Оборудование и принадлежности

НАСТРОЙКА TOKAPHO-3AТЫЛОВОЧНОГО СТАНКА НА ОБРАБОТКУ ФРЕЗ

Методические указании к лабораторной работе

 

Разработал А.И. Промптов

 

 

Иркутск - 2012

НАСТРОЙКА TOKAPHO-3AТЫЛОВОЧНОГО СТАНКА НА ОБРАБОТКУ ФРЕЗ

Цель работы

Ознакомиться с устройством токарно-затыловочного станка, назначением и принципом действия ею основных узлов. Овладеть практическими приемами настройки станка на радиальное затылование фрез.

 

Основные понятия

У режущих инструментов с затылованными зубьями заднюю поверхность выполняют криволинейной. В качестве кривой затылования в большинстве случаев используют архимедову спираль, что объясняется простотой её выпол­нения. Уравнение архимедовой спирали в полярных координатах

(1)

где R_a - радиус вектор; A_a - постоянный параметр; φ - полярный угол.

При φ=2π A_a=R_a.

Как следует из формулы (1) приращение радиуса вектора прямо пропорцио­нально увеличению полярного угла, то есть архимедова спираль образуется при совмещении равномерного вращения и поступательного перемещения какой-либо точки, что и Определяет простоту её получения.

Поскольку при одном и том же значении радиуса кривизна архимедовой спи­рали и кривизна дуги окружности различны, между касательными, проведен­ными к этим кривым в точке их пересечения, образуется некоторый угол, кото­рый на зубе режущего инструмента будет задним углом α_в (рис. 1).

Осуществляют затылование на специальных токарно-затыловочных станках по схеме, представленной на рис. 2. Инструментом для затылования служат специальные резцы с увеличенными задними углами α, так как в процессе затылования задний угол резца уменьшается на величину зад­него угла затылуемого инстру­мента α_в в связи с его поступа­тельным движением (рис. 3). Рабочий задний угол α_р опре­делится как разность α и α_в.

 

Затылованные зубья выпол­няют также шлифованными. В этом случае верхнюю часть суппорта заменяют специаль­ным приспособлением, на шпинделе которого установлен шлифовальный круг. Вращение шпиндель получает через ременную передачу от собственного электродвигателя, находящегося на том же приспособлении.

Особенностью токарно-затыловочных станков является наличие механизма затылования. Резцовая каретка станка с установленным на ней инструментом совершает возвратно-поступательное движение, задаваемое дисковым кулач­ком. Вращение кулачка связано с враще­нием шпинделя с помощью гагары. Ги­тару настраивают так, чтобы за один оборот шпинделя с заготовкой кулачок совершил число оборотов равное числу зубьев инструмента по окружности. При одновременном вращении фрезы и ку­лачка с частотой n и n_r, соответственно, затыловочный резец совершает возврат­но-поступательные движения, обеспечи­вая образование на зубе инструмента. задней поверхности. Частота вращения кулачка определяется зависимостью

 

n_k=nz, (2)

 

где z - число зубьев затылуемого инструмента.

Затыловочный кулачок имеет рабочий участок, очерченный по архимедовой спирали и участок отвода резца (холостого хода), выполняемый но произвола нон плавной кривой. Угол рабочего участка кулачка φ_p отвечает центральному углу затылуемого зуба ε _р при некотором его перекрытии (на 1...2⁰), угол уча­стка холостого хода φ определяется центральным углом впадины между зубь­ями ε_х. Для стандартных кулачков предусмотрены углы холостою хода 0º; 30º; 45º; 60º и 90º.

При φ_х =0º происходит резкий, носящий ударный характер, отскок инстру­мента. Поэтому такие кулачки используют только при работе шлифовальными кругами с тем, чтобы прошлифовать возможно большую часть зуб но его ши­рине. Тот же недостаток, хотя и в значительно меньшей степени, присущ и ку­лачкам с φ_х =30º. Основными являются кулачки с φ_х =60ºи с φ_х =90º. Первые используют для затылования зубьев с высотой профиля до 15 мм, вторые - при высоте профиля зубьев свыше 15 мм.

Величина заднего угла на вершине зуба в направлении затылования опреде­ляется формулой

(3)

где к - падение затылка; z - число зубьев затылуемого инструмента; d - его диаметр.

Падение затылка представляет отрезок, отсекаемый продолжением кривой затылования на передней поверхности следующею зуба (см. рис. 2).

При настройке токарно-затыловочного станка задаются задним углом и рас­считывают падение затылка к. По полученной величине к подбирают кулачок из прилагаемого к станку набора с предельными значениями к =0,5...12,0 мм. Значение к указывают на кулачке. Фактический максимальный подъем кулачка несколько меньше из-за наличия участка холостого хода.

Основным видом затылования является радиальное, предусматривающее затыловочное движение в направлении, перпендикулярном линии центров станка (рис. 4д), Если при этом на режущих кромках инструмента, расположенных под углом к его оси получаются недопустимо малые задние углы прибегают к наклонному или осевому затылованию (рис. 4,б.в).

Припуск при затыловании снимают постепенно с подписи в направлении затылования при черновой обработке 0,08...0,12 мм/об, при чистовом 0,02...0,04 мм/об. В связи с ударным характером работы скорость резания вы­бирают в пределах 1...4 м/мин.

Достоинством затылованных зубьев является сохранение профиля во всех диаметральных сечениях, поскольку он задается профилем затылующего инструмента. Вследствие этого при переточке но передней поверхности, которая "представляет плоскость или винтовую поверхность, наиболее просто восста­навливается любой режущий контур инструмента.

Вмеси с тем инструменты с затылованными зубьями имеют ряд недостатков. При равном диаметре число зубьев у затылованных фрез приходится делать меньшим, чем у фрез с остроконечными зубьями, так как их толщину необхо­димо увеличивать для создания запаса на переточки. При переточках но перед­ней поверхности требуется удалять слон большей толщины, так как основной износ протекает но задней поверхности инструмента. Затылованные зубья из-за технологических сложностей часто выполняют нешлифованными. Остаю­щийся после термообработки обезуглероженный слон снижает стойкость инст­румента. Происходит также искажение профиля из-за деформирования под воз­действием термических напряжений. Поэтому инструменты с затылованными зубьями в основном являются фасонными.

 

Оборудование и принадлежности

В состав технических средств, используемых при выполнении лабораторной работы, входят заготовка дисковой фрезы, штангенциркуль, стойка с индика­тором часового типа.

Выполняют работу на универсальном токарно-затыловочном станке мод. 96 (рис. 5). Его основными узлами являются: 1 - станина; 10 - передняя бабка с коробкой скоростей и шпинделем; 15 - задняя бабка; 12 - затыловочный суп­порт; 19 - фартук. В свою очередь суппорт токарно-затыловочного станка (рис. 6) состоит из салазок 1, нижней поворотной плиты 2, ползуна 3. поперечных салазок 5; верхней поворотной плиты 6, поперечной каретки 11 и продольной каретки 7 с резцедержателем 8.

 

Салазки установлены на направляющих станины. В их нижней части поме­шен валик с затыловочным кулачком 17. Салазки служат и промежуточной опорой для шлицевого вала, передающего вращение кулачку через коническую пару.

Нижняя поворотная плита 2, центрирующаяся по пи л шири чес кому углуб­лению в салазках, позволяет изменять угол установки ползуна относительно линии центров станка, что требуется при наклонном затылованин. В ползуне закреплен упорный палеи 4. который под воздействием пружин 16, помещен­ных в поворотной плите, прижимается к кулачку. При вращении кулачка пол­зун получает возвратно-поступательное движение по направляющим нижней поворотной плиты. На верхней плоскости ползуна находятся поперечные са­лазки 5. Верхняя поворотная плита 6. входящая в цилиндрическое углубление на поперечных салазках, дает возможность изменять направление перемещения инструмента, используемого для затылования, относительно направления дви­жения ползуна. Поперечная каретка 11 обеспечивает установочные перемеще­ния и рабочее движение подачи, для чего предусмотрены пара винт 10 - гайка 14 и рукоятка 13. Продольная каретка 7. на верхнюю плоскость которой уста­навливают резец, имеет установочное движение, создаваемое винтом 9.

 

При затыловании шлифовальным кругом верхнюю поворотную плиту вместе с поперечной и продольной каретками снимают и вместо них устанавливают приспособление для шлифования.

Механическая часть станка своими кинематическими цепями обеспечивает главное движение - вращение шпинделя, затыдовочно-делительное движение - прямолинейное возвратно-поступательное перемещение суппорта с режущим инструментом в направлении затылования, движение подачи - продольное движение суппорта.

Согласно кинематической схеме, представленной на рис. 7. шпиндель станка приводится но вращение фланцевым двухскоростным электродвигателем.

Меньшая частота вращения (700 мин^-1) используется для правою рабочею движения, большая частота вращения (1400 мин^-1) - для левою ускоренного движения. Включают вращение шпинделя и устанавливают его направление с помощью рукоятки 21(рис. 5). При вертикальном положении рукоятки элек­тродвигатель выключен. При повороте рукоятки вправо шпиндель получает правое рабочее вращение, апри её повороте влево - левое ускоренное вращение.

От электродвигателя вращение перелается через шестерни z = 26- z = 73 пер­вому валу коробки скоростей. На ном валу находя гея гакже два передвижных двойных блока шестерен, что позволяет сообщи ть второму валу коробки скоро­стей четыре значения частоты вращения. Далее вращение передаемся от шес­терни z = 50 шестерне z = 65, закрепленной совместно с шестерней z = 26 на гильзе, через которую проходит шпиндель. Первая из них связана с шестерней z = 65, свободно сидящей на валу, а вторая - с шестерней z = 104, которая имеет подвижное соединение с тем же валом, обеспечиваемое продольной шпонкой. Переключение между ними осуществляется муфтой M3. Если муфта M3 ра­зомкнута, как это показано на кинематической схеме, и в зацеплении находится пара z = 26 и z= 104, вращение от неё перелается на шпиндель через пару z = 20- z = 80. Замыкание муфты M3 сопровождается выводом из зацепления шестерни z = 104 и соединением шестерни z = 65 с валом. Последним звеном остается пара z= 20- z= 80. Тем самым получают два передаточных отношения

Двойные блоки переключают с помощью рукоятки 8, имеющей четыре фик­сированных положения. Рукоятка находится на крышке коробки скоростей (рис. 5). Пары z = 26- z = 104 и z = 65- z =65 переключают с помощью рукоятки 3. расположенной на лицевой стенке передней бабки

Первым звеном кинематической цепи продольной подачи суппорта является свободно с идя шее на шпинделе зубчатое колесо z= 35 с широким венцом. Oт него вращение перелается через реверсивный механизм с цилиндрическими шестернями пиаре сменных колес а₁ - в₁ и с₁ - d₁ и ходовой винт. С ходовым винтом связана разъемная маточная гайка, которая размешена в фартуке станка. Замыкание маточной гайки и, соответственно, включение продольного пере­мещения суппорта, осуществляют поворотом рукоятки 20 (рис. 5). Реверсиру­ют направление продольного движения рукояткой 5 (рис. 5).

Зубчатое колесо z = 35 с помощью рукоятки 7, расположенной на лицевой стенке передней бабки (рис. 5), можно установить в одно из трех положений. При среднем положении рукоятки 7 кинематическая цепь подачи выключена. При повороте рукоятки 7влево замыкается кулачковая муфта Ml и шестерня z = 35 будет непосредственно связана со шпинделем. При повороте рукоятки 7 вправо замыкается кулачковая муфта M1 и шестерня z = 35 будет связана со шпинделем через шестерни перебора. Непосредственное соединение шестерни z = 35 со шпинделем используют при затыловании резьбы с небольшим шагом (при модульной резьбе m≤ 5 мм). При затыловании инструментов с крупным шагом включают муфту М2.

Затыловочно-делительное движение также заимствуется от шпинделя. В сня­ли с тем, что затыловние приводят при малых скоростях, кулачок связывает со шпинделем кинематическая цепь: z =80- z = 20; z = 104 -z = 26; z =65- z =50; z =50- z = 54; z = 54- z = 50: гитара сменных колес а - в и с - d; дифференциал z = 25- z = 25: шлицевый вал;коническая зубчатая пара z = 30- z=30; кула­чок.

В кинематической цепи затыловочно-делительного движения предусмотрена муфта Мо. содержащая храповой механизм. Эта муфта выключав! вращение кулачка при реверсировании шпинделя, что необходимо для обратного (холо­стого) продольною перемещения суппорта Get размыкания маточной гайки при затыловании резьбовых изделий.

Гитары продольной подачи и затыловочно-делительного движения располо­жены на переднем горце станка под общей крышкой 4 (рис. 5). первая ближе к лицевой стороне станка. вторая - за ней.

Включение затылующих движений суппорта осуществляют поворотом руко­ятки 9находящейся на крышке передней бабки (рис. 5). Прн этом зубчатое ко­лесо z = 50 вводится в зацепление с зубчатым колесом z =54 и затыловочно-делительная цепь приводится в действие.

При затыловании режущих инструментов с резьбовой рабочей частью требу­ется приращение или замедление скорости кулачка в зависимости от направле­ния зубьев и направления продольной подачи. При одноименном направлении создают отставание, если разноименное - опережение. Необходимое изменение скорости кулачка обеспечивают с помощью гитары дифференциала, располо­женной на лицевой стороне станка под крышкой 2(рис. 5). Дополнительное вращение кулачка заимствуют от ходового винта. Вращение на дифференциал передается через коническую зубчатую пару z =48- z = 36; цилиндрическую зубчатую пару z =36- z =24; гитару сменных колес а₂-в₂ и с₂-d₂ червячную пару k=3- z = 18.

При затыловании прямых зубьев цепь дифференциала разомкнута, червяк и, следовательно, червячное колесо неподвижны, В результате частота вращения ведомого вала дифференциала будет равна частоте вращения ведущего вала. При включении дифференциала, согласуясь с вращением ходового винта, про­исходит поворот червячного колеса и связанной с ним конической шестерни. Как следствие, частота вращения ведомою вала будет или меньше, или больше частоты вращения ведущего вала. Тем самым обеспечивается замедление или ускорение вращения кулачка.

На станке предусмотрено ручное продольное перемещение суппорта, которое осуществляется маховичком Mxl, расположенном на фартуке (поз. 18 на рис 5). Оно происходит но кинематической цепи z = 24- z = 64 и z = 14 - зубчатая рейка (рис. 7).

Для поворота шпинделя и кулачка вручную, что требуется при установке за­готовки и рент или шлифовального круга в исходное положение, предусмот­рен маховичок Мх2. находящийся на горновой стенке передней бабки за шпин­делем. Вращение от него перелается зубчатому колесу z =50 и далее по рас­смотренным выше кинематическим ценям.