Файл: Технология металлов и других конструкционных материалов учеб. пособие.pdf

бы за каждый оборот фрезы обрабатываемое колесо поворачивав лось на k/z оборота, где k — число заходов винтовой линии червяч­ ной фрезы, z — число зубьев обрабатываемого колеса.

Уравнение кинематического баланса делительной цепи выра­ зится следующим образом:

і0— передаточное отношение перебора.

Подставив значения передаточных отношений кинематических пар цепи, получим:

Сменные колеса перебора і0 устанавливаются в зависимости от чис­

400

ла зубьев обрабатываемого колеса: при z<162 t0= l, а при г>'162

to=V2.

При нарезании прямозубых колес передаточное отношение дифференциала іДИф —1.

Таким образом, подставив значения ітф, і0, k и z в приведенное уравнение, можно найти ідел.

Цепь подач определяет перемещение фрезы вдоль оси нарезаемого колеса за время одного его оборота (вертикальная подача), или перемещение фрезы в радиальном направлении к колесу за один его оборот (радиальная подача), или перемещение фрезы

откуда (под = jQ sB.

Уравнение кинематического баланса цепи радиальных подач выразится следующим образом:

Осевая подача при нарезании червячных колес применяется сравнительно редко, причем в этом случае требуется установка

401

специального протяжного суппорта, поэтому рассматривать цепь осевых подач не будем.

Дифференциальная цепь обеспечивает дополнительное враще­ ние детали, необходимое при нарезании цилиндрических колес с ко­ сыми зубьями и червячных колес с применением осевой подачи. Рассмотрим настройку дифференциальной цепи при нарезании ко­ созубых цилиндрических колес.

Представим себе деталь удлиненной настолько, что на ней раз­ местится полный виток винтовой линии зуба (рис. 255, б). При по­ вороте детали на один оборот фреза перемещается вдоль ее оси на величину подачи sB. После нескольких целых оборотов детали фре­ за переместится в точку 2, затем соответственно в точки 3, 4 и 5, которые расположены на одной прямой линии — образующей ци­ линдра. Если по мере опускания фрезы сообщить детали медлен­ ное дополнительное движение (сверх имеющегося согласованного вращения детали и фрезы), то, опустившись на уровень точки 2, фреза встретит точку 2', на уровне точки 3 — точку 3' и г. д. На дета­ ли будет образован не прямой (1—2—3—4 —5), а косой (1—2'—3'—

—4') зуб. Таким образом, для получения косых зубьев необходимо за период опускания фрезы на величину шага Т винтовой линии сообщить детали один дополнительный оборот. ,

Для опускания фрезы на величину Т винт вертикальной подачи фрезерного суппорта должен сделать TjtB оборотов, что соответст­ вует одному дополнительному обороту детали, где /в — шаг винта вертикальной подачи фрезерного суппорта.

Если направления винтовых линий детали и фрезы одноименны, то дополнительное вращение совпадает по направлению с ос­

25 TF-

Так как у косозубых зубчатых колес шаг Т не задается, необ­ ходимо заменить эту величину заданными параметрами.

Из рис. 255, б

п т „ г

Т cos з '

402

Следовательно,

~sin 3

Для ускоренных перемещений суппорта в вертикальном на­ правлении и суппортной стойки в радиальном направлении преду­ смотрен электродвигатель М2 мощностью в 1 кет с числом оборо­ тов в минуту 1440.

Нарезание правильной формы зуба обеспечивается поворотом поворотной части суппорта с установленной в нем червячной фре­ зой на угол со, при котором нитки фрезы, обращенные к заготовке, занимают положение параллельно зубьям колеса. При нарезании прямозубых колес угол ш равен углу подъема винтовой линии фре­ зы к. При нарезании косозубых колес угол ш определяется по сле­ дующим формулам:

а) при одинаковых направлениях винтовой линии зубьев наре­

тельной головки или на специальных многошпиндельных станках: полуавтоматах. Точные зубья нарезать этим методом невозможно, ибо применяемый инструмент — модульная дисковая фреза — име­ ет определенный модуль, а модуль зубьев конического колеса из­ меняется по длине зуба.

Метод обкатки получил широкое применение в промышленно­ сти. Суть его заключается в воспроизведении боковых поверхностей зубьев воображаемого плоского колеса с помощью режущих кро­ мок фрез или резцов. Контуры режущих кромок представляют со­ бой два зуба плоского колеса, с которым находится в зацеплении нарезаемое коническое колесо. Резцы или фрезы имеют те же дви­ жения, которые имело плоское колесо, находясь в зацеплении с сопряженным коническим колесом — деталью.

При нарезании прямозубого конического колеса двумя зубо­ строгальными, резцами (рис. 256, а) деталь 1 получает возвратно­ вращательное движение ѵл, согласованное с возвратно-вращатель­ ным движением ѵѵ резцов 4, закрепленных в каретке 3 люльки 2, воспроизводящей движение воображаемого плоского колеса. Этим осуществляется движение обкатки. На торце люльки расположены направляющие, по которым перемещается возвратно-поступатель­

403

но каретка 3 с резцами 4,- осуществляя движение скорости реза-» ния V.

Так как оба резца нарезают лишь один зуб детали, то после поворота на определенную часть окружности они выходят из зацеп­ ления с деталью, и резание прекращается. Для нарезания следую­ щего зуба необходимо дополнительно повернуть деталь относи­ тельно вращающейся люльки с таким расчетом, чтобы ввести в кон­ такт (сопряжение) с резцами новый, еще не обработанный участок. Этот дополнительный поворот является делительным движением и выполняется при отведенной от, резцов детали. После окончания

деления деталь автоматически подводится к резцовой каретке, и начинается обработка следующего зуба.

Установка на глубину впадины и отвод детали производится возвратно-поступательным движением подачи s.

Более производительным является нарезание прямозубых ко­ нических колес двумя дисковыми сборными фрезами (рис. 256, б). Фрезы, закрепленные в люльке, получают вращательное движение о, которое является движением скорости резания. Возвратно-вра­ щательное движение люльки ѵл, согласованное с вращательным движением детали ѵя, является движением обкатки, а возвратно­ поступательное движение детали s — движением подачи на глубину впадины.

После окончания обкатки зуба деталь автоматически отводит­ ся от фрез, и люлька начинает вращаться в обратном направлении. Деталь продолжает, вращаться в том же направлении, чДо и при ра­

404

бочем ходе. Это является отличительной особенностью и достоинст­ вом конструкции, ибо возвратно-вращательное движение по срав­ нению с вращательным вносит дополнительные погрешности, обу­ словленные влиянием люфтов, имеющихся в кинематических парах. За время поворота люльки в обратном направлении деталь повора­ чивается на угол, соответствующий делению на число нарезаемых зубьев, после чего автоматически подводится к.фрезам, и начинает­ ся обработка следующей впадины.

Конические колеса с криволинейными зубьями в большинстве случаев нарезаются по методу обкатки резцовой головкой 3 (рис. 256, в), которая представляет собой режущую часть воображаемого плоского колеса 1. Резцовая головка, обкатываясь по поверхности детали 2, образует на ней криволинейные зубья, продольный про­ филь которых представляет дугу окружности. Вращательное движе­ ние Пр резцовой головки 3 является движением резания. Возврат­ но-вращательное движение плоского колеса ѵл (в станках это дви­ жение осуществляется люлькой), согласованное с вращательным движением детали ид, является движением обкатки. Возвратно­ поступательное движение детали s является движением подачи на глубину впадины.

После обработки впадины деталь отводится от резцовой го­ ловки, и люлька поворачивается в обратную сторону до исходного положения. Деталь продолжает вращаться в том же направлении и за это время занимает положение, соответствующее обработке новой впадины,-т. е. происходит процесс деления. Затем деталь ав­ томатически подводится к резцовой головке, и начинается обра­ ботка следующей впадины.

Чистовая обработка зубчатых колес. Для повышения точности формы и размеров зубьев и чистоты их рабочих поверхностей при­

представляет собой обычно зубчатое колесо с косыми зубьями (рис. 257, а), имеющими на боковых сторонах неглубокие канавки, которые образуют режущие кромки. Оси шевера и детали скрещи­ ваются обычно под углом 15°.

Рассмотрим схему шевинговального станка (рис. 257, б). Ше­ вер 5 получает вращение со скоростью щ от электродвигателя и ве­ дет обрабатываемое зубчатое колесо 6, установленное на оправке 4 в центрах бабок 3 и 7. Бабки установлены на верхнем етоле 2, который связан с нижним столом 1, получающим возвратно-посту­ пательное движение. После каждого двойного хода стол с деталью получает вертикальную подачу.

Под шевингование оставляют обычно припуск 0,1—0,2 мм. Точность шевинговальных зубчатых колес достигает 6—7-й степени в зависимости от точности предварительного нарезания.

405

При обкатке три закаленных зубчатых колеса — эталоны (рис. 257, в) /, 2 и 4 располагаются под углом 120°. Одно из них приво­ дится в движение от электродвигателя и ведет обрабатываемое ко­ лесо 3, а через него и остальные эталонные колеса. Чтобы обеспе­ чить равномерное сглаживание и уплотнение обеих сторон каждого зуба, автоматическое устройство периодически реверсирует направ­ ление вращения всех колес. Плотное зацепление создается пружи­ нами, действующими на эталонные колеса 1 и 2.

Рис. 257. Чистовая обработка зубчатых колес

Шлифование позволяет получить точный профиль зубьев и вы­ сокую чистоту поверхности. Выполняется оно методом копирования и методом обкатки.

При шлифовании по методу копирования (рис. 257, г) форма шлифующей части круга соответствует форме профиля впадины в нормальном сечении. Шлифовальный круг получает вращательное движение ѵ, возвратно-поступательное движение на длину шлифуе­ мых зубьев и периодическую подачу s на глубину шлифования за каждый двойной ход. Обрабатываемое колесо остается неподвиж­ ным. После каждого или нескольких двойных ходов шлифовальный круг выводится из зацепления с обрабатываемым колесом, и по­ следнее поворачивается на один зуб (l/z часть).

406

При шлифовании по методу обкатки (рис. 257, д) воспроизво­ дится зацепление рейки и зубчатого колеса, где рейку заменяют шлифующие плоскости двух кругов. Шлифовальные круги получа­ ют вращение (главное движение ѵ) и возвратно-поступательное движение (подача s).

Шлифуемое зубчатое колесо получает вращательное движение Ѵі в одном направлении и прямолинейное перемещение ѵ2 в обрат­ ном направлении (качение колеса по неподвижной рейке). При этом шлифуется одна сторона зуба. Затем изменяется направление обка­ точного движения и шлифуется противоположная сторона соседне­ го зуба. Этим завершается цикл работы станка. После этого шлифо­ вальные круги выводятся из впадины и обрабатываемое колесо по­ ворачивается на один зуб (делительное движение).

Притирка позволяет производить чистовую обработку зубчатых колес после их термической обработки. Различают две схемы при­ тирки — на параллельных осях одним притиром и на скрещиваю­ щихся осях тремя притирами. Притиры представляют собой чугун­ ные зубчатые колеса. Между притиром и обрабатываемым колесом вводится смесь из абразивного порошка с маслом.

При выполнении притирки на параллельных осях (рис. 257, е) обрабатываемое колесо Д получает медленное вращательное дви­ жение и быстрое возвратно-поступательное движение вдоль своей оси. Притир П приводится во вращение обрабатываемым колесом и получает быстрое возвратно-поступательное движение в направ­ лении, перпендикулярном своей оси. Для создания необходимого контакта предусмотрен тормоз. В некоторых станках притир явля­ ется ведущим, а обрабатываемое колесо ведомым.

При притирке на скрещивающихся осях (рис. 257, ж) обраба­ тываемое колесо Д вращается и приводит во вращение все три при­ тира П, притормаживаемые гидравлическим тормозом. Этим обес­ печивается плотное прилеганиё зубьев. Обрабатываемое колесо по­ лучает также возвратно-поступательное движение вдоль своей оси для обеспечения действия притиров на всю длину профиля зубьев. Через определенный промежуток времени направление вращения автоматически изменяется на обратное.

Ось верхнего притира расположена параллельно оси обрабаты­ ваемого колеса, а у других оси вращения повернуты под углом от 3 до 10°, что увеличивает скольжение абразивных зерен по обраба­ тываемой поверхности зуба.

8. Обработка на шлифовальных станках

Понятие о процессе шлифования. Шлифование — процесс реза­ ния металлов при помощи абразивного инструмента, режущим эле­ ментом которого являются зерна абразивных материалов, обладаю­ щих очень высокой твердостью. Шлифование применяется как для обдирочных работ, так и для точной окончательной доводки, обеспе­ чивая получение 2-го и даже 1-го класса точности и высокую чисто­ ту поверхности (до 12-го класса).

407