Изготовление звездочки на делительной головки. Примерный расчет элементов зубчатого колеса

Глава 2

НАРЕЗАНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЕС ЧЕРВЯЧНЫМИ ФРЕЗАМИ

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ

Нарезание зубьев червячной фрезой осуществляется на зубофре-зерных станках методом обкатки. Профиль режущей части червячной фрезы в осевом ее сечении близок к профилю рейки, поэтому нарезание зубьев червячной фрезой можно представить как зацепление рейки с зубчатым колесом.

Рабочий ход (движение резания) осуществляется вращением фрезы 4 (рис. 1). Для обеспечения обкатки вращение фрезы и заготовки 3 должно быть согласовано так же, как при зацеплении червяка 1 и колеса 2, т. е. частота вращения стола с заготовкой должна быть меньше частоты вращения фрезы во столько раз, во сколько число нарезаемых зубьев больше числа заходов фрезы (при однозаходной фрезе стол с заготовкой вращается в г раза медленнее фрезы).

Движение подачи осуществляется перемещением суппорта с фрезой относительно нарезаемого колеса (параллельно его оси). В новых конструкциях станков имеется также радиальная подача (врезания). При нарезании косозубых колес должно быть обеспечено дополнительное

1. Основные кинематические цепи зубофрезерных станков

Цепь	Что обеспечивается	Крайние элементы цепи	Движения, которые нужно связать	Орган настройки
Скоростная	Скорость резания u , м/мин (частота вращения фрезы n , об/мин)	Электродвигатель - фрезерный шпиндель	Вращение вала электродвигателя (nэ , об/мин) и фрезы (n , об/мин)	Гитара скоростей
Цепь осевой (вертикальной) подачи	Подача Soi мм/об	Стол - винт подачи суппорта	Один оборот заготовки - осевое перемещение суппорта на величину Ео	Гитара подачи
Цепь деления	Число нарезаемых зубьев z	Стол - фрезерный шпиндель	Один оборот фрезы k/z оборотов стола	Гитара деления
Цепь дифференциала	Угол наклона нарезаемых зубьев в	Стол - винт подачи суппорта	Перемещение суппорта на осевой шаг ta - дополнительный поворот заготовки	Гитара дифференциала

Рис. 1. Принцип работы зубофрезерных станков:

1 - червяк; 2 - делительное червячное колесо; 3 - заготовка; 4 - фреза; 5 - гитара деления

вращение стола с заготовкой, связанное с движением подачи. Поэтому зубофрезерный станок имеет кинематические цепи и органы их настройки (гитары), указанные в табл. 1.

ЗУБОФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ

Конструкция и технические характеристики станков

В зависимости от положения оси заготовки зубофрезерные станки (табл. 2-4) подразделяют на вертикальные и горизонтальные, Вертикальные зубофрезерные станки (рис. 2) изготовляют двух типов: с подающим столом и с подающей колонной (стойкой).

Рис. 2. Общий вид вертикального зубофрезерного станка:

1 - стол; 2 - станина; 3 - пульт управления; 4 - колонна; 5 - фрезерный суппорт; 6 - кронштейн; 7 - поддерживающая стойка

Станок с подающим столом, на котором закреплена заготовка, имеет неподвижную колонну с фрезерным суппортом и заднюю поддерживающую стойку с поперечиной или без нее. Сближение фрезы и заготовки осуществляется горизонтальным перемещением стола (по направляющим).

Станок с подающей колонной, которая перемещается для сближения с заготовкой, закрепленной на неподвижном столе, может быть выполнен с задней стойкой или без нее. Обычно так выполняют крупные станки.

Примечания:

1. Станки, имеющие букву «П» в обозначении, а также модели 5363, 5365, 5371, 5373, 531ОА являются станками повышенной и высокой точности и предназначены, в частности, для нарезания турбинных зубчатых колес.

2. Крупные станки (мод. 5342 и т. п.) имеют механизм единичного деления для работы дисковыми и пальцевыми фрезами с использованием поставляемых по заказу накладных головок: для нарезания колес с внешними зубьями пальцевой фрезой (см. табл. 5), колес с внутренними зубьями дисковой или пальцевой фрезой или специальной червячной фрезой (см. табл. 1). По заказу поставляются протяжной суппорт для нарезания червячных колес с тангенциальной подачей и механизм для нарезания колес с углом конуса вершин зубьев до 10°, механизм реверса для нарезания пальцевой фрезой шевронных колес без канавки.

3. Станки мод. 542, 543, 544, 546 и станки, созданные на их базе, предназначены для нарезания крупных червячных колес высокой точности, например делительных колес зуборезных станков.

4. Горизонтальные станки мод. 5370, 5373, 5375 и станки, созданные на их базе, предназначены для работы червячной, пальцевой и дисковой фрезой, остальные станки отечественного производства применяют только для работы червячной фрезой.

5. Буквы, указанные в скобках после наименования модели, означают варианты данной модели: например, 5К324 (А, П) означает, что имеются модели 5К324, 5К324А и 5К324П.

3. Основные размеры стола (в мм) зубофрезерных станков, число зубьев делительного колеса z k

Рис. 3. Горизонтальный зубофрезерный станок:

1 - станина; 2 - задняя бабка; 3 - фрезерный суппорт; 4 - планшайба; 5 - передняя бабка

Горизонтальные зубофрезерные станки (рис. 3), предназначенные преимущественно для нарезания червячными фрезами зубьев валов-шестерен (зубчатых колес, изготовленных за одно целое с валом) и зубчатых колес небольших размеров, выполняют с подающей шпиндельной бабкой, несущей заготовку, или с подающим фрезерным суппортом.

На станке с подающей шпиндельной бабкой один конец заготовки закреплен в шпиндельной бабке, а другой поддерживается задним центром. Червячная фреза находится под заготовкой на шпинделе фрезерного суппорта, каретка которого перемещается горизонтально по направляющим станины станка параллельно оси заготовки. Радиальное врезание фрезы осуществляется вертикальным перемещением шпиндельной бабки вместе с задним центром и обрабатываемой заготовкой.

На станке с подающим суппортом заготовку закрепляют в шпиндельной бабке и в люнетах. Червячная фреза находится за изделием, на шпинделе фрезерного суппорта, каретка которого при рабочей подаче перемещается горизонтально по направляющим станины, параллельно оси обрабатываемого изделия» Радиальное врезание фрезы осуществляется горизонтальным перемещением фрезерного суппорта перпендикулярно оси заготовки.

Приводом стола зубофрезерного станка является червячная делительная передача - червяк с червячным колесом. От точности этой передачи в основном зависит кинематическая точность станка. Поэтому нельзя допускать слишком большую скорость вращения стола во избежание нагрева и заедания зубьев делительной червячной передачи. В случае нарезания колес с малым числом зубьев, а также при применении многозаходных фрез следует определять фактическую скорость скольжения червячной делительной пары, которая для чугунных колес не должна превышать 1-1,5 м/с, а для червячного колеса с бронзовым венцом 2-3 м/с. Скорость скольжения Uс (примерно равна окружной скорости червяка) и частота вращения nч можно определить по формулам

где dч - диаметр начальной окружности делительного червяка, мм; nч; n - частота вращения червяка и фрезы, об/мин; zк; z - числа зубьев делительного и нарезаемого колес; k - число заходов червячной фрезы.

В конструкциях станков предусмотрена возможность регулировки делительной пары, подшипников стола и шпинделя, клиньев и червячной пары суппорта.

Наладка зубофрезерных станков

Основными операциями наладки являются настройка кинематических цепей станка (гитар скоростей, подач, деления, дифференциала); установка, выверка, закрепление заготовки и фрезы; установка фрезы относительно заготовки на требуемую глубину фрезерования; установка упоров автоматического выключения станка.

Передачу движения различным механизмам станка удобно рассматривать на его кинематической схеме (рис. 4), чем значительно облегчается вывод формул для настройки цепей станка.

На схеме указаны числа зубьев цилиндрических, конических и червячных колес и числа заходов червяка в червячной передаче. Показаны также электродвигатели главного привода, ускоренных движений, осевого перемещения фрезы (вдоль оси фрезерной оправки), что позволяет в ряде случаев повысить стойкость фрезы.

На схеме показаны электромагнитные муфты, включение которых в различных сочетаниях обеспечивает требуемые движения: МФ1 или МФ2 - быстрое перемещение стола или суппорта; МФ1 и МФ4 - радиальная подача стола; МФ2 и МФ4; МФ2 и МФЗ - вертикальная подача суппорта вверх и вниз. Нарезание червячных колес производится при радиальной подаче фрезы.

В зубофрезерных станках имеется механизм дифференциала, предназначенный для дополнительного вращения заготовки при нарезании косозубых колес. При работе с включенным дифференциалом колесо z = 58 получает и передает к столу основное и дополнительное вращения. Основное вращение передается через конические колеса z = 27, дополнительное вращение - от гитары дифференциала через коническую передачу 27/27, червячную передачу 1/45, водило, колеса дифференциала z = 27. При этом ведомое колесо вращается вдвое быстрее, чем червячное колесо z = 45 и водило (см. далее настройку цепи дифференциала). Основное и дополнительное вращения складываются (вращение заготовки ускоряется), если наклон зубьев колеса и направление витка фрезы одинаковы (например, правое колесо нарезается правой фрезой), и вычитаются, если они различны (например, правое колесо нарезается левой фрезой). Необходимое направление дополнительного вращения относительно основного обеспечивается промежуточным колесом в гитаре дифференциала.

При нарезании прямозубых колес дифференциал выключают, водило неподвижно, и передается только основное движение (кроме рассматриваемой далее наладки станка для нарезания прямозубого колеса с простым числом зубьев).

Настройка гитар станков мод. 5К32А и 5К324А (см. рис. 4). Гитара скоростей (вращения фрезы). Скоростная цепь связывает заданную частоту вращения фрезы nф с частотой вращения электродвигателя главного привода nэ = 1440 об/мин, поэтому уравнение скоростной цепи имеет следующий вид:

откуда передаточное отношение гитары скоростей

где а и Ь - числа зубьев сменных колес гитары скоростей.

Станок снабжен пятью парами сменных колес (23/64, 27/60; 31/56; 36/51; 41/46). Колеса каждой пары могут быть установлены в указанном и обратном порядках (например, 64/23), что позволяет получать соответственно десять различных частот вращения фрезы (40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315 об/мин).

Гитара деления. Для нарезания колес с заданным числом зубьев г за время одного оборота червячной фрезы с числом заходов k заготовка должна сделать k/z, оборота, что обеспечивается подбором сменных колес гитары деления с передаточным отношением i дел.

Уравнение делительной цепи имеет следующий вид:

В общем виде расчетную формулу для настройки гитары деления можно представить так:

Значения Сдел для ряда станков даны в табл. 5.

К станку прилагается 45 сменных колес модулем 2,5 мм. гитар деления, подач и дифференциала со следующими числами зубьев: 20 (2 шт.), 23, 24 (2 шт.), 30, 33, 34, 35, 37, 40 (2 шт.), 41, 43, 45, 47, 50, 53, 55, 58, 59. 60, 61, 62, 67, 70 (2 шт.), 71, 72, 75 (2 шт.), 79, 80, 83, 85, 89, 90, 92, 95, 97 98, 100.

Возможны и другие варианты подбора сменных колес, например 30/55 35/70 и т. д.

Чтобы разместить в любой гитаре две пары сменных колес, должны быть выполнены условия: а1 + b1 > с1; c1 + d1 > b1.

Проверяем: 30 + 55 > 40; 40 + 80 > 55; 0ба условия выполнены.

Пример 2. Подобрать по прилагаемой к станку таблице сменные колеса для нарезания колеса z = 88 двухзаходной фрезой на станке, указанном в примере 1.

Решение z = 88/2 = 44. По таблице находим

i дел = 30 / 55 = a1 / b1

Как видим, здесь достаточно одной пары сменных колес. Если по конструкции гитары требуются две пары сменных колес, то вторая пара добавляется с передаточным отношением, равным единице; например:

iдел = 30 / 55 40 / 40.

Гитара подачи. За один оборот заготовки, установленной на столе, суппорт с фрезой должен получить вертикальное перемещение на величину осевой (вертикальной) подачи So (выбранной при назначении режимов резания), что и обеспечивается настройкой гитары подач.

Уравнение цепи вертикальной подачи, если рассматривать эту цепь станка от стола к фрезерному суппорту, имеет следующий вид (in- передаточное отношение гитары подачи, 10 мм - шаг винта вертикальной подачи):

Соответственно получены значения вертикальных и горизонтальных (радиальных) подач для данного станка:

где Спод.- коэффициент, зависящий от кинематической цепи данного станка.

Для упрощения подбора сменных колес гитары подач также пользуются таблицей, прилагаемой к станку.

Гитара дифференциала. При перемещении суппорта на величину осевого Px шага косозубого колеса стол с заготовкой помимо поворота в делительной цепи должен сделать дополнительный поворот на пеличину окружного шага нарезаемого колеса, т. е. на 1/z оборота, что и обеспечивается настройкой гитары дифференциала. Число оборотов винта вертикальной подачи с шагом t =10 мм, соответствующее перемещению гайки с суппортом на величину осевого шага колеса, nв = ta/t .

Рассматривая кинематическую схему станка от фрезерного суппорта к столу через гитару дифференциала с передаточным отношением i диф, составляем уравнение цепи дифференциала:

где mn и В - нормальный модуль и угол наклона зубьев нарезаемого колеса; k -число заходов фрезы; Сдиф - коэффициент, постоянный для данного станка (см. табл. 5).

К станку прилагаются таблицы для подбора сменных колес дифференциала в зависимости от модуля и угла наклона зубьев В. Но так как число значений В в таблицах ограничено, сменные колеса приходится подбирать расчетным путем. В расчетную формулу входят величины Пи = 3,14159 ... и sin В, поэтому невозможен абсолютно точный подбор сменных колес гитары дифференциала. Расчет обычно производят с точностью до пятого - шестого знака после запятой. Затем с помощью специально изданных таблиц для подбора сменных колес полученную по формуле десятичную дробь с высокой точностью превращают в простую дробь или в произведение двух простых дробей, числитель и знаменатель которых соответствуют числам зубьев сменных колес гитары дифференциала.

Пример 1 . Подобрать сменные колеса гитары дифференциала для нарезания однозаходной червячной фрезой косозубого колеса mn = 3 мм; B = 20° 15" на станке мод. 5К32А или 5К324А.

1-й вариант решения. По таблицам работы находим ближайшее значение i диф и соответствующие ему числа зубьев сменных колес

2-й вариант решения. С помощью таблиц работы переведем десятичную дробь в простую и разложим на множители:

0,91811 = 370/403 = 2*5*37/(13*31). Путем умножения числителя и знаменателя дроби на 10 = 5*2 получаем

Результаты подбора сменных колес по разным таблицам совпадают, но 1-й вариант решения получают быстрей, поэтому удобнее пользоваться таблицами, приведенными в работе .

Пример 2 . Подобрать сменные колеса для условий, приведенных в примере 1, но при B = 28° 37".

Так как в таблицах приведены значения дробей меньше единицы, определяем величину, обратную i диф, и значения чисел зубьев по таблицам, приведенным в работе :

I/1,27045 = 0,7871122 = 40*55/(43*65),

i диф = 65*43/(40*55) = a3/b3 * c3/d3.

Ускоренное перемещение суппорта:

Sмин = 1420*25/25*36/60*50/45*1/24*10 = 390 мм/мин;

для стола

Sмин = 1420*25/25*36/60*45/50*34/61*1/36 = 118 мм/мин.

Нарезание прямозубых колес с простыми числами зубьев *1. При отсутствии сменных колес гитары деления колеса с простыми числами зубьев свыше 100 можно нарезать с помощью дополнительной настройки и включения цепи дифференциала.

Сущность такой настройки станка заключается в следующем: гитару деления настраивают не на z зубьев, а на z + а, где а - небольшая произвольно выбранная величина, которую рекомендуется принимать меньше единицы. Для компенсации влияния этой величины настраивают дополнительно гитару дифференциала. При составлении уравнения настройки следует исходить из соотношения: один оборот фрезы соответствует k/z оборотов заготовки по делительной и дифференциальной цепям. Оно имеет следующий вид (см. рис. 4):

k/z*96/1*1/iдел+k/z*96/1*2/26*iпод*39/65*50/45*48/32*iдиф*1/45X2*27/27*29/29*29/29*16/64 = 1 об. фрезы.

Подставив iпод = 0,5s0, получим следующие формулы настройки:

настройка гитары деления для станков мод. 5К32А; 5327 и др., где Сдел = 24 (см. табл. 5),

настройка гитары дифференциала для станков мод. 5К32А и 5К324А

Если в формуле iдел взят со знаком плюс, что iдиф следует брать со внаком минус, т. е. дифференциал должен замедлять вращение стола, и наоборот. Гитара подач должна быть настроена точно для обеспечения подачи S0.

Пример. На станке мод. 5К324А нарезать прямозубое колесо z = 139. Фреза правая; k = l; S0 = 1 мм/об. Решение.

Гитара деления

*1 - Простые числа нельзя разложить на множители, например 83, 91, 101, 107, ... 139 и т. д.

Косые зубья можно нарезать без настройки дифференциала путем соответствующего подбора сменных колес гитары деления и гитары подач. В этом случае

где знаки (+) или (-) могут быть определены по табл. 6.

6. Условия, определяющие знак в расчетной формуле i дел

В связи с тем, что в формулу входят Пи, и sin B, точный подбор сменных колес гитары деления невозможен. Поэтому их подбирают приближенно, с наименьшей погрешностью (практически с точностью до пятого знака). По приведенной формуле подбирают ближайшие числа зубьев колес гитары деления при заданной подаче и по ним определяют фактическое передаточное отношение гитары деления (индекс «ф» обозначает фактическую величину). Затем по этому отношению определяют i под и с наименьшей погрешностью подбирают сменные колеса гитары подач.

Расчет i под (с точностью до пятого знака) может быть произведен по формуле

где i д.ф - фактическая настройка гитары деления.

Пример. На станке мод. 5К32А при бездифференциальной настройке нарезать косозубое колесо; m = 10 мм; z = 60; B = 30° наклон зуба правый. Червячная фреза - правая однозаходная, Фрезерование осуществляется против направления подачи.

Решение. Принимаем s0 = 1 мм/об; тогда

Тогда (см. работу )

Если нет возможности использовать сменное колесо z = 37, занятое в гитаре деления, принимаем другой набор, дающий близкое к расчетному значение

i под.ф = 45/73*65/100 = 0,505385.

Фактическая подача

Sоф = 80/39*0,5054 = 1,03 мм/об.

Для нарезания зубьев конических зубчатых колес-7-8-й степеней точности (ГОСТ 1.758-72) требуются специальные зуборезные станки, при отсутствии их конические зубчатые колеса с прямым и косым зубом можно нарезать на универсально-фрезерном станке при помощи делительной головки дисковыми модульными фрезами; конечно, точность. обработки при этом способе ниже (9-10-я степени).

Заготовку 1 конического зубчатого колеса устанавливают на оправке в шпиндель делительной головки 2 (рис. 9, а), который поворачивают в вертикальной плоскости до тех пор, пока образующая впадина между двумя зубьями не займет горизонтального положения. Нарезаются зубья обычно за три хода и только при малых модулях за два хода. При первом ходе фрезеруется впадина между зубьями шириной 2 (рис. 9, б); форма фрезы соответствует форме впадины на ее узком конце; второй проход производят модульной

Рис. 9. Зубофрезерование конического зубчатого колеса:

в -установка заготовки на оправке; б - схема фрезерования впадины между

вубьями; в - одновременно трех заготовок; г - одной заготовки двумя дисковыми

фрезами; д - трех заготовок специальной дисковой фрезой

фрезой, профиль которой соответствует наружному профилю зуба, поворачивая при этом стол с делительной головкой на угол :

где b 1 - ширина впадины между зубьями на ее широком конце в мм; - ширина впадины между зубьями на ее узком конце в мм; - длина впадины в мм.

При таком положении фрезеруются все левые бока зубьев (площадка 1 - рис. 9, б). За третий ход фрезеруются все правые бока зубьев (площадка 2), для чего делительную головку поворачивают на тот же угол, но в противоположном направлении.

Указанный способ нарезания зубьев малопроизводителен, а точность обработки соответствует примерно 10-й степени.

Для нарезания прямых зубьев точных конических зубчатых колес в серийном и массовом производстве применяют более производительные станки - зубострогальные, на которых обработка зубьев производится методом обкатки. При обработке зубьев с модулем свыше 2,5 их предварительно прорезают профильными дисковыми фрезами методом деления; таким образом, сложные зубострогальные станки не загружаются предварительной грубой обработкой, и, следовательно, они лучше используются для точной обработки.

На рис. 9, в показано предварительное фрезерование зубьев трех конических зубчатых колес одновременно на специальном или специализированном станке, применяемом в крупносерийном и массовом производстве. Станок снабжен устройством для автоматического деления и одновременного поворота всех обрабатываемых заготовок.

В крупносерийном и массовом производстве для предварительного нарезания зубьев небольших конических зубчатых колес меняют зуборезные станки для одновременного фрезерования трех заготовок с автоматическим делением, остановом, подводом и отводом. На рис. 9, д изображена схема расположения шпинделей 3-х шпиндельного высокопроизводительного станка для одновременного фрезерования зубьев на трех заготовках, расположенных вокруг специальной дисковой фрезы.

Станочник поочередно устанавливает заготовки на оправках рабочих головок, подводит головку до упора и включает самоход. Все остальные движения производятся автоматически: рабочая подача, отход нарезаемого колеса и поворот его на один зуб, следующий подвод, выключение, когда остальные две головки продолжают работать.

Окончательное чистовое нарезание зубьев примерно 8-й степениточности производится строганием на зубострогальных станках (Рис. 10).

. Станки эти работают методом обкатки: два строгальных резца (1 и 2) совершают прямолинейные возвратно-поступательные движения вдоль зубьев обрабатываемой заготовки; при обратномходе резцы немного отводятся от обрабатываемой поверхночти для уменьшения бесполезного изнашивания режущей кромки. Взаимное обкатывание заготовки и резцов обеспечивает получение профиля эвольвенты. Время нарезания зуба в зависимости отматериала, модуля, припуска на черновую обработку и других фактором колебтся от 3,5 до 30 сек..

Для специалистов фрезерного дела не секрет как пользоваться делительной головкой, но многие люди даже не знают, что это такое. Она является горизонтальным станочным приспособлением, которое используется на координатно-расточных и фрезерных станках. Основной ее целью является периодический поворот заготовки, во время которого и происходит деление на равные части. Эта операция актуальна при нарезании зубьев, фрезеровки, вырезании канавок и так далее. С ее помощью можно изготавливать зубчатые. Данное изделие зачастую используется в инструментальных и механических цехах, где помогает существенно расширить рабочий диапазон станка. Закрепления заготовки происходит непосредственно в патроне, а если она оказывается слишком длинной, то в люнете с упором на заднюю бабку.

Виды выполняемых работ

Устройство УДГ позволяет обеспечивать:

• Точную фрезеровку звездочек, даже если количество зубьев и отдельных секций будет составлять несколько десятков;
• Также с ее помощью изготавливаются болты, гайки и другие детали с гранями;
• Фрезеровка многогранников;
• Проточка впадин, находящихся между зубьями колес;
• Проточка канавок на режущих и сверлильных инструментах (для чего применяется непрерывное вращение, чтобы получить спиралевидную проточку);
• Обработка торцов многогранных изделий.

Способы выполнения работ

Работа делительной головки может производиться несколькими способами, в зависимости от конкретной ситуации и того, какая операция производится с какой конкретной заготовкой. Здесь стоит выделить основные, которые чаще всего применяются:

• Непосредственный. Данный способ осуществляется путем поворота делительного диска, который управляет передвижением заготовки. Промежуточный механизм при этом не участвует. Этот метод актуален при использовании таких типов делительных инструментов, как оптический и упрощенный. Универсальные делительные головки применяются только с лобовым диском.
• Простой. При данном способе отсчет ведется от неподвижного делительного диска. Деление создается при помощи управляющей рукоятки, которая через червячную передачу связывается со шпинделем на устройстве. При этом способе применяются те универсальные головки, на которых установлен делительный боковой диск.
• Комбинированный. Сущность данного способа проявляется в том, что поворот самой головки является своеобразной суммой поворота ее рукоятки, которая вращается относительно делительного диска, расположенного неподвижно, и диска, который поворачивается с рукояткой. Этот диск передвигается относительно штифта, что находится на заднем фиксаторе делительной головки.
• Дифференциальный. При данном способе поворот шпинделя проявляется как сумма двух поворотов. Первый относится к рукоятке, вращающейся относительно делительного диска. Второй – поворот уже самого диска, что проводится принудительно от шпинделя через всю систему зубчатых колес. Для данного способа используют универсальные делительные головки, которые имеют комплект сменных зубчатых колес.
• Непрерывный. Данный способ актуален во время фрезерования спиральных и винтовых канавок. Он производится на оптических головках, у которых идет кинематическая связь шпинделя и винта подачи на фрезерный станок, и универсальных.

Нужен пластинчатый теплообменник ? Обращайтесь в компанию Молтехснаб. Только оригинальное оборудование для пищевой промышленности.

Устройство и принцип работы делительной головки

Чтобы разобраться, как работает делительная головка, нужно знать, из чего она состоит. В основу ее входит корпус №4, который закрепляется на столе станка. Также у нее имеется шпиндель №11, который ставится на подшипниках №13, №10 и головке №3. Червяк №12 приводит в движение червячное колесо №8. Он связан с маховиком №1. Рукоятка №2 служит для закрепления шпинделя, а следовательно и червячного колеса. Она связана с прижимной шайбой №9. Червячное колесо и червяк могут выполнять только поворот шпинделя, а погрешность их работы ни как не влияет на общую точность.

В эксцентрической втулке посажен один из концов валика, что позволяет опускать вниз их вместе. Если расцепить колесо шпинделя и червяка, то можно произвести поворот головки шпинделя. Внутри корпуса располагается стеклянный диск №7, который жестко закрепляется на шпинделе №11. Диск расчерчен шкалой на 360 градусов. Окуляр №5 располагается сверху головки. Чтобы повернуть шпиндель на нужно количество градусов и минут, используется маховик.

Порядок выполнения работ

Когда операция выполняется непосредственным способом, то сначала отключается из зацепа червячная передача, для чего достаточно только повернуть рукоять управления до соответствующего упора. После этого следует освободить фиксатор, останавливающий лимб. Поворот шпинделя осуществляется от патрона или от детали, которая подвергается обработке, что позволяет поставить устройство под нужным углом. Угол поворота определяется при помощи нониуса, что расположен на лимбе. Завершается операция закреплением шпинделя при помощи зажима.

Когда операция выполняется простым способом, то здесь сначала нужно зафиксировать делительный диск в одном положении. Основные операции производятся при помощи рукоятки фиксатора. Поворот рассчитывается согласно отверстиям, сделанным на делительном диске. Для фиксации конструкции имеется специальный стержень.

Когда операция выполняется дифференциальным способом, то первым делом нужно проверить плавность поворота шестерней, что установлены на самой головке. После этого следует произвести отключение стопора диска. Порядок настраивания здесь полностью совпадает с порядком настраивания при простом способе. Основные рабочие операции выполняются только при горизонтальном положении шпинделя.

Таблица делений для делительной головки

Количество частей деления	Количество оборотов ручки	Количество отсчитываемых отверстий	Общее количество отверстий
2	20
3	13	11	33
4	13	9	39
5	13	13	39
6	19
7	8
8	6	22	33
9	6	20	30
10	6	26	39
11	5	35	49
12	5	15	21
13	5
14	4	24	54
15	4
16	3	10	30
17	3	3	39
18	2	42	49
19	2	18	21
20	2	22	33
21	2	20	30
22	2	28	39

Расчет делительной головки

Деление на УДГ осуществляется не только по таблицам, но и по специальному расчету, который можно сделать самостоятельно. Это сделать не так уж и сложно, так как при расчете используется всего несколько данных. Здесь требуется умножить диаметр заготовки на особый коэффициент. Он рассчитывается путем деления 360 градусов на количество частей деления. Потом из этого угла нужно взять синус, который и будет коэффициентом, что требуется умножить на диаметр для получения расчета.

УДГ.Нарезание зубьев шестерни:Видео

При обработке зубьев, шлицев, пазов, нарезании винтовых канавок и других операциях на фрезерных станках часто применяют делительные головки. Делительные головки, как приспособления, используют на консольных универсально-фрезерных и широкоуниверсальных станках. Различают простые и универсальные делительные головки.

Простые делительные головки применяют для непосредственного деления окружности вращения обрабатываемой заготовки. Делительный диск у таких головок закреплен на шпинделе головки и имеет деления в виде шлицев или отверстий (в количестве 12, 24 и 30) для защелки фиксатора. Диски с 12-ю отверстиями позволяют делить один оборот заготовки на 2, 3, 4, 6, 12 частей, с 24 отверстиями - на 2, 3, 4, 6, 8, 12, 24 части, а с 30 отверстиями - на 2, 3, 5, 6, 15, 30 частей. Специально изготовленные делительные диски головки могут быть использованы и для других чисел деления, в том числе и для деления на неравные части.

Универсальные делительные головки применяют для установки обрабатываемой заготовки под требуемым углом относительно стола станка, ее поворота вокруг своей оси на определенные углы, сообщения заготовке непрерывного вращения при фрезеровании винтовых канавок.

В отечественной промышленности на консольных универсально-фрезерных станках применяют универсальные делительные головки типа УДГ (рис. 1, а). На рис 1, 6 показаны вспомогательные принадлежности к делительным головкам типа УДГ.

На широкоуниверсальных инструментальных фрезерных станках используют делительные головки конструктивно отличающиеся от делительных головок типа УДГ (они снабжены хоботом для установки заднего центра и, кроме того, имеют некоторое отличие в кинематической схеме). Настройка головок обоих типов производится идентично.

В качестве примера на рис. 1, а показана схема обработки фрезерованием заготовки с использованием универсальной делительной головки. Заготовку / устанавливают на справке в центрах шпинделя 6 головки 2. и задней бабки 8. Модульная дисковая фреза 7 от шпинделя фрезерного станка получает вращение, а стол станка - рабочую продольную подачу. После каждого периодического поворота заготовки зубчатого колеса обрабатывается впадина между соседними зубьями. После обработки впадины стол ускоренно перемещается в исходное положение.

Рис. 1. Универсальная делительная головка УДГ: а - схема установки заготовки в делительной головке (1- заготовки; 2 - головка; 3 - рукоятка; 4 - диск; 5 - отверстие; 6 - шпиндель; 7 - фреза; 8 - бабка); б - вспомогательные принадлежности к делительной головке (1- шпиндельный валик; 2- передний центр с поводком; 3 - домкратик; 4 - хомутик; 5 - жесткая центровая оправка: 6- консольная оправка; 7- поворотная плита). Цикл движений повторяется до полной обработки всех зубьев колеса. Чтобы установить и зафиксировать заготовку в рабочую позицию с помощью делительной головки, вращают ее шпиндель 6 рукояткой 3 по делительному диску 4 с лимбом. При попадании оси рукоятки 3 в соответствующее отверстие делительного диска, пружинное устройство головки фиксирует рукоятку 3. На диске с двух сторон концентрично расположены по 11-ть окружностей с числами отверстий 25, 28, 30, 34, 37, 38, 39, 41, 42, 43, 44, ^7, 49, 51, 53, 54, 57, 58, 59, 62, 66. Кинематические схемы универсальных делительных головок показаны на рис, 2. В универсальных лимбовых делительных головках вращение рукоятки 1 (рис. 2, а-в) относительно лимба 2 передается через зубчатые колеса Zs, Z6 и червячную передачу Z7, Zs шпинделю. Головки настраивают на непосредственное, простое и дифференциальное деление.

Рис. 2. Кинематические схемы универсальных делительных головок: а, б, в - лимбовые; г - безлимбовые; 1 - рукоятка; 2 - лимб делительный; 3 - диск неподвижный. Метод непосредственного деления применяют при делении окружности на 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15, 18, 24, 30 и 36 частей. При непосредственном делении отсчет угла поворота осуществляют по градуированному на 360" диску с ценой деления V. Нониус позволяет выполнять этот отсчет с точностью до 5", Угол а, град, поворота шпинделя при делении на z частей определяют по формуле
а=3600/z
где z - заданное число делений.

При каждом повороте шпинделя головки к отсчету, соответствующему положению шпинделя до поворота, сдедует прибавить величину, равную значению угла а, найденному по формуле (5.1). Универсальная делительная головка (ее схема показана на рис- 2, а) обеспечивает простое деление на z равных частей, которое выполняют вращением рукоятки относительно неподвижного диска согласно следующей кинематической цепи:
1/z=пp(z5/z6)(z7/z8)
Где (z5/z6)(z7/z8) = 1/N; пp- число оборотов рукоятки; N- характеристика головки (обычно N=40).

Тогда
1/z=пp(1/N)
Откуда пp=N/z=A/B
Здесь А - число отверстий на которое нужно повернуть рукоятку, а В - число отверстий на одной из окружностей делительного диска. Сектор 5 (см. рис. 5.12, а) раздвигают на угол, ссответствующий числу А отверстий, и скрепляют линейки. Если левая линейка раздвижного сектора 5 упирается в фиксатор рукоятки, то правая совмещается с отверстием, в которое нужно при очередном повороте ввести фиксатор, после чего правую линейку упирают в фиксатор. Например, если нужно настроить делительную головку для фрезерования зубьев цилиндрического колеса с Z= 100, при характеристике головки N=40, то получаем
пр - N/z = A/В = 40/100 = 4/10 = 2/5 = 12/30, т. е. А = 12 и B= 30.

Следовательно, используют окружность делительного диска с числом отверстий В=30, а раздвижной сектор настраивают на число отверстий А = 12. В случаях, когда нельзя подобрать делительный диск с нужным числом отверстий применяют дифференциальное деление. Если для числа z на диске нет нужного числа отверстий, принимают число zф (фактическое), близкое к s, для которого имеется соответствующее число отверстий, Несоответствие (l/z- l/zф) компенсируют дополнительным поворотом шпиндели головки на эту равность, которая может быть положительной (дополнительный поворот шпинделя направлен в ту же сторону, что и основной) или отрицательный (дополнительный поворот противоположен). Такую коррекцию осуществляют дополнительным поворотом делительного диска относительно рукоятки, т. е. если при простом делении рукоятку поворачивают относительно неподвижного диска, то при дифференциальном делении рукоятку вращают относительно медленно вращающегося диска в ту же (или в противоположную) сторону. От шпинделя головки вращение диску передается через сменные колеса a-b, c-d (см. рис. 2, б) коническую пару Z9 и Z10 и зубчатые колеса Z3 и Z4.
Величина дополнительного поворота рукоятки равна:
прл = N(1/z-1/zф)=1/z(a/b(c/d)(z9/z10)(z3/z4)
Принимаем (z9/z10)(z3/z6) = С (обычно С= I).
Тогда (a/b)(c/d)=N/C((zф-z)/zф))

Допустим требуется настроить делительную головку для фрезерования зубьев цилиндрического колеса с г = 99, Известно, что N-40 и С=1. Число оборотов рукоятки для простого деления Пф-40/99, Учитывая, что делительный диск не имеет окружности с числом отверстий 99, принимаем t= 100 и число оборотов рукоятки пф-40/100 = 2/5 = 12/30, т. е. берем диск с числом отверстий на окружности B = 30 и поворачиваем при делении рукоятку на 12 отверстий (А= 12). Передаточное отношение сменных колес определяем по уравнению
и = (a/b)(c/d) = N/C= (zф-z)/z) = (40/1)((100 - 99)/100) = 40/30 = (60/30) х (25/125).
Делительные безлимбовые головки (см. рис. 2) не имеют делительных дисков. Рукоятку поворачивают на один оборот и фиксируют на неподвижном диске 3. При простом делении на равные части кинематическая цепь имеет вид:
Учитывая, что z3/z4=N,
Получаем (а2/b2)(c2/d2)=N/z

Мастера, технологи и фрезеровщики механообрабатывающих цехов, в станочных парках которых есть зубофрезерные станки, регулярно сталкиваются при изготовлении косозубых цилиндрических зубчатых колес с вопросом максимально точного подбора шестеренок гитары дифференциала.

Если не вдаваться в подробности работы кинематической схемы зубофрезерного станка и технологического процесса нарезания зубьев червячной фрезой, то данная задача заключается в сборке двухступенчатого цилиндрического зубчатого редуктора с заданным передаточным отношением (u ) из имеющегося комплекта сменных колес. Этот редуктор и есть гитара дифференциала. В комплект (приложение к станку) входит, как правило, 29 зубчатых колес (иногда более 50) с одинаковым модулем и диаметром посадочного отверстия, но с разным количеством зубьев. В наборе могут присутствовать по две-три шестерни с одинаковым количеством зубьев.

Схема гитары дифференциала изображена ниже на рисунке.

Настройка гитары дифференциала начинается с определения расчетного передаточного отношения (u ) по формуле:

u =p *sin (β )/(m *k )

p – параметр конкретной модели станка (число с четырьмя-пятью знаками после запятой).

Значение параметра (p ) индивидуально для каждой модели, приводится в паспорте на оборудование и зависит от кинематической схемы привода конкретного зубофрезерного станка.

β – угол наклона зубьев нарезаемого колеса.

m – нормальный модуль нарезаемого колеса.

k – число заходов червячной фрезы, выбранной для работы.

После этого необходимо выбрать из набора такие четыре шестерни с числами зубьев Z 1 , Z 2 , Z 3 и Z 4 , чтобы, установленные в гитару дифференциала, они образовали редуктор с передаточным отношением (u’ ) максимально близким к рассчитанному значению (u ).

(Z 1 /Z 2 )*(Z 3 /Z 4 )=u’ ≈u

Как это сделать?

Подбор чисел зубьев шестеренок, обеспечивающий максимальную точность, можно выполнить четырьмя способами (по крайней мере, известными мне).

Рассмотрим кратко все варианты на примере зубчатого колеса с модулем m =6 и углом наклона зубьев β =8°00’00’’ . Параметр станка p =7,95775 . Червячная фреза – однозаходная k =1 .

Для исключения ошибок при многократных расчетах составим простую программу в Excel, состоящую из одной формулы, для расчета передаточного числа.

Расчетное передаточное число гитары (u ) считываем

в ячейке D8: =D3*SIN (D6/180*ПИ())/D5/D4 =0,184584124

Относительная погрешность подбора не должна превышать 0,01%!

δ =|(u -u’ )/u |*100<0,01%

Для высокоточных передач это значение может быть гораздо меньше. В любом случае следует всегда стремиться к максимальной точности в расчетах.

1. «Ручной» подбор колес гитары дифференциала.

Значение передаточного отношения (u ) представляем приближениями в виде обычных дробей.

u =0,184584124≈5/27≈12/65≈79/428≈91/493 ≈6813/36910

Это можно сделать при помощи программы для представления многозначных констант приближениями в виде дробей с заданными точностями или в Excel подбором.

Выбираем подходящую по точности дробь и раскладываем ее числитель и знаменатель на произведения простых чисел. Простые числа в математике – это те, что делятся без остатка только на 1 и на себя.

u’ =91/493=0,184584178

91/493=(7*13)/(17*29)

Умножаем числитель и знаменатель выражения на 2 и на 5. Получаем результат.

((5*7)*(2*13))/((5*17)*(2*29))=(35*26)/(85*58)

Z 1 =26 Z 2 =85 Z 3 =35 Z 4 =58

Вычисляем относительную погрешность выбранного варианта.

δ =|(u -u’ )/u |*100=|(0,184584124-0,184584178)/0,184584124| *100=0,000029%<0.01%

2. Настройка гитары по таблицам справочника.

С помощью таблиц справочника М.И. Петрика и В.А. Шишкова «Таблицы для подбора зубчатых колес» можно быстро решить рассматриваемую задачу. Методология работы подробно и понятно описана в самом начале книги.

Стандартный комплект В.А. Шишкова содержит 29 зубчатых колес с числами зубьев: 23; 25; 30; 33; 37; 40; 41; 43; 45; 47; 50; 53; 55; 58; 60; 61; 62; 65; 67; 70; 73; 79; 83; 85; 89; 92; 95; 98; 100.

Используем этот набор в решении нашей задачи.

Результат подбора по таблицам:

Z 1 =23 Z 2 =98 Z 3 =70 Z 4 =89

u’ =(23*70)/(98*89)=0,184590690

<0,01%

3. Гитара дифференциала в режиме on-line.

Заходите на сайт по адресу: sbestanko.ru/gitara.aspx и, если ваша модель станка присутствует в списке исходных данных, то задаете параметры нарезаемого колеса и червячной фрезы и ждете результат расчета. Иногда считает долго, иногда не находит решений.

Для нашего примера сервис не представил решений для точностей 5 и 6 разрядов после запятой. Зато для точности 4 знака после запятой выдал 136 вариантов!!! Мол — ковыряйтесь!

Лучший из представленных on-line сервисом результатов:

Z 1 =23 Z 2 =89 Z 3 =50 Z 4 =70

u’ =(23*50)/(89*70)=0,184590690

δ =|(u -u’ )/u |*100=|(0,184584124-0,184590690)/0,184584124| *100=0,003557%<0,01%

4. Настройка гитары дифференциала в программе «Duncans Gear calculator».

Использование этой бесплатной программы, видимо, лучший вариант из четырех предложенных к рассмотрению. Программа не требует установки и начинает работать сразу после запуска файла gear.exe. В файле Справка.txt – краткая инструкция пользователя. Скачать программу можно без проблем на официальном сайте metal.duncanamps.com/software.php.

Одним из главных достоинств программы является то, что она позволяет находить решения из набора фактически имеющихся в наличии сменных зубчатых колес. Пользователь может изменять состав комплекта. После выключения программы заданный набор сменных зубчатых колес сохраняется в памяти и при новом запуске не требует повторного ввода!

На скриншоте внизу — итог работы программы с рассматриваемым примером при использовании стандартного комплекта В.А. Шишкова.

Самые точные комбинации располагаются вверху итогового списка. Результат идентичен результатам настройки гитары дифференциала по таблицам справочника и с помощью on-line сервиса.

На следующем снимке — итог работы программы при использовании набора состоящего из стандартного комплекта В.А. Шишкова и двух дополнительных колес с числами зубьев 26 и 35.

Результат повторяет итог «ручного» подбора!

«Ручным» подбором мы, скорее случайно, нашли наиболее точное решение. Но в полученном результате фигурируют зубчатые колеса с числами зубьев 26 и 35, которых может не оказаться в комплекте к станку.

Если не привязываться к конкретному комплекту сменных колес, то, убрав галочку в чекбоксе, получим наборы из четырех шестеренок, обеспечивающие максимально достижимую точность в указанном выше диапазоне чисел зубьев. Можно изготовить отсутствующие в комплекте к станку сменные колеса и использовать их при настройке гитары дифференциала.

После выбора зубчатых колес следует проверить возможность их размещения (возможность сборки) в корпусе гитары станка. В руководствах к станкам приведены специальные номограммы, по которым это легко сделать. В крайнем случае, в собираемости гитары дифференциала можно убедиться опытным путем.

Отзывы, вопросы, и замечания, уважаемые читатели, оставляйте, пожалуйста, в комментариях внизу страницы.