Зубообрабатывающий станок

 

Изобретение относится к обработке металлов резанием, в частности к станкам для чистовой обработки зубчатых колес крупного модуля, преимущественно закаленных. Зубообрабатывающий станок содержит поворотный стол и стойку 2, в направляющих которой размещена траверса 4, несущая каретку 6 с левой Б₁ и правой Б₂ инструментальными бабками, установленными с возможностью вертикального, тангенциального и радиального перемещений, шпиндели 14 и 15 которых предназначены для размещения инструментов дискового типа 16 и 17. Цепи главного движения и обката соединены с главным электродвигателем станка, который согласно изобретению, снабжен винтовой парой, винт 19 которой установлен с возможностью вращения в стойке и кинематически связан с главным электродвигателем станка, а гайка 18 расположена на траверсе, при этом инструментальные шпиндели размещены с возможностью изменения угла α_ш между их осями в горизонтальной плоскости. Кроме того, станок снабжен средством компенсации деформаций, возникающих в процессе обработки зубчатых колес с большой длиной зуба, в виде закрепленной на стойке опорной планки и ролика, размещенного на выполненной на траверсе консольной части. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области обработки металлов резанием, в частности к станкам для чистовой обработки зубчатых колес крупного модуля, преимущественно закаленных.

Известен станок для обработки зубчатых колес, включающий станину, рабочий поворотный стол и стойку, несущую суппорт, по вертикальным направляющим которого перемещается инструментальная каретка с индивидуальным приводом инструмента дисковой фрезы (А.Руст "Высокопроизводительные зубострогальные станки "МААГ" (конструкция и действие). Труды симпозиума фирмы "МААГ" в Москве, 1980, с. 45 64).

Преимущество известного станка заключается в обеспечении любой скорости резания инструмента, т.к. частота вращения последнего не зависит от частоты вращения рабочего поворотного стола. Это позволяет вести обработку зубчатых колес с высокими скоростями резания.

Однако выполнение рабочего поворотного стола с обеспечением тангенциального перемещения заготовки по отношению к инструменту требует удлиненной, а значит и более массивной станины, что предопределяет большую металлоемкость станка по сравнению с другими известными решениями.

В качестве прототипа выбран зубошлифовальный станок фирмы "МААГ" (Швейцария), предназначенный для обработки крупногабаритных зубчатых колес (патент ЕПВ N 180747, МКИ, B 23 F 5/00, 1986; описание в книге Кузнецова И. В. "Новые технологические средства оснащения для обработки зубчатых колес" М. ВНИИТЭМР, вып. 6, 1989 48 с.). Станок содержит рабочий поворотный стол, станину, стойку с траверсой, по направляющим которой перемещается каретка, на которой размещены левая и правая инструментальные бабки, несущие инструментальные шпиндели. При этом оси инструментальных шпинделей расположены горизонтально и параллельно лицевой плоскости каретки, а инструментальные бабки установлены с возможностью небольшого настроечного перемещения тангенциально заготовке и рабочего перемещения под постоянным углом исходного контура зубчатой рейки. Рабочий стол поворачивается и одновременно перемещается по направляющим станины, обеспечивая движение обкатки эвольвентной поверхности зубьев обрабатываемого колеса.

Достоинство станка фирмы "МААГ" заключается в возможности выполнения топологических модификаций профиля шлифуемых зубьев колеса за счет обеспечения размещения точки контакта шлифовального круга и заготовки в определенной зоне круга. Это достигается путем осуществления рабочей подачи инструментальных бабок в направлении станочной линии зацепления, т.е. под углом исходного контура зубчатой рейки (см. "Изобретения стран мира". Реферативная информация. Вып. 29, N1, 1987, с. 26).

К недостаткам конструкции предложенного фирмой "МААГ" станка следует отнести следующее. Для обеспечения процесса обкатки эвольвентного профиля обрабатываемых зубьев колеса необходимы три рабочих движения узлов станка, а именно: тангенциальное перемещение поворотного стола с заготовкой, вращение стола и перемещение инструментальных бабок под углом исходного контура зубчатой рейки. Указанное выше количество рабочих движений станка не является оптимальным, т.к. усложняет конструкцию станка, снижает точность обработки и может быть уменьшено.

Тангенциальное перемещение рабочего поворотного стола требует использования удлиненной, а значит и более массивной станины, что увеличивает общую массу станка, а также трудоемкость и стоимость его изготовления.

В основу изобретения поставлена задача создания такого станка, который имел бы более совершенную схему резания, обеспечивающую как повышение точности обработки зубчатых колес, так и снижение металлоемкости самого станка при его изготовлении.

Для достижения этого технического результата зубообрабатывающий станок, содержащий поворотный стол и стойку, в направляющих которой размещена траверса, несущая каретку с левой и правой инструментальными бабками, установленными с возможностью вертикального, тангенциального и радиального перемещений, шпиндели которых предназначены для размещения инструментов дискового типа, при этом цепи главного движения и обката соединены с главным электродвигателем станка,который, согласно изобретению, снабжен винтовой парой, винт которой установлен с возможностью вращения в стойке и кинематически связан с главным электродвигателем станка, а гайка расположена на траверсе, при этом инструментальные шпиндели размещены с возможностью изменения угла между их осями в горизонтальной плоскости.

Кроме того, станок снабжен средством компенсации деформаций, возникающих в процессе обработки зубчатых колес с большой длиной зуба, в виде закрепленной на стойке опорной планки и ролика, размещенного на выполнении на траверсе консольной части.

На фиг. 1 показан станок, общий вид; на фиг.2 кинематическая схема; на фиг. 3 станок, вид сбоку; на фиг.4 траверса, вид сверху; на фиг.5 опорный узел траверсы.

Станок состоит из станины 1, стойки 2, на направляющих 3 которой размещены подвижная траверса 4. На направляющих 5 траверсы 4 установлена инструментальная каретка 6. В кронштейнах 7 стойки 2 размещен ходовой винт 8, кинематически связанный с главным двигателем станка, а маточная гайка 9 закреплена на траверсе 4.

На инструментальной каретке 6 размещены инструментальные бабки левая Б₁ и правая Б₂, с электродвигателями 10 и 11 и ременными передачами 12 и 13. Шпиндели 14 и 15 инструментальных бабок Б₁ и Б₂ предназначены для размещения инструментов дискового типа дисковых фрез 16 и 17, причем углы наклона α_ш инструментальных шпинделей 14 и 15 в горизонтальной плоскости можно изменять путем их поворота и фиксации через специальные пазы П в основаниях бабок Б₁ и Б₂.

Инструментальная каретка 6 соединена с траверсой 4 шарико-винтовой парой, маточная гайка 18 которой закреплена на каретке 6, а винт 19 на траверсе 4.

В верхней части траверсы 4 расположен высокомоментный электродвигатель 20 узла привода инструментальной каретки 6.

На рабочем столе 21 станка установлена заготовка 22. Для привода ходового винта 8 от главного двигателя станка (не показан) служат присоединительная шестерня 23 стойки 2, червяк 24 и червячное колесо 25. Направляющие 5 траверсы 4 по отношению к горизонтальным направляющим колонны 2 могут иметь различный угол наклона в зависимости от угла наклона обрабатываемых зубьев колеса 22.

Наклон направляющих 5 осуществляется поворотом корпуса 26 траверсы 4 вокруг горизонтальной оси, при этом угол наклона контролируется по шкале 27 указателем 28.

В нижней части траверсы 4 размещен регулируемый опорный ролик 29, положение которого может изменяться с помощью винта 30, закрепленного на траверсе 4, и маточной гайки 31, закрепленной в корпусе 32 ролика 29, на стойке 2 станка установлена опорная планка 33.

В корпусе инструментальной каретки 6 закреплены винты 34 и 35, позволяющие через маточные гайки 36 и 37, установленные в корпусах инструментальных бабок Б₁ и Б₂, осуществлять перемещение последних для набора необходимого расстояния l_у между инструментами.

Станок работает следующим образом. Вначале, вращая винты 34 и 35, перемещают инструментальные бабки Б₁ и Б₂ и устанавливают инструменты 16 и 17 на требуемом расстоянии l_у. При включении главного двигателя станка вращение передается через присоединительную шестерню 23 стойки 2 на червяк 24, червячное колесо 25 и затем на ходовой винт 8.

Затем через маточную гайку 9 траверсе 4, а вместе с ней инструментальной каретке 6 и инструментам 16 и 17 сообщается тангенциальное ускоренное перемещение V_т до зоны касания инструментом 16 боковой поверхности зуба колеса 22, после чего останавливают главный двигатель станка. Далее включают электродвигатели 10 и 11 и сообщают вращение дисковым фрезам 16 и 17. После этого включают двигатель 20 и сообщают инструментальной каретке 6 возвратно-поступательное движение вверх-вниз в направлении V_1и. Затем включением главного двигателя станка через гитары настойки сменных колес, а также через кинематические цепи станка (не показано) и присоединительную шестерню 23 стойки 2 обеспечивают взаимосвязанные движения: вращение стола 21 с зубчатым колесом 22 в направлении ω_k и тангенциальное перемещение траверсы 4 с инструментом 16 и 17 в направлении V_т. При этом инструмент 16 обрабатывает правые боковые поверхности зубьев колеса 22, а фреза 17 левые боковые поверхности.

Таким образом, обкатка эвольвентного профиля зубьев колеса осуществляется при двух одновременных движениях узлов станка: вращательном движении стола 21 станка с заготовкой 22 со скоростью ω_k и тангенциальном перемещении траверсы 7 в направлении V_т вместе с инструментами 16 и 17.

В процессе тангенциального перемещения траверсы 4 ее опорный ролик 29 катится по опорной планке 33, установленной на стойке 2 станка, и этим предотвращается прогиб траверсы 4 под действием массы каретки 6 и сил резания инструментов 16 и 17.

Полная обработка обеих боковых поверхностей одного зуба колеса 22 обеспечивается при перемещении траверсы 4 на расстояние l_о, представляющее собой проекцию активных участков станочных линий зацеплений AB и A₁B₁.

Затем траверса 4 с инструментами 16 и 17 отводится в исходное положение и производится деление зубчатого колеса 22 на следующий зуб, цикл обработки повторяется.

Данный станок имеет более совершенную схему резания, позволяет повысить точность обработки зубчатых колес при одновременном снижении расхода металла, идущего на его изготовление.

Формула изобретения

1. Зубообрабатывающий станок для обработки крупногабаритных зубчатых колес, содержащий поворотный стол и стойку, в направляющих которой размещена траверса, несущая каретку с правой и левой инструментальными бабками, установленными с возможностью вертикального, тангенциального и радиального перемещений, шпиндели которых предназначены для размещения инструментов дискового типа, при этом цепи главного движения и обката соединены с главным электродвигателем станка, отличающийся тем, что станок снабжен винтовой парой, винт которой установлен с возможностью вращения в стойке и кинематически связан с главным электродвигателем станка, а гайка расположена на траверсе, при этом инструментальные шпиндели размещены с возможностью изменения угла между их осями в горизонтальной плоскости.

2. Станок по п.1, отличающийся тем, что он снабжен средством компенсации деформаций, возникающих в процессе обработки зубчатых колес с большой длиной зуба, в виде закрепленной на стойке опорной планки и ролика, размещенного на выполненной на траверсе консольной части.

РИСУНКИ

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