УСТРОЙСТВО И НАЛАДКА ЗУБОФРЕЗЕРНЫХ СТАНКОВ

Среди различных зубообрабатывающих станков наиболее распространены зубофрезерные станки, работающие червячной фрезой. К таким станкам относится станок 5М324А, конструктивные особенности которого во многом характерны для станков зубофрезерной группы. Станок выпускается егорьевским заводом «Комсомолец» и предназначен для нарезания цилиндрических и червячных зубчатых колес в условиях крупносерийного и серийного производства.

Устройство зубофрезерного станка 5М324А (5К324А)

Станок 5М324А (рис. 118) состоит из станины 1, на которой жестко закреплена стойка 8 и перемещается стол 17, с контрподдержкой 15. По направляющим стойки в вертикальном направлении перемещается каретка 11 с суппортом 13, несущим инструмент. В станине 1 размещены коробка 2 со сменными зубчатыми колесами гитары главного движения. Главный электродвигатель, приводящий во вращение стол с нарезаемым зубчатым колесом 23 и инструментальный шпиндель с червячной фрезой 24, находится с задней стороны станины. В станине размещен транспортер стружки, приводимый во вращение от отдельного электродвигателя. Резервуар для СОЖ находится в станине, откуда она насосом подается в зону обработки, а ее количество регулируется краном 12. Стойка 8 служит для размещения коробки 3 с механизмами перемещения каретки 11, которую можно перемещать вручную за квадрат 5 или автоматически,

Рис. 118. Зубофрезерный станок 5М324А:
1 — станина, 2— коробка скоростей, 3 — распределительная коробка, 4 — валик ручного перемещения каретки, S — рукоятка автоматического перемещения каретки, 6 — коробка деления, 7 — пульт управления, 8 — стойка, 9, 10 — упоры регулирования хода каретки, 11 — каретка, 12 — кран охлаждения, 13 — суппорт, 14 — кронштейн, 15 — контрподдержка, 16 — кран перемещения кронштейна, 17 — стол, 18 — рукоятка установки упоров, 19 — винт перемещения стола, 20, 22 — упоры подвода стола, 21 — рукоятка смазки стола, 23 — заготовка, 24 — червячная фреза

поворачивая рукоятку 4 в положение включения автоматической подачи. Под крышкой в находятся сменные зубчатые колеса гитары деления и сменные зубчатые колеса гитары дифференциала. На передней стенке стойки укреплен пульт управления 7. Каретка 11 снабжена передвигаемыми упорами 9 и 10, которые регулируют величину хода каретки. Упоры воздействуют на расположенные в стойке конечные выключатели, отключающие электродвигатель вертикального перемещения каретки. В корпусе стола 17 находится шпиндель, на котором устанавливают нарезаемое зубчатое колесо 23. Сверху корпуса стола 17 жестко закреплена контрподдержка 15 с поворотным кронштейном 14, который служит для центрирования оправки с заготовкой. Кронштейн поднимается и опускается гидроцилиндром, управляемым вручную краном 16. Корпус стола 17 можно перемещать вручную, вращая винт с квадратом 19. Рукояткой 18 устанавливают в определенное положение упоры стола. Вращением вручную валика 21 осуществляют смазку механизмов, расположенных в столе. На корпусе стола размещены упоры 20 и 22, которые нажимают на конечные выключатели, дающие команду на ускоренный подвод стола. По точности станок соответствует классу H (нормальная точность) и обладает высокой степенью автоматизации.

Основные технические данные зубофрезерного станка 5М324А:
• Наибольший диаметр нарезаемых прямозубых колес, мм 500
• Наибольший модуль нарезаемых колес, мм 8
• Наибольшая длина зуба нарезаемых прямозубых колес, мм 350
• Наибольший угол наклона зубьев, град ±60
• Наименьшее число нарезаемых зубьев 12
• Наибольшие размеры устанавливаемой червячной фрезы, мм:
• диаметр 160
• длина 200
• Частота вращения червячной фрезы, об/мин 50 . . . 315
• Пределы вертикальной подачи червячной фрезы, мм /об 0,68 . . . 6,10
• Пределы радиальной подачи стола, мм/об 0,20 ... 1,85

В станке инструмент и заготовка связаны между собой и с источником движения, которым чаще всего является электродвигатель. Последовательный ряд сцепляющихся пар зубчатых, червячных и ременных передач, по которым вращение от какого-либо вала передается исполнительному органу, называют кинематической цепью. Так как параметры обработки зубчатых колес разнообразны и зависят от числа обрабатываемых зубьев, модуля, применяемого инструмента и т. д., то каждая кинематическая цепь имеет свой орган настройки. Кинематическая настройка станка в основном сводится к определению параметров органов настройки, с помощью которых должно быть достигнуто необходимое перемещение конечных звеньев кинематической цепи. Такие перемещения называют расчетными и используют для составления уравнения кинематического баланса, в которое еще входит и параметр органа настройки. Из уравнения кинематического баланса находят зависимость параметра органа настройки от постоянных коэффициентов цепи. Такая зависимость называется формулой настрой-к и. По ней определяют числа зубьев сменных зубчатых колес, диаметры сменных шкивов и др. При составлении уравнения кинематического баланса используют зависимость частот вращения от чисел зубьев ведущих и ведомых зубчатых колес. Так как скорости вращения точек двух начальных (тоже и делительных) окружностей парных зубчатых колес одинаковы, то, выразив их через диаметр и частоту вращения, можно записать
π*d1*n1 = π*d2*n2 (22)
или, заменив диаметр зубчатого колеса на его выражение через модуль и число зубьев, имеем
π*mz1*n1 = π*mz2*n2
Сократив обе части равенства на пm, получим
z1*n1 = z2*n2;
n2 = n1*(z1/z2) = n1*i
где n2 — частота вращения ведомого зубчатого колеса; n1 — частота вращения ведущего зубчатого колеса; z1/z2 — передаточное отношение (i) зубчатой передачи. Передаточное отношение кинематической цепи, связывающее вращение каких-либо ее валов, равно произведению передаточных отношений составляющих эту цепь передач: ie = i1*i2*i3...

На примере зубофрезерного станка 5М324А (рис. 119) подробно разберем методику вывода формул настройки кинематических цепей зубообрабатывающих станков. Кинематичсская схема станка слагается из следующих кинематических цепей: главного движения, деления, подач и дифференциала. Цепь главного движения связывает вращение инструмента (ин.) с вращением главного электродвигателя следующим образом: электродвигатель М1 (1465об/мин), цилиндрические зубчатые передачи 26/56, 56/69, сменные зубчатые колеса А и В, конические зубчатые колеса 29/29, 29/29, 29/29, цилиндрическая передача 20/80, инструмент. Уравнение кинематического баланса имеет следующее выражение:

червяка к числу зубьев колеса, для червячных передач (например, 2/26), диаметры шкивов для ременных передач, шаг резьбы ходового винта и число витков (например, 10x1). Конечные звенья обозначены: заг. — заготовка, ин. — инструмент, М, M1, М2 — электродвигатели. Решая это уравнение, находим формулу настройки гитары главного движения
A/B = nфр/138 (24)
где А и В — числа зубьев сменных зубчатых колес; nфр — частота вращения фрезы, об/мин. Кинематическая цепь деления связывает вращение инструмента (ин.) и заготовки (заг.). За один оборот однозаходной червячной фрезы стол с установленной на нем заготовкой поворачивается на угол, соответствующий одному зубу нарезаемого зубчатого колеса, т. е. на 1/z часть оборота. Если червячная фреза имеет несколько заходов (в формулах настройки заход-ность фрезы принято обозначать буквой К), то за один ее оборот заготовка повернется на K/z часть оборота. Так как червячная фреза вращается непрерывно, то и заготовка непрерывно подводится к соответствующему зубу фрезы. Происходит процесс непрерывного деления. Схема цепи деления: инструмент (ин.), цилиндрическая зубчатая передача 80/20, конические передачи 29/29, 29/29, 27/27, конический дифференциал (i=1 при неподвижном водиле), сменные зубчатые колеса е, f, а, b, с, d, цилиндрические передачи 33/33, 35/35, червячная передача 1/96, заготовка (заг.). Орган настройки этой кинематической цепи со сменными зубчатыми колесами а, b, с, d, е и f называют гитарой деления. Уравнение кинематического баланса:

отсюда находим формулу настройки гитары деления, включающую в искомой части зубчатые колеса с числами зубьев а, Ь, с и d:

Зубчатые колеса е и f устанавливают на постоянные оси в двух сочетаниях чисел зубьев:

Первое сочетание используют, если число зубьев нарезаемого колеса равно или меньше 161, при этом формула настройки гитары деления будет

а при настройке на число нарезаемых зубьев 162 и больше используют сочетание f : е = 72 : 36, тогда

Таблица сменных зубчатых колес гитары деления при настройке на обработку чисел зубьев от 12 до 200 приводится в руководстве по эксплуатации станка. Кинематическая цепь подач связывает вращение заготовки с перемещением каретки фрезерного суппорта от ходового винта. Одному обороту стола соответствует перемещение s (подача) фрезы (мм/об). Схема кинематической цепи подач: заг. (1 оборот), червячная передача 96/1, цилиндрические передачи 35/35, 33/33, червячная передача 2/26, цилиндрическая передача 48/48, сменные зубчатые колеса а2, b2, цилиндрические передачи 39/65, 50/45, 45/45, червячная передача 1/24, ходовой винт 10x1, суппорт. Уравнение кинематического баланса:

Отсюда получаем формулу настройки гитары подач где а2 и b2 — числа зубьев сменных зубчатых колес; s — величина вертикальной подачи, мм/об.

Кинематическая цепь дифференциала включается при нарезании косозубых зубчатых колес и связывает вращение заготовки с ходовым винтом вертикальной подачи (10x1). Схема нарезания таких зубчатых колес приведена на рис. 120. Нарезается правое зубчатое колесо 2 с перемещением

червячной фрезы 1 в направлении снизу вверх вдоль оси зубчатого колеса, которое вращается в направлении 4. При перемещении фрезы из точки «а» в точку «a1», точка «b» зубчатого колеса также должна переместиться в точку «a1» — в данном случае в направлении 3, противоположном основному вращению 4. При прохождении фрезой пути из точки «а» в точку «а2», равного ходу зуба Pz, заготовка повернется на один оборот в направлении 3. Из геометрических построений, приведенных на рис. 120, получим ход зуба по делительной окружности

В этой кинематической цепи основную роль играет механизм, называемый дифференциалом, назначение которого суммировать два вращательных движения (складывать или вычитать). В зубообрабатывающих станках применяют цилиндрические и конические дифференциалы. Принцип работы конического дифференциала показан на рис. 121. Повернем мысленно весь дифференциал вокруг центральной оси I—III на один оборот в направлении А. При этом

зубчатые колеса 1 и 3 также сделают один оборот в направлении А. Теперь остановим и закрепим водило (H), а зубчатому колесу 1 дадим один оборот в обратном направлении (показано пунктиром). При этом колесо 3 через колесо 2 повернется на один оборот, но в направлении А, а всего оно сделает два оборота. Это означает, что если в дифференциале центральные зубчатые колеса имеют одинаковые числа зубьев и вращаются в разные направления, то передаточное отношение от водила к любому из центральных колес равно 2. Теперь снова вернемся к кинематической схеме (см. рис. 119) и составим уравнение кинематического баланса цепи дифференциала, учитывая, что при перемещении инструмента на величину хода зуба (Pz) заготовка повернется на один оборот. Схема цепи: ходовой винт 10x1, червячная передача 24/1, коническая передача 23/22, сменные зубчатые колеса гитары дифференциала a1b1c1d1, коническая передача 27/27, червячная передача 1/45, дифференциал (i=2), сменные зубчатые колеса гитары деления (i = 24K/z), цилиндрические передачи 33/33, 35/35, червячная передача 1/96, заготовка. Уравнение кинематического баланса:

Подставив в это уравнение значение

и преобразовав его, получим формулу настройки гитары дифференциала

где a1, b1, c1, d1 — числа зубьев сменных колес гитары дифференциала, β — угол наклона зуба нарезаемого зубчатого колеса, К — число заходов червячной фрезы, mn — нормальный модуль нарезаемого колеса.

Последовательность наладки и подготовка станка к работе

Наладка зубофрезерного станка любого типа включает в себя ряд операций, которые рекомендуется выполнить в определенном порядке. Например, устанавливать суппорт на угол нужно сразу после установки фрезы, а фрезу следует ставить раньше заготовки. На примере зубофрезерного станка 5М324А подробно рассмотрим, как нужно настраивать станок на нарезание стального прямозубого колеса модулем 6 мм, с числом зубьев 30, червячной фрезой диаметром 125 мм, методом попутного фрезерования, в полуавтоматическом режиме работы станка. Необходимо получить зубчатое колесо 7-й степени точности (по ГОСТ 1643— 72). Обычно при наладке зубофрезерного станка выдерживается следующая очередность выполнения работ: проверка исправности станка и готовности его к работе; настройка гитар главного движения, подач, деления и дифференциала; установка инструмента; установка угла наклона суппорта; установка заготовки; установка упоров глубины и длины фрезерования; установка переключателей на панели управления. Во время осмотра станка обращают внимание на присоединение к нему заземления, наличие масла в глазках маслоуказателей и т. д. На рис. 122 показано расположение маслоуказателей на станке, которые необходимо осматривать.

C лицевой стороны станка расположены масло-указатели контроля смазки, поступающей в важнейшие механизмы. По маслоуказателю 1 еще до включения станка наладчик определяет наличие масла смазки в основном резервуаре станины. Маслоуказатели 2 — суппортной стойки, 3 — общей смазки суппорта, 4 — смазки основного подшинника суппорта и 5 — смазки механизмов контрподдержки заполняются при работе насоса смазки. Во время работы станка периодически необходимо проверять, имеется ли масло в этих маслоуказателях. Если в каком-либо из них оно отсутствует, то работу на станке нужно немедленно прекратить и выяснить причину непоступления масла в эту точку. Смазка механизмов станка — централизованная, за исключением отдельных узлов и открытых мест направляющих. В эти точки масло подается насосом, называемым лубрикатором. Лубрикатор 6 вращают рукояткой несколько раз в течение всей работы станка. C задней стороны станка расположены маслоуказатели: 7 — редуктора шнека транспортера стружки, 8 — резервуара охлаждающей жидкости. После того как наладчик убедится в наличии масла во всех резервуарах, можно включить электродвигатель смазки и гидравлики и проверить показание манометра 9. Манометр включается нажатием на кнопку золотника, находящегося под ним, и должен показывать давление 18—20 кгс/см2. Внешний осмотр станка заканчивается проверкой положения упоров, ограничивающих ход каретки суппорта и стола. После этого можно приступать к настройке гитар станка, включать главный электродвигатель и производить различные установки и проверки механизмов.