УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ЗУБОФРЕЗЕРНЫЙ СТАНОК
UNIVERSAL GEAR HOBBER

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при модернизации универсальных зубофрезерных станков для осуществления фрезерования затылков зубьев долбяка как с прямыми, так и косыми зубьями.
Известен зубофрезерный станок для нарезания конических колес червячной фрезой, где для обеспечения необходимого закона вертикального движения фрезы и ее радиальной подачи, обеспечивающего результирующее движение по наклонной относительно вертикали, предусмотрена специальная гитара сменных колес (Труды американского общества инженеров. Конструирование, 1981, Т103, №4, с.266-275, фигура 1, 2).
Недостатком данного станка является значительная протяженность кинематической цепи радиальной подачи, что резко увеличивает податливость цепи, и при значительном весе перемещаемой стойки не обеспечивает плавность хода из-за сил трения скольжения, а при обработке на малых скоростях радиальной подачи возможно появление релаксационных колебаний, что влечет снижение точности обработки.
Известен также зубообрабатывающий станок, содержащий смонтированные на станине подвижный стол, несущий заготовку изделия, инструментальную стойку, несущую подвижную каретку с установочно поворотно смонтированным суппортом, на котором установлен поворотный шпиндель, и электроприводы, воздействующие на кинематические цепи станка, преобразующие вращательные движения приводов в соответствующие вращательные, поворотные и поступательные движения инструмента и изделия. Станок имеет шесть автономных кинематических цепей, при этом первые пять имеют электроприводы, из которых четыре электропривода связаны между собой устройством ЧПУ (патент RU №78452, МПК B23F 5/00, опубл. 27.11.2008).
Недостатком известного устройства является сложность конструкции.
Известен также зубофрезерный станок для нарезания конических колес с косыми зубьями червячной фрезой, выбранный в качестве наиболее близкого к предлагаемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату, который снабжен узлом заготовки, узлом инструмента, звеном настройки и дифференциалом, в цепи которого размещен шаговый гидравлический привод, в звене настройки которого размещен генератор гидравлических импульсов с вращающейся золотниковой втулкой, предназначенной для обеспечения передаточного отношения в упомянутой цепи дифференциала, соответствующего отношению частоты импульсов, связанному с расчетным числом щелей на упомянутой золотниковой втулке генератора гидравлических импульсов (патент RU №2143961, МПК B23F 5/24, опубл. 10.01.2000).
В данном станке механические связи заменены гидромеханическими с использованием шаговых гидравлических двигателей и генераторов гидравлических импульсов в качестве элементов звеньев настройки в соответствующих формообразующих цепях. Такое решение позволяет создать станок специальной конструкции с применением специфических узлов, что сужает область его применения. Кроме того, появление трубопроводов значительной длины, связывающих генераторы и двигатели, может привести к появлению вибраций. На точность работы значительно влияет величина импульса, вырабатываемая гидравлическим генератором, малое значение которой в таком исполнении получить проблематично.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является улучшение точности обработки зубчатых колес как с прямыми, так и с косыми зубьями за счет увеличения жесткости привода, обеспеченной простой модернизацией универсального зубофрезерного станка.
Для решения поставленной задачи зубофрезерный станок, содержащий электродвигатель, смонтированные на станине подвижный стол, несущий заготовку изделия, инструментальную стойку, несущую подвижную каретку с фрезерным суппортом, на котором установлен инструментальный шпиндель, и управляемый генератор пачек импульсов для осуществления установочных перемещений и настройки на снимаемый припуск и размер, дополнительно снабжен высокомоментным двигателем, выполненным со встроенным импульсным датчиком обратной связи и установленным на ходовой винт радиальной подачи инструментальной стойки, которая выполнена с линейным импульсным датчиком, обеспечивающим посредством управляемого делителя частоты заданное соотношение величин вертикального и радиального перемещения фрезерного суппорта.
Наличие высокомоментного двигателя, выполненного со встроенным импульсным датчиком обратной связи и установленного на ходовой винт радиальной подачи инструментальной стойки, которая выполнена с линейным импульсным датчиком, обеспечивающим посредством управляемого делителя частоты заданное соотношение величин вертикального и радиального перемещения фрезерного суппорта, в совокупности позволяет устранить в радиальной подаче значительной кинематической цепи, что резко увеличивает жесткость привода, а, следовательно, и точность обработки, улучшая технологические возможности станка в целом.
В результате выполнения простой модернизации станка, заключающейся в совокупности заявляемых отличительных признаков, обеспечивается высокое качество обработки, повышаются технологические возможности. Данное решение позволяет модернизировать большой парк имеющихся на предприятиях станков. При этом сохраняются все механизмы настройки работы станка, нарезание колес с прямым, косым зубом, нарезание червячных колес. Изменяются только механизм цепи радиальных подач стойки с зубофрезерной головкой. Взамен гитары радиальных подач, предлагается установить высокомоментный двигатель с датчиком обратной связи, т.е. привод аналогичный на станках с ЧПУ.
Заявителю не известны зубофрезерные станки с указанной совокупностью существенных признаков, и заявленная совокупность существенных признаков не вытекает явным образом из современного уровня техники, следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где: фиг.1 - универсальный зубофрезерный станок, принципиальная схема; фиг.2 - пример настройки станка.
Универсальный зубофрезерный станок содержит смонтированные на станине 1 подвижный стол 2, несущий заготовку 3 изделия, инструментальную стойку 4, несущую подвижную каретку 5 с фрезерным суппортом 6 и электродвигатель (не показан), воздействующий на кинематическую цепь станка. На суппорте 6 установлен инструментальный шпиндель 7. Высокомоментный двигатель 8 со встроенным импульсным датчиком обратной связи установлен на ходовой винт радиальной подачи стойки 4, имеющей линейный импульсный датчик 9, связанный с вертикальным перемещением фрезерного суппорта через управляемый делитель частоты импульсов 10. Станок снабжен управляемым генератором пачек импульсов 11, осуществляющим установочные перемещения, настройку на снимаемый припуск и размер.
Устройство работает следующим образом.
На зубофрезерном станке настраивается в обычном порядке цепь деления, для косозубых колес - цепь дифференциала, цепь главного движения, цепь вертикальных подач, для обработки зуба по конической поверхности настраиваем делитель частоты импульсов 10, поступающих с датчика 9 положения, установленного на инструментальной стойке 4 из соотношения катетов АВ/ВС (фиг.2).
Рассмотрим пример настройки с образующим углом а конуса колеса (фиг.2).
На станке необходимо делителем обеспечить соотношение количества импульсов, поступающих от датчика на пути АВ с движением фрезерной головки по пути CВ. Настройка делителя должна осуществляться из соотношения катетов AВ/BС.
Включают в работу станок, отведя на небольшое расстояние стойку 4 с фрезой от заготовки 3. При движении фрезы вдоль образующей конуса осторожно подводят фрезу до касания с конической поверхностью. Выводят фрезу над деталью, задают величину первого прохода и обрабатывают, затем замеряют параметры зуба и обрабатывают окончательно.
1
2
i
При включении вертикальной подачи импульсы с датчика 9 через счетный триггер 12 тактами T и Т подаются на делитель частоты импульсов 10. С делителя 10, согласно необходимого угла а нарезаемого долбяка и разрешающих сигналов 1+i+1, на вентили 13 В-Вi+1 подаются управляющие сигналы через схему «ИЛИ» 14 на блок управления 15 двигателя 8, т.е. на привод радиальной подачи. В результате получим результирующее движение фрезы по наклонной относительно оси заготовки. Во время движения суппорта 6 импульсы с датчика 9 передаются через делитель 10, обеспечивающий необходимые соотношения величин вертикального и радиального перемещения фрезерного суппорта. Так обеспечивается необходимая связь вертикальной и радиальной подачи при обработке конических колес.
Для периодической радиальной подачи фрезы при снятии очередного припуска используют управляемый генератор пачек импульсов 11, в схему которого входит разомкнутый управляемый делитель частоты.
Устранение в радиальной подаче значительной кинематической цепи с установкой двигателя непосредственно связанного с ходовым винтом, резко увеличивает жесткость привода, а значит и точность обработки.
Установка на направляющих радиальной подачи антифрикционных накладок и применение антискачковых масел также будет способствовать повышению устойчивости движения и точности обработки.
Заявленная конструкция универсального зубофрезерного станка позволяет обеспечить повышение технологических возможностей универсального зубофрезерного станка за счет проведенной модернизации.
Предлагаемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании.