Станок для обработки зубчатых колес с криволинейной формой зуба

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке в условиях обката долбяком зубчатых колес с криволинейной формой по длине зуба. Инструментальный шпиндель станка установлен на рычаге, соединенном с перемещающейся возвратно-поступательно стойкой. Рычаг установлен с возможностью качания на оси, смонтированной в плоскости средней части венца. На столе станка выполнены прямолинейные направляющие в плоскости, параллельной оси качания, а на станине - ответные. На стойке и станине установлены первичные преобразователи импульсов перемещений рычага и стола. 5 ил.

Изобретение относится к области обработки в условиях обката инструментом типа долбяка зубчатых колес с наружными и внутренними зубьями, имеющими криволинейную форму по длине зуба.

Известны зубодолбежные станки моделей LS180 и LS-302 CNC фирмы Maschinenfabrik Lorenz AG (ФРГ), оснащенные СЧПУ типа CNC, что позволяет вести обработку дополнением многовенцовых блоков, а также блоков с ориентированными в угловом положении относительно друг друга венцами. Система программного управления позволяет осуществить столу возвратно-качательное движение на один двойной ход шпинделя долбяка, что позволяет иметь необходимые формообразующие движения долбяка и нарезаемого колеса при нарезании колес внутреннего зацепления с криволинейной формой зуба.

Наиболее близким по технической сущности аналогом является зубодолбежный станок для обработки зубчатых колес с криволинейной формой зуба, содержащий шпиндель для долбяка, установленный с возможностью вращения от привода круговой дискретной подачи, возвратно-поступательного перемещения и качания от устройства, включающего привод с двухсторонней шарнирной подвеской, установленный на станине с возможностью прямолинейного перемещения стол, несущий нарезаемое колесо, размещенное с возможностью вращения от привода круговой дискретной подачи, и систему программного управления.

Однако указанный станок обладает тем недостатком, что при обработке зубьев с криволинейной формой по длине зуба не может обеспечить постоянство углов резания на всем рабочем ходе долбяка.

Цель изобретения расширение технологических возможностей станка за счет обработки не только наружных, но и внутренних зубьев колеса, имеющих криволинейную форму при обеспечении постоянства углов резания на всем рабочем ходе долбяка.

Сущность изобретения в том, что станок для обработки зубчатых колес с криволинейной формой зуба содержит шпиндель для долбяка, установленный с возможностью вращения от привода круговой дискретной подачи, возвратно-поступательного перемещения и качания от устройства, включающего привод с двухсторонней шарнирной подвеской, установленный на направляющих станины с возможностью прямолинейного перемещения стол для размещения нарезаемого колеса, расположенный с возможностью вращения от привода круговой дискретной подачи, и систему программного управления шпинделем долбяка и столом. Кроме того, станок снабжен размещенной на станине с возможностью прямолинейного перемещения стойкой для размещения шпинделя долбяка и устройства его качания, которое выполнено в виде соединенного с приводом рычага, размещенного с возможностью качания на оси, смонтированной в плоскости, проходящей в позиции обработки через среднюю часть нарезаемого колеса и жестко связанной с рычагом телескопической штанги, соединенной с приводом круговой дискретной подачи шпинделя, при этом направляющие для прямолинейного перемещения стола расположены на станине в плоскости, параллельной оси качания шпинделя, а в систему программного управления станком введены первичные преобразователи импульсов перемещения рычага и стола, соответственно смонтированные на стойке и станине.

Фиг. 1 3 станок для обработки зубчатых колес с наружными и внутренними зубьями, имеющими криволинейную форму по длине зуба.

Фиг.4 эскиз нарезаемого колеса с внутренними криволинейными зубьями.

Фиг.5 вид по стрелке Г на фиг.4.

Станок выполнен следующим образом.

В кулачках 1 (фиг.1) обоймы 2 с вертикальной осью вращения размещено нарезаемое колесо 3. Обойма 2 установлена на радиально-упорной опоре 4, размещенной в столе 5 и запертой в осевом направлении двумя стопорными кольцами 6 и 7, закрепленными соответственно на свободных торцах обоймы 2 и стола 5, который размещен на продольном суппорте 8, перемещаемом со скоростью S_n по ответным прямолинейным направляющим станины 9 в плоскости, параллельной оси качания 10 шпинделя 11 долбяка 12, приводом М 4 (13) (фиг.2) посредством ходового винта 14 и гайки 15. Круговая дискретная подача нарезаемого колеса 3 S_кр. (3) обеспечивается приводом М 1 (16), связанным с редуктором 17, выходное звено 18 (фиг.1) которого сопрягается с зубчатым венцом 19 обоймы 2. Шпиндель 11 долбяка 12 установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения со скоростью V_Д (фиг.2) от гидравлического привода (на чертеже не показан) и вращения от привода М2 (20) круговой дискретной подачи S_кр. (n) на имеющей прямолинейное перемещение по станине 9 стойки 21. На стойке 21 размещено устройство качания шпинделя, выполненное в виде соединенного с приводом 20 рычага 22, размещенного с возможностью качания на оси 10, смонтированной в плоскости, проходящей в позиции обработки через среднюю часть нарезаемого колеса 3. С рычагом 22 жестко связана телескопическая штанга 23, соединенная с приводом 20 круговой дискретной подачи шпинделя 11. Качательное и возвратно-поступательное перемещение долбяка 12, связанного с рычагом 22 в плоскости, перпендикулярной продольному перемещению суппорта 8 стола 5, осуществляемого со скоростью S_px и S_xx соответственно рабочего и холостого ходов долбяка 12, обеспечено приводом линейного перемещения двойного действия М3 (24), имеющим двухстороннюю шарнирную подвеску посредством шарнира 25, связанного с перемещающейся стойкой 21, а посредством другого шарнира 26 своим штоком 27 соединен с рычагом 22.

Перемещающаяся стойка 21 имеет регулировочное перемещение S_R3 при необходимости изменения радиуса кривизны нарезаемых зубьев R₃, что обеспечивается, например, ручным приводом, при помощи гайки 28 и ходового винта 29 с маховиком 30. Кроме того, обойма 2 снабжена сквозными радиальными окнами 31, через которые в кольцевой стружкосборник 32 отводится стружка.

Система программного управления станком включает программатор П (33), связанный посредством функционального канала 34 с компаратором (устройством сравнения) К (35), который через канал 36 передачи управляющей информации связан с многофункциональным усилителем У (37), управляющие импульсы от которого посредством каналов 38, 39, 40, 41 (фиг.2) направляются на исполнительные устройства соответственно М1 (16), М2 (20), М3 (24) и М4 (13). Кроме того, система управления станком имеет обратные связи: 42 (фиг.1) по фазовому положению обоймы 2 с нарезаемым колесом 3, контролируемому первичным преобразователем импульсов ПП1 (43) при помощи отсчетного устройства 44, жестко связанного с обоймой 2, 45 по фазовому положению долбяка 12, контролируемого первичным преобразователем импульсов ПП2 (46), 47 по числу двойных ходов возвратно-поступательных и качательных перемещений рычага 22, контролируемого первичным преобразователем импульсов ПП3 (48), смонтированным на перемещающейся стойке 21, и 49 по величине и направлению продольного перемещения суппорта 8, контролируемого первичным преобразователем импульсов ПП4 (50), смонтированным на станине 9, посредством отсчетного устройства 51, закрепленного на продольном суппорте 8 стола 5.

Работа станка осуществляется следующим образом.

Например, в случае нарезания внутренних зубьев с криволинейной формой. Перед нарезанием методом дискретного обката внутренних зубьев цилиндрического колеса 3 программатором 33 формируются заданные режимные параметры: скорость рабочего хода (движения резания) S_p.x. и холостого хода S_x.x., долбяка 12, амплитуда его качания, определяемая величиной центрального угла α (фиг.4), зависящего от радиуса кривизны зубьев R₃ и ширины B нарезаемого колеса 3, а также величины зависимых круговых дискретных подач нарезаемого колеса 3 S_кр. (3) и долбяка 12 S_кр. (n) фиг.1. В процессе нарезания зубьев сформированная программатором 33, например, в цифровом виде информация посредством канала связи 34 подается на компаратор 35, где на основе сравнения заданной информации и информации, поступающей от обратных связей, вырабатываются управляющие импульсы, направляемые через канал 36 на многофункциональный усилитель 37, от которого затем они передаются по функциональным связям 38, 39, 40 и 41 на соответствующие исполнительные механизмы: М1 (16) обеспечения круговой дискретной подачи нарезаемого колеса 3 S_кр. (3), М2 (20) обеспечения круговой дискретной подачи долбяка 12 S_кр. (n), М3 (24) осуществления качательных возвратно-поступательных перемещений долбяка 12 S_p.x. и S_x.x., а также М4 (13) обеспечения возвратно-поступательного перемещения S_n продольного суппорта 8 совместно с размещенным на нем нарезаемым колесом 3 в плоскости, перпендикулярной плоскости качания рычага 22.

Долбяк 12 вместе со своим приводом 20, размещенным на телескопической штанге 23, жестко связанной с рычагом 22, совершает качательные перемещения с фазовой амплитудой a: движение резания в направлении рабочего хода со скоростью S_p.x. и движения холостого хода со скоростью S_x.x при отводе долбяка 12 в исходное положение. В конце каждого рабочего хода, с целью уменьшения трения, долбяк 12 как обычно совершает отскок от обработанной поверхности в сторону оси вращения нарезаемого колеса 3 (не показано). Амплитуда α качания долбяка 12 и число его двойных качаний контролируются первичным преобразователем импульсов ПП 3 (48) числа двойных качаний, информация от которого передается по каналу 47 на компаратор 35, где по окончании каждого холостого хода вырабатываются командные импульсы на совершение долбяком 12 и нарезаемым колесом 3 синхронных круговых дискретных перемещений соответствующих круговым подачам S_кр. (n) и S_кр. (3). При этом командные импульсы, преобразованные в усилителе 37, направляются затем по каналам соответственно 38 и 39 на исполнительные механизмы 16 и 20 круговых подач S_кр (3) нарезаемого колеса 3 и S_кр. (n) долбяка 12. Синхронизация круговых дискретных подач S_кр. (3) и S_кр. (n) осуществляется с учетом их различия, определяемого передаточным отношением сопрягаемой пары: долбяк 12 нарезаемое колесо 3 и обеспечивается наличием обратных связей по дискретному перемещению нарезаемого колеса 3, и долбяка 12 на каждый двойной качательный ход рычага 22. Информация контроля дискретного фазового перемещения нарезаемого колеса 3, получаемая посредством первичного преобразователя импульсов ПП1 (43) и отсчетного устройства 44, по каналу обратной связи 42 передается на компаратор 35. Дискретное фазовое перемещение долбяка 12 контролируется первичным преобразователем ПП2 (46), от которого величина измеренного сигнала посредством канала 45 также направляется в компаратор 35.

При движении по дуге окружности радиусом R₃ (фиг.4) долбяк 12 одновременно перемещается по дуге окружности делительного диаметра D_e. Это движение обеспечивается программатором 33 (фиг.1) по заданной функциональной зависимости смещения продольного суппорта 8 стола 5 DS_ni в продольном направлении от величины фазового положения долбяка 12 в точке d (фиг.4) относительно точки а, измеряемого величиной угла α_i ΔS_ni = F(α_i), которая в общем виде может быть представлена следующим уравнением: где: A (D_e/2)cos{arc sin{R₃{1 cos [arc sin (B/2R₃)]/D_e}/2} B R₃{1 cos[arc sin (B/2R₃)}/2; При этом величина смещения продольного суппорта 8 стола 5 ΔS_ni относительно точки а контролируется каналом 49 (фиг.1) обратной связи по перемещению продольного суппорта 8, по которому измеряемая информация от первичного преобразователя импульсов 50 направляется в компаратор 35.

Одновременное перемещение долбяка 12 по дугам двух окружностей R₃ (фиг. 4) и D_e (фиг.5) расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях, в итоге обеспечивает его движения по сложной траектории, соответствующей криволинейной продольной форме нарезаемого зуба, расположенной на воображаемой цилиндрической поверхности диаметром D_e. Движение обката при этом выполняется за счет согласованных круговых перемещений долбяка 12 и нарезаемого колеса 3 с круговыми дискретными подачами S_кр (n) и S_кр (3), совершаемыми на каждое двойное качательное движение рычага 22.

Формула изобретения

Станок для обработки зубчатых колес с криволинейной формой зуба, содержащий шпиндель для долбяка, установленный с возможностью вращения от привода круговой дискретной подачи, возвратно-поступательного перемещения и качания от устройства, включающего привод с двусторонней шарнирной подвеской, установленный на направляющих станины с возможностью прямолинейного перемещения стол для размещения нарезаемого колеса, расположенный с возможностью вращения от привода круговой дискретной подачи, и систему программного управления шпинделем долбяка и столом, отличающийся тем, что станок снабжен размещенной на станине с возможностью прямолинейного перемещения стойкой для размещения шпинделя долбяка и устройства его качания, которое выполнено в виде соединенного с приводом рычага, размещенного с возможностью качания на оси, смонтированной в плоскости, проходящей в позиции обработки через среднюю часть нарезаемого колеса и жестко связанной с рычагом телескопической штанги, соединенной с приводом дискретной круговой подачи шпинделя, при этом направляющие для прямолинейного перемещения стола расположены на станине в плоскости, параллельной оси качения шпинделя, а в систему программного управления станком введены первичные преобразователи импульсов перемещения рычага и стола, соответственно смонтированные на стойке и станине.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5