Затыловочные станки предназначены для затылования задних поверхностей зубьев дисковых фасонных (рис. 14.1, а) и модульных (рис. 14.1,6) фрез, резьбовых дисковых и гребенчатых (рис. 14.1,в) фрез,

ЗАТЫЛОВОЧНЫЕ СТАНКИ

14.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Затыловочные станки предназначены для затылования задних поверхностей зубьев дисковых фасонных (рис. 14.1, а) и модульных (рис. 14.1,6) фрез, резьбовых дисковых и гребенчатых (рис. 14.1,в) фрез, цилиндрических фрез с прямыми и винтовыми (рис. 14.1,г) зубьями, червячных цилиндрических (рис. 14.1,д) и конических (рис. 14.1,е) зуборезных фрез, метчиков и плашек с целью сохранения неизменности профиля зубьев и величин задних углов режущих зубьев при переточках их по передним поверхностям.

Рис. 14.1. Виды фрез, затылуемых на токарно-затыловочных станках

А – фасонная дисковая; б – модульная дисковая; в – резьбовая гребенчатая; г – цилиндрическая с винтовыми зубьями; д – червячная коническая

Форма задних поверхностей затылуемых зубьев в направлении падения затылка у дисковых и гребенчатых фрез образована архимедовой спиралью, а у остальных инструментов - сложной пространственной спиралью.

При затыловании инструментов профильными резцами форма задних поверхностей зубьев образуется методом следа посредством одного сложного движения формообразования. Характер этого движения зависит от вида затылуемого инструмента.

Для затылования дисковых и гребенчатых цилиндрических фрез необходимо движение Ф_v(B₁ П₂)» для цилиндрических червячных фрез и метчиков – Ф_v(В1П2Пз) и для конических червячных фрез и метчиков –Ф_v(В₁П₂ПзП₄). При затыловании шлифованием профильными кругами форма задних поверхностей зубьев образуется методом касания с помощью двух движений формообразования - простого и сложного. Простым движением является врашательное движение круга Фv(Ви), а сложным - одно из перечисленных выше движений в зависимости от вида затылуемого инструмента.

Форма задней поверхности зубьев у цилиндрических фрез для обработки плоскостей (рис. 14.1,г) образована в поперечном сечении архимедовой спиралью, а в продольном направлении прямой или цилиндрической винтовой линией. Для образования формы зубьев в поперечном сечении необходимо сложное движение Фv(В₁П2), а в продольном направлении для прямого зуба - Фs(Пз) и для винтового зуба -Фs(П₃В₅).

Помимо процесса формообразования при затыловании многозубчатых инструментов необходимы движения деления. У дисковых, гребенчатых и цилиндрических фрез вершины зубьев расположены равномерно по окружности и поэтому делительным движением будет простое вращательное Д(В1). Зубья цилиндрических червячных фрез и метчиков расположены по винтовой цилиндрической линии, а зубья конических червячных фрез и метчиков - по конической винтовой линии и в соответствии с этими делительными движениями будут Д(В1Пз) и Д(В1П₃П₄).

Затыловочные станки по конструктивному оформлению схожи с токарными и их основной особенностью является наличие механизма затылования. Этот механизм располагается в суппорте станка и предназначен для обеспечения возвратно-поступательного движения П2 резца (рис.1,а) в направлении к затылуемой поверхности и от нее. Возвратно-поступательное движение резца обеспечивается применением дисковых сменных кулачков специального профиля (рис. 1,6). Профиль кулачка имеет рабочую abc и нерабочую са части. Рабочую часть кулачка выполняют по архимедовой спирали, а нерабочую - по плавной кривой.

Рис.14.2. Механизм затылования

а - схема затылования; б – сменный кулачок; в – затылочный суппорт токарно-затыловочного станка

Сменный кулачок 1 (рис. 2,в), установленный в суппорте станка, под воздействием пружины 2 находится в постоянном контакте с пальцем 3, расположенном в подвижной части суппорта 4 с резцедержателем. При вращении кулачка его рабочая часть воздействует на палец и подвижная часть суппорта перемещается на затылуемый зуб инструмента, сжимая пружину. Возврат подвижной части суппорта в исходное положение осуществляется пружиной по кривой нерабочей части профиля кулачка. Вращение кулачка кинематически связано с вращением шпинделя станка и соотношение их скоростей регулируется с помощью гитары затылования.

14.2. КИНЕМАТИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ СТАНКОВ

Рассмотрим структурную схему (рис.З) и кинематическую настройку универсального затыловочного станка на примере червячной фрезы, когда используется большая часть имеющихся в нем кинематических цепей. Затылование таких фрез осуществляется с помощью сложного формообразующего движения Ф_v(В1П2Пз), представляющего собой совокупность функционально согласованных между собой вращения В] шпинделя с затылуемой фрезой, поперечного перемещения П2 затыловочного суппорта (5) от кулачка К и продольного перемещения Пз каретки (6) вдоль оси затылуемой фрезы.

Внутренняя структурная связь кинематической группы, создающей движение Ф_v(В1П2Пз), обеспечивается двумя функциональными цепями: затыловочной, соединяющей шпиндель с кулачком через звено 1 и гитару затылования i’_зат, и винторезной, соединяющей шпиндель с кареткой через звенья 3, 4, винторезную гитару i_винт и ходовой винт (х.в.). Внешняя структурная связь группы Ф_и обеспечивается целью, соединяющей источник движения М с звеном 1 через гитару скорости i_v.

Рис. 14.3. Обобщенная структурная схема токарно-затыловочного станка.

Внутренние функциональные цепи с соответствующими им гитарами группы Ф_v должны обеспечивать следующие условия кинематического согласования перемещений своих конечных звеньев:

а) винторезная цепь;

I об. фрезы <*> Т мм продольного перемещения каретки, где Т - осевой шаг винтовой нарезки червячной фрезы;

б) цепь затылования:

I об. фрезы <-> Zв/K об. кулачка (или двойных ходов затыловочного суппорта), где Zв - число зубьев, расположенных на длине одного полного витка винтовой нарезки зубев червячной фрезы, а К - _ЧИСЛО рабочих участков профиля затыловочного кулачка.

Число Zи Т - всегда дробное и оно может быть выражено через параметры затылуемой фрезы в виде;

Zв=Z(1+ Т/Т)

где Zи Т — число и шаг винтовых стружечных канавок фрезы.

Таким образом, условие кинематического согласования перемещений конечных звеньев затыловочной цепи имеет вид:

1 об фрезы <-> Z/K(1 + т/Т)

Из его анализа следует, что за один оборот фрезы кулачок должен сделать суммарное число оборотов равное В'₁ + В₂” которое обеспечивается расчетом и осуществляется через цепь затылования. Однако суммарное число оборотов кулачка можно обеспечить и другим способом - за счет физического сложения слагаемых В'₁ и В₂”. Для этого в структуру станка вводят суммирующий механизм 2 (дифференциал) и еще одну внутренную функциональную цепь, называемую дифференциальной. В этом случае условие кинематического согласования вращений фрезы и кулачка будет обеспечиваться двумя цепями; затыловочной и дифференциальной, которая будет соединять шпиндель с кулачком через звенья 3, 4, дифференциал и гитары i_BMHT, и i^. Причем затыловочной цепью будет обеспечиваться условие согласования вида:

I об. фрезы <—> Z/K об. кулачка, а дифференциальной цепью - I об. фрезы <-> Z/K * т/Т об. кулачка.

Структура станка, включающая в себя дифференциал с дифференциальной цепью называется дифференциальной, а при отсутствии их — бездифференциальной. Аналогично названию структур затыловочных станков классифицируются и названия их настроек. Выпускаемые отечественной промышленностью универсальные затыловочные станки имеют дифференциальную структуру. В этом случае обеспечивается удобство настройки затыловочных станков, благодаря тому, что передаточные отношения гитар настройки зависят лишь от одного какого-либо параметра фрезы, а именно:

1 винт - f(r) I зат = f(Z) и iдиф ~ f(T).

1 1ри этом необходимо располагать гитары станка в его структуре так как показано на рис. 14.3. Увеличение числа внутренних функциональных цепей с двух до трех усложняет структуру группы Фу и в соответствии с этим изменяется ее условная запись - вместо Фу(В|П₂ГЬ) она может быть представлена, как Фу (ВjFV * Пг’ЧЪ).

Для определения формулы настройки органа i_v с помощью которого изменяют скорость движения Ф_у, используется кинематическая цепь между источником движения М и шпинделем фрезы. чере1 которую обеспечивают следующее условие согласования вращений ее конечных звеньев: п_м об/мин ротора электродвигателя -> п_ф об/мин фрезы, где Пф - число оборотов в минуту фрезы, назначаемое для ее затылования.

Наряду с движением Фу^Г^ГЬ) в станке осуществляются делительное ДСВ*ГЫ и вспомогательное Всп(П?) движения. Последнее обеспечивает быстрое перемещенэдйф затыловочного суппорта с резцом от фрезы под действием пружины (7) в ис ходя^

гатылования следующего зуба. Делительным же движением обеспечиваются согласованные поворот фрезы и перемещение каретки в такое положение, при котором в момент начала затылования всегда перед резцом оказывается очередной зуб инструмента. Из сопоставления структуры движений Д и Фу, видно, что движение Д является составной частью движения Фу и оно либо входит в состав формообразующего, либо существует самостоятельно (в момент отскока резца). Переход движения Д из одного состояния в другое и наоборот объясняется периодичностью прекращения и восстановления движения формообразования Фу, осуществляемое затыловочным кулачком.

Помимо функции прекращения и восстановления движения Ф_у кулачок в группе движения деления Д выполняет роль отсчетного звена. Каждый полный оборот кулачка соответствует числу обработанных зубьев. В связи с этим нередко затыловочную цепь с органом настройки i_3aT, в которой располагается кулачок, называют делительной цепью.

Внутренняя структурная связь группы деления обеспечивается винторезной цепью, а внешняя связь включает в себя цепь, соединяющую источник движения М со звеном 3, а также одну (в бездифференциальной структуре станка) или две цепи (в дифференциальной структуре), соединяющие отсчетное звено группы, т.е. кулачок, со шпинделем Фрезы.

Таким образом, структура группы деления Д(В|Пз) содержит те же кинематические элементы (цепи и органы настройки), что и группа формообразования Фу(В|П₂Пз), но функциональное назначение некоторых из них имеет двойственный характер. Например, по отношению к группе Ф_у затыловочная и дифференциальная цели являются внутренними цепями, а их гитары и кулачок относятся к органам настройки на траекторию движения Ф_у. По отношению же к группе Д эти же цепи входят в состав внешней связи группы, а их гитары и кулачок являются органами настройки движения Д на параметр пути.

Кинематическая группа, создающая движение Всп(П7) является весьма простой. Ее внутренняя и внешняя структурные связи объединены и обеспечиваются пространственной связью кинематической поступательной парой - затыловочным суппортом и его направляющими на каретке. В качестве источника движения используется потенциальная энергия сжатой пружины. При затыловании цилиндрических метчиков с винтовыми стружечными канавками используются те же движения, цепи и настройки, что и при затыловании червячно-модульных фрез.

Наибольшая часть имеющихся в затыловочных станках кинематических цепей используется также при затыловании цилиндрических фрез с винтовым зубом остроконечным резцом. Настройка станка на затылование этих фрез может быть дифференциальной и бездифференциальной. Затылование цилиндрических фрез с винтовым зубом осуществляется двумя формообразующими движениями Ф_Ч(В|П₂) и Ф₅(П₃В₅). Внутренняя связь группы, создающей движение Ф„ обеспечивается затыловочной цепью с гитарой i_MT. Условие кинематического согласования перемещений конечных звеньев цепи имеет вид:

1 об. фрезы <-> Z/K об. кулачка,

где Z - число зубьев фрезы, а К число рабочих участков кулачка.

Внешняя связь группы Ф„ обеспечивается цепью, соединяющей источник движения М через орган настройки i_v на скорость движения Ф„ со звеном 1.

Внутренняя связь группы, создающей движение Ф₅(ПзВ₅), обеспечивается не винторезной цепью, а цепью, соединяющей каретку 6 с кулачком через звено 4, гитару 1_ДИф, и суммирующий механизм Щ Это связано с тем, что дополнительный к основному вращению В| доворот В₅ фреза, необходимый для получения винтовой линии зубьев с шагом Т и связанный с продольным перемещением Пз каретки, осуществляется кулачком. Так как доворот кулачка связан с продольным перемещением Пз каретки и учитывается настройкой цепи, соединяющей каретку с кулачком, то эта цепь с гитарой Я и обеспечивает внутреннюю связь группы Ф₅. Условие кинематического согласования конечных звеньев этой цепи имеет вид:

S мм перемещения каретки <-> ± Z/K * S/Т об. кулачка,

где S - величина продольного перемещения каретки в мм; знак плюс Соответствует левому, а знак минус - правому направлению винтовой [линии зуба.

Внешняя связь группы Ф5 обеспечивается цепью, соединяющей Источник движения М с звеном 4 через звенья 1, 2 и органы настройки i_v и i_s. Для определения формулы настройки органа i_s используз^Фй цепь между шпинделем и кареткой, обеспечивающая следующее условие согласования перемещений ее конечных звеньев:

1 об. фрезы <-> S мм перемещения каретки.

При бездифференциальной настройке суммарное вращение кулачку обеспечивадЦ^ЭДжШрЯ^! затыловочной цепи из условия:

\ об. фрезы <•> Z/k (I +- S/Т) об. кулачка,

а гитара дифференциала при этом отключается, как и отключается при затыловании цилиндрических фрез с прямыми зубьями.

При затыловании дисковых фасонных, модульных и резьбовых фрез используется лишь одна внутренняя цепь - затыловочная с гитарой i_MT. Для затылования цилиндрических гребенчатых (кольцевых) фрез возникает необходимость в двух делительных движениях Д|(В|) и Д>(Пб). Если первое нужно для равномерного размещения зубьев одного кольца по окружности, то второе - для равномерного размещения колец зубьев по длине фрезы на расстоянии друг от друга, равном шагу т резьбы,, нарезаемой фрезой. Движение ДгСПь) осуществляет каретка станка.

При затыловании конических червячных и резьбовых фрез, а также конических метчиков в структуре шыловочного станка должна быть цепь, осуществляющая непрерывное поперечное перемещение затыловочного инструмента с органом настройки i_K0„ При этом условие кинематического согласования продольного перемещения П, каретки с поперечным перемещением П4 поперечного суппорта имеет вид:

L мм продольного перемещения <-> L • tga мм поперечного перемещения, где L - произвольная величина» а a - половина угла при вершине конуса затылуемого инструмента.

На рис. 5 представлена кинематическая схема токарно-затыловочного станка модели 1Е811 для затылования любых фрез с наибольшим диаметром обработки 250 мм, числом затылуемых зубьев 1...40, с наибольшим ходом затылования 20 мм, с шагом спирали стружечных канавок 100...48000 мм. Расстояние между центрами 530 мм. Вращение шпинделя осуществляется от электродвигателя Ml по цепи привода через зубчато-ременную передачу со шкивом Z = 26 и Z = 29 на автоматизированную коробку скоростей (АКС), имеющую на выходном валу девять разных частот вращения, далее через зубчато-ременную передачу Z = 22 и Z = 34 на входной вал шпиндельной бабки. Во время рабочего хода включается электромагнитная муфта ЭМ1 и движение от входного вала через двойной блок зубчатых колес 52/52 или 21/84, зубчатые передачи 42/65, 22/88 и 24/96 передается на шпиндель. Уравнение кинематического баланса этой цепи привода будет иметь вид:

п_М| (1500) 26/29 iакс 22/34 52/52 (или 21/84) 42/65 22/88 24/96 | п_ш„.

где I акс - передаточное отношение АКС, п_шп - частота вращения шпинделя.

АКС и шпиндельная бабка обеспечивают 15 различных частот вращения шпинделя в диапазоне 2.25...56 мин" При холостом обратном ходе, при котором осуществляется возврат суппорта и реверсирование вращения шпинделя, включается электромагнитная муфта ЭМ2 и уравнение кинематического баланса цепи будет записано так:

Кинематическая структура станка имеез три функциональные цепи, используемые при затыловании разных видов инструментов. 11ри затыловании всегда используется цепь затылования станка, кагорам функционально согласуем вращение шпинделя станка с вращением сменного кулачка затылования, выполняя условие, что за один оборот затылуемой фрезы кулачок должен сделать столько оборотов, сколько зубьев у дисковой фрезы или стружечных канавок у цилиндрических фрез и метчиков. Уравнение кинематического баланса затыловочной цепи имеет вид:

1 об. шп. фрезы 96/24 88/22 (или 55/55 при расцеплении муфты М3) * 48/50 50/50 50/48 i£ i_ш 27/27 - Z/K об. кул»,

где i£ - передаточное отношение конического дифференциала, равное 1 при остановленном ведиле; /_ш - передаточное отношение гитары затылования; Z - число зубьев дисковой фрезы или стружечных канавок у других затылуемых инструментов; К - число рабочих участков сменного кулачка.

Второй функциональной цепью, которая всегда используется при затыловании цилиндрических и червячных фрез и метчиков с винтовыми стружечными канавками является винторезная цепь, обеспе­чивающая функциональное согласование вращения шпинделя с продольным перемещением суппорта станка. При этом должно выполняться условие: за один оборот фрезы суппорт с резцом должен пере­меститься вдоль оси фрезы на величину, соответствующую осевому шагу винтовой нарезки зубьев фрезы или метчика (т) или для случая затылования цилиндрической фрезы с винтовыми зубьями - шагу Т винтовой линии зубьев. Уравнение кинематического баланса винто резной цепи имеет вид:

I об _шп фр 55/55 (или 96/24 55/55 или 96/24 88/22 55/55) 60/60 60/60 \_шнт 12 * P_f где i_B„„_T - передаточное отношение винторезной гитары; Р - перемещение в мм суппорта, равное т или 7; в скобках указаны передаточные отношения передач участков звеньев, называемых звеном увеличения шага при затыловании фрез с большими шагами т.

Третьей функциональной цепью, которую используют при затыловании инструментов с винтовыми стружечными канавками, является дифференциальная цепь, обеспечивающая, как и цепь затылования, функциональное согласование вращения шпинделя фрезы с вращением кулачка. Ирм настройке этой цели выполняется условие, что за один оборот фрезы кулачок должен получить часть оборота, исчисленную величиной Х/К T/Тучитывающей угол наклона винтовых канавок фрезы.

С целью согласования начала момента затылования резцом зуба фрезы с ее noeopoT9|i;S осуществляют коррекцию процесса затылования, обеспечивающую необходимый доворот кулшв^^^^ помощью цепи: электродвигатель М2, ременная передача со шкивами 090, червячная передач*]! конический дифференциал с Г =2, гитара дифференциала i_;imb и далее по участку ДифференцйШ цепи до кулачка. Коррекция осуществляется нажатием толчковой кнопки управления злектродвип!

М2. • mIL '

При наладке станка необходимо точно расположить ось симметрии профиля чагылчемого] линии расположения зубьев на фрезе (окружности или винтовой линии). Для этого наладочное движение суппорта с резцом вдоль оси фрезы по цепи: электродвигатель передача со шкивом 090, червячная пара 2/35, конический дифференциал с передаточ^

-2, (гак как в этом случае верхнее центральное колесо заторможено и движение nepcj

нижнее центральное колесо) далее на винтовую цилиндрическую передачу 45/30 и через замкнутую муфту М4 на ходовой винт суппорта. При этом муфта М2 разомкнута и находится в нейтральном положении. Наладочное движение осуществляется электродвигателем М2 нажатием толчковой кнопки управления.

На станке можно производить и токарную обработку цилиндрических поверхностей. Для этого используют цепь подач при отключении цепи затылования с помощью муфты Мз, которая должна находиться в нейтральном положении, и муфты Ml. В этом случае вращение шпинделя станка согласуют с продольным перемещением по цепи, уравнение кинематического баланса которой имеет следующий вид:

1 об.шп. 55/55 60/60 60/60 18/30 30/60 1/39 39/48 12 =S где S - продольная оборотная подача суппорта, мм/оборот.

Переключением передвижного зубчатого колеса Z = 55 звена увеличения шага обеспечиваются значения величин продольных подач, которые можно увеличивать в четыре и в шестнадцать раз.

Дата добавления: 2015-08-28