НАЗНАЧЕНИЕ, УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ЗУБОСТРОГАТЛЬНОГО СТАНКА МОД. 5П23БП

Зубострогальный станок мод. 5П23БП является полуавтоматом и предназначен для чернового в чистового нарезания прямозубых кони­ческих колес методом обката в условиях серийного и мелкосерийного производства.

5.4.1. Основные технические данные

а) модуль нарезаемого колеса, m, мм 0, 5...1, 5;

б) длина образующей делительного конуса. L_е, мм 7...63;

в) наибольший диаметр делительной окружности нарезаемого колесаD, мм...... 125;

г) наибольшая ширина зубчатого венца b, мм 20;

д) числа двойных ходов n, _двх/мин.. 160...800;

е) число скоростей Z..... 8;

ж) угол установки бабки изделия, град 4...90⁰.

5.4.2. ОПИСАНИЕ СТАНКА

Зубострогальпый станок мод. 5П23БП (рис. 3) состоит из следующих основных узлов: станины I, стойки 2, люльки 3, поворотной плиты 4, стола 5 и делительной бабки 6.

Рисунок 3 - Зубострогальпый станок мод. 5П23БП

На направляющих люльки 3 смонтированы два суппорта 7 с резцами. Установка резцов по высоте и по длине производится по специальным калибрам. Установка резцов по длине обеспечивает устатановку вершин pежyщих лезвий в плоскости, проходящей через центр станка.

Установка резцов по высоте обеспечивает пересечение линий движения острия резцов с осью люльки. В процессе работы резцы совершают возвратно-поступательные движения по направляющим люльки 3.

В свою очередь, люлька, соверщая возвратно-вращательное движение вместе с резцами, кинематически воспроизводят движение производящего колеса.

При повороте люльки против часовой стрелки происходит рабочий ход станка, а в обратном направлении - холостой. Во время холостого хода стол с делительной бабкой (бабкой изделия) отводятся от резцов на длину, большую, чем высота зубьев, при этом шпиндель изделия продолжает непрерывное вращение в том же направлении и до начала рабочего хода успевает повернуться на кратное число угловых шагов. Стол с делительной бабкой и заготовкой быстро подводится в рабочее положение и начинается обработка очередного зуба.

Подвод и отвод стола при съеме и установке заготовки в любой момент цикла обработки производится поворотом рукоятки 8 управления гидроприводом. Этой же рукояткой включается и выключается гидравлическое устройство для закрепления заготовки. Для включения и выключения гидравлического привода и всего станка на стойке имеется пульт управления 9.

Обработка зубьев зубчатых колес может производиться за один, два и более проходов.

Каждый из проходов характеризуется величиной снижаемого при­пуска. Установка величины снимаемого припуска производится винтом 10 с лимбом. Устройство для многопроходного нарезания зубьев пред­ставляет собой регулируемый винтовой упор. На барабан винта 10 нанесены деления, указывающие величину припуска, оставленного на последующий проход. Окончательная обработка зуба производится при нулевом положении лимба на барабане.

Для автоматического выключения станка после окончания нарезания всех зубьев предназначен счетчик циклов 11. При настройке счетчика циклов необходимо поворотом круговой шкалы установить против отметки число делений, соответствующие числу нарезаемых зубьев. Нарезание заканчивается, когда ноль на круговой шкале совпадает с от меткой.

 

5.5. КИНЕМАТИЧЕСКИЕ ЦЕПИ СТАНКА 5П23БП

Кинематака станка имеет две формообразующие группы: группу движения скорости резания Ф_v(П₁) и группу движения подачи Ф₅(В₂В₃). Kpoмe того в станке имеются группы движения деления D(В₄), врезания В_р(П₅) и движений подвода и отвода В_сп(П₆).

5.5.1. Движение скорости резания

Движением скорости резанияФ_v(П₁) или главным движением является возвратно-поступательное движение резцов. Движение от эл. двигателя к режущему инструменту передается по следующей кине­матической цепи (рис. 5): Эл. двигатель М ® Z ₂/Z₃ ® Z ₄/Z₅® Z ₅/Z₆® Z ₇/Z₈®

Z ₈/Z₉® гитара скоростей i_y(a/ b)® Z ₁₀/₁₁® Z ₁₁/Z₁₂® Z ₁₂/Z₁₃® кривошинный вал УШ ® кривощипный механизм ® вал IX с дисокм 43 ® движение суппортов П₁. По кинематической цепи движения скорости резания составляем уравнения кинематического баланса:

n _дв.ход = n _{об.эл.дв} 21. 35. 65. 23. 52. i_v. 37. 44. 44

25 65 30 52 36 44 44 62

Рисунок 5 – Кинематическая схемазубострогального станка

Таблица 2

Численные значения Sinb u Cos b

b°			Sinb	Cos b	b°	Sinb	Cos b
0°58'			0, 0I69	0, 9996		0, 3746	0, 9272
0°58'			0, 0212	0, 9998		0, 3907	0, 9205
			0, 419	0, 9703		0, 4226	0, 9063
			0, 2588	0, 9659		0, 4384	0, 8988
			0, 2756	0, 9613		0, 4540	0, 8910
			0, 2924	0, 9563		0, 4695	0, 8829
			0, 3090	0, 9511		0, 5592	0, 8290
			0, 3256	0, 9455		0, 5736	0, 8192
			0, 3420	0, 9397		0, 5876	0, 8090

Решив его относительно гитары настройки, получают уравнение кинематической настройки i_у=n _дв.х./347, 5 (54)

Число двойных ходов суппортов определяется по формуле:

n _дв.х. =1000 V / 2L; (55)

L= b+ l _пер. + l _вр., (56)

где V - скорость резааия в м/мин (выбирается по табл. 5.3);

b - длина зуба в мм;

l _пер.= 5 - перебег резцов y внутреннего тгорца зуба в мм;

l _вр = 3 - перебег резцов ун apyжнoro торца зубе в мм.

Согласно расчетному числу двойных ходов в табл, 5.4 (стр. 75 ) выбирают ближайшее меньшее значение часла двойных ходов и cooтветствующие ему значения чисел зубьев сменных колес а/b гитары ско­ростей.

5.5.2. Движение подачи Ф_s (B₂B₃)

Движение подачи Ф_s (B₂B₃) или движение обката, обеспечивающeeсогласованное вращение заготовки и качанае люльки, является сложным дввжением с незамкнутой траекторией. Кинематическая связь враще­ния заготовки и возвратно-вращательного движения люльки осуществляется по следующей кинематической цепи:

Движение B₂® Z ₂₆/Z₂₅ ® гитара деления i_y (d₂/c₂. b₂/a₂) ® Z ₂₄/Z₂₃®

Z ₂₂/Z₂₁® Z ₂₀/Z₁₉® Z ₂₇/Z₂₈® Z ₂₉/Z₃₀® Z ₃₁/₃₂® Z ₃₂/Z₃₃® Z ₃₃/Z₃₄® гитара обработки i_y(a₂/ b₂. c₂/d₂) ® Z ₃₅/Z₃₆® B ₄ (возвратно-вращатальное движение люльки).

Примечание. При рабочем ходе станка колесо Z ₃₁ входит в зацепление с венцом внутреннего участка составного колеса Z =210, а при холостом ходе с венцо» вквавего участка Z =78.

Кинематическая цепь движения обката получает вращенае по следующей внешней цепи: эл.дв.М → Z ₂ /Z ₃ гитара круговых подач

i_s (a₁/b₁. c₁/d₁) → Z₂/Z₃→ двухсторонняя фрикционная муфта, включен-ная влево → Z₁₇/Z₁₈→ Z₁₉ и далее во внутреннюю связь движения

ф _s (B₂ В₃).

Для определения передаточного отношения гитары обката i_х составляем уравнение кинематического баланса цепи обката, принимая следующие расчетные перемещения конечных звеньев:

I об.заготовки → Z /Z _с оборота производящего колеса.

Здесь: Z - число зубьев заготовки;

Z _с - число зубьев производящего колеса.

Z 120 a₂ c₂ 20 19

— I об.заготовки. ——. i_у (—. —). —. — х

Z _с I b₁ d₁ 20 19

 

19 24 16 34 315 110 a₃ c₃ 2

х —. —. —. —. ——. ——. i_у (—. —). —.

19 60 32 210 110 34 b₃ d₃ 72

Подставив в получйнйое уравнение значение передаточного отно­шения гитары деления i_у, получим:

a₃ c₃ 3. Z _i

i_у = (—. —) = ——(57)

a₃ c₃ Z _с

По полученному эначению передаточного отношения гитары обката i_у i_х, из таблягш 5.5 (стр. 75) с точностью до 0, 0001 подбираются числа зубьев колесa₃, b₃, c₃ , d₃

5.5.З. Движение деления

Делительного механизма, как такового, в станкене имеется. Цепью деления являвтся кинематическая цепь, связывающая распределительный вал со шпинделем изделия.

Шпиндель изделий постоянно вращается в одном направлении и за время цикла, т.е. за время одного оборота распределительного вала Х1У, поворачивается на Z_i/Z оборота. Таким образом, движением де­ления является поворот заготовки за время цикла на целое число зубьев Z, не имеющее общих множителей с числом зубьев Z наре­заемого колеса. Расчетная цепь деления согласовывает вращение расп­ределительного вала Х1У и шпиндель бабки изделия:

Распредел. валXIV→ Z₄₀/Z₃₉→ Z₃₈/Z₃₇→ Z₁₉/Z₂₀→ Z₂₁/Z₂₂→

a₂ c₂

→ Z₂₃/Z₂₄→ i _y (—. — ) → Z₂₅/Z₂₆→ B ₄

b₂ d₂

 

Расчетная цепь при сабочем ходе, получает вращение по той же внешней цепи, что и движение обката, а при холостом ходе по следующей кинематической цепи:

эл.двигатель М → Z₂/Z₃→ Z₄/Z₅→ фрикционная муфта включена, " вправо" → Z₁₆/Z₁₇ → Z₁₇/Z₁₈→ Z₁₉ → и далее в расчетную цепь деления.

Согласно расчетной цепи движения деления cocтавляем уравнение кинематического беланса, исходя из следующиъ рассуждений.

За один оборот распределительного вала XIV заготовка поворачивается наZ_i зубьев, т.е. на Z_i /Z оборот.

Тогда уравнение кинематического баланса имеет вид:

1. 40/1. 19/19. 19/19. 19/19. 20/20. i _{y (}a₂/b₂. c₂/d₂₎ . 1/120 = Z _i /Z

Решив полученное уравнение относительно i_y, имеем:

a₂ c₂ 3Z_i

i _y = (—. — ) → —

b₂ d₂ Z

 

Число эубьев колес a₂ b₂ c₂ d₂ гитары деления подбираются по табл. 5.5 (стр. 75 ).

5.5.4. Движение врезания В_р(П_s)

Движение врезания – движение стола станка по направляющим станины в сторону производящего колеса. Это движение осуществляется кулачком 42, закрепленным на распределительном валу Х1У, и являет­ся простым с незамкнутой траекторией.

Вращение кулачка врезания, а, следовательно, и поступательное перемещение стола станка осуществляется от эл.двигателя по сдедующей канематической цепи:

эл.двигатель М→ Z₂/Z₃→ i_s (a₂/b₂. c₂/d₂) → Z₁₄/Z₁₅→ фрикционная муфта включена “влево”→ Z₁₆/Z₁₇→ Z₁₇/Z₁₈→ Z₃₇/Z₃₈→ Z₃₉/Z₄₀→

распределительный вал XIV с кулачком врезания → движение стола станка П_s

Данная кинематическая цепь используется для расчета настройки гитары подач i_s.

Подачей в зубострогальных станках условно называют время ра­бочего хода, выраженное в секундах. Кулачок врезания за весь цикл обработки одного зуба делает один полный оборот, т.е. поворачивает­ся на 360°, за время рабочего хода лишь только на 210°.

Расчетные перемещения конечных звеньев можно определять исхо­дя из следующего: число оборотов кулачка за время t сек рабочего хода будет равно 210^о/360^о, а двигатель за это время сделает n _эл.дв.. t/60 оборотов. Следовательно расчетные перемещения будут:

930/60. t _{об.эл.дв.} → 210 ^о/60 ^о_{об. кулачка.}

Составляем уравнение кинематического баланса по расчетной кинемати­ческой цепи

210 930 21 a₁ c₁ 35 31 71 19 1

—— = ——. t ——. i_s (—. —). —. —. —. —. —

360 60 25 b₁ d₁ 65 71 61 19 40

 

Решив полученное уравнение относительно гитары подачи i_s, получим:

a₁ c₁ 6, 6

i_s = —. — = —— (59)

b₁ d₁ t

Выбрав значение t по табл. 5.6 (стр. ) и по табл. 5.7 (стр. ) подбираем числа зубьев гитары подач a₁ b₁ c₁ d₁.

5.5.5. Движение подвода и отвода В _сп (П _s)

Движение подвода и отвода стола станка является простым с незамкнутой траекторией. Осуществляется это движение от кулачка 42 подвода и отвода, закрепленного на распределительном валу Х1У, а поэтому настраивается так же, как и движение врезания с помощью гитары подач. Внешняя цепь такая же, как и для движения В_р (П _s).

5.5.6. Ускоренные движения

По окончании рабочего хода (движения обката) бабка изделия быстро отводится в исходное положение, а люлька ускоренно поворачи­вается в обратную сторону. При этом ускореано вращаются все рабочие органы станка.

Ускоренное движение рабочих органов станка осуществляются от центрального вала XI, вращение на который передается от электродви-гателя по следующей кинематической цепи:

эл. двигатель М → Z₂/Z₃→ Z₄/Z₅ → фрикционная муфта включена “вправо ” Z₁₆/Z₁₇→ Z₁₇/Z₁₈ центральный вал XI.

НАЛАДКА СТАНКА

Наладка станка производится на основании чертежа детали и наладоч­ной карты для расчетного листа в следующей посдедовательности:

1) Устанавливается угол обката люльки. Распределение угла об­ката люльки по обе стороны от среднего положения обычно определяется риской на барабане. Эта риска предусматривает увеличение угла обка­та на той стороне, где начинается резание. Установка риски произво­дятся следующим образом: барабан на распределительном валу Х1У за счет вращения центрального вала XI, устанавливается по риске, а затем, удалив сменную шестерню d₃ на ведомом валу гитары обката, вращают его до тех пор, пока люлька займет среднее положение. Пос­ле этого шестерню d₃ устанавливают на вал и закрепляют.

2) Суппорты устанавливаются на угол зуба обрабатываемого колеса. Для этого необходимо отжать гайки 1 (рис. 19) и, поворачивая за квадрат 2, установить необходимый угол по шкале 3. После установки затянуть гайки I. Установка верхнего и нижнего суппортов произво­дится раздельно.

3) Производится установка резцов по высоте и длине по специаль­ному прибору.

4) Устанавливается кулачок подвода и отвода стола. В связи с тем, что наибольший нарезаемый модуль на станке мод. 5В23БП равен 1, 5 мм и наибольшая высота зуба 3, 3 мм, то кулачок с перепадом 12мм вполне обеспбчивает нарезание всего диапазона колес.

5) устанавливается угол внутреннего конуса. Освобождаются гай­ки крепления бабки изделия к поворотной плите и бабка поворачивается на заданный угол по конусу.

6) Настройка гитары скоростей. Открыть крышку 1 стойки 2(рис.20) м согласно расчетов установить колеса " а" и " в" гитары скоростей.

7) Открыть крышку 1 (ряс. 20 и установить согласно расчета колеса a₃, b₃, c₃, d₃ гитары обката.

8) Открыть крышку 1 (рис. 22) я установить согласно расчета колеса a₂, b₂, c₂, d₂ гитары деленля.

9) открыть крышку 3 (рис. 20) и установить колеса a₁, b₁, c₁, d₁ гитары подач.

10) Устанавливают заготовку на оправку в шпднделе станка и закрепляют.

11) Пуск станка в работу.

 

 

5.6.1. Наладка станка на комбинированный способ обработка

При нарезании конических колес с углом аачального конуса более 70° применяется комбинированный способ нарезания. При комбинирован­ном способе в начале рабочею цикла стол медленно подается вперед вместе с обкаткой и врезанием инструмента. Ври достижения заданнй высоты зуба врезание прекращается и происходит только ллшь профмирование зуба при неподвижном положении стола. Достигается такая настройка путем поворота сегмента в механизме подвода и отвода сто­ла с помощью лимба 12 (рис. 17).

5.6.2. Двухпроходное нарезание

Двухпроходное нарезание применяется при чистовой обработке ко­лес. Двухпроходной механизм представляет собой регулируемый винто­вой упор с маховиком 10 (рис. 17), на котором указаны деления, с помощью которых устанавливается величина припуска на второй проход. Величина припуска на чистовой проход выбирается в зависимости от модуля нарезаемого колеса.

5.6.3. Пуск станка

После наладки станка к работе согласно изложенным выше реко­мендациям п. 6 необходимо сообщить учебному мастеру или преподава­телю о готовности станка к работе. Получив разрешение на включение станка, пуск станка производится в следующей последовательности:

1) включается на станке автоматический выключатель;

2) включается гидропрйвод;

3) включается пуск станка;

4) включается зажим справки и подвод бабки изделия;

По окончаний работы станок должен быть тщательно очищен от стружки и СОЖ.

5.7. ПРИМЕР РАСЧЕТА НАСТРОЙКИ

Произвести расчет наладки станка мод. 5П23ВП для нарезания прямозубых конических колес, сцепляющихся между собой под углом 90° и имеющих следующие данные:

1) Модуль нарезаемого колеса в мм.........…........I.

2) Число зубьев нарезаемого колеса........…........39.

3) Материал заготовки....……………..................Сталь 20X.

4) Число зубьев сопряженной чшестерни...........13.

5) Угол конуса окружности выступов колеса в град. 74°54’.

6) Угол конуса окружности впадин колеса в град. 68°14’

7) Длина зуба колеса в мм...................5.

Рассмотрим нарезание колеса за один проход.

Наладка станка начинается с установки угла обката люльки. Распределение угла обкатки по обе стороны от среднего положения обычно определяется риской на барабане. Эта риска предусматривает увеличение угла обката на той стороне, где начинается резание. Уста­новка риски производятся следующим образом:

барабан на распределительном валу Х1У за счет вращения вала XI устанавливается по риске, а затем, удалив сменную шестерню d₃

на ведомом валу гитары обката, вращают его до тех пор, пока люлька не займет среднее положение. После шестерню d₃ устанавливают на вал и закрепляют.

Угол качания люльки θ _ε при обработке профиля определяется по формуле:

1200 _________

θ _ε = ———; Z _с = √ Z _к ² + Z _сш ²; (59)

Z _с

________ 1200

Z _с = √ 39 ² + 13 ² = 41, 1096; θ _ε = ________ = 29, 19°;

41, 1096

Принимаем θ _ε = 29°.

Находим полный угол качания люльки при обработке зубчатого колеса из целой заготовки при φ _k> 70°.

cos φ _ck

θ = 0, 8 arccos (————)+0, 6 θ _c ; (60)

cos φ _ik

 

при φ _k< 70°:

cos φ _ck

θ = arccos (————)+0, 5 θ _c ; (61)

cos φ _ik

 

cos 74°54’

θ = 0, 8 arccos (—————)+0, 6. 29=53°;

cos 74°54’

Определяем число число зубьев Z_i, пропускаемое при делении:

θ _k.Z _c 53. 41, 1096

Z _i= ———— +2 = —————— + 2 = 10, 6.

210 210

Принимаем Z_i =11.

Подбор числа зубьев колес гитары скоростей i_v.

Определяем длину хода резцов L.

L=b+L _вр.+L_пер.=5+5+3=13 мм.

По таблице 5.3 выбираем скорость резания при обработке стали 20Х.

Она равна 14 м/мин.

1000 V 1000.14

n = ——— = ———— = 538 _{дв.к/мин}.

2 L 2.13

По табл. 5.4 выбираем ближайшее меньшее число двойных ходов в минуту равное 500 дв.ход. в мин. и по той же табля. 5.4 осределяем числа зубьев колес гитары скоростей:

a = 56;

b =39.

Находим числа зубьев колес гитары обкатки:

3 Z _i 3.11

i_s = —— = ———— = 0, 80273.

Z _k 41, 1096

По полученному передаточному отношению с точностью до 0, 00001 подбираются числа зубьев колес гитары обката, используя таблицы М.В.Санданова илд В.А. Шишкова

a₃=76; c₃=64;

b₃=88; d₃=73.

Проверяем возможность установки сменных колес:

90 < a + b < 160; a + b =76+83= 159;

100 < c + d < 170; c + d = 64 +73= 137.

Находим числа зубьев колес гитары деления i_s

3 Z _i 3.11 33

i_s = —— = —— = ——;

Z _k 39 39

u ₂ = 33; d₂ = 39.

Находим числа зубьев колес гитары подач i_s

i_s = —; t= 7, 4 сек. (табл. 5.6).

t

По известной ширине зуба b в табл. 5.6 выбираем время обработки зуба t, а затем по таблице 5.7 выбираем часла зубьев гитары подач:

a₁=62; c₁=74;

b₁=78; d₁=66.

При наладке станка бабка изделия устанавливается по отношению к оси вращения люльки под углом φ _ik.

φ _ik=68^о14'.

В шпинделе бабки иделия крепится справка с заготовкой и про­веряется радиальное и торцевое биение. Торец оправки устанавливает­ся на определенном расстояния от вершины делительного конуса наре­заемого колеса. Таблица 3

Скорость резания при черновом зубострогании

Материал заготовки	Скорость резания, м/мин
Сталь 20Х Сталь 40х Сталь 45 Чугун	14….16 18….20 20….22 20....22

Таблица 4

Паспортные числа двойных ходов резцов в мин. и числа

зубьев сменных колес гитары скоростей

Число двойных ходов в мин	Числа зубьев сменных колес
а	в

Таблица 5

Числа зубьев сменных колес гитар деления, обката и подач

24, 30, 31, 33, 34, 36, 37, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 46, 47, 48, 50, 52, 53, 54, 56, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 66, 67, 68, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 82, 83,

86, 89, 90, 91, 93, 94, 97, 100, 104, 109, 116

Таблица 6

Нормативное время обработки одного зуба

Характеристика передачи	Длина зуба b мм	Время обработки t сек, зуб.
Z к ≤ 2 Zш		2, 9
	6, 0
	8, 0
	11, 0
	14, 0
		14.0
Z к > 2 Zш		3, 7
	9, 5
	14, 0
	17, 0
	17, 0

 

Таблица 7

Паспортное время обработки одного зуба и числа зубьев сменных колес гитары подач

Время обработки t сек, зуб.	Числа зубьев смещенных колес
a1	b1	c1	d1
3.5
4.9
7.0
9.9
13.6
18.9

 

Контрольные вопросы

1) Назначение и область применения станка мод. 5П23БП.

2) Кинематические цепи главного движения, обката, деления и подачи, звенья настройки этих движений.

3) Расчетные перемещения конечных звеньев, определение их значений.

4) Понятие о производящем колесе.

 

Библиографический список

1. Иллюстрированный каталог - справочник отечественных металлорежущих станков/Свидетельство о регистрации средства массовой информации Эл № ФС 77-20133 от 18.11.2014 г. 10-е издание. В каталог станков занесена информация о станочном оборудовании серийно выпускаемом станкостроительными заводами СССР, России, Белоруссии, Украины, Армении, Киргизии в 1970 – 2014 годах.

2. Жуков К.П., Гуревич Ю.Е.Атлас конструкций механизмов, узлов и деталей машин. Часть 1, 2 -М.: МГТУ " Станкин", 2000. -144с.

⇐ Предыдущая12345678910

Поделиться: