Шлифовальная головка

 

Изобретение относится к устройствам для обработки металлов, в частности для отделочной обработки рабочих поверхностей арочных зубьев цилиндрических зубчатых колес. Головка снабжена не менее чем двумя равномерно расположенными по окружности чашечными шлифовальными кругами, размещенными на радиально-осевых опорах. Верхний шлифовальный круг снабжен кольцевой канавкой для размещения клинового ремня. С расположенными ниже шлифовальными кругами он связан водилами. Водила выполнены в виде пальцев, один конец каждого из которых жестко закреплен на ведомых кругах, а другой - вставлен в радиальные пазы ведущих шлифовальных кругов. Радиально-осевые опоры установлены на шпинделе. Шпиндель выполнен составным из элементов с базовыми шейками для установки на них этих опор. В каждой паре соседних сопрягаемых элементов один из них выполнен с эксцентрично расположенным коническим хвостовиком, а другой - с эксцентричным коническим отверстием и все элементы стянуты между собой болтом. Режущие кромки шлифовальных кругов разнесены друг относительно друга в осевом направлении на равные расстояния. При обработке рабочих поверхностей арочных зубчатых колес расстояние между крайними режущими кромками определяется расчетным путем и зависит от модуля обрабатываемого колеса и числа шлифовальных кругов в головке, а оси вращения соседних кругов смещены друг относительно друга на равную между собой величину эксцентриситета, значение которого зависит от модуля обрабатываемого колеса, числа шлифовальных кругов в головке и угла станочного зацепления при шлифовании арочных зубьев. Техническим результатом изобретения является повышение производительности и качества чистовой обработки за счет увеличения числа одновременно работающих режущих кромок по высоте зуба и расширение технологических возможностей шлифовальной головки путем изменения угла профиля α^*_г, боковой абразивной поверхности исходного контура. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к устройствам для обработки металлов, в частности к изготовлению зубчатых колес, к конструкциям шлифовальных головок с чашечным шлифовальным кругом, используемых для отделочной (шлифовальной) обработки рабочих поверхностей арочных зубьев цилиндрических зубчатых колес.

Известно устройство шлифовальной головки, реализующее способ шлифования эвольвентных профилей круговых (арочных) зубьев цилиндрических колес, содержащее чашечный шлифовальный абразивный круг с нулевым профилем, закрепленный на конце шпинделя, размещенного на опорах, и имеющего привод вращательного движения круга (RU, патент N 2047330, кл. В 23 F 9/02, 1995).

Недостатком известного устройства является наличие одной профилирующей режущей кромки круга, требующей многократных проходов при шлифовании, что существенно снижает производительность чистовой обработки.

Известна шлифовальная головка, принятая за прототип, содержащая шлифовальный круг, установленный на невращающемся шпинделе, и размещенный на опорах (US 3422578, В 24 В 41/00, 1969).

Недостатком известной шлифовальной головки является то, что при диагональном ее перемещении в станочном зацеплении в работе находится лишь один узкий поясок абразивного круга. Это требует многократных проходов при обработке, что снижает производительность шлифования, а также не обеспечивает высокой точности изготовления зубьев колеса. Так как конструкция шлифовального круга не обладает возможностью изменения угла профиля боковой абразивной поверхности, то при этом снижаются технологические возможности шлифовальной головки. Недостатком также является невозможность использования чашечного шлифовального круга. Кроме того, при шлифовании рабочих поверхностей зубьев шлифовальным кругом возможны прижоги из-за обработки непрерывной режущей кромкой (пояском), что снижает качество обработки рабочих поверхностей арочных зубьев.

Техническим результатом изобретения является повышение производительности, точности и качества чистовой обработки за счет увеличения числа одновременно работающих режущих кромок по высоте зуба и расширение технологических возможностей шлифовальной головки путем изменения угла профиля α^*_г боковой абразивной поверхности исходного контура.

Указанный технический результат достигается тем, что в шлифовальной головке, содержащей шлифовальный круг, установленный на невращающемся шпинделе, размещенном на опорах, шлифовальный круг выполнен чашечной формы, она снабжена водилами и, дополнительно, по меньшей мере, одним чашечным шлифовальным кругом, круги размещены на радиально-осевых опорах, смонтированных на шпинделе, шпиндель выполнен составным из элементов с базовыми шейками для установки на них радиально-осевых опор, в каждой паре соседних сопрягаемых элементов один из них выполнен с эксцентрично расположенным коническим хвостовиком, а другой с эксцентричным коническим отверстием и все элементы стянуты между собой центральным болтом, верхний чашечный шлифовальный круг выполнен с кольцевой канавкой для размещения клинового ремня, с расположенными ниже кругами он связан водилами, выполненными в виде пальцев, один конец каждого из которых жестко закреплен на ведомых чашечных кругах, а другой конец установлен в радиальные пазы, выполненные на ведущих кругах, при этом режущие кромки шлифовальных кругов разнесены друг относительно друга в осевом направлении на равные расстояния. Кроме того, для шлифования арочных зубьев цилиндрических зубчатых колес чашечные шлифовальные круги выполнены в виде стальных секторов с шлифовальными кромками из эльборового абразива, на внешней стороне - для шлифования вогнутой поверхности арочного зуба и на внутренней стороне - для шлифования выпуклой поверхности арочного зуба, режущие кромки шлифовальных кругов равномерно расположены по окружности, а расстояние l между крайними режущими кромками определено из выражения l = 2·m·(1-1/n), где m - модуль шлифуемого зубчатого колеса, мм; n - число чашечных шлифовальных кругов, минимально возможное число которых равно двум, оси вращения соседних кругов смещены друг относительно друга на равную между собой величину эксцентриситета e, определяемого из выражения e = [2·m/(n-1)]·(1-1/n)·tg α^*, где α^* - угол станочного зацепления в градусах.

На фиг. 1 представлена шлифовальная головка в разрезе для обработки вогнутой стороны боковой поверхности арочного зуба, на фиг. 2 - вид А фиг. 1, на фиг. 3 - расположение режущих кромок шлифовальной головки для обработки выпуклой стороны боковой поверхности арочного зуба, на фиг. 4 - разрез составного шпинделя.

Шлифовальная головка (фиг. 1) содержит верхний 1, средний 2 и нижний 3 чашечные шлифовальные круги, режущие кромки которых 4, 5 и 6 выполнены в виде секторов с шлифовальными кромками из эльборового абразива, на внешней стороне - для шлифования вогнутой поверхности арочного зуба (фиг. 1) и на внутренней стороне - для шлифования выпуклой поверхности арочного зуба (фиг. 3).

Радиус R всех режущих секторных кромок 4, 5, 6 чашечных шлифовальных кругов 1, 2, 3 одинаков.

Чашечные шлифовальные круги 1, 2, 3 размещены соответственно на радиально- осевых опорах 7, 8, 9, смонтированных на базовых шейках 10, 11, 12 невращающего составного шпинделя 13. Базовые шейки 10, 11 и 12 шпинделя 13 под радиально-осевые опоры 7, 8 и 9 выполнены относительно друг друга с равными эксцентриситетами e_1-2 = e_2-3 = e.

Для регулирования величины значения эксцентриситета e шпиндель 13 выполнен составным из отдельных базовых шеек 10, 11 и 12. В каждой паре соседних сопрягаемых элементов с базовыми шейками шпинделя 13 (фиг. 4) один из них выполнен с эксцентрично расположенным коническим отверстием 14 и 15, а другой - с эксцентрично расположенным коническим хвостовиком 16 и 17. Все элементы составного шпинделя 13 стянуты между собою центральным болтом 18.

Верхний чашечный шлифовальный круг 1 выполнен с кольцевой канавкой для размещения клинового ремня 19, который передает ему вращение от электродвигателя (на фиг. 1 электродвигатель не показан). Верхний шлифовальный круг 1 связан с расположенными ниже кругами 2 и 3 соответственно водилами 20 и 21, выполненными в виде пальцев, один конец каждого из которых жестко закреплен на ведомых чашечных кругах соответственно 2 и 3, а другой конец вставлен в радиальные пазы 22 и 23, выполненные на ведущих чашечных шлифовальных кругах соответственно 1 и 2.

Режущие кромки секторных шлифовальных кругов 1, 2, 3 равномерно расположены по окружности. Режущие кромки соседних шлифовальных кругов 1 и 2, 2 и 3 разнесены друг относительно друга на равные расстояния l/2, а расстояние l между крайними режущими кромками определено из выражения l = 2·m·(1-1/n), где m - модуль шлифуемого колеса, мм; n - число чашечных шлифовальных кругов, минимально возможное число которых равно двум.

Значение эксцентриситетов e_1-2 = e_2-3 = e между базовыми шейками 10, 11 и 12 (фиг. 4) радиально-осевых опор 7,8, 9 (фиг. 1) чашечных шлифовальных кругов 1, 2, 3 зависит от угла станочного зацепления α^* (градусы) и определяется из выражения
e_1-2= e_2-3= e = [2·m/(n-1)]·(1-1/n)·tg α^*.
Работа шлифовальной головки осуществляется следующим образом. В процессе обработки как выпуклой, так и вогнутой сторон арочного зуба вращательное движение шлифовальному кругу 1 головки передается от электродвигателя через клиновой ремень 19. Синхронное вращение среднего 2 и нижнего 3 чашечных шлифовальных кругов обеспечивается соответственно водилами 20 и 21 при неподвижном составном шпинделе 13.

Обработка боковых поверхностей арочных зубьев вогнутой (фиг. 1) и выпуклой (фиг. 3) сторон осуществляется непосредственно секторными режущими кромками 4, 5 и 6 с эльборовым абразивом методом обката поочередно каждого зуба при дискретной подаче шлифовальной головки на величину 2·m/(N·n·cos α^* ) по направлению, ортогональному к поверхности станочного зацепления, где N - число возвратно-поступательных тангенциальных движений стола станка (на фиг. 1-4 не показан).

Смещение чашечных шлифовальных кругов 1, 2, 3 в осевом направлении на равные друг относительно друга расстояния l/2 с одновременной эксцентричной их установкой e_1-2 = e_2-3 = e на базовых шейках 10, 11, 12 с помощью радиально-осевых опор 7, 8 и 9 на составном шпинделе 13 обеспечивает возможность обработки боковых поверхностей арочных зубьев одновременно несколькими секторными режущими кромками 4, 5 и 6 одинакового радиуса R, что позволяет за счет сокращения возвратно-поступательных движений стола станка повысить производительность шлифования арочных зубчатых колес с теоретически точной геометрией зубьев.

Шлифование осуществляется непосредственно режущими кромками 4, 5 и 6 лишь на дугах секторов, при этом на остальной части окружной траектории режущие секторные кромки 4, 5 и 6 чашечных шлифовальных кругов 1, 2, 3 охлаждаются, благодаря чему предотвращается прижог рабочих поверхностей арочных зубьев.

Изменение угла профиля α^*_г шлифовальной головки (фиг. 3) осуществляется за счет взаимного разворота базовых шеек 10, 11, 12 радиально-осевых опор 7, 8, 9 в их конических сопряжениях 14, 16 и 15, 17 до достижения требуемого эксцентриситета e_1-2 = e_2-3 = e с последующей затяжкой их центральным болтом 18 и фазовой установкой составного шпинделя 13 таким образом, чтобы оба эксцентриситета e_1-2 и e_2-3 находились в диаметральной плоскости, параллельной тангенциальной подаче стола. Введение составного шпинделя 13 с коническими эксцентриковыми элементами сопряжения 14, 16 и 15, 17 базовых шеек 10, 11, 12 позволяет регулировать величину угла α^*_г профиля шлифовальной головки, который должен быть равен углу станочного зацепления α^*, что расширяет ее технологические возможности.

Формула изобретения

1. Шлифовальная головка, содержащая шлифовальный круг, установленный на невращающемся шпинделе, размещенном на опорах, отличающаяся тем, что шлифовальный круг выполнен чашечной формы, головка снабжена водилами и, дополнительно, по меньшей мере, одним чашечным шлифовальным кругом, круги размещены на радиально-осевых опорах, смонтированных на шпинделе, шпиндель выполнен составным из элементов с базовыми шейками для установки на них радиально-осевых опор, в каждой паре соседних сопрягаемых элементов один из них выполнен с эксцентрично расположенным коническим хвостовиком, а другой - с эксцентричным коническим отверстием и все элементы стянуты между собой центральным болтом, верхний шлифовальный круг выполнен с кольцевой канавкой для размещения клинового ремня, с расположенными ниже кругами он связан водилами, выполненными в виде пальцев, один конец каждого из которых жестко закреплен на ведомых чашечных кругах, другой - установлен в радиальные пазы, выполненные на ведущих кругах, при этом режущие кромки шлифовальных кругов разнесены друг относительно друга в осевом направлении на равные расстояния.

2. Шлифовальная головка по п.1, отличающаяся тем, что для шлифования арочных зубьев цилиндрических зубчатых колес, чашечные шлифовальные круги выполнены в виде стальных секторов с шлифовальными кромками из эльборового абразива, на внешней стороне - для шлифования вогнутой поверхности арочного зуба и на внутренней стороне - для шлифования выпуклой поверхности арочного зуба, режущие кромки шлифовальных кругов равномерно расположены по окружности, а расстояние l между крайними режущими кромками определено из выражения
l = 2m(1 - 1/n),
где m - модуль шлифуемого зубчатого колеса, мм;
n - число чашечных шлифовальных кругов, минимально возможное число которых равно двум,
оси вращения соседних кругов смещены друг относительно друга на равную между собой величину эксцентриситета e, определенного из выражения
e = [2m/(n - 1)](1 - 1/n)tgα^*,
где α^* - угол станочного зацепления в градусах.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4