно при разноименных направлениях винтовых линий (рис. 132, а, г).

Таким образом, для получения винтовых зубьев необходимо за время опускания фрезы на величину шага Т винтовой линии зуба нарезаемого колеса сообщить заготовке один дополнительный оборот по ходу основного вращения или в противоположном направлении. Для сообщения дополнительного вращения заготовке в зубофрезерных станках применяют дифференциал.

Станок на нарезание колес с винтовым зубом можно настраивать и без дифференциала. Для этого необходимо соответствующим образом согласовать вращение фрезы и заготовки. Если фреза опустится на величину Т шага зуба колеса, то при нарезании прямых зубьев при подаче Sb заготовка должна

сделать — оборота, а фреза за этот же период —— оборота.

Sg Sg К

Для получения винтовых зубьев необходимо за тот же период либо

добавить заготовке один оборот, либо уменьшить число оборотов фрезы на —,

к

не изменяя частоты вращения заготовки. Таким образом, для получения винтовых зубьев следует согласовать вращение фрезы и заготовки в

следующей зависимости: за + — оборотов Фрезы заготовка должна

s_B к к ,

Т получить — оборотов, т. е. за один оборот заготовки фреза должна получить

^SB

— ±-— оборотов (минус - при одноименных направлениях винтовых

^ А: к Т )

линий, плюс - при разноименных).

Рис 133. Общий вид зубофрезерного станка 5К324:

1 - станина; 2 - пульт управления; 3 - передняя стойка; 4 - фрезерная головка. 5 - задняя стойка; 6 - стоя.

На этом станке можно обрабатывать цилиндрические колеса методом встречного (вертикальная подача фрезы сверху вниз) и попутного (вертикальная подача снизу вверх) фрезерования. При попутном фрезеровании

Станок 5К324. Назначение. Вертикальный зубофрезерный станок.. 5К324 (рис. 133) является широкоуниверсальным и предназначен для нарезания цилиндрических колес с прямыми и винтовыми зубьями,^л а также червячных колес методом радиальной и тангенциальной (осевой) подач. При методе радиальной подачи заготовку можно подавать на фрезу. На станке методом обкатки можно также фрезеровать шлицевые валики, многогранники, нарезать зубья на цепных звездочках, храповых колесах и т. д. Для изготовления всех указанных деталей применяют червячные фрезы соответствующих профилей.

по сравнению со встречным скорость резания может быть увеличена на 20-25%.

Цикл работы станка автоматизирован. Быстрый подвод инструмента к заготовке, зубонарезание, быстрый от вод инструмента в исходное положение и остановка станка осуществляются автоматически после пуска станка. Для уборки стружки станок имеет шнековый транспортер.

Характеристика станка. Наибольший диаметр нарезаемых колес 500 мм; наибольший модуль зубьев нарезаемых колес 8 мм; наибольший угол наклона зубьев нарезаемых колес ± 60°; наибольший вертикальный ход фрезы 360 мм; наибольший диаметр фрезы, устанавливаемой в суппорте, 180 мм; осевое перемещение фрезы 100 мм; частота вращения шпинделя фрезы 50-310 об/мин; подача: вертикальная 0,8-5 мм/об, радиальная 0,35-2,2 мм/об, осевая 0,25-1,6 мм/об; мощность главного электродвигателя 7 кВт; габаритные размеры 2500x1380x2000 мм.

Нарезание прямозубых цилиндрических колес. При нарезании прямозубых колес в станке должно быть получено движение обкатки - сложное движение, состоящее из взаимно связанных вращений фрезы и заготовки и являющееся движением скорости резания, а также вертикальное перемещение суппорта с фрезой движение подачи. Отдельного движения деления не требуется, так как деление осуществляется в результате движения обкатки. Кинематическая цепь, связывающая фрезу и заготовку, называется делительной цепью.

Скоростная цепь (рис. 134) приводится от электродвигателя (N = 7 кВт, п = 1440 об/мин) через коробку скоростей с электромагнитными муфтами. Коробка скоростей позволяет получить

Рис, 134. Кинематическая схема зубофрезерного станка 5К324

девять скоростей вращения шпинделя фрезы. Расчетные перемещения цепи скорости резания, связывающей электродвигатель с фрезой п об/мин электродвигателя -» п об/мин фрезы. Уравнение кинематического баланса скорости резания имеет вид

,,..140..... 29 29 29 16

1440 0,985г_кс = п.

320 ^кс 29 29 29 64 ^#

где i_KC - передаточное отношение коробки скоростей.

(X С

Делительная цепь настраивается подбором сменных колес ——За один

Ъ_х d_x -

оборот фрезы заготовка должна совершить - оборотов (где к - число захода в

Z

фрезы). Расчетные перемещения делительной цепи

1 оборот фрезы -» — оборотов заготовки.

Z

Следовательно, уравнение кинематического баланса для делительной цепи будет иметь вид

642929 27. 58£^^35 J_ _ Л 16 29 29 27^1диф 58 / b_x d_x 35 96 ~ 7

а, с, 24k f

откуда —— = —.

Ъ_х d_x гг_диф е

Зубчатые колеса е и f служащие для расширения диапазона регулирования сменных колес гитары деления, подбирают следующим образом: при

, „ е 54 , ,,_Л е 36 1 . ._п а, с, 24к

z<160—=— = 1;при z>160—= — = — откуда при z<160——= при

/ 54 ^Р / 72 2 ^Р 6, d_{x 2}1_диф

_z>160fL^ ₌ i^

Поскольку при нарезании цилиндрических прямозубых колео при передаче движения с вала V на вал VI дифференциал работает как обычная зубчатая передача, то его передаточное отношение 1_ДИф = 1, а поэтому формулы соответственно примут вид

Й! с, 24£ а, с_х 48А:

при z<160—^L—^L = ; npuz>\60~^L-^L =

b_x d_x z b_x d_x z

К станку прилагается набор сменных зубчатых колес с числами зубьев 23, 24, 25 (по 2 шт.), 30, 34, 35, 37, 40, 41, 43 45 47 48, 50, 53, 55, 58, 59, 60 61, 62 65 67 70 7 73 79 80 83, 85, 89, 90, 92, 95, 98, 100. Этот набор предназначен для гитар деления (обкатки) подач и дифференциала.

Цепь вертикальной подача фрезы. Расчетные перемещения для цепи вертикальной подачи

1 об. заготовки -» s_B мм вертикального перемещения фрезы. Уравнение кинематического баланса цепи вертикальной подачи ,96 35 33 2 40. 43 50 45 1 _1П

1 __ и , , * I () ~ V

1 35 33 26 56 ^к" 53 45 45 24 ^в откуда s_B = 2i_K.n, где i_Kn - передаточное отношение коробки подач.

Ускоренные вертикальные перемещения фрезы осуществляются от отдельного электродвигателя (N = 2,8 кВт; п = 1440 об/мин) через цепную

25

передачу —.

33

Уравнение перемещения для цепи ускоренной вертикальной подачи -

s_v = 1440————10 = 500мм/мин ^у 33 45 45 24

Нарезание цилиндрических колее о винтовым зубом. Наладка станка с применением дифференциала. В этом случае необходимо произвести наладку станка исходя из следующих расчетных перемещений:

п об/мин электродвигателя -> п об/мин фрезы. 1 об* фрезы ->■ — об. заготовки;

Z

1 об. заготовки -> sb mm вертикального перемещения фрезы; ± 1об. заготовки -»Т мм вертикального перемещения фрезы. Наладка первых трех кинематических цепей производится так же, как наладка станка на нарезание прямозубых цилиндрических колес. Для четвертого расчетного перемещения уравнение кинематического баланса имеет вид -

_±196 35 33^ /58. 36 27^з.^35_1__{10 = ;г} 1 35 33 с, с, е 58 ^диф 1 27 с₃ а₃ ^{42 24}

Учитывая, что для этого случая j_d,=-,T = —^-, а также используя

2 sin/?

известное уже выражение для гитары деления ~±^l = —1~_} после

b_x d_] z e

подстановки данных в уравнение баланса получим

а_ъ с₃ _ 7,95775 sin yg Ь_ъ d-_i т_нк

где J3 - угол наклона зуба; тн - нормальный модуль нарезаемого колеса, мм; к - число заходов червячной фрезы.

Бездифференциальная наладка зубофрезерного станка. Дифференциал в этом случае выключают, т. е. 1д_Иф = 1, а кинематическую наладку делительной цепи производят в соответствии со следующими расчетными перемещениями:

1 об. заготовки-> — ±—— об. фрезы,

[к к Т) ^ Уравнение кинематического баланса делительной цепи

963533^^/58. 272929H>__z ₊ zs_B Тз?33с, а,758^/д"*27 29 29 64~1~1'7^Г

а_х с, 24А: / Т

откуда —-¹- = — .

b_x d_x z e T±s_B

При встречном методе зубонарезания знак минус применяют при одноименных, а знак плюс - при разноименных направлениях винтовых линий фрезы и детали.

В формулу для определения сменных зубчатых колес гитары деления при бездифференциальной наладке следует подставлять точное фактическое значение вартикальной подачи фрезы, выраженное через сменные колеса

-гитары вертикальной подачи. В этом случае уравнение кинематического Ъ

баланса цепи вертикальной подачи запишется следующим образом:

,96 35 33 2 а 50 45 1 ' 1 35 33 26 6 45 45 24 ^в

а 13-9

откуда — = So

^J b 400 ^в

В формулу подбора сменных колес гитары деления подставляют

400 а

значение s_R = .

^в 13-96

Нарезание червячных колес. На станке 5К324 можно нарезать червячные колеса методами радиальной подачи, осевой (тангенциальной) подачи, а также

летучим резцом.

Метод радиальной подачи. Ось фрезы устанавливают строго горизонтально (рис. 135, а). Расчетные перемещения:

п об/мин электродвигателя -> п об/мин фрезы;

1 об. фрезы -> — об. заготовки;

Z

1 об. заготовки -» s_p мм радиального перемещения заготовки. Движение радиальной подачи в этом случае сообщается столу с заготовкой. Уравнение кинематического баланса цепи радиальной подачи (см. рис. 234)

Рис. 135. Схемы нарезания червячных колес методом: а - радиальной подачи; б - осевой подачи; в - летучим резцом

96 35 33 2 40. 43 45 40 1 1 35 33 26 56 ^км 5350 55 36 ^Р откуда s_p = 0,88 i_K.n.

Метод осевой подачи (рис. 135, б) заключается в том, что фрезу устанавливают относительно заготовки на полную глубину зуба и подача sO осуществляется за счет ее осевого перемещения. Чтобы осуществить нарезание колеса этим методом, необходимы следующие движения: вращение фрезы, вращение заготовки, осевая подача фрезы; дополнительное вращение заготовки, вызываемое осевым перемещением фрезы. Наладка скоростей и делительной цепи производится так же, как и при нарезании прямозубых цилиндрических колес. Расчетные перемещения для осевой подачи 1 об. заготовки -> s₀ мм осевого перемещения фрезы.

Уравнение кинематического баланса цепи осевой подачи фрезы , 96 35 33 2 40 . 43 50 45 42 40 а, с₂ 50 36 2 60 27 27 5 ,„ 1 35 33 26 56 ^кл- 53 45 45 35 40 Ъ₂ d₂ 50 36 27 48 27 27 48

В данном случае передаточное отношение сменных зубчатых колес гитары

диагональной подачи —— (гитара используется при нарезании зубчатых

Ъ₂ d₂

колес методом диагонального фрезерования - см. ниже) принимают равным 1, тогда

^W~0,66

Перемещая червячную фрезу в осевом направлении, нарушают условие обкатки фрезы и нарезаемого колеса, поэтому заготовке необходимо сообщить дополнительное вращение, соответствующее осевому движению фрезы. Это дополнительное вращение заготовки осуществляется механизмом дифференциала и рассчитывается исходя из следующих соображений. При перемещении фрезы вдоль оси на один торцовый шаг зубьев колеса t$

заготовка дополнительно должна повернуться на один зуб-.

Z

При составлении уравнения баланса необходимо учесть влияние скрытого дифференциала, который имеет рассматриваемый станок.

Передача — у шпинделя фрезы станка 5К324 имеет винтовые зубья. 64

Следовательно, при осевом перемещении червячной фрезы она получит дополнительный поворот. Найдем величину дополнительного поворота фрезы. При осевом перемещении фрезы от ходового винта с шагом 12 мм на

величину осевой подачи t_s она дополнительно повернется на величину J-.

Шаг винтовой линии зубчатого колеса z = 64

_т_ nm_Hz sin/?

Для колеса z = 64, m_H = 4 мм, р = 20°20' величина добавочного вращения фрезы, возникающего из-за скрытого дифференциала,

/, ₌/,sin/7^sin20⁰2(/ ₌',0.34748 _=00(?0132/ Т 7tm_Hz n -4 -64 256^

Чтобы не нарушилась работа делительной цепи станка, необходимо скомпенсировать это добавочное вращение фрезы добавочным вращением заготовки, причем последнее учесть при наладке цепи дифференциала. Величина добавочного вращения нарезаемого колеса

'-*-- = 0,000432-г,

Т z ■ z

Расчетные перемещения цепи дифференциала с учетом добавочного вращения заготовки из-за скрытого дифференциала запишутся так:

(I к Л

tg перемещение фрезы -> -±0,0000432—/. об.стола;

\z z )

i_i_48^27 48 27 36 50_l_40 35 42^_^_27J_2 58Јfl!_L_Ј_L33 35_l___J_₊ Л

12 5 27 27 60 2 36 50 i₀ 40 42 35 Ъ_ъ d, 27 36 1 58 / Ъ_х d_x 33 35 96 ~ 3 " ' z ^s где i₀ - передаточное отношение гитары диагональной подачи;

b₂ d₂

После подстановки в это уравнение ——— = и t_s = ^mn будем иметь ,

/' Ъ_х d_x z cosjS

g₁c_L=25.cos^_±W36 b₃ d₃ Ътопк ■

Таким образом, формула подбора сменных колес гитары дифференциала при нарезании червячных колес методом тангенциальной подачи состоит из двух слагаемых: первое слагаемое обеспечивает дополнительный поворот нарезаемого колеса вследствие перемещения фрезы в осевом направлении, второе слагаемое обеспечивает дополнительный поворот нарезаемого колеса, компенсирующий влияние косозубых колес, вращающих фрезу. Величина +0,0036 компенсирует влияние винтовой пары зубчатых

гнс. 136. Схема диагонального зубофрезерования:

1р - рабочая длина фрезы; В - ширина нарезаемого зубчатого колеса; sb - вектор вертикаль» ной подачи; so - вектор осевой подачи; Бд - вектор диагональной подачи

колео суппорта для правозаходных фрез, величина -0,003 6-для левозаходных фрез.

Нарезание червячных колес летучим резцом (рис. 135, в) применяют при единичном производстве. Этим способом нарезают зубья при осевой подаче инструмента. Настройку станка производят по формулам гитар, полученным при нарезании червячных колес методом тангенциальной подачи.

Диагональное зубофрезерование заключается в том, что червячной фрезе сообщают одновременно две подачи - параллельно оси заготовки и вдоль оси фрезы, в результате чего фреза будет перемещаться по диагонали. Для этой цели на станке 5К324 имеется отдельная гитара сменных зубчатых колес

d С

диагональной подачи ^{2 2} Диагональное зубофрезерование повышает

b₂ d₂

стойкость червячной фрезы и улучшает качество обработки. Оно дает меньшее - отклонение профиля зуба от эвольвенты, чем при обычном зубофрезеровании. Диагональное фрезерование можно применять и при фрезеровании шлицевых валиков, зубьев звездочек и т. п. При этом не требуется применение специальных приспособлений. Пользуясь диагональным фрезерованием, можно нарезать бочкообразные зубья.

При диагональном зубофрезеровании (рис. 136) необходимы более длинные, а следовательно, и более дорогие червячные фрезы, чем при нарезании червячных колес методами тангенциальной и радиальной подач, однако повышенная стойкость фрез делает этот метод экономически выгодным.