CC BY
21
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
УДК 621.9
Устройство для обработки зубчатых венцов на токарном автомате с ЧПУ
В. М. Анфалов, П. Г. Мазеин
Предлагается устройство для изготовления мелкомодульных зубчатых колес на автоматах продольного точения с ЧПУ, которое позволяет изготавливать прямые и винтовые зубья с модулями 0,05-1 мм и шлицы на деталях часов и приборов. Устройство внедрено и позволяет изготовлять детали без их перебазировки, что обеспечивает повышение производительности и точности.
Ключевые слова: зубофрезерование, токарный станок с ЧПУ, мелкие модули.
Введение
При производстве деталей небольшого диаметра и длины для приборов широко используются автоматы продольного точения. Концентрация операций на этих станках обеспечивает высокую производительность и точность обработки за счет отсутствия необходимости перебазирования. На многоинструментальных автоматах продольного точения с ЧПУ имеются выдвижные инструментальные платформы [1], в том числе с приводными инструментами, имеются также опции программного обеспечения, позволяющие выполнить наладку и программирование обработки зубчатых венцов и шлицев методом обката. Предлагаемое устройство предназначено для установки в гнездо приводного блока платформы автомата продольного точения с ЧПУ, для использования на станке червячных фрез, работающих по методу обката. В базовых комплектациях автоматов продольного точения с ЧПУ не устанавливают специальные платформы для приводных шпинделей с возможностью установки различных червячных фрез. Известно приводное устройство [2] для обработки зубчатых колес на токарном станке с ЧПУ, устанавливаемое на револьверной головке. Оно содержит червячную фрезу на приводной оправке, опоры оправки, механизм регулировки угла поворота оправки с фрезой, привод вращения оправки с фрезой,
включающий цилиндрическую шестерню и пару конических колес. Как показал анализ, это устройство имеет следующие недостатки, не позволяющие использовать его для изготовления зубчатых венцов малых модулей: не предназначено для станков, имеющих расположение инструментов на линейно перемещающихся платформах (суппортах); некомпактно, что накладывает ограничения по минимальному диаметру и минимальному модулю зубчатого венца; для регулировки положения оси фрезы имеется специальный механизм; при необходимости регулировки угла наклона оси фрезы требуется регулировка положения фрезы по другим управляемым осям; устройство имеет сложную конструкцию с большим количеством соединений и возможных зазоров, снижающих жесткость и точность обработки; не обеспечивается точность вращения во времени, что не позволяет получить точность шага зубьев и точность длины общей нормали; имеется риск попадания стружки в соединения; шпоночный паз ослабляет сечение оправки с фрезой; не обеспечивается необходимая плавность вращения; возможны вибрации.
Основная часть
Технической задачей предлагаемого устройства является возможность применения на станках, имеющих расположение инстру-
№ 5(65)/2011
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
ментов на линеино перемещающихся суппортах. Устройство компактно, обеспечивает изготовление зубчатых венцов с минимальным диаметром и минимальным модулем зубчатого венца 0,05-1 мм. Для регулировки положения оси фрезы не требуется специального механизма, так как при регулировке угла наклона оси фрезы не нужно регулировать положение фрезы по другим осям. Устроиство имеет простую конструкцию с минимальным количеством соединений и возможных зазоров, что повышает жесткость устройства и точность обработки. Обеспечивается точность вращения во времени, что позволяет обеспечить точность шага зубьев и точность длины общей нормали, исключается возможность попадания стружки в соединения, обеспечивается необходимая плавность вращения. Для решения указанной задачи устройство для обработки на токарном станке с ЧПУ зубчатых венцов (рис. 1, 2) содержит червячную фрезу на приводной оправке, опоры оправки, механизм регулировки угла поворота оправки с фрезой (-15 ... + 50°), регулировки угла поворота оси оправки выполнены таким образом, что не требуется изменения положения по другим управляемым осям, что упрощает устройство и обеспечивает его компактность и позволяет выполнять обработку зубчатых венцов с модулями 0,05-1 мм на деталях меньших размеров, чем без применения предлагаемого устройства. Опора оправки, обеспечивающая съем и установку фрезы, выполнена в виде подшипника скольжения, что позволяет уменьшить ограничения на диаметр обрабатываемого венца, устраняет возможность попадания стружки в опору. Между корпусом устройства и оправкой выполнена щель с зазором 0,2 мм на сторону, что позволяет снизить вероятность попадания стружки в зубчатое соединение привода при уменьшении размеров корпуса. На оправке установлен маховик, обеспечивающий плавность вращения благодаря сглаживанию колебаний крутящего момента от сил резания и исключающий вибрации, тем самым снижаются погрешности окружного шага нарезаемого венца, обеспечивается стабильность шероховатости нарезаемых зубьев. Передача вращения с оправки на фрезу выполняется за счет бесшпоночного фрикционного соединения, что позволяет повысить
Настройка
Рис. 1. Общий вид устройства
запасы прочности и жесткости инструментальной оправки. Конические шестерни для передачи вращения выполнены с круговым зубом, что повышает плавность вращения инструмента и точность обработки. Общий вид устройства показан на рис. 1.
Устройство для изготовления мелкомодульных зубчатых колес предназначено для установки в позицию приводного инструмента станка NOMURA NN20J. Вращающий момент на червячную фрезу 1 (рис. 2) от привода станка передается через шестерню 2, вал 3, конические шестерни 4 и оправку 5. Кронштейн 10 крепится к суппорту станка. Для обеспечения плавности вращения конические шестерни 4 выполнены с круговым зубом. С этой же целью в устройство введен маховик 6, закрепленный на оправке 5. Для уменьшения размеров устройства нижняя опора оправки 5 выполнена в виде подшипника скольжения.
Крепление червячной фрезы 1 на оправке 5 выполнено с помощью фрикционного бесшпоночного соединения, элементами которого являются дистанционные втулки 1, 7 и 8; усилие зажима фрезы создается гайкой 9.
Согласованность угла поворота фрезы Пф с углом поворота заготовки пз и подачей SQ(, (см. рис. 1), необходимая для осуществления зубонарезания, обеспечивается штатными средствами (подпрограммами) системы ЧПУ станка NOMURA NN20J. Отказ от использования шпонки позволил устранить одну из причин возможной несогласованности между этими параметрами. Помимо этого, отсутствие шпоночного паза увеличило жесткость оправки 5, что положительно сказалось на точности обработки зубьев.
№ 2(74)/2013
МЕТ АЛЛ^ОО Б РА ВО Т К А
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
Рис. 3. Устройство в суппорте станка: 1 — заготовка в зажимном патроне станка; 2 — устройство
Настройка червячной фрезы по угловой координате происходит за счет поворота корпуса 11 относительно переходного фланца на требуемый угол (от -15 до +50°) с последующей фиксацией. На рис. 3 устройство показано установленным на станок NOMURA NN20J. Фреза получает вращение, стружка, образующаяся при обработке, не попадает в
верхнюю опору и внутрь корпуса из-за малого зазора между корпусом и конструктивными элементами, находящимися на оправке. Маховик, вращающийся вместе с оправкой, обеспечивает сглаживание колебаний крутящего момента резания от дискретного контакта зубьев фрезы с заготовкой. Согласование расчетных перемещений конечных звеньев
144
№ 2 (74)/2013
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
кинематических цепей станка обеспечивается системой ЧПУ в соответствии с наладкой и управляющей программой.
Заключение
Таким образом, предлагаемое зубофрезер-ное устройство позволяет изготавливать прямые и винтовые зубья с модулями 0,05-1 мм и шлицы на современных автоматах продольного точения с ЧПУ. Устройство предназначено для оснащения, в частности, токарных прутковых автоматов продольного точения с ЧПУ для обработки мелкомодульных венцов малых диаметров, например механических часовых механизмов и деталей приборов.
Устройство внедрено на Челябинском часовом заводе на японском автомате продольного точения NOMURA NN20J и используется при изготовлении детали механических часов «Триб». «Триб» (материал детали сталь У10А) специальных часов АЧС-1 представляет
из себя пустотелую ось на ступице диаметром 4 мм, выполненной на оси, имеется прямозубый зубчатый венец Z = 20, шириной 1,7 мм, причем боковые поверхности зубьев имеют специальный неэвольветный (часовой профиль) с модулем m = 0,365, с требованиями по 4-й степени точности (ГОСТ 13628-75), штучное время изготовления всей детали с зубчатым венцом составляет 4,5 мин.
Предлагаемое устройство запатентовано [3] и может быть использовано и на других станках с ЧПУ, имеющих приводные позиции инструментов и соответствующее программное обеспечение.
Литература
1. http://soldream-spb.com/avtomaty_prodolnogo_ tochenija Автоматы продольного точения.
2. Пат. США US2007/0209179 А1.
3. Решение Роспатента РФ от выдаче патента на изобретение по заявке № 2012118687/02/028162 от 04.05.2012 г.
Уважаемые коллеги!
Открыта постоянная редакционная подписка на научно-производственный журнал «МЕТАЛЛООБРАБОТКА». Журнал учрежден и издается ОАО «Издательство «Политехника» с 2001 г.
Тематика: обработка материалов резанием, давлением, электрофизические и электрохимические методы обработки; новые технологии и материалы.
Тираж 2500 экз., объем 56 с., периодичность — 6 номеров в год, стоимость одного номера — 700 руб. Постоянным подписчикам 10 % скидка. С 2003 г. журнал включен в Перечень ВАК.
Приглашаем к сотрудничеству авторов: научные статьи, одобренные редколлегией, редактируются и печатаются бесплатно.
Для рекламодателей по запросу высылаем расценки.
Подписные индексы: по каталогу «Роспечать» — № 14250, по Объединенному каталогу «Пресса России» (через агентство «Книга-сервис») — № 11828
№ 2(74)/2013
