CC BY
5МАШИНОВЕДЕНИЕ И МАШИНОСТРОЕНИЕ
УДК 621.9.04:621.833.06-529.001
СТАНОК С ГИБРИДНЫМИ ФОРМООБРАЗУЮЩИМИ ГРУППАМИ
ДЛЯ ЗУБОФРЕЗЕРОВАНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЕС С НАКЛОННЫМИ ЗУБЬЯМИ
канд. техн. наук, проф. А.И. ГОЛЕМБИЕВСКИЙ (Полоцкий государственный университет имени Евфросинии Полоцкой)
Рассмотрена структурная схема универсального зубофрезерного станка с гибридными формообразующими группами для обработки цилиндрических зубчатых колес с наклонными зубьями. Управляемые координаты (исполнительные органы станка) оснащены индивидуальными управляемыми электродвигателями. Предложена система синхронизации управляемых координат станка на базе типовых интегральных схем. Блок-схема системы синхронизации выполнена на основе принципа равнозначности управляемых координат в обеих формообразующих группах, воспроизводящих соответственно профиль зуба и линию зуба по длине обрабатываемого колеса. Рассмотрена автоматическая двухсторонняя коррекция управляющего сигнала на управляемых координатах, воспроизводящих линию зуба по длине.
Ключевые слова: структурная схема зубофрезерного станка, станочное зацепление, гибридные формообразующие группы, синхронизация управляемых координат.
Введение. Конструктивная особенность цилиндрических зубчатых колес с наклонными зубьями -использование делительного конуса вместо делительного цилиндра, характерного для традиционных зубчатых колес. При использовании делительного конуса толщина зуба вдоль линии зуба равномерно уменьшается от большего основания делительного конуса к его меньшему основанию. Эта конструктивная особенность позволяет регулировать боковой зазор в зубчатых передачах посредством осевого смещения колес. В итоге обеспечиваются в пределах срока службы передачи минимальные величины бокового зазора и циклической ошибки. Такие зубчатые колеса, как с прямыми, так и с винтовыми зубьями, используются в передачах, от которых требуются высокая кинематическая точность и минимальные боковые зазоры.
Постановка задачи. Колеса с наклонными зубьями при профилировании обкатом обрабатывают, как правило, на специализированных зубодолбежных и зубофрезерных станках. Для этого на этапе конструирования изменяют компоновку базовых моделей станков данного типа. В частности, изменение компоновки базовой модели зубофрезерного станка выполняется посредством установки вертикальных направляющих для движения суппорта фрезы под углом к оси делительного стола.
Специализация посредством изменения компоновки снижает коэффициенты универсальности и мобильности базовых моделей зубообрабатывающих станков, т.к. их переналадка на иной угол наклона зубьев или обработку традиционных цилиндрических зубчатых колес практически невозможна. Поэтому целесообразно на этапе конструирования использование кинематического принципа воспроизведения траектории движения червячной по делительному конусу при обработке цилиндрических зубчатых колес с наклонными зубьями.
На рисунке 1 приведена схема способа зубофрезерования червячной фрезой цилиндрических колес с наклонными зубьями1. По этому способу заготовку 1 устанавливают в исходное положение относительно червячной фрезы 2. Причем начальное и конечное положения фрезы в движении П3 устанавливаются с учетом величины пути Ь, который складывается из высоты Н зубчатого венца заготовки, верхнего К1 и нижнего К2 перебегов фрезы. Для воспроизведения линии зуба, являющейся направляющей при нарезании червячной фрезой, на делительном конусе 5 фрезе 2 необходимо сообщать два движения: традиционное для зубофрезерования цилиндрических прямозубых колес с линией зуба на цилиндре движение П3 продольной подачи и дополнительное радиальное движение П4, функционально связанное с движением П3. При этом путь дополнительного движения П4 определяется по формуле
I = Ь 1£ф,
где I - путь дополнительного движения П4, мм;
Ь - путь движения П3, мм;
ф - угол наклона зубьев обрабатываемого колеса, град.
1 Способ нарезания цилиндрических зубчатых колес и станок для его реализации : пат. 6134 Респ. Беларусь / А.И. Големби-евский. - Опубл. 29.12.2003.
Ф
Рисунок 1. - Способ фрезерования цилиндрических зубчатых колес с наклонными зубьями
Таким образом, при кинематическом воспроизведении линии зуба на делительном конусе в рассматриваемом способе зубофрезерования линия зуба прямозубого колеса должна воспроизводиться сложным двухэле-ментарным движением Ф5(П3П4) подачи. При этом движение обката ФУ(В1В2), имитирующее зацепление червячной передачи, остается таким же, как в классическом способе зубофрезерования червячными фрезами.
При кинематическом воспроизведении линии зуба на делительном конусе винтового (косозубого) колеса сложное двухэлементарное движение подачи Ф5(П3П4) преобразуется в сложное трехэлементарное движение ФХВ5П3П4), где дополнительное движение В5 заготовки в классическом способе обработки винтовых (косозубых) колес согласуется с движением П3 фрезы.
Структурные схемы зубофрезерных станков с механическими связями, реализующие рассмотренный способ формообразующей обработки, предложены в работах2 [1; 2]. Кинематические формообразующие группы этих станков по условиям компоновки содержат механические передачи, включая органы настройки параметров исполнительных движений. Основными органами настройки, обеспечивающими функциональную связь между исполнительными органами при заданных передаточных отношениях червячная фреза-заготовка, являются гитары сменных зубчатых колес, расположенные во внутренних связях. Например, кинематическая структура зубофрезерного станка для обработки винтовых (косозубых) колес с наклонными зубьями содержит во внутренней связи двухэлементарной группы воспроизведения профиля зубьев колеса одну гитару сменных зубчатых колес, а во внутренней связи трехэлементарной группы воспроизведения линии зуба по длине -две гитары сменных зубчатых колес. Механические передачи этих связей являются основными источниками погрешностей обрабатываемых зубчатых поверхностей. Поэтом на зубофрезерных станках с механическими связями обработка зубчатых колес, более точная, чем 6-й квалитет точности, весьма проблематична. Это обстоятельство является причиной замены механических связей системами синхронизации на основе управляемых электроприводов и типовых интегральных схем.
Разработки структурной схемы с гибридными формообразующими группами. На рисунке 2 приведена обобщенная механическая составляющая обеих частных кинематических структур зубофрезерного станка, на рисунке 3 - обобщенная схема синхронизации управляемых приводов (объединение электронных валов формообразующих групп) для обеих частных структур станка. Данная схема является модификацией известной схемы3.
Общая компоновка базовых элементов выполнена аналогично компоновке универсальных зубофрезерных станков. Управляемые электродвигатели М1, М2, М3, М4 кинематически связаны соответственно со шпинделем 1 червячной фрезы 2, шпинделем 3 делительного стола, несущего заготовку 4 обрабатываемого зубчатого колеса, тяговыми валами ТВ1 и ТВ2 типа передач винт-гайка. Гайка ТВ1 жесткой связью соединена с суппортом 5, несущим шпиндель 1 червячной фрезы 2, а гайка ТВ2 - с продольным столом 6, несущим шпиндель 3 делительного стола с заготовкой 4. Шпиндель червячной фрезы 1, шпиндель 3 делительного стола, суппорт 5 и продольный стол 6 являются исполнительными органами (управляемыми координатами) станка. Для обеспечения связи механики станка с системой синхронизации на винтах тяговых валах ТВ1 и ТВ2 установлены импульсные измерительные преобразователи соответственно ИП1 и ИП2.
2 Способ нарезания цилиндрических зубчатых колес и станок для его реализации : пат. 6134 Респ. Беларусь / А.И. Големби-евский. - Опубл. 29.12.2003.
3 Устройство для синхронизации приводов исполнительных органов шлицефрезерного станка : пат. 16976 Респ. Беларусь / А.И. Голембиевский. - Опубл. 26.12.2012.
Рисунок 2. - Схема приводов зубофрезерного станка для обработки колес с наклонными зубьями
Рисунок 3. - Система синхронизации исполнительных органов станка по схеме равнозначных координат
Частная кинематическая структура станка для обработки цилиндрических винтовых (косозубых) колес включает две сложные гибридные группы: Ф,(ВВ2) и Ф5(В5П3П4), связанные общим задатчиком - эталонным импульсным генератором.
Двухэлементарная группа Ф,(В1В2) скорости резания воспроизводит профиль зубьев винтовой зубчатой поверхности. Ее внутренняя связь - гибридная (мехатронная) цепь, соединяющая шпиндель 1 червячной фрезы 2 со шпинделем (делительным столом) 3 обрабатываемой заготовки 4 (см. рисунок 2):
^М1 ^электронный вал ^ М2
Электронный вал (см. рисунок 3):
усилитель мощности 9-^импульсно-аналоговый преобразователь 10-^делитель частоты 11^ ^ разъем К^делитель частоты 12^-импульсно-аналоговый преобразователь 13^ ^параллельный сумматор 14^усилитель мощности 15.
Внешняя связь:
импульсный генератор 16 ^ разъем К2^К1 (звено соединения связей).
Движение Ф,(ВВ2) имеет замкнутую траекторию. Поэтому группа настраивается на два параметра: на траекторию - делителем частоты 12; на скорость воспроизведения профиля зубьев (скорость резания) -делителем частоты 11.
Трехэлементарная группа Ф5(В5П3П4) подачи воспроизводит направляющую - винтовую линию зубьев на делительном конусе. Эта группа во внутренней связи содержит две гибридные цепи. Первая цепь создает потенциальную возможность воспроизведения прямой линии зубьев на делительном конусе, вторая - потенциальную возможность преобразования прямой линии в винтовую.
Первая цепь обеспечивает функциональную связь суппорта фрезы 2 с продольным столом, несущим делительный стол (шпиндель) 3 обрабатываемой заготовки 4. Ее внутренняя связь (см. рисунок 2):
П3^ТВ1^9^10^М3^ электронный вал^М4^11^12^ТВ2^П4.
Электронный вал (см. рисунок 3):
усилитель мощности 17^ параллельный сумматор 18-^импульсно-аналоговый преобразователь 19^ ^делитель частоты 20-^разъем К3^делитель частоты 21^
^импульсно-аналоговый преобразователь 22^-параллельный сумматор 23^-усилитель мощности 24.
Вторая цепь обеспечивает функциональную связь суппорта фрезы 2 со шпинделем (делительным столом) 3 обрабатываемой заготовки 4. Ее структура (см. рисунок 2):
Электронный вал (см. рисунок 3):
усилитель мощности 17^параллельный сумматор 8-^импульсно-аналоговый преобразователь 19^ ^делитель частоты 20-^разъем К3^ делитель частоты 25^ ^импульсно-аналоговый преобразователь 26 ^ключ (логический элемент 2И) 27^ ^параллельный сумматор 14^усилитель мощности 15.
Внешняя связь:
импульсный генератор 16 ^разъем К3 (звено соединения связей).
Движение Ф5(В5П3П4) имеет незамкнутую траекторию. Поэтому группа настраивается на четыре параметра: на траекторию - делителями частоты 21 и 25; на скорость воспроизведения линии зуба (скорость подачи) -делителем частоты 20; на исходную точку и путь - программно.
Внутренняя связь группы Ф,(ВВ2) и вторая цепь внутренней связи группы Ф,(В5П3П4) имеют общий участок параллельный сумматор 14^усилитель мощности 15. Это обеспечивает физическое сложение движений В2 и В5 на шпинделе делительного стола при обработке косозубых колес. При этом параллельный сумматор 14 выполняет такую же функцию, что и механический дифференциал в станках с механическими связями.
В сложных, гибридных формообразующих группах основным источником погрешностей, снижающих качественные показатели обрабатываемой поверхности, является девиация механики исполнительных органов этих групп. В мехатронных формообразующих группах явление девиации можно устранить посредством модификации внутренних связей, обеспечивающей непрерывную, двухстороннюю коррекцию задающих сигналов управления электродвигателями исполнительных органов. В рассматриваемом станке основными источниками девиации являются приводы исполнительных движений П3 и П4. Для устранения девиации механики этих приводов в обе цепи внутренней связи группы Ф5(В5П3П4) приводов подач включены модули адаптивной, двухсторонней коррекции управляющего сигнала.
Модуль коррекции управляющего сигнала движения П3 содержит знаковый 28 и фазовый 29 дискриминаторы. Выход знакового дискриминатора соединен с управляющим входом ключа 30, управляемого отрицательным потенциалом, и управляющим входом ключа 31, управляемого положительным потенциалом. Выход фазового дискриминатора соединен через импульсно-аналоговый преобразователь 32 с аналоговыми входами ключей 30 и 31. Выход ключа 30 соединен со вторым входом сложения параллельного сумматора 18, а выход ключа 31 - со входом вычитания этого сумматора. Первые входы обоих дискриминаторов соединены с делителем частоты 20, вторые - с импульсным измерительным преобразователем ИПустановленном на тяговом валу ТВ: (см. рисунок 2).
Аналогично выполнен модуль коррекции управляющего сигнала движения П4. Этот модуль содержит знаковый 33 и фазовый 34 дискриминаторы. Выход знакового дискриминатора соединен с управляющим входом ключа 35, управляемого отрицательным потенциалом, и управляющим входом ключа 36, управляемого положительным потенциалом. Выход фазового дискриминатора соединен через импульсно-аналоговый преобразователь 37 с аналоговыми входами ключей 35 и 36. Выход ключа 35 соединен со вторым входом сложения параллельного сумматора 23, а выход ключа 36 - с входом вычитания этого сумматора. Первые входы обоих дискриминаторов соединены с делителем частоты 21, вторые - с импульсным измерительным преобразователем ИП2, установленном на тяговом валу ТВ2 (см. рисунок 2).
При настройке станка выводят коэффициенты деления ку, кх, к,, ку, кг, устанавливаемые при наладке на делителях частоты соответственно 11, 12, 20, 27, 25.
Согласно нормативам резания при зубофрезеровании червячными фрезами скорость резания принимается по круговой частоте фрезы (движение В1), а подача - по ее перемещению параллельно оси заготовки (движение П3). Это является основанием для задания коэффициентов деления ку и к, на делителях частоты соответственно 11 и 20. Коэффициент деления ку задают из условия, при котором на выходе делителя частоты 11 действует задающий сигнал - аналог круговой частоты шпинделя фрезы, соответствующий заданной скорости резания. Аналогично задают коэффициент деления к,, при котором на выходе делителя частоты 20 действует сигнал - аналог, соответствующий продольной подаче фрезы.
Внутренняя связь и расчетная цепь группы движения обката ФУ(ВВ2) совпадают. Поэтому РП для исполнительных органов станочного зацепления, воспроизводящего движение обката, имеет вид:
1 об. шпинделя 1 фрезы (В\) ^ к/г об. шпинделя 3 заготовки (В2),
где к - число заходов червячной фрезы; г - число нарезаемых зубьев. Тогда УКЦ станочного зацепления
к/г = 1■ с1 ■ т / П2,
где с1 - произведение передаточных отношений постоянных механических передач расчетной цепи; п\ - круговая частота электродвигателя М\, соответствующая заданной скорости резания, мин-1; п2 - круговая частота электродвигателя М2, необходимая для обеспечения функциональной связи в движении обката, мин-1.
Заменим в УКЦ отношение круговых частот отношением коэффициентов деления на соответствующих блоках. Тогда
к/г = 1 с1 ■кх/ кх.
Из этого выражения следует:
кх = (с\г/к) ■ ку,
где ку - коэффициент деления, соответствующий заданной круговой частоте электродвигателя Мь
кх - коэффициент деления, устанавливаемый на делителе частоты 12 для обеспечения функциональной связи шпинделя фрезы и шпинделя заготовки.
Первая цепь внутренней связи группы Ф,(В5П3П4) и расчетная цепь для определения коэффициента деления к4 совпадают. Следовательно, РП для исполнительных органов этой цепи можно записать в следующем виде:
Ь мм путь фрезы в движении П3 ^ I мм путь фрезы в движении П4,
где путь I устанавливается по выражению, полученному при анализе способа зубофрезерования ЦЗК с наклонным зубом (см. рисунок 1).
Тогда УКЦ станочного зацепления:
Ь = Ь ■ (с2 = ¿0- ¿ТВ1 / ¿ж) Пз / П4,
где г0 - произведение передаточных отношений постоянных передач расчетной цепи; ¿тв1 и ¿тв2 - шаги тяговых валов.
Заменим в УКЦ отношение круговых частот отношением коэффициентов деления на соответствующих блоках. Тогда
1= Ь ■ (с2 = Ь ¿тв1 / ¿тв2) к, / ку.
Из этого выражения после соответствующих преобразований следует:
ку = с2 ■ к, / 1£ф,
где к, - коэффициент деления, соответствующий заданной круговой частоте электродвигателя М3;
ку - коэффициент деления, устанавливаемый на делителе частоты 21 для обеспечения функциональной связи движений П3 и П4;
с2 - константа.
Вторая цепь внутренней связи группы Ф,(В5П3П4) и расчетная цепь для определения коэффициента деления кг совпадают. Следовательно, РП для исполнительных органов этой цепи можно записать как
Тмм перемещения фрезы (П3) ^ 1 об. заготовки (В5).
Тогда УКЦ:
I = (Т / ¿тв1 ■ (пз / пв) ■ с2,
где Т - шаг винтовой линии обрабатываемых зубьев;
с2 - произведение постоянных передаточных отношений механических передач расчетной цепи;
п3 - круговая частота электродвигателя М3, соответствующая заданной подаче;
п5 - круговая частота электродвигателя М2, необходимая для обеспечения функциональной связи в винтовом движении.
Заменим в УКЦ отношение круговых частот отношением коэффициентов деления на соответствующих блоках. Тогда
I = (Т / ¿ТВ1) ■ (к, / кг) ■ с2.
По этому выражению определяется коэффициент деления, устанавливаемый на делителе частоты 25:
кг= кс2 ■ (Т / ¿ТВ1).
Шпиндель заготовки является исполнительным органом обоих станочных зацеплений. При работе устройства результирующая круговая частота этого шпинделя представляет собой математическую сумму В2±В5 двух движений В2 и В5, образующих совместно соответственно с движениями В1 и П3 движение обката ФУ(В1В2) и винтовое движение подачи Фу(В5П3П4). Суммирование движений В2 и В4 осуществляется параллельным сумматором 14. При этом выбор знака в математической сумме движений зависит от направления винтовых линий зубьев обрабатываемого колеса и червячной фрезы. Знак «+» соответствует условию, когда винтовые линии одноименны, например, обе левые; знак «-» соответствует условию, когда винтовые линии разноименные, например, одна правая, а другая левая. Необходимый знак устанавливается при наладке станка подачей управляющего сигнала на соответствующий, потенциальный вход ключа 27.
Функционирование сложных гибридных формообразующих групп станка осуществляется следующим образом. Эталонный генератор 16 вырабатывает импульсный, высокочастотный сигнал. Этот сигнал поступает на делители частоты 11, 12, 20, 21, 25, в которых происходит его деление в соответствии с коэффициентами деления ку, кх, к,, ку, кг.
Сигнал с выхода делителя частоты 11 преобразуется в импульсно-аналоговом преобразователе 10 в напряжение, пропорциональное частоте входного сигнала, и с его выхода через усилитель мощности 9 поступает на управляемый электродвигатель М1, сообщающий шпинделю 1 червячной фрезы движение В1, соответствующее скорости резания. Синхронно импульсный сигнал с выхода делителя частоты 12 преобразуется в им-пульсно-аналоговом преобразователе 13 в напряжение, пропорциональное частоте на его входе. С выхода этого преобразователя через первый вход сложения - выход параллельного сумматора 14 и усилитель мощности 15 сигнал поступает на управляемый электродвигатель М2, который сообщает движение В2 шпинделю 3 заготовки 4 обрабатываемого колеса. В итоге такого прохождения задающего сигнала осуществляется воспроизведение профиля зубчатого колеса формообразующим движением Фу(ВВ2).
Параллельно сигнал с выхода делителя частоты 20 преобразуется в импульсно-аналоговом преобразователе 19 в напряжение, пропорциональное частоте входного сигнала, и с его выхода через первый вход сложения -выход параллельного сумматора 18 и усилитель мощности 17 - поступает на управляемый электродвигатель М3. Этот электродвигатель посредством ТВ1 сообщает суппорту фрезы движение П3, соответствующее продольной подаче инструмента. Синхронно импульсный сигнал с выхода делителя частоты 21 преобразуется в импульсно-аналоговом преобразователе 22 в напряжение, пропорциональное частоте на его входе. С выхода этого преобразователя через первый вход сложения - выход параллельного сумматора 23, и усилитель мощно-
сти 24 сигнал поступает на управляемый электродвигатель М4. Этот электродвигатель посредством ТВ2 сообщает продольному столу, несущему делительный стол с заготовкой, движение П4, соответствующее подаче. Синхронно импульсный сигнал с выхода делителя частоты 25 преобразуется в импульсно-аналоговом преобразователе 26 в напряжение, пропорциональное частоте на его входе. С выхода этого преобразователя сигнал поступает через ключ 27 (логический элемент 2И) на второй вход сложения или на вход вычитания параллельного сумматора 14. В итоге шпинделю заготовки сообщается дополнительное движение В5, математически суммирующееся с движением В2. В результате такого прохождения задающего сигнала осуществляется воспроизведение винтовой линии зубьев на делительном конусе зубчатого колеса формообразующим движением ФХВ5П3П4).
В процессе функционирования формообразующих групп осуществляется двухсторонняя коррекция действующих сигналов на выходах параллельных сумматоров 18 и 23. В системах управления станочным оборудованием такую двухстороннюю коррекцию функционирования исполнительных органов принято называть адаптивным управлением.
Коррекция задающего сигнала, действующего на выходе параллельного сумматора 18, осуществляется следующим образом. На первых входах знакового 28 и фазового 29 дискриминаторов постоянно действует задающий импульсный сигнал с выхода делителя частоты 20. На вторые входы обоих дискриминаторов непрерывно с ИП1 (см. рисунок 2) поступает импульсный сигнал - аналог скорости движения П3 суппорта фрезы. В результате непрерывного сравнения сигналов на выходе знакового дискриминатора образуется отрицательный потенциал при отставании суппорта от заданного значения и положительный потенциал при его опережении. Этот потенциал поступает на управляющие входы ключей 30 и 31. Синхронно на выходе фазового дискриминатора 29 непрерывно образуется сигнал абсолютной погрешности, который после преобразования в аналоговую форму в импульсно-аналоговом преобразователе 32 поступает на аналоговые входы ключей 30 и 31. Этот сигнал поступает на параллельный сумматор 18 через один из ключей в зависимости от знака управляющего воздействия. При отставании суппорта от заданного значения сигнал абсолютной погрешности поступает через ключ 30, управляемый отрицательным потенциалом, на второй вход сложения параллельного сумматора 18, а при опережении этот сигнал поступает через ключ 31, управляемый положительным потенциалом, на вход вычитания этого сумматора. В итоге в параллельном сумматоре 18 происходит в зависимости от знака погрешности увеличение или уменьшение управляющего сигнала, т. е. происходит непрерывная, двухсторонняя коррекция движения подачи П3 исполнительного органа -суппорта фрезы относительно номинального значения.
Аналогично осуществляется коррекция задающего сигнала на выходе параллельного сумматора 23. На первых входах знакового 33 и фазового 34 дискриминаторов постоянно действует задающий импульсный сигнал с выхода делителя частоты 21. На вторые входы обоих дискриминаторов непрерывно с ИП2 (см. рисунок 2) поступает импульсный сигнал - аналог скорости движения П4 продольного стола, несущего делительный стол (шпиндель 3). В результате непрерывного сравнения сигналов на выходе знакового дискриминатора образуется отрицательный потенциал при отставании продольного стола от заданного значения и положительный потенциал при его опережении. Этот потенциал поступает на управляющие входы ключей 35 и 36. Синхронно на выходе фазового дискриминатора 34 непрерывно образуется сигнал абсолютной погрешности, который после преобразования в аналоговую форму в импульсно-аналоговом преобразователе 37 поступает на аналоговые входы ключей 35 и 36. Этот сигнал поступает на параллельный сумматор 23 через один из ключей в зависимости от знака управляющего воздействия. При отставании продольного стола от заданного значения сигнал абсолютной погрешности поступает через ключ 35, управляемый отрицательным потенциалом, на второй вход сложения параллельного сумматора 23, а при опережении этот сигнал поступает через ключ 36, управляемый положительным потенциалом, на вход вычитания этого сумматора. В итоге в параллельном сумматоре 23 происходит в зависимости от знака погрешности увеличение или уменьшение управляющего сигнала, т.е. происходит непрерывная, двухсторонняя коррекция движения подачи П4 исполнительного органа - продольного стола относительно номинального значения.
Рассмотренная структурная схема обеспечивает также при соответствующей переналадке обработку прямозубых цилиндрических колес с линией зубьев на делительно конусе и обработку классических косозубых и прямозубых цилиндрических колес с линией зубьев на делительном цилиндре.
При обработке прямозубых цилиндрических колес с линией зубьев на делительном конусе отключается делитель частоты 25. При этом трехэлементарная формообразующая группа Ф/В5Я3П4) преобразуется в двух-элементарную группу Ф/П3П4).
При обработке косозубых зубчатых колес с линией зубьев на делительном цилиндре отключается делитель частоты 21. При этом трехэлементарная формообразующая группа Ф/В5Я3П4) преобразуется в двухэлементар-ную группу Ф/В5Я3).
При обработке прямозубых зубчатых колес с линией зубьев на делительном цилиндре отключаются делители частоты 21 и 25. При этом трехэлементарная формообразующая группа Ф/В5П3П4) преобразуется в составную элементарную группу Ф^П3*В{).
Заключение.
1. Целенаправленное расширение универсальности зубофрезерных станков с механическими связями за счет обработки цилиндрически колес с линией зуба на делительном конусе усложняет его кинематическую структуру. В частности, простая формообразующая кинематическая группа подачи при обработке прямозубого цилиндрического колеса с наклонными зубьями преобразуется в сложную двухэлементарную, а при обработке винтового (косозубого) цилиндрического колеса с наклонными зубьями - в сложную трехэлементарную группу соответственно с одним и двумя органами настройки (гитары сменных зубчатых колес) на траекторию движения подачи.
2. Увеличение механических органов настройки в кинематической структуре традиционных зубофрезерных станков при прочих равных условиях приводит к снижению точности обработки и повышению уровня шума станка при работе. Увеличивается также время наладки станков, что нежелательно при обработке небольших партий зубчатых колес.
3. Замена механических связей, включающих органы настройки параметров исполнительных движений, между исполнительными органами зубофрезерного станка для обработки цилиндрических зубчатых колес как с линией зуба на делительном конусе, так и с линией зуба на делительном цилиндре системой синхронизации на основе типовых интегральных схем между их управляемыми электродвигателями создает предпосылки для повышения точности обработки, оптимизации режимов резания, снижения трудоемкости переналадки станка и уровня шума при работе.
4. Представленная структурная схема зубофрезерного станка с гибридными (мехатронными) формообразующими группами по существу отображает эволюцию обкатного зубофрезерования цилиндрических зубчатых колес от первого патента (1862 г., Германия) до патента4, представленного в библиографии.
ЛИТЕРАТУРА
1. Голембиевский, А.И. Обработка цилиндрических зубчатых колес с наклонными по делительной окружности зубьями / А.И. Голембиевский // Вестн. Полоц. гос. ун-та. Сер. В, Пром-сть. Приклад. науки. - 2008. - № 8. - С. 102-109.
2. Голембиевский, А.И. Типовая кинематическая структура зубофрезерного станка для обработки винтовых цилиндрических зубчатых колес с наклонными зубьями / А.И. Голембиевский // Вестн. Полоц. гос. ун-та. Сер. В, Пром-сть. Приклад. науки. - 2013. - № 3. - С. 4-8.
REFERENCES
1. Golembiyevskiy, A.I. (2008). Obrabotka tsilindricheskikh zubchatykh koles s naklonnymi po delitel'noy okruzhnosti zub'yami [Treatment of cylindrical gears with teeth inclined along the dividing circle]. Vestnik Polotsogo gosudarstvennogo universitetata. Seriya V, Promyshlennost'. Prikladnyye nauki [Bulletin of the Polotsk State University. Series B, Industry. Applied Sciences], (8), 102-109. (In Russ., abstr. in Engl.).
2. Golembiyevskiy, A.I. (2013). Tipovaya kinematicheskaya struktura zubofrezernogo stanka dlya obrabotki vintovykh tsilindricheskikh zubchatykh koles s naklonnymi zub'yami [Typical kinematic structure of a gear hobbing machine for processing helical spur gears with oblique teeth]. Vestnik Polotsogo gosudarstvennogo universitetata. Seriya V, Promyshlennost'. Prikladnyye nauki [Bulletin of the Polotsk State University. Series B, Industry. Applied Sciences], (3), 4-8. (In Russ., abstr. in Engl.).
Поступила 24.05.2022
MACHINE WITH HYBRID SHAPERS FOR GEAR MILLING OF CYLINDRICAL WHEELS WITH INCLINED TEETH
A. GOLEMBIEVSKY
The block diagram of a universal gear hobbing machine with hybrid shaping groups for processing cylindrical gears with inclined teeth is considered. Managed coordinates (executive bodies of the machine) are equipped with individual controlled electric motors. A system for synchronization of machine controlled coordinates based on typical integrated circuits is proposed. The block diagram of the synchronization system is made on the basis of the principle of equivalence of controlled coordinates in both shaping groups, reproducing, respectively, the tooth profile and the tooth line along the length of the machined wheel. An automatic two-sided correction of the control signal on controlled coordinates, reproducing the tooth line along the length, is considered.
Keywords: block diagram of a gear hobbing machine, machine gearing, hybrid shaping groups, synchronization of controlled coordinates.
4 Способ нарезания цилиндрических зубчатых колес и станок для его реализации : пат. 6134 Респ. Беларусь / А.И. Голембиевский. - Опубл. 29.12.2003.
