Резьбошлифовальные станки

Резьбошлифовальные станки содержат механизмы: спиралеобразования; установки круга относительно заготовки в зависимости от угла подъема резьбы; затылования резьбы; деления для шлифования много — заходных резьб и настройки числа затылующих дви­жений в зависимости от числа перьев при шлифовании резьбы резьбообразующих инструментов; приводов ско­рости вращения шлифовального круга и заготовки и поперечной подачи; правки кругов алмазными каран­дашами и накатными роликами. На всех резьбошли­фовальных станках обеспечивают возможность при­менения СОЖ не только для предотвращения появления прижогов, уменьшения сил резания и мощности шлифо­вания, но и для исключения температурных деформаций, особенно при шлифовании профиля резьбы ходовых винтов. По точности резьбошлифовальные станки отно­сятся к станкам повышенной и высокой точности. На резьбошлифовальных полуавтоматах съем припуска осуществляют в автоматическом цикле путем задания поперечной подачи. На станках с ЧПУ программируют число черновых, чистовых и выхаживающих проходов, общий размер снимаемого припуска и подачу при черно­вом и чистовом шлифовании.

Резьбошлифовальные станки различают по следую­щим конструктивным признакам:

средствам настройки для получения заданного шага резьбы (с помощью постоянного ходового винта и смен­ных зубчатых колес, ходовых винтов, копиров без ходо­вого винта);

способу установки на угол подъема винтовой линии (поворотом стола или шлифовальной бабки);

движению при затыловании, которое осуществляется качанием стола с заготовкой вокруг оси 1, параллельной оси изделия (рис. 3.7, а); поперечным возвратно­поступательным движением шлифовальной бабки (рис. 3.7, б); поворотом эксцентричной гильзы шлифо­вальной головки (рис. 3.7, в); качанием шлифовальной бабки вокруг оси 2, параллельной оси изделия (рис. 3.7, г); смещением центра 3 задней бабки (рис. 3.7,6).

Технические характеристики отечественных резьбо — шлифовальных станков приведены в табл. 3.1. Наряду с отечественными в практике шлифования резьбы широко применяют станки фирм «Матрикс» (Matrix), «Эксцелоо» (Excello), «Рейсхауэр» (Reishauer).

С устройством и особенностями наладки резьбошли­фовальных станков ознакомимся на примере станка модели 5К822В (рис. 3.8). Шпиндель изделия 4 при­водят во вращение от электродвигателя постоянного тока 1 через клиноременную передачу 2, косозубую пару 20/20, червячную передачу 2/96, механизм выборки люфтов 3. Вращение шпинделя изделия кинематически связано с вращением ходового винта 6, имеющего левую трапецеидальную резьбу с шагом шесть ниток на один дюйм. Соотношение между частотой вращения шпин­деля изделия и ходового винта регулируют сменными колесами гитары шага (ГШ). В зависмости от поло­жения муфты переброса 5 вращение на ходовой винт может быть передано зубчатыми колесами 24/96 или 60/60. Во втором случае винт будет вращаться в четыре раза быстрее, чем в первом, соответственно увеличится и шаг нарезаемой резьбы.

Вращение ходового винта в гайке 7 приводит к по­ступательному перемещению стола вместе с бабкой изделия. Наряду с перемещением стола гайка 7 обеспе­чивает возможность коррекции шага шлифуемой резьбы и настройку попадания в нитку предварительно на­резанной резьбы. Коррекцию шага шлифуемой резьбы осуществляют в результате продольного перемещения

характеристики резьбошлифовальных

гайки 7 при помощи коррекционной линейки 8 и шари­ковой винтовой пары 44. Для попадания в нитку гайке 7 сообщают дополнительное вращение при помощи махо­вика 9, зубчатых колес 82/18 и червячной пары 1/27.

Кинематическая цепь затылования связывает враще­ние шпинделя изделия с вращением кулачка затылова­ния. В свою очередь, кулачок затылования обеспечивает равномерное перемещение и отскок шлифовальной бабки в направлении, перпендикулярном к оси шпинделя из­делия. Затылование применяют при шлифовании про­филя резьбы режущих инструментов (метчиков, червяч­ных и резьбовых фрез) с прямыми или винтовыми стру­жечными канавками. При обработке инструментов с пря­мыми канавками за один оборот шпинделя изделия ку­лачок затылования должен сделать г оборотов, где z — число канавок инструмента. При обработке инструмен­тов с винтовыми канавками соотношение между числом оборотов шпинделя изделия «и и кулачка затылования «к должно быть изменено в соответствии с соотноше­нием и направлением шага винтовой линии резьбы и стружечной канавки: пк/п„ = г±Рк/Рс. к, где Ри, Рек — шаги винтовых линий соответственно резьбы инструмента и стружечной канавки.

Знак « + » указывает на противоположные направ­ления винтовой линии резьбы и стружечной канавки, знак «—» относится к случаю, когда направления вин­товой линии резьбы и стружечной канавки совпадают.

Ускорение вращения кулачка (или замедление затыло­вания) 13 осуществляют при помощи дифференциала 11. При затыловании инструментов с винтовыми канав­ками от шлицевого вала 10, связанного со шпинделем изделия червячной передачей 2/96 и косозубыми цилин­дрическими зубчатыми колесами 2=20, вращение пере­дается на левое и правое конические зубчатые колеса дифференциала. На левое колесо дифференциала вра­щение от вала 10 передается шестернями 29/58; 58/58; 58/37; 68/34, на правое — гитарой дифференциала (ГД), муфтой 12 попадания на вершину зуба, червячными парами 2/35 и 2/24. Эти движения складываются на выходном валу дифференциала. Сумму движений через гитару затылования (ГЗ) и косозубые зубчатые колеса 21 /21 передают кулачку затылования 13.

При затыловании инструментов с прямыми канав­ками отключают гитару дифференциала. Поэтому на правое коническое колесо дифференциала движение не поступает, и оно остается неподвижным, а левое колесо

приводят во вращение шестерни 68/34. От выходного вала дифференциала движение, как и при затыловании инструментов с винтовыми канавками, через гитару затылования и косозубые колеса 21/21 передается кулачку 13. Вращение последнего вызывает возвратно­поступательное движение штока 16, а через линейку 17 и винты 18 и 19 — перемещение шлифовальной бабки 20. Муфту 12 и электродвигатель 14, включенные в цепь дифференциала, используют для настройки попадания шлифовального круга на вершину зуба затылуемого инструмента. Если при шлифовании резьбы нет необхо­димости выполнять затылование, всю затыловочную цепь отключают выведением из за­цепления колеса 15 с помощью соот­ветствующей муфты.

Кинематическая цепь механизма шлифования конической резьбы осу­ществляет поперечное перемещение г =20

шлифовальной бабки, пропорциональное продольному перемещению стола. При движении стола укрепленная в его пазу линейка 21 нажимает на толкатель-рейку 22, которая через зубчатые колеса z=30; 44; 80 вращает

гайку 23. Вращение гайки 23 винтом 18 преобразуется в поступательное перемещение шлифовальной бабки 20. Толкатель-рейка 22 возвращается в исходное поло­жение пружиной 24.

Кинематическая цепь поперечной подачи осущест­вляет перемещение шлифовальной бабки. От маховика 25 движение винту поперечной подачи передают шес­терни 80/80, 33/99. Вращательное движение винта относительно неподвижной гайки 26, закрепленной на шлифовальной бабке, преобразуется в поступательное движение шлифовальной бабки 20. Тонкую подачу вы­полняет винт с лимбом 27. Быстрый отвод и подвод шлифовальной бабки производят рукояткой 28 при помощи эксцентрика 29 и рычага 30.

Кинематическая цепь правки шлифовального круга обеспечивает одновременное движение двух алмазов на заданной траектории и подачу правящего устройства. Перемещение алмазов осуществляет электродвига­тель 35. Вращение электродвигателя через червячные пары 1/32 и 1/32, коническую пару 23/23 и муфту 36 передается шестерне г — 24, сцепленной с рейкой 37, закрепленной на скалке 38. Вращение шестерни z=24 вызывает поступательное перемещение скалки 38. Вместе со скалкой перемещаются оправки 39 с закреп­ленными на них правящими алмазами. Траекторию пере­мещения алмазов определяют углом разворота копи­ров 40. Настройку половины угла профиля шлифоваль­ного круга осуществляют вращением червяка 41, нахо­дящегося в зацеплении с зубчатым сектором, на котором закреплены копиры 40.

Кинематическая цепь подачи правящего устройства осуществляет перемещение салазок устройства в направ­лении, перпендикулярном к оси шлифовального круга. От электродвигателя 31 через зубчатые колеса 20/52, червячную пару 1/52, кулисный механизм 32, храповой механизм 33, червячную пару 1 /52 вращение передается на ходовой винт 34 подачи салазок правящего устрой­ства.

Кинематическая цепь компенсации износа шлифо­вального круга обеспечивает перемещение шлифоваль­ного круга в зависимости от слоя абразива, сни­маемого при правке круга. От электродвигателя 45 через зубчатые колеса 20/52, червячную пару 1/52, кулисный механизм 46, храповой механизм 47, косо­зубые зубчатые колеса 32/64 вращение передается на гайку 26, сопряженную с ходовым винтом 19.

Кинематическая цепь вращения шлифовального круга связывает электродвигатель 42 со шпинделем шлифо­вального круга при помощи клиноременной передачи. Изменение частоты вращения шлифовального круга про­исходит от сменных шкивов. Для замедленного вра­щения шлифовального круга при накатывании профиля многониточного круга используют электродвигатель 43, который через червячный редуктор и муфту, управля­емую электромагнитом ЭМ1, приводит во вращение вал электродвигателя 42.

К особенностям наладки резьбошлифовальных стан­ков относят настройку шага резьбы, установку и правку шлифовального круга, настройку попадания в нитку предварительно нарезанной резьбы, настройку шлифова­ния многозаходных и конических резьб, настройку многониточного шлифования и затылования.

Настройка шлифуемой резьбы состоит в подборе и установке шестерен гитары. Таблицы для набора шестерен указаны в паспорте резьбошлифовального станка. Найденные по таблицам паспорта шестерни устанавливают в указанном порядке на гитару. Если требуется шлифовать резьбу специального, нестандарт­ного шага, рассчитывают передаточное отношение гитары.

Пусть, например, требуется прошлифовать резьбы с шагом Р„ = 3,882. Передаточное отношение гитары шага /гш находят по формуле

где 25,4/6— шаг ходового винта станка.

В соответствии с кинематической схемой станка (см. рис. 3.8) я• . . „

где А к Б, В — шестерни вала гитары соответственно ведущего и промежуточного; Г — шестерня ходового винта.

Воспользуемся табличным набором для шага 4 мм — ближайшего к искомому. Сохряняем в наборе, указан­ном в паспорте, шестерню А на ведущем валу с числом зубьев 2 = 80 и шестерню Г на ходовом винте 2=127. Находим передаточное отношение числа зубьев шесте­рен промежуточного ваяа

127 _ 3,882 127 „Q7

80 25,4/6 80 , J/

из комплекта зубчатых шестерен станка наиболее близкое отношение к 1,437 дают шестерни с числом зубьев z = 56 и z = 39. Передаточное отношение

шестерен В и Б в этом случае составит

При установке подобранных зубчатых колес получим шаг

25,4 80 56 6 127 39

Ошибка шага получилась равной 0,003 мм на один шаг или 0,078 мм на 100 мм, ее устраняют подналадкой коррекционной линейки. Корректирование шага шли­фуемой резьбы производят также при шлифовании длин­ных резьб, если имеется накопленная ошибка шага, выходящая за пределы допуска. Такая ошибка воз­никает вследствие разницы температуры ходового винта и шлифуемого изделия.

Установку шлифовального круга на угол подъема резьбы производят поворотом шлифовальной бабки вокруг горизонтальной оси. Угол поворота отсчитывают по шкале, помещенной на корпусе шлифовальной бабки. Угол подъема ф находят либо по таблицам в зави­симости от шага и среднего диаметра резьбы, либо рас­считывают по формуле tgф = Р/(лЙ2), где Р — шаг резьбы; е?2 — средний диаметр резьбы.

Правку шлифовального круга можно производить перемещая алмазы в горизонтальной плоскости, про­ходящей через ось шлифуемого изделия и в плоскости, перпендикулярной к торцу шлифовального круга и про­ходящей через его ось. При первом способе салазки устройства для правки круга оставляют после раз­ворота круга на угол подъема резьбы в горизонталь­ном положении. При правке по второму .способу вместе с разворотом круга производят разворот салазок уст­ройства правки. Второй способ правки применяют только в том случае, когда профиль резьбы задан в сечении, перпендикулярном к направлению витка, на­пример, при шлифовании конволютных червяков. В ос­тальных случаях, когда профиль резьбы задан в осевом сечении детали, применяют первый способ правки.

Скорость перемещения алмазов настраивают регули­рованием частоты вращения электродвигателя 35 (рис. 3.8).

Перед шлифованием предварительно нарезанной резьбы шлифовальный круг должен быть совмещен с
ниткой шлифуемой резьбы. Для попадания в нитку включают вращение шпинделя изделия и кинематически связанное с ним поступательное движение стола. От­пускают рукоятку 28 ускоренного отвода и подвода шлифовального круга. Медленным вращением гайки 7 при помощи маховика 9 смещают стол, пока боковая сторона профиля шлифуемой резьбы не коснется вращающегося круга (проверяется по искрению при выключенном охлаждении). Затем маховик вращают в обратную сторону, пока не будет отмечено (по искре­нию) касание круга противоположной стороны профиля. Перемещение стола отсчитывают по лимбу маховика. Вращая маховик в первоначальном направлении на половину числа делений, отсчитанных по лимбу махо­вика, добиваются ввода круга в нитку шлифуемой резьбы.

Многозаходные резьбы с числом заходов два и четыре обычно шлифуют с использованием муфты 5 шестерни 60/60 четырехкратного увеличения шага. В этом случае для деления на заходы резьбы пере­брасывают муфту, включая шестерни 24/94. Рукояткой поворота шпинделя поворачивают его на два оборота (для двухзаходной резьбы) или на один оборот (для четырехзаходной резьбы). Для шлифования резьб с числом заходов больше двух и не равными четырем применяют делительный патрон.

Конические резьбы шлифуют с применением линейки конусного шлифования. Со станком поставляют линейки с конусностью 1/16 (угол конуса 7 °24′) и с конусностью 1/4 (угол конуса 27°30′)- Если конусность шлифуемой резьбы отличается от конусности поставленных со стан­ком линеек, необходимо изготовить соответствующую копирную линейку. Конусность шлифуемой резьбы может быть откорректирована небольшим разворотом линейки при помощи эксцентрикового валика. Длина хода при конусном шлифовании должна быть настроена так, что­бы ролик толкателя-рейки не сходил со скоса линейки.

Многониточное шлифование выполняют методом про­дольного и врезного шлифования. Методом продольного шлифования резьбу шлифуют напроход или в упор при наличии канавки, немного большей ширины круга. Врезное шлифование применяют для шлифования де­талей с длиной резьбы не более 36 мм (при ширине круга 40 мм). При врезном шлифовании ось много­ниточного круга устанавливают в горизонтальной плос­кости без разворота круга на угол подъема резьбы. Про­филирование многониточных кругов производят сталь­ными накатниками при включении электродвигателя с редуктором для замедленного вращения шпинделя шли­фовального круга. Подачу врезания настраивают по кинематической цепи затылования. На вал механизма затылования вместо кулачка затылования насаживают кулак врезания. Гитару шага настраивают на заданный шаг резьбы. Гитару затылования настраивают исполь­зуя сменные зубчатые колеса 30/90X30/120. Линейку 17 (рис. 3.8) механизма затылования поворачивают в соот­ветствии с требуемой глубиной шлифования. В зависи­мости от шага шлифуемой резьбы обработку выпол­няют за один-два или три прохода. По установлен­ному на станке изделию и шлифовальному кругу опре­деляют исходное положение стола из расчета, что при шлифовании он сместится на длину около двух шагов шлифуемой резьбы.

Способ врезного многониточного шлифования ис­пользуют и для шлифования кольцевой резьбой. При шлифовании кольцевой резьбы разрывают кинемати­ческую цепь, связывающую вращение шпинделя изделия с вращением ходового винта стола, устанавливая муфту переброса 5 (рис. 3.8) в нейтральное положение. Обра­ботку ведут с горизонтальной установкой шпинделя шлифовального круга. При шлифовании кольцевой резьбы однониточным кругом после обработки каждой канавки круг отводят, а стол перемещают на один шаг. Для перемещения стола настраивают гитару шага на шаг резьбы или в два — четыре раза меньший. Муф­той переброса 5 соединяют кинематическую цепь, связы­вающую вращение шпинделя изделия и ходового винта. Вручную поворачивают вал шпинделя изделия на один — три или четыре оборота в зависимости от на­стройки гитары шага.

Для создания задних углов на боковых поверх­ностях профиля резьбы режущих инструментов при­меняют шлифование резьбы с одновременным заты — лованием (затыловочное шлифование), которое обеспе­чивает сохранение профиля резьбы при заточке инст­румента по передней поверхности. Настройка затыло­вания включает настройку станка на ufar резьбы, на число стружечных канавок, на величину затылования, а также настройку начала затылования от передней поверхности инструмента. Настройку шага при шлифо­вании с затылованием выполняют так же, как и при шлифовании без затылования. При затыловании инст-

румента с прямыми канавками настройка на число кана­вок состоит в настройке гитары затылования. Гитара затылования имеет ведущий, промежуточный и выход­ной валы. Шестерни промежуточного вала при настройке затылования принимают одинаковыми. Передаточное отношение гитары затылования определяют по фор­муле у43/В3 = 2/6, где Л3, В3 — числа зубьев шестерни, устанавливаемой на валах соответственно ведущем и выходном (рис. 3.8); z — число стружечных канавок инструмента. При затыловании инструментов с винто­выми стружечными канавками кулачку затылования придают дополнительное вращение настройкой гитары дифференциала. Передаточное отношение гитары диф­ференциала зависит от отношения шага резьбы к шагу стружечной канавки. Передаточное отношение гитары дифференциала при настройке шага без использования шестерен четырехкратного увеличения имеет следующий вид; (Лд/Бд) (Вд/Гд) =180А", а при использовании ше­стерен четырехкратного увеличения шага: (Лд/£д) X

X (Вд/Гд) = 180/4І, где Лд — число зубьев шестерни ве­дущего вала; Гд — число зубьев выходного вала; Бд и Вд — числа зубьев промежуточного вала гитары диф­ференциала; i—Pu/Pc. к (Ри — шаг резьбы изделия; А, к — шаг винтовой стружечной канавки).

На чертежах метчиков и резьбовых фрез шаг вин­товой стружечной канавки часто не указывают. В этом случае его рассчитывают в зависимости от угла наклона стружечной канавки со и наружного диаметра резьбы d:

PC K=nd/ig со.

Если направления резьбы и стружечной канавки сов­падают, то в кинематическую цепь гитары дифферен­циала включают паразитную шестерню. Это обеспечи­вает замедление вращения кулачка затылования, не­обходимое для того, чтобы начало затылования совпа­дало с передней поверхностью зуба, расположенного на каждой последующей стружечной канавке инструмента. При’ противоположном направлении резьбы и стружеч­ной канавки гитару дифференциала настраивают без включения паразитной шестерни.

Величину затылования на окружной шаг инстру­мента настраивают заменой кулачка затылования 13 и регулированием угла поворота линейки 17 (рис. 3.8).

Сменные кулачки и поворот линейки обеспечивают изменение величины затылования в пределах от 0,02 до 0,08 мм; от 0,08 до 0,28 мм; от 0,28 до 1,1 мм и от 1,1

до 4 мм. Фактическую величину затыловочного пере­мещения определяют по индикатору, контролирующему перемещение шлифовальной бабки. Так как кулачок затылования имеет участок подвода (рабочий участок) и ускоренного отвода (отскока), то перемещение шли­фовальной бабки должно быть меньше величины заты­лования.

Перемещение шлифовальной бабки А в зависимости от величины затылования q рассчитывают по формуле

A = qK,

где q — 2/3 — коэффициент, учитывающий угол дуги окружности, занятой рабочим участком кулачка заты­лования.

Начало затылования нужно настроить так, чтобы обра­ботка начиналась с вершины зуба шлифуемого инстру­мента. Этого достигают проворотом шпинделя изделия от­носительно кулачка затылования. Настройку начала затылования выполняют в два этапа. Вначале отключают кинематическую цепь затылования путем вывода шес­терни 15 из зацепления с шлицевым валом 10 (рис. 3.8). Проворачивают вручную шпиндель изделия, выполняя предварительную настройку начала затылования. Затем включают кинематическую цепь затылования и враще­нием вручную вала дифференциала выполняют тонкую регулировку начала затылования. Затылование произ­водят с продольным ходом стола в одну сторону. После рабочего хода круг отводят рукояткой ускоренного от­вода 28 и включают обратный ускоренный ход стола. При выборе диаметра шлифовального круга для заты­лования режущего инструмента необходимо учитывать его конструктивные особенности. Метчики, имеющие небольшое число стружечных канавок и небольшую ширину пера по сравнению с окружным шагом, можно затыловать кругами наибольшего диаметра (для станка 5К822В—400 мм). Резьбовые и модульные червячные фрезы, имеющие большое число стружечных канавок, затылуют изношенными большими кругами или малыми кругами (диаметром 75—100 мм), предназначенными для внутреннего резьбошлифования. Уменьшение диа­метра круга необходимо для того, чтобы после обра­ботки одного зуба круг не врезался в следующий зуб.