В настоящей работе производится настройка станка на обработку косозубого цилиндрического колеса определенных конструктивных параметров, задаваемых преподавателем индивидуально каждой группе студентов. Работа начинается с ознакомления со станком, его компоновкой, схемой, органами управления и настройкой. Затем выполняется расчетная часть работы, состоящая в расчете настройки станка. После этого следует практическая часть работы, в процессе которой по результатам расчетов производится наладка станка и настройка его кинематических цепей. Завершается работа нарезанием шестерни и проверкой ее параметров заданным величинам.
При расчете настройки станка вначале для каждого органа настройки (фрикционного вариатора, гитары обката, гитары дифференциала) выводится своя формула настройки. Формула настройки представляет собой выражение, по которому определяется значение передаточного отношения органа настройки кинематической цепи. Формула настройки выводится из уравнения баланса, составленного с учетом условия согласования перемещений или скоростей перемещений конечных звеньев кинематической цепи.
Затем по выведенным формулам определяются расчетные значения передаточных отношений i органов настройки 
, 
, 
. Далее по значениям , подбираются числа зубьев шестерен гитары обката и гитары дифференциала. После этого подобранные шестерни устанавливаются на станке, фрезерный суппорт разворачивается на требуемый угол, бабка перемещается на необходимое расстояние от оси заготовки, переключатели управления циклом работы станка устанавливаются в требуемые положения, производится нарезание зубчатого колеса.
При подборе сменных шестерен гитары обката и гитары дифференциала следует помнить, что расчетное и фактическое значения передаточного отношения гитары обката должны совпадать абсолютно точно, а гитары дифференциала – с точностью до пятого знака после запятой.
О точности настройки гитары дифференциала судят по величине погрешности направления зуба Fβ. Если величина Fβ не превышает значений, оговоренных в ГОСТ 1643-72 для колес заданных размеров при изготовлении их по 8-й степени точности, то гитара дифференциала настроена точно, если нет – требуется продолжить подбор сменных шестерен гитары до тех пор, пока величина Fβ не окажется в пределах допуска.
Для отыскания Fβ необходимо знать величину угла наклона зуба β, который будет иметь место при подобранных сменных колесах. Значение последнего определяется по формуле:
. (19)
Сменные шестерни подбираются из комплекта зубчатых колес, приложенных к станку. Комплект содержит зубчатые колеса со следующими числами зубьев: 24, 25, 30, 34, 35, 37, 39, 40, 41, 43, 45, 47, 48, 50, 53, 55, 58, 59, 60, 61, 62, 65, 67, 70, 71, 73, 74, 75, 79, 80, 82, 83, 85, 86, 89, 90, 92, 95, 97, 98, 100.
Станок, подготовленный к пуску, должен быть показан для проверки преподавателю или учебному мастеру лаборатории.
Пуск станка студентами без разрешения преподавателя или учебного мастера лаборатории категорически запрещен!
После окончания нарезания шестерни производится проверка соответствия ее параметров заданным величинам.
Содержание отчета
1. Исходные данные.
2. Схема расположения и относительных движений обрабатываемого зубчатого колеса и фрезы в процессе формообразования.
3. Вывод формул настройки органов настройки кинематических цепей станка.
4. Расчет настройки кинематических цепей станка.
5. Наладка станка (эскиз взаимного расположения фрезы и заготовки в процессе обработки).
Литература: [3], с. 49...53. с.46...63; [4], с.147…157
Лабораторная работа № 3
Настройка и наладка зубострогального полуавтомата
Цель работы
Изучение методов настройки и наладки зубострогального станка модели 5П23БП.
Содержание работы
Зубострогальный станок модели 5П23БП (рисунок 5) предназначен для нарезания методом обката прямозубых конических колес диаметром до 125 мм, модулем до 2,5 мм. Спецификация органов управления зубострогального станка представлена в таблице 2. На основании VI станка (рисунок 5) покоится корпус 1, в котором смонтирована люлька 11, имеющая возможность вращаться вокруг горизонтальной оси. На планшайбе (торцовая часть люльки) люльки расположены сегменты, по которым совершают возвратно-поступательное движение суппорты с резцами.
На горизонтальные направляющие основания VI установлен стол V, по его дуговым направляющим перемещается и в нужном положении закрепляется плита VII, а по ней ходит бабка III со шпинделем и заготовкой, закрепленной в шпинделе.
При наладке станка плита VII поворачивается по дуговым направляющим, а бабка III перемещается в осевом направлении до тех пор, пока угол между осью шпинделя IV и плоскостью, проходящий через центр станка, перпендикулярно оси вращения люльки, не будет равен углу внутреннего конуса нарезаемой шестерни, а вершина этого конуса не совпадет с центром станка.
Рисунок 5 – Компоновка, органы управления и места регулирования зубострогального станка модели 5П23БП
Таблица 2 – Спецификация органов управления зубострогального
станка модели 5П23БП
| Номер позиции | Назначение |
| Квадрат под рукоятку перемещения бабки изделия | |
| Механизм ручного отвода и отвода стола |
Продолжение таблицы 2
| Номер позиции | Назначение |
| Лимб установки угла винтового движения для нарезания колес с большим числом зубьев | |
| Лимб смещения стола | |
| Квадрат установки припуска на чистовую обработку (при двухпроходной работе) | |
| Квадрат установки угла суппорта | |
| Вентиль регулирования охлаждения масла | |
| Главный пакетный выключатель | |
| Гайка зажима бабки изделия в определенном угловом положении | |
| Гидроцилиндр зажима оправки изделия | |
| Рукоятка отвода, подвода стола, отжима и зажима изделия | |
| Тумблер местного освещения | |
| Кнопка пуска гидравлики | |
| Кнопка выключения гидравлики | |
| Сигнальная лампа включения станка | |
| Кнопка пуска рабочего хода | |
| Кнопка толчка рабочего хода | |
| Кнопка выключения рабочего хода |
При наладке станка помимо установки угла внутреннего конуса изделия и осевой установки производится также установка резцов на
угол зуба, установка длины хода резцов, установка угла качания люльки и ряд других установок. Движение строгания резцами производится в этом случае в направлении конуса впадин (рисунок 6), т.е. в направлении под углом 90º к оси ОО 
люльки, причем прямолинейными режущими кромками аb и 
резцов обрабатываются соответственно левый и правый криволинейные профили зуба, поскольку движение строгания выполняется в станке совместно с движением обката и, поэтому, прямолинейные режущие
 |
Рисунок 6 – Схема строгания зуба конического зубчатого колеса
кромки резцов занимают различные положения относительно нарезаемых профилей, подобно тому, как показано на рисунке 6.
Движение обката в станке осуществляется следующим образом. Планшайба с резцами уподобляется воображаемому плосковершинному производящему коническому колесу, т.е. колесу с углом делительного конуса при вершине 
= 90º - 
, где - угол ножки зуба нарезаемой шестерни. Производящее колесо имеет два зуба - два резца. Ему сообщается вращательное движение вокруг оси ОО с угловой скоростью 
, а заготовке (нарезаемой шестерне) - вращательное движение с угловой скоростью 
, в сторону обката. При такой настройке вращение производящего колеса и заготовки происходит без скольжения по начальным конусам. Резцы в обкаточном движении врезаются в заготовку и выстругивают на заготовке первый зуб.
После окончания обката зуба резцы выходят из зацепления с заготовкой и она, продолжая вращаться в ту же сторону, что и при рабочем ходе, отводится от планшайбы. При этом люлька с планшайбой начинает быстро поворачиваться в обратную сторону. По окончании обратного хода люльки заготовка подводится к планшайбе и цикл обката повторяется. Поскольку за время обратного хода люльки заготовка продолжает вращаться вперед, то к моменту следующего цикла пропускается определенное число зубьев, не имеющее общего множителя с числом зубьев нарезаемой шестерни. Поэтому при повторении цикла столько раз, сколько зубьев в нарезаемой шестерне, произойдет нарезание всех зубьев. Таким образом, процесс формообразования зубьев совершается в результате ряда чередующихся циклов движений. Каждый цикл включает: главное движение - прямолинейное возвратно-поступательное перемещение резцов; движение деления - поворот заготовки за время обратного хода люльки; движение обката - совместное вращение заготовки и проводящего колеса (планшайбы с резцами). Главное движение (рисунок 7) осуществляется от главного электродвигателя (N = 1 кВт; n = 930 мин 
) через винтовую пару 21/25, колеса 35/65/30, 23/52/38, гитару главного движения, колеса 37/44/44/62, систему рычагов и тяг, преобразующих вращательное движение вала X вначале в качательное движение вала XI, а затем - в возвратно-поступательное движение резцов. Гитара главного движения 
обеспечивает условие согласования перемещений двигателя и резцов следующего вида:
, мин электродвигателя 
двойных ходов резцов, (20)
или
, мин электродвигателя , мин вала Х. (21)
Цепь обката идет от шпинделя через червячную пару 120/1, гитару деления 
, конические пары 20/20, 19/19, 18/19, колеса 19/60, коническую пару 16/32 и далее через колесо 34, сцепленное с составным реверсивным колесом на участке внутреннего зацепления, имеющего в полной окружности 210 зубьев, колеса 315/110/34, гитару обката 
и червячную пару 2/72 на люльку
Рисунок 7 – Кинематическая схема зубострогального станка модели 5П23БП
станка. Эта цепь с органом настройки (гитарой обката) должна обеспечивать следующее условие кинематического согласования своих конечных звеньев:
1 обороту фрезы 
оборотов люльки, (22)
где 
- условное число зубьев плосковершинного производящего колеса.
Как видно (рисунок 7), составное реверсивное колесо состоит из участка внутреннего зацепления, имеющего в полной окружности 210 зубьев, а в 5/6 окружности - 175 зубьев и сектора наружного зацепления, содержащего в полной окружности - 78 зубьев, а в 5/6 окружности - 65 зубьев. Эти участки соединены между собой полушестернями внутреннего зацепления с числом зубьев в полной окружности - 66, а в 1/2 окружности – 33. К диску составного колеса прикреплен зубчатый венец с 315 зубьями.
Шестерня 34, вращаясь, заставляет составное колесо, а тем самым и люльку, совершать возвратно-вращательное движение – медленное – во время зацепления шестерни 34 с участком внутреннего зацепления и, быстрое – при сцеплении с остальной частью колеса.
Помимо настройки на путь, т.е. на угол качания люльки, обкаточное движение должно настраиваться на скорость рабочей подачи. Настройка осуществляется через гитару подач 
цепи подачи, которая берет начало от главного электродвигателя и далее через винтовую пару, гитару подачи , колеса 35/65, 31/71/61, коническую пару 19/19 и червячную пару 1/40 передает движение на распределительный вал VI. Условие согласования вращений конечных звеньев цепи имеет вид:
оборотов двигателя 
оборотов распределительного
вала, (23)
где 
– время рабочего хода люльки (ее поворот в процессе профилирования зуба);
– угол поворота распределительного вала, соответствующий времени ;
– частота вращения двигателя.
Включение рабочей подачи осуществляется с помощью фрикционной муфты, приводимой в действие гидроцилиндром через золотник, на который воздействует кулачок К1 распределительного вала VI. В положении золотника как показано на рисунке 7 рабочая жидкость от насоса Н поступает в правую полость гидроцилиндра. Поршень гидроцилиндра перемещается влево и муфта под действием вилки, закрепленной на штоке гидроцилиндра, соединяет колесо 65 (левое) с валом III (соответственно правое колесо 65 отсоединяется от вала III). Одновременно с этим гидроцилиндр Ц подводит стол со шпиндельной бабкой к люльке станка. Величина перемещения определяется профилем кулачка К2 и должна быть такой, чтобы получить нужную высоту зуба нарезаемого колеса. Совершается медленный рабочий ход совместного движения люльки и нарезаемого колеса, при котором происходит обработка одного зуба.
По окончании обработки зуба кулачок К1 отпускает плунжер золотника и рабочая жидкость подводится в левую полость гидроцилиндра. Поршень гидроцилиндра перемещается вправо, воздействует на фрикционную муфту и она соединяет правое колесо 65 с валом III, а левое отсоединяет от вала III. Начинается новый этап цикла работы станка, во время которого люлька совершает быстрое вращение в обратную сторону, а нарезаемое колесо – в ту же сторону, что и при рабочем ходе. Попутно кулачок К2 отводит стол со шпиндельной бабкой от люльки и резцов. К концу этого этапа цикла люлька возвращается в исходное угловое положение, а нарезаемое колесо поворачивается вокруг своей оси на целое число зубьев, некратное полному числу зубьев нарезаемого колеса, т.е. совершает движение деления.
Цепь деления (цепь вращения шпинделя) заимствуется от распределительного вала VI через червячную пару 40/1, конические пары 19/19,19/19,19/19,20/20, гитару деления , и червячную пару 1/120. Во время работы станка шпиндель (заготовка) непрерывно вращается в одном направлении. Цепь настраивается гитарой деления , обеспечивающей следующее условие согласования вращения распределительного вала и шпинделя:
1 обороту распределительного вала 
оборотов заготовки, (24)
где 
и 
- соответственно число нарезаемых зубьев шестерни и число зубьев заготовки, пропускаемых между двумя последовательными циклами деления.
На рисунке 8 изображена циклограмма работы станка, построенная по углу поворота кулачкового вала VI, который совершает один полный оборот за время нарезания одного зуба шестерни.
Требуемое число двойных ходов 
инструмента определяется по формуле:
, (25)
где V – скорость резания, выбираемая по нормативам (м/мин);
b – длина зуба, устанавливаемая из чертежа нарезаемой шестерни (мм);
с – перебег резцов, определяется как разность между длиной хода резцов и шириной венца обрабатываемой шестерни (мм).
Величина перебега резцов обычно принимается равной 8 мм, причем со стороны толстого конца зуба выход резцов рекомендуется принимать равным 5 мм, а со стороны тонкого конца - 3 мм.
Для вычисления условного числа зубьев 
плосковершинного производящего колеса и числа зубьев , пропускаемых в течение одного цикла, рекомендуются следующие формулы:
; (26)
, (27)
Рисунок 8 – Циклограмма работы зубострогального станка мод. 5П23БП
где 
и 
– числа зубьев соответственно шестерни и колеса, в паре с которым будет работать шестерня;
θ – полный угол качания люльки при обработке шестерни из целой заготовки, равный:
, (28)
причем здесь
, 
- углы соответственно наружного и внутреннего конуса нарезаемой шестерни, указанные на чертеже.
Резцовые суппорты должны быть установлены на угол зуба, вычисленный по одной из нижеследующих формул:
,(в градусах) (29)
или
, (в минутах) (30)
где – угол конусности зуба;
– профильный угол исходного контура, равный = 20º;
S и 
– соответственно, толщина зуба по начальной окружности и длина образующей начального конуса – указаны на чертеже;
и – соответственно, высота и угол ножки зуба нарезаемой шестерни:
; (31)
, (32)
причем здесь
h – полная высота зуба;
– высота головки зуба нарезаемой шестерни:
; (33)
, (34)
где m – модуль нарезаемой шестерни;
ε – коэффициент высотной коррекции (указан на чертеже); 
– глубина захода, равная = 2 · m;
с – радиальный зазор:
, (35)
где 
– коэффициент радиального зазора, равный = 0,2.