ЗУБОДОЛБЕЖНЫЙ СТАНОК
GEAR-SHAPING MACHINE

Изобретение относится к области механообработки и может применяться при нарезании зубчатых колес внутреннего и наружного зацепления, в том числе с изменяющейся по длине толщиной зубьев.
Известен способ нарезания цилиндрических зубчатых колес со ступенчато сужающимися от одного торца к другому зубьями [1], при котором обрабатываемому колесу и инструменту задают согласованное вращение вокруг своих осей, обработку производят за несколько проходов, при первом из которых осуществляют обработку зуба по всей ширине колеса на глубину, соответствующую глубине зуба на большом диаметре, перед каждым последующим проходом одному из элементов сообщают радиальную подачу и производят обработку зуба на части ширины колеса до места образования ступени, после чего радиальную подачу производят в обратном направлении. Известный способ не обеспечивает возможности нарезания зубчатых колес с непрерывно сужающимися зубьями.
Наиболее близким по технической сущности был выбран станок для обработки зубчатых колес наружного и внутреннего зацепления с криволинейной формой зуба [2], содержащий размещенную на станине стойку, на которой находится поперечина и каретка с приводом ее продольного перемещения по горизонтальным направляющим поперечины. На каретке установлен с возможностью поворота суппорт с имеющим возможность совершения возвратно-поступательного главного движения инструментальным шпинделем, в котором закреплен долбяк. На суппорте также находится привод круговой дискретной подачи инструментального шпинделя. На станине расположен стол, несущий средства установки и закрепления обрабатываемого зубчатого колеса, и имеющий возможность возвратно-поступательного перемещения. Станок содержит систему программного управления перемещениями инструментального шпинделя и стола с первичными преобразователями импульсов перемещения каретки и суппорта.
Критика прототипа. В известной конструкции применяется метод дискретного обката, что снижает производительность и точность обработки.
Технический результат заключается в обеспечении возможности нарезания зубчатых колес внешнего и внутреннего зацепления с изменяющейся по длине толщиной зуба, а также в обеспечении производительности и точности обработки таких зубчатых колес вследствие применения метода непрерывного обката и сокращения времени на переналадку станка.
Сущность изобретения. Зубодолбежный станок содержит станину, стойку, суппорт с имеющим возможность совершения возвратно-поступательного главного движения и движения непрерывной круговой подачи инструментальным шпинделем, в котором закреплен долбяк. На станине также находятся салазки, предназначенные для выполнения движения радиальной подачи. На салазках находится стол, на котором устанавливается шпиндель изделия, имеющий возможность совершения вращательного движения, согласованного с движением круговой подачи инструментального шпинделя. Стол предназначен для выполнения движения врезания-отскока по линии, соединяющей центры долбяка и заготовки, от привода, содержащего шаговый электродвигатель. В состав станка входит система программного управления, содержащая программатор, компаратор, усилитель, измерительные преобразователи, а также контроллер, включающий управляющий триггер, делитель частоты, цифроаналоговый преобразователь. При рабочем ходе долбяка стол с заготовкой совершает движение врезания по направлению к долбяку со скоростью, соответствующей необходимой величине изменения толщины зуба заготовки. Скорость врезания устанавливается с помощью делителя частоты, на вход которого поступают сигналы от измерительного преобразователя привода главного движения и управляющего триггера, и с выхода которого сигналы поступают на шаговый электродвигатель привода стола. Тем самым обеспечивается обработка зубчатых колес внешнего или внутреннего зацепления с переменной по длине зуба толщиной. При холостом ходе долбяка стол с заготовкой совершает движение отскока в направлении от долбяка, предотвращая износ зубьев последнего.
На фиг.1 представлена кинематическая схема зубодолбежного станка с обозначением движений и блоками устройства программного управления. На фиг.2 представлена структурная схема контроллера, управляющего движением врезания-отскока стола. На фиг.3 представлен зуб обрабатываемого на станке колеса, вид спереди. На фиг.4 представлен зуб обрабатываемого колеса, вид снизу.
Осуществление изобретения. Зубодолбежный станок (фиг.1) содержит станину 1, стойку 2, суппорт 3 с инструментальным шпинделем 4, в котором крепится долбяк 5. Инструментальный шпиндель имеет возможность совершать движения от привода 6 и от привода 7. На суппорте 3 установлены гидроцилиндры 8, предназначенные для разгрузки привода главного движения 6. На станине 1 установлены салазки 9 с приводом 10; на салазках 9 установлен стол 11 с приводом 12; в стол 11 вмонтирован шпиндель изделия 13 с приводом 14; шпиндель изделия 13 предназначен для крепления обрабатываемой заготовки 15. Станок оснащается системой программного управления, которая содержит программатор П (16), связанный с компаратором К (17), который связан с усилителем У (18), предназначенным для передачи управляющих импульсов на приводы. Приводы также содержат измерительные преобразователи: по величине линейного перемещения инструментального шпинделя 19, по углу поворота инструментального шпинделя 20, по углу поворота шпинделя изделия 21, по величине перемещения салазок 22. Система программного управления также включает контроллер Кт (23), содержащий управляющий триггер УТ (24, фиг.2), делитель частоты ДЧ (25), цифроаналоговый преобразователь ЦАП (26).
v
1
s
2
s
5
s
3
При обработке зубчатого колеса инструментальный шпиндель 4 совершает возвратно-поступательное главное движение Ф(П) от привода 6 (фиг.1) и вращательное движение круговой подачи Ф(В) от привода 7. Шпиндель изделия 13 совершает согласованное с вращением инструментального шпинделя 4 вращательное движение Ф(В) от привода 14. Салазки 9 совершают согласованное с вращением шпинделя изделия 13 прямолинейное движение радиальной подачи Ф(П) от привода 10.
v
1
s
2
s
2
s
3
Режимы движений задаются программатором 16: начальное положение, длина хода, скорость перемещения инструментального шпинделя 4 Ф(П); скорость круговой подачи инструментального шпинделя 4 Ф(В), согласованная с ней скорость вращения шпинделя изделия 13 Ф(B); согласованная с ней скорость и величина хода радиальной подачи Ф(П); величина и скорость быстрого отвода стола с заготовкой во время холостого хода инструментального шпинделя.
кр.и.
кр.з.
В процессе нарезания зубьев сформированная программатором 16 информация подается на компаратор 17, где на основе сравнения заданной информации и информации, поступающей от измерительных преобразователей 19-22, вырабатываются управляющие импульсы, направляемые на усилитель 18, от которого после усиления они передаются на соответствующие приводы: M1 (6) главного возвратно-поступательного движения инструментального шпинделя 4; М2 (7) круговой подачи инструментального шпинделя 4 S; М3 (16) вращательного движения шпинделя изделия 13 S; М4 (12) - движения врезания-отскока стола 11; М5 (10) - радиальной подачи салазок 9.
v
1
s
4
Для формирования переменной толщины зуба по его длине во время рабочего хода инструментального шпинделя 4 стол 11 совершает согласованное с главным движением Ф(П) движение врезания Ф(П) в направлении долбяка 5. Предельную величину перемещения стола 11, учитывая малые величины изменения толщины зуба по длине, приближенно можно определить (фиг.3, фиг.4):
s
1
где L - длина хода возвратно-поступательного движения Ф(П) инструментального шпинделя 4, γ - угол уменьшения толщины зуба, α - угол профиля зуба.
вp
Соотношения между скоростями главного движения v и врезания стола S:
Управление движением врезания-отскока стола происходит следующим образом. Сигналы с измерительного преобразователя 19 (фиг.1) поступают на управляющий триггер 24 (фиг.2), далее с использованием делителя частоты 25 формируется серия импульсов заданной частоты, которые поступают на цифроаналоговый преобразователь 26, с которого сигналы передаются на шаговый электродвигатель привода 12. В соответствии с частотой этих сигналов происходит перемещение стола 11 с заданной скоростью, определяемой соотношением (2).
При холостом ходе инструментального шпинделя 4 стол 11 с заготовкой 15 совершает движение отскока в направлении от долбяка 5, предотвращая износ зубьев последнего.
Источники информации
1. Патент РФ №2014971, кл. B23F 5/12 от 30.06.1994.
2. Патент РФ №2076023, кл. B23F 5/12, B23F 9/06 от 27.03.1997.