Резцовая головка

 

РЕЗЦОВАЯ ГОЛОВКА, содержащая корпус, вьтолненный в виде двух усеченных конусов, направленных друг к другу малыми основаниями, на поверхности которых установлены резцы по винтовой линии, отличающ а и с я тем, что, с целью автоматизации управления процессом зубоJf CVCJ fflPpffftltur обработки и повышения точности обработки , головка снабжена датчиком контроля длины общей нормаши зубчатого колеса, содержащим два контактных преобразователя, размещенных в гнездах конусов корпуса головки вдоль резцов, причем угол профиля контактирующей поверхности измерительного преобразователя одного конуса больше, а второго - меньше угла профиля соответствующих профилирукяцих эвольвенту в заданной для измерения точке зуба резцов на величину угла обката между их положением при окончании формообразования эвольвентного участка зуба в этой точке и положением преобразователей приизмерении в ней. (Л fcvcjarjff ffVP ffMff

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГЬ БЛИН

09) OD цр В 23 F 21/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ

1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3423706/25-08 (22) 16.04.82 (46) 07.09.83. Вюл. 9 33 (72) Ю. Н. Федоров и Г. В. Гусев (71) Тульский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (53) 621.914.6(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 770690, кл. В 23 F 21/04, 1980 . (54)(57) РЕЗЦОВАЯ ГОЛОВКА, содержа- .. щая корпус, выполненный в виде двух усеченных конусов, направленных друг к другу малыми основаниями, на поверхности которых установлены резцы по винтовой линии, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью автоматизации управления процессом зубообработки и повышения точности обработки, головка снабжена датчиком контроля длины общей нормали зубчатого колеса, содержащим два контакт ных преобразователя, размещенных в гнездах конусов корпуса головки вдоль резцов, причем угол профиля контактирующей поверхности измерительного преобразователя одного конуса больше, а второго - меньше угла профиля соответствующих профилирующих звольвенту в заданной для измерения точке зуба резцов на величину угла обката между их положением при окончании формообразования звольвентного участка зуба в этой точке и положением преобразователей при измерении в ней.

1039656

Изобретение относится к обработ,ке металлов резанием, в частности к зубореэному инструменту, предназначенному для чистовой обработки зубчатых иэделий, применяемых в различных отраслях машиностроения.

Известна резцовая головка, содержащая корпус, состоящий из двух конусов, обращенных друг к другу малыми основаниями, на наружных поверхностях которого установлены вдоль винтовой линии резцы, образующие неполный виток $1J .

Недостатком укаэанного инструмента является ограничение возможностей для автоматического управления точ- 15 ностью чистовой эубообработки из-за значительных временных задержек между возникновением отклонения контролируемого параметра (длины общей нормали обрабатываемого зубчатого колеса) от заданного значения и моментом осуществления активного воздействия на ход процесса зубообработки (автоподналадки) с целью уст«. ранения этого отклонения. Это вызвано измерением контролируемого параметра и, следовательно, регистрацией, его отклонения на специально оснащенной измерительной позиции, а не в процессе формообразования зубчатого венца, что приводит также к усложнению оборудования, снижению точности автоматического управления и эффективности управляемого процесса в целом.

Целью изобретения является автома-З5 тизация управления процессом эубообработки и повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что резцовая головка снабжена датчиком контроля длины общей норма- 40 ли зубчатого колеса, содержащим два контактных преобразователя, размеценных в гнездах конусов корпуса головки вдоль резцов, причем угол проФиля контактирующей поверхности 45 измерительного преобразователя одного конуса головки больше, а второго— меньше угла профиля соответствующих профилирующих эвольвенту в заданной для измерения точке зуба резцов на величину угла обката между их поло» жением при окончании формообразова ния эвольвентного участка зуба в этой точке и положением преобразователей при измерении в ней.

На фиг. 1 представлена реэцовая головка и обрабатываемое зубчатое колесо в момент измерения контролируемого параметра, вид сверху, на фиг. 2 - разрез A-A фиг. 1; на фиг. 3вид В на фиг. 1, на фиг. 4 - схема 60 определения угла профиля контактной поверхности одного Из преобразователей датчика для заданной точки измерения на эвольвентном участке зуба обрабатываемого колеса.

Инструмент состоит иэ двух конусов 1, установленных с помощью шпонки 2 на инструментальной оправке 3 станка с возможностью малых взаимных осевых перемещений. Внутри конусов

1 закреплены винтами 4 опорные шайбы 5, а на наружной поверхности, в гнездах вдоль винтовой линии одного направления, установлены с помощью клиньев 6 и винтов 7 резцы 8 и измерительные преобразователи 9, выполненные, например, в виде струнHbIx электромеханических датчиков электродинамического типа, отличающихся друг от друга противоположным характером изменения частоты выходного сигнала. Струны 10 преобразователей расположены s зазорах постоянных магнитов 11 и подключены к установленным на изоляционных втулках 12 токосъемникам 13, через которые осуществляется их связь со входной цепью системы автоматического управления точностью зубообработки (не показана). Причем резцы 8 совместно с преобразователями 9 об« разуют на каждой полуголовке. 1 неполный виток с незаполненным режущими и измерительными элементами сектором, величина которого определяется условием размещения требуемого для полного профилирования впадины количества резцов 8.

Угловое расположение конусов 1 относительно друг друга обеспечивает совпадение незаполненных резцами 8 и измерительными преобразователями

9 секторов для свободного размещения ширины венца обрабатываемого зубчатого колеса 14. Линейное расположение конусов 1 определяется расстоянием между одноименными резцами 8, которое назначается, исходя из длины общей нормали обрабатываемоГо зубчатого колеса 14 по необходимому для ее измерения числу охватываемых зубьев, и обеспечивается сменным упругим кольцом 15, выполненным, например, из полиуретана.

Резцовая головка работает следующим образом.

Перед обработкой предлагаемым эубореэным инструментом его датчик контроля длины общей нормали настраивается на размер этого параметра для обрабатываемого колеса 14 путем создания определенной величины натяжения струн 10 измерительных преобразователей 9, причем преобразователь 9 одного конуса 1 уменьшает частоту колебаний выходного сигнала при увеличении длины общей нормали зубчатого колеса 14, а другого -. соответственно увеличивает на ту же величину.

Обрабатываемое зубчатое колесо

14 устанавливается на оправке изделия станка так, чтобы середина его вен1039656 ца совпадала с осевой плоскостью резцовой головки. В радиальном направлении нареэаемый венец располагается в свободном от режущих 8 и измерительных 9 элементов секторе, .инструмента на полную глубину форми руемой впадины. Формообразование зубчатого венца. начинают с момента врезания в обра-. батываемое зубчатое колесо 14 первых резцов 8 обоих конусов 1 инструмента .1О при равномерном, кинематически согласованном вращении зубчатого колеса резцовой головки, связанных соотношением: один оборот инструмента

К ь — оборота нарезаемого зубчатого

Z колеса, где К - целое число, определяемое отношением шага, условно полного витка по образующей конуса к шагу нарезаемого зубчатого колеса и не кратное числу его зубьев, Z - число зубьев нарезаемого зубчатого колеса. 25

При этом резцы 8 инструмента переме-..: щаются в одном направлении в отно-сительном движении вдоль образующИХ конусов 1, тем самым обеспечивается

-одновременная обработка противопо-, ложных боковых сторон двух разных . зубьев колеса 14, расположенных на длине его общей нормали. В процессе зубообработки резцы 8 правого кону,са 1 профилируют боковую поверхность 35 одного зуба от его вершины к основанию, а резцы 8 левого конуса 1 профилируют противоположную боковую по-.: верхность другого зуба от его основания к вершине. Формообразование 4Q боковых сторон зубьев заканчивается после выхода последних профилирукааих резцов 8 конусов 1 инструмента из обрабатываемого зубчатого венца колеса 14. 45

После этого обработанные эвольвентные участки противоположных боковых поверхностей двух зубьев колеса 14, расположенных на длине общей: нормали, вступают в контакт с изме-

Рительными преобразователями 9 дат-: чика резцовой головки. Если величй-;. на контролируемого параметра — длийы общей нормали обрабатываемого зубчатого колеса 14, изменилась по сравне» нию с заданным при настройке резцбвой головки значением, например, увеличилась иэ-за размерного изйоса резцов 8 инструмента или упругого отжима их от обрабатываемого венца, натяжение струн 10 изменится, умень- 60 шится для преобразователя 9 правого . конуса 1 и увеличится для преобразо. вателя 9 левого конуса 1, что, в .свою очередь, приведет к соответст-..

:вующему изменению частоты их резонансных колебаний в поле постоянных магнитов 11. При подаче тока воэбуждения от управляющей зубообработкой системы через токосъемники 13 на струны 10 в них индуктируется переменная ЭДС, служащая выходным сигналом преобразователей 9, частота которой несет информацию об отклонении .контролируемого параметра. Этот выходной сигнал через двухпроводные линии связи и токосъемники 13 поступает во входную .цепь управляющей системы (не показана), представля" ющую собой устройство вычитания частот, выполненное, например, на базе схемы антисовпадений и дискретного фильтра. Разность частот, полученная во входной цепи системы управления зубообработкой, несет информацию о величине отклонения контролируемого параметра от заданного значения, которая в дальнейшем используется как управляющая команда для исполнительного органа системы.

Отрабатывая величину отклонения конт- ролируемого параметра, исполнительный орган системы управления осуществляет синхронное сближение полуголовок 1 инструмента, деформируя Упруroe кольцо 15, установленное между ними. В результате этого восстанавливается значение настроечного раэме. ра между одноименными резцами.8 конусов 1, равное длине общей нормали обрабатываемого зубчатого колеса 14, и компенсируется влияние факторов, дестабилизирующих точность контроли-руемого параметра. Таким образом, осуществляется,автоматическое управ:ление точностью чистовой эубообработ1ки по контролируемому параметру обрабатываемого колеса в процессе профилирования его зубчатого венца.

При этом временные задержки реализации активного воэдейотвия на ход процесса обработки с целью устранения воэникнувшего отклонения контролируемого параметра минимизированы.

Это позволяет су цественно повысить точность зубонарезания, а также его эффективность благодаря увеличению периода размерной стойкости эуборезного инструмента. Резцовая головка может быть использована в сочетании с различными системами автоматического управления, точностью как следящего, так и дискретного типа, что обеспечивается воэможностью работы измерительных преобразователей 9, как в и прерывном режиме, так и в режиме "по запросу". При осуществлении серии автоматических подналадок резцовой головки каждый последующий выходной сигнал ее датчика будет отличаться от предыдущего на.величину отклонения контролируемого параметра от заданного значения .и величину всех предыдущих подналадочных пере1039656 мещений„ Последняя исключается из командного сигнала исполнительному органу системы путем включения в ее состав датчика обуатной связи по перемещению конусов 1 инструмента, выходной сигнал которого вычитается 5 иэ выходного сигнала датчика резцовой головки, на базе использования, например, реверсивного счетчика.

Соблюдение необходимого требования, измерения контролируемого параметра IO на эвольвентном участке зубьев, колеса, обеспечивается благодаря выполнению угла профиля контактных поверхностей преобразователе 9 для правой полуголовки 1 большим, а для левой полуголовки 1 меньшим угла профиля соответствующего профилирующего эвольвенту в заданной для измерения точке зуба резца 8. Величина изменения угла. профиля измерительных преобразователей- 9 определяется углом обката Ir между положением i, которое занимает резец 8, например, в момент окончания профилирования эвольвентного участка зуба (точка В, в которой профиль галтели и эволь-, вентная часть зуба сопрягаются друг с другом, определяемая радиусом r ) и положением It измерительного преобразователя 9 (условно показан пунктиром) при измерении контроли- З0 руемого параметра. На чертеже фиг.4 заданная точка измерения контролируемого параметра совпадает с граничной точкой В эвольвентного участка зуба нарезаемого колеса, и угол про- 35 филя контактной поверхности преобразователя 9 для измерения в этой точке должен быть увеличен на величину угла обката ((показан контурной линией, совпадающей с положением 4() . профилирующего резца 8) .

IIpH. oòñóòñòsèè соответствующего изменения угла профиля преобразователя 9 его точка контакта с боковой поверхностью зуба (точка Г) осуществляется вне эвольвентного участка зуба, что полностью исключает возможность замеров длины общей нормали обрабатываемого зубчатого колеса.

Таким образом, предлагаемая резцовая головка позволяет значительно повысить точность одного из основных параметров кинематической точности обрабатываемых зубчатых колес, длину общей нормали и наиболее полно испольэовать режущие свойства инструментального материала эа счет регистрации отклонения контролируемого параметра непосредственно при формообразовании зубчатого венца и автоматического воздействия на ход процесса чистового эубонарезания с целью устранения этого отклонения. В совокупности с системой автоматического управления или регулирования предлагаемый зуборезный инструмент создает возможность для реализации полностью автоматизированного процесса зубообработки, обеспечивающего наперед заданную точность формообразования зубчатого венца.

Предлагаемая резцовая головка позволяет осуществить не только автоматическое управление точностью контролируемого параметра во время формообразования зубчатого венца и тем самым получить зубчатые колеса с повышенными эксплуатационНЫми характеристиками 6-7-ой степени точности по ГОСТУ 1643-81 без снижения достигнутой производительности, но и увеличить период размерной стойкости инструмента в 1,3 раза.

Последнее обеспечивается благодаря наиболее полному использоваиию режущих свойств инструментального материала и сокращению числа переточек, вызванных размерным износом резцовой головки, при этом период размерной стойкости зуборезного инструмента на операции чистовой эубообработки,. становится сопоставимым с периодом физической стойкости.

Это свойство предлагаемой резцовой головки особенно эффективно при высоких требованиях к точности обрабатываемых зубчатых колес и при обработке зубчатых венцов колес с повышенной твердостью и большим числом зубьев, т.е. тогда, когда размерная стойкость зубореэного инструмента может оказаться ниже времени формообразОвания одного зубчатого венца,,что приводит к резкому снижению производительности и браку, а также возрастанию затрат на режущий инструмент.

1039656

/-А.Фж Г

У ЯУ 7,.Ф 8

Фж/

1039656

Составитель В. Жиганов

Редактор Л. Повхан Тех е р дМ.Гергель Корректор С. Шекмар

Заказ 6795/11 Тираж 1106 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

11 по делам изобретений и открытий

3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4