Зубодолбежный станок
Полезная модель относится к станкостроению, а именно - к полуавтоматическим станкам для нарезания цилиндрических зубчатых колес с наружным и внутренним зацеплением методом обкатки долбяком в условиях единичного и серийного производства. Станок позволяет вести обработку колес внутреннего и наружного зацепления с максимальным модулем 8 мм и диаметром обработки до 500 мм. От станков аналогичного назначения, содержащих станину с поперечными и продольными направляющими, закрепленную на станине с возможностью поперечного перемещения относительно станины стойку с кареткой, суппорт со шпинделем, долбяком с приводом его вращения, устройством отвода долбяка при обратном его ходе, приводом перемещения шпинделя, размещенный на направляющих станины с возможностью перемещения вдоль ее продольной оси снабженный приводом вращения вокруг вертикальной оси поворотный стол с элементами закрепления обрабатываемой заготовки зубчатого колеса предлагаемый станок отличается устройством отвода долбяка при его обратном ходе, которое выполнено в виде соединенного со шпинделем привода, при этом шпиндель снабжен закрепленной на суппорте осью качания его в плоскости, расположенной вдоль продольной оси станины и приводом его поворота относительно вертикальной оси. Главный привод станка и привод шпинделя может быть выполнен в одном из вариантов - только с электроприводом, в качестве которого используются линейные электродвигатели или комбинированным, при этом привода выполняются электрогидравлическими, причем в качестве электрической составляющей приводов используются линейные электродвигатели. Для контроля перемещения подвижных рабочих частей станка он снабжен датчиками, которые подключены на вход системы числового
программного управления, выходы которой через согласующие элементы подключены к управляемым приводам. В отличие от известных станков для изготовления цилиндрических зубчатых колес методом обкатки долбяком предлагаемый станок благодаря управлению от системы ЧПУ приводами и качающемуся шпинделю позволяет в широких пределах изменять модуль зубчатого колеса как при наружной, так и при внутренней обработке, значительно снизить трудоемкость операции и ее технологическое время, повысить точность изготовления колес и их качество. Предлагаемые технические решения использованы при проектировании и изготовлении станка модели 5А140 МФ5 Рязанским Станкостроительным заводом (ОАО »РСЗ»)
Предлагаемая полезная модель относится к станкостроению, а именно - к зубодолбежным станкам, предназначенным для нарезания долбяком цилиндрических зубчатых колес внешнего и внутреннего зацепления, а также зубчатых реек и зубчатых секторов и может быть использована в различных машиностроительных отраслях промышленности при производстве металлообрабатывающих и иных станков, транспортных средств и оборудования различного назначения.
Зубодолбежные станки в настоящее время используются для обработки цилиндрических зубчатых колес с внешним и внутренним зацеплением и главным образом для обработки многовенцовых зубчатых колес, с прямыми и косыми зубьями, с бочкообразной и конической формой зуба, блочных зубчатых колес с близко расположенными венцами, а также шевронных колес. Область применения этих станков - массовое производство, а также индивидуальное производство и ремонтно-механические цехи, при этом качество чистоты поверхности зубьев, обработанных долбяком, из-за большого количества резов, приходящихся на образование профиля выше, чем при обработке, например, фрезой, а возможность нарезания блочных зубчатых колес и колес с внутренним зубом делает зубодолбежные станки незаменимыми не только в ремонтных цехах, но и при серийном производстве.
В технике изготовления цилиндрических зубчатых колес известен станок модели 5122 [1], в котором установка межосевого расстояния, а также врезание на глубину зуба осуществляется перемещением стола с изделием, а зазор между долбяком и нарезаемым колесом создается отводом долбяка в направлении общей оси долбяка и колеса или под углом к основному отводу за счет одновременного с отводом смещения стойки в поперечном направлении. Известный станок позволяет обрабатывать изделие диаметром до 200 мм. с наибольшим модулем
нарезаемых зубчатых колес до 5 мм, наибольшей шириной-нарезаемого венца зубчатого колеса до 50 мм и числом нарезаемых зубьев 19-204.
Станок содержит станину с продольными и поперечными направляющими и закрепленную на ней стойку, механизм врезания с гидроцилиндром клиновой ползушки, размещенный на направляющих станины стол с элементами крепления обрабатываемой детали, приводом реверсивного поворота вокруг вертикальной оси и механизмом подъема стола. В столе также размещен механизм настройки на межосевое расстояние, выполненный в виде винта и передвижного упора, а также гитара деления. На стойке смонтирован главный привод, кулисный механизм, передающий движение шпинделю суппорта, коробка круговых подач и сменные зубчатые колеса гитары подач.
Возвратно-поступательное движение долбяку осуществляется посредством кулисного механизма от главного привода, причем частота движения долбяка соответствует частоте главного приводного вала.
Известный станок имеет ряд существенных недостатков, заключающихся в том, что наладка станка из-за наличия большого количества кинематических пар, в том числе сменных, требует трудоемких ручных операций, что не способствует рентабельному проведению на станке универсальных работ. Кроме того, на станке нельзя обрабатывать многовенцовые зубчатые колеса. Обрабатываемые детали имеют недопустимые отклонения по диаметрам впадин, по толщине зубьев и шагу, а настройка вручную гитар, технологическая настройка, крепление и съем обрабатываемой детали требует больших затрат времени и трудозатрат.
Известен также широко применяемый в промышленности зубодолбежный станок модели 5А140П производства ОАО «Егорьевский станкозавод «Комсомолец» [2], принятый за прототип, содержащий станину с поперечными и продольными направляющими, закрепленную на станине с возможностью поперечного перемещения относительно станины стойку, суппорт со шпинделем, долбяком с приводом его вращения, устройством отвода долбяка при обратном его ходе, приводом перемещения шпинделя, размещенный на направляющих станины с возможностью перемещения вдоль ее продольной оси снабженный
приводом вращения вокруг вертикальной оси поворотный стол с элементами закрепления обрабатываемой заготовки зубчатого колеса. Станок имеет гитару числа двойных ходов долбяка (гитара скорости), гитару (механизм) круговых подач, механизм радиальной подачи на глубину врезания, механизм отвода долбяка во время холостого хода последнего.
В известном станке устройство для отвода (отскока) долбяка при обратном его ходе осуществляется при помощи механизма, включающего профилированный кулачок, сопряженный через кинематические связи с приводом и силового рычага, сопряженного с кулачком. Такое построение механизма при значительных массах суппорта, шпинделя с долбяком и взаимосвязанных с ними деталей приводит к большим инерционным ударным перегрузкам, что сказывается на стойкости деталей к износу, ограничивает как частоту вращения долбяка, так и частоту его двойных ходов, не позволяя повышать производительность станка, а также к снижению точности изготавливаемых зубчатых колес. Станок позволяет обрабатывать зубчатые колеса с модулем 8 мм, а для перехода на другой модуль, меньший указанного значения, требуется смена передаточных звеньев в кинематической схеме станка, что связано со значительными потерями времени, трудоемкими настройкой и наладкой. Кинематическая схема станка, содержащая большое количество зубчатых кинематических пар, требует операций настройки делительных пар.
Целью предлагаемой полезной модели является упрощение кинематической схемы станка за счет уменьшения количества промежуточных звеньев, повышение его производительности и точности, а также расширение технологических возможностей при обработке зубчатых колес в широком диапазоне модулей, диаметров и толщин заготовки.
Поставленная цель достигается тем, что в станке, содержащем станину с поперечными и продольными направляющими, закрепленную на станине с возможностью поперечного перемещения относительно станины стойку, суппорт со шпинделем, долбяком с приводом его вращения, устройством отвода долбяка при обратном его ходе, приводом перемещения шпинделя, размещенный на
направляющих станины с возможностью перемещения вдоль ее продольной оси снабженный приводом вращения вокруг вертикальной оси поворотный стол с элементами закрепления обрабатываемой заготовки зубчатого колеса, согласно полезной модели устройство для отвода долбяка при его обратном ходе выполнено в виде привода, соединенного со шпинделем, а сам шпиндель снабжен закрепленной на суппорте осью качания его в плоскости, расположенной вдоль продольной оси станины и приводом его поворота относительно вертикальной оси. Главный привод и привод шпинделя могут быть выполнены на основе линейных электродвигателей или электрогидравлическими. В последнем случае на основе линейных электродвигателей выполняется электрическая составляющая приводов. Кроме того, в станок введены датчики линейного перемещения суппорта, углового перемещения шпинделя относительно вертикальной оси, углового перемещения стола относительно вертикальной оси и продольного перемещения стола относительно станины, а также система числового программного управления (ЧПУ), вход которой соединен с вышеуказанными датчиками, а выход через согласующие элементы соединен с соответствующими приводами.
Предлагаемый станок представлен на чертежах, где:
- на Фиг.1 показана кинематическая схема станка;
- на Фиг.2 показана блок-схема взаимосвязей системы ЧПУ с элементами управления приводами движения долбяка, углового перемещения шпинделя, поворота стола относительно вертикальной оси и движения стола относительно продольной оси станины станка.
Станок содержит (см. Фиг.1) станину 1 с направляющими 2. На станине закреплена с возможностью поперечного перемещения относительно станины стойка. На направляющих 2 станины размещен поворотный стол 3 с закрепляемой заготовкой детали 4. В корпусе 5 суппорта 6 установлен шпиндель 7 с закрепленным в нем долбяком 8. Возвратно-поступательное движение долбяка осуществляется линейным электродвигателем 9, а его вращение осуществляется от привода 10, снабженного датчиком 11 углового перемещения шпинделя
относительно вертикальной оси. Линейный двигатель 9 снабжен датчиком 12 линейного перемещения суппорта. Шпиндель 7 снабжен осью качания 13 и линейным электродвигателем 14, с помощью которого шпиндель может отклоняться от вертикальной оси в пределах до ±5 мм, что необходимо для обеспечения холостого хода долбяка на различных режимах обработки, а также при обработке наружных или внутренних зубьев колеса. Двигатель 14 снабжен датчиком 15 линейного перемещения суппорта. Стол 3 перемещается вдоль направляющих станины 2 при помощи привода 16, снабженного датчиком 17 продольного перемещения стола относительно станины. Поворот стола вокруг вертикальной оси осуществляется от привода 18, снабженного датчиком 19 углового перемещения стола относительно вертикальной оси. Станок снабжен транспортером стружки 20 с приводом 21, гидростанцией 22 с приводом 23, насосом смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) 24 с приводом 25 и станцией смазки 26 с приводом 27. Управление станком в наладочном, ручном и автоматическом режиме осуществляется с пульта управления 28 посредством (см. Фиг.2) системы ЧПУ 29 через согласующие элементы 30.
Предлагаемый станок работает следующим образом. На поворотный стол 3 устанавливается и закрепляется подлежащая обработке заготовка зубчатого колеса 4. С пульта управления 28 подается команда в ручном режиме на систему ЧПУ 29, в которую предварительно введена программа обработки зубчатого колеса в соответствии с технологической картой, включаются приводы транспортера стружки 20, гидростанции 22, насоса СОЖ 24 и станции смазки 26, после чего в ручном режиме поворотный стол 3 перемещается в зону возвратно-поступательного движения долбяка и включаются приводы 9, 10, 14, 16, 18 и производится контрольная обработка заготовки колеса по предварительно введенной программе, содержащей теоретические расчетные данные параметров обработки колеса. После окончания обработки в систему ЧПУ вводятся корректирующие поправки и станок переводится в автоматический режим обработки предварительно установленной рабочей заготовки зубчатого колеса.
Технические решения, примененные в предлагаемой полезной модели, позволяют значительно сократить количество кинематических пар, упростить кинематическую схему, повысить точность обработки и производительность станка, расширить его технологические возможности при обработке зубчатых колес различной конфигурации и назначения.
Предлагаемые технические решения использованы при проектировании и изготовлении зубодолбежного станка - полуавтомата модели 5А140МФ5 (Ф6) на Рязанском станкостроительном заводе (ОАО «РСЗ»).
Библиографические ссылки.
1. Ф.А.Барбашов, Б.Н.Сильвестров «Фрезерные и зуборезные работы», М., «Высшая школа», 1983 г., стр.207-210.
2. М.Л.Фингер «Цилиндрические зубчатые колеса»». Теория и практика изготовления, М., «Научная книга», 2005 г., стр.217-219.
1. Зубодолбежный станок, содержащий станину с поперечными и продольными направляющими, закрепленную на станине с возможностью поперечного перемещения относительно станины стойку, суппорт со шпинделем, долбяком с приводом его вращения, устройством отвода долбяка при обратном его ходе, приводом перемещения шпинделя, размещенный на направляющих станины с возможностью перемещения вдоль ее продольной оси снабженный приводом вращения вокруг вертикальной оси поворотный стол с элементами закрепления обрабатываемой заготовки зубчатого колеса, отличающийся тем, что в нем устройство для отвода долбяка при его обратном ходе выполнено в виде привода, соединенного со шпинделем, а сам шпиндель снабжен закрепленной на суппорте осью качания его в плоскости, расположенной вдоль продольной оси станины, и приводом его поворота относительно вертикальной оси.
2. Зубодолбежный станок по п.1, отличающийся тем, что в нем главный привод и привод шпинделя выполнены на основе линейных электродвигателей.
3. Зубодолбежный станок по п.1, отличающийся тем, что в нем главный привод и привод шпинделя выполнены электрогидравлическими, причем электрическая составляющая выполнена на основе линейных электродвигателей.
4. Зубодолбежный станок по пп.1-3, отличающийся тем, что в него введены датчики линейного перемещения суппорта, углового перемещения шпинделя относительно вертикальной оси, углового перемещения стола относительно вертикальной оси и продольного перемещения стола относительно станины, а также система числового программного управления, вход которой соединен с вышеуказанными датчиками, а выход через согласующие элементы соединен с приводами.
