Расчет настройки станка для обработки червячного колеса

Существует два метода нарезания червячных колес:

а) метод радиальной подачи (рисунок 7.З,а);

б) метод тангенциальной (осевой) подачи (рисунок 7.3, б, в).

Метод радиальной подачи заключается в том, что в процессе обработки заготовке сообщается радиальная подача S_Р. Вследствие этого, расстояние между осью фрезы и центром нарезаемого колеса постепенно уменьшается.

После врезания фрезы на нужную глубину радиальная подача прекращается. Таким образом, для осуществления данного метода необходимы следующие движения: а) вращение червячной фрезы (главное движение); б) вращение заготовки (движение деления); в) радиальная подача заготовки.

Размеры и профиль фрезы должны соответствовать червяку, работающему в паре с нарезаемым червячным колесом. Расчет настройки станка для нарезания червячных колес методом радиальной подачи также сводится к определению передаточных отношений сменных колес гитар: а) главного движения; б) деления; в) подачи. Расчет сменных колес гитар главного движения и деления производится аналогично нарезанию прямозубых цилиндрических колес по формулам (7.1) и (7.2).

Расчет сменных колес для осуществления радиальной подачи производится также, как и при расчете осевой подачи, но по иной кинематической цепи.

Кинематическая цепь радиальной подачи связывает вращение стола как ведущего звена с ходовым винтом радиальной подачи как ведомого звена по схеме: червячное колесо Z = 96 и однозаходный червяк вала XII , двухзаходный червяк и червячное колесо Z = 24 вала XIII, сменные колеса гитары подач а^, в^ с^, d^ и вал XV. Цилиндрические колеса Z = 45 и Z = 36 вала XVII, коническая пара Z = 19 и Z = 19 вала XVIII, коническая пара Z = 16 и Z = 16 вала XIX, четырехзаходный червяк и червячное колесо Z = 20 вала XX, муфта М₁ (муфта М₂ выключена и пятизаходный червяк отсоединен от червячного колеса Z = 30 вертикальной подачи), пара колес с винтовыми зубьями Z=10 и Z = 20 вала XXI, четырехзаходный червяк и червячное колесо Z = 20 вала XXII, пара колес с винтовыми зубьями Z = 1 0 и Z = 20 вала XXIII, коническая пара Z = 20 и Z = 25, ходовой винт с шагом 10мм.

Используя рассуждения, при расчете передаточного отношения сменных колес гитары подач запишем уравнение кинематического баланса цепи:

. (7.14)

Решая уравнение относительно гитары сменных колес

(7.15)

Получим передаточное отношение сменных колес гитары подач

. (7.16)

При обработке червячных колес по методу тангенциальной подачи применяют фрезы с конусной заборной частью, или спецфрезцы (рисунок 7.3, б, в).

Цилиндрическая часть этой фрезы соответствует размерам и профилю червяка, в зацеплении с которым будет работать нарезаемое колесо. Фрезу устанавливают относительно заготовки на заданном межосевом расстоянии А (рисунок 7.3, б), Наряду с движением обкатки фрезе сообщают подачу вдоль ее оси. При этом заготовка должна получать дополнительное вращение для компенсации осевого перемещения фрезы. При нарезании зубьев червячных колес по данному методу необходимы следующие движения: а) вращение фрезы (главное движение); б) вращение заготовки (движение деления); в) тангенциальная (осевая) подача фрезы; г) дополнительное вращение заготовки, компенсирующее ее поворот, связанный с осевым перемещением фрезы.

Поэтому при нарезании червячных колес этим методом производится настройка всех четырех гитар. Взамен вертикального фрезерного суппорта на станок устанавливается специальный протяжной суппорт, обеспечивающий перемещение фрезы в направлении ее оси.

Кинематическая цепь тангенциальной подачи связывает вращение стола как ведущее звено с ходовым винтом протяжного суппорта (ведомое звено) по схеме: червячное колесо Z = 96 и однозаходный червяк вала XII , двухзаходный червяк и червячное колесо Z = 24 вала XIII, сменные колеса гитары подач а₁, в₁, с₁, d₁ и вал XV, цилиндрическая пара Z = 45 и Z = 36 вала XVII, конической пара Z = 16 и Z = 16 вала XXIV, цилиндрические колеса Z = 30 и Z = 30 (через промежуточное колесо Z=35), однозаходный червяк вала XXV и червячное колесо ходового винта с шагом 5 мм.

Конечными звеньями этой цепи будут стол и ходовой винт тангенциальной подачи S_т, , а их расчетные перемещения : 1 об.стола - S_Т.

Уравнение кинематического баланса

(7.17)

Решая уравнение относительно получим передаточное отношение сменных колес гитары подач

. (7.18)

Цепь дифференциала

При настройке дифференциальной цепи для нарезания червячного колеса методом осевой подачи исходят из следующих соображений: за время осевого перемещения фрезы на величину шага t нарезаемого колеса заготовка должна повернуться дополнительно на 1/Z оборота. Увязка вращательного движения вала тангенциальной подачи как ведущего звена и вращательного движения заготовки как ведомого звена (при осевом перемещении фрезы) осуществляется по схеме: винт осевой подачи t=5 мм, червячное колесо Z = 50 и однозаходный червяк вала XXV, цилиндрические колеса Z = 30 и Z= 30, коническая пара Z = 16 и Z = 16 вала XVIII, коническая пара Z = 19 и Z = 19 вала XVIII , цилиндрическая пара Z = 36 и Z = 45 вала XV, сменные колеса гитары дифференциала а₂, в₂, с₂, d₂, однозаходный червяк и червячное колесо Z = 96 стола. Конечными звеньями цепи являются ходовой винт тангенциальной подачи и стол.

Уравнение кинематического баланса для дополнительного поворота заготовки за период осевого перемещения фрезы на один шаг нарезаемого колеса:

(7.19)

Подставив из (7.2) i_дел. и учитывая, что при ведущем водиле U_диф = 2 и при Z < 161 U_пер = 1, получим

, (7.20)

oткуда

(7.21).

Пример расчета настройки станка для фрезерования зубьев косозубого цилиндрического колеса.

Исходные данные.

Деталь: m = 4, Z = 48, β = 30°, наклон зубьев правый, материал сталь 45.

Инструмент: червячная фреза из быстрорежущей стали, d_ф = 80 мм, к = 1, наклон витков правый.

1. Выбор режимов резания (по таблицам). Подача S = 3 мм/об, скорость V = 25 м/мин.

2. Расчет настройки гитары скоростей.

Согласно ( 7.21 )

. (7.22)

Исходя из условия А + В = 60, принимаем А = 28, В = 32.

3. ^расчет настройки гитары деления.

По формуле ( 2 ) определяем

. (7.23)

Принимаем а = 24, d = 48, а, в и с - устанавливаются с одношаговым числом зубьев.

4. Расчет настройки гитары вертикальной подачи.

По формуле (3)

. (7.24)

Принимаем а₁ = 46; в₁ = 55; с₁ = 60; d₂ = 58.

5. Расчет настройки гитары дифференциала .

По формуле (5)

. (7.25)

Принимаем а₂ = 50; в₂ = 53; с₂ = 58; d₂ = 55.