Станок для отделки цилиндрических зубчатых колес

 

Союз Советсиик

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е (889317

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид -ву(22) Заявлено 05. 01, 79 (21)2708043/25-08 с присоединением заявки М(5! )М. Кл.

В 23 F 19/00

3доударстваниый комитет

СССР

{23) ПриоритетОпубликовано 15.12.81- - бюллетень Мв46

Дата опубликования описания 15. 12. 81 по делам изобретений и открытий (53) УДК621.924.

° 6:621.833 (088.8) . (72) Авторы изобретения

Ю.Н.Сухоруков, В.О.Курганович и В.Н.Лукья

Омский политехнический институт (71) Заявитель (54) стАнок для отделки цилиндрических

ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

И зебр етени е от носится к маши ностроению, в частности к станкам для отделки цилиндрических зубчатых колес повышенной точности и предназначено для притирки зубьев прямозубых цилиндрических колес с помощью притиров, выполненных в виде зубчатого колеса, в присутствии свободного абразива или абразивным зубчатым инструментом, имеющим соответствующий профиль.

Известен станок для отделки зубчатых колес, содержащий электропривод, редуктор, два шпинделя для установки обрабатываемых колес и шпиндель для установки инструмента. Причем для повышения качества обрабатываемых колес он снабжен кривошипно" шатунным механизмом, взаимодействующим с полэуном, который, в свою очередь, связан через собачки с храповыми колесами, установленными соосно с одним иэ обрабатываемых колес и предназначенными для поворота обрабатываемых колес то в одном, то в другом направлении на разное количество зубьев с результирующей составляющей вращения, направленной в одну сторону, и автоматической сис" темой управления процессом отделки, включающей устройство для обеспечения плавного регулирования тормозного усилия в зацеплении инструмент обрабатываемое колесо в процессе сме10 ,ны направления вращения обрабатываемых колес().

Однако данный станок обладает следующими недостатками.

Обрабатываемые колеса (изделия) и

1j инструмент до начала обработки закрепляются s приспособления, устанав" ливаемые в шпинделе станка, причем базирование обрабатываемых колес и инструмента. относительно приспособлений остается неизменным в течение всего цикла обработки. При этом иэ"за биения шпинделей станка, относительно оси вращения обрабатываемых колес и !

889317 о

2$

40 инструмента, биения приспособлений для установки колес и инструмента вследствие геометрического эксцентриситета или динамической неуравновешенности присоединенных масс, возникает радиальная погрешность базирования обрабатываемых колес и инструмен. та, которая переходит B кинематическую погрешность зубчатых венцов последних в процессе обработки.

Влияние радиальной погрешности базирования на точность обрабатываемого колеса можно уменьшить путем углового смещения его в процессе оЬработки относительно установочных

Ьаз приспособления. Аналогичным образом, изменяя положение инструмента относительно его установочных баз, можно обеспечить повышение технологической стойкости инструмента

3а счет выравнивания износа его зубьев, Такой поворот обрабатываемого колеса и инструмента неоЬходимо производить через. определенные промежутки времени и так, чтобы каждый зуЬ колеса за полное время обработО ки совершил в сумме поворот на 360

На существующих станках выполнить эту задачу можно лишь при неподвижных шпинделях станка, т.е. необходимо прервать процесс отделки, вывести инструмент и оЬраЬатываемое колесо из их зацепления и создать условия для поворота их вокруг осей, что приводит к значительному увеличению вспомогательного времени.

Цель изобретения - повышение точности изделия и. производительности отделки .

Указанная цель достигается тем, что в известном станке для отделки цилиндрических зубчатых колес, в ко" тором обрабатываемое колесо и инст" румент соответственно установлены в шпинделях зажимных устройств, причем, станок снабжен цепью дополнительного возвратно-поступательного движения шпинделя изделия и автоматической системой управления процессом отделки, включающей устройство для обеспечения плавного регулирования тормозного усилия в зацепление инструмент — обрабатываемое колесо,в автоматическую систему управления процессом отделки станка введены устрой ства для зажима и кратковременного частичного отжима соответственно обрабатываемого колеса и инструмента, установленное в цепи дополнительного возвратно-поступательного движения иэделия, устройство для обеспечения кратковременного отключения этой цепи, командно-счетные устройства для осуществления контроля за углом подпорота относительно установочных баз соответственно шпинделя изделия и шпинделя инструмента, и устройство для подачи команд на зажимные устройства, устройство для обеспечения плавного регулирования тормозного усилия в зацеплении инструмент обрабатываемое колесо и устройство для обеспечения кратковременного отключения цепи дополнительного возвратно-поступательного движения шпинделя изделия.

На фиг.1 изображена принципиальная кинематическая схема и Ьлок-схема автоматической системы управления станка; на фиг.2 - циклограмма работы станка; на фиг.3 - развернутая пневмо"кинематическая схема станка.

Станок (фиг.1) содержит электродвигатель 1, ременную передачу 2, валы 3 и 4 и пару конических шестерен

5 и 6 с возможностью передачи вращения от электродвигателя 1 на гитару

7 сменных шестерен. Сменные шестерни

8-11 служат для изменения числа оборотов шпинделя 12 изделия. шпиндель

12 иэделия имеет возможность вращаться вокруг своей оси и перемещаться возвратно-поступательно в осевом направлении, Вращение шпинделя 12 изделия вокруг своей оси является главным кинематичаским движением в станке и осуществляется от гитары 7 через вал 13, шестерни 14 и 15. Возвратнопоступательное движение шпинделя 12 изделия является дополнительным кинематическим движением и может быть сообщено ему от гитары 7 через сменные шестерни 16 и 17, позволяющие регулировать число двойных ходов шпинделя 12 иэделия, вал 18 и 19устройство для обеспечения кратковременного отключения цепи дополнительного возвратно-поступательного движения шпинделя 12 изделия, винтовую зубчатую передачу 20 и 21 и кривошипно-шатунный механизм 22-24. На валу 24 установлен зубчатый сектор

25, который находится в зацеплении с зубчатой рейкой 26, выполненной по всей окружности вала шпинделя 12 изделия. Такая конструкция обеспе889317

35

SS чивает свободную передачу возвратнопоступательного движения на шпиндель

12 изделия и необходимую прочность шпинделя. Разъединительное устройст-. во 19 необходимо для того, чтоЬы кратковременно прервать возвратнопоступательное движение шпинделя

12 изделия в момент частичного отжима обрабатываемого колеса 27 (изделия) и смены относительного поло- 10 жения установочных баз обрабатываемого колеса 27 и шпинделя 28 зажимного устройства. Обрабатываемое колесо 27 устанавливается на шпиндель 28 зажимного устройства, поса,женного в шпиндель 12 изделия. Инструмент 29 устанавливается на шпиндель 30 зажимного устройства, посаженного в шпиндель 31 инструмента.

Шпиндель 31 инструмента не имеет собственного привода. Вращение на него может быть передано от шпинделя 12 иэделия через обрабатываемое колесо 27 и инструмент 29. Чтобы осуществить силовое замыкание в зацепление инструмент - обрабатываемое колеса шпиндель 31 инструмента должен быть приторможен. Для этого применен пневматический исполнительный механизм — поршневой цилиндр 32, который 3о посредством своего штока передает усилие натяжной ленте, охватывающей тормозной Ьарабан. Тормозное усилие регулируют изменяя давление. воздуха в поршневом цилиндре 32.

Контроль за углом поворота шпинделя 12 изделия относительно установочных баз обрабатываемого колеса

27 и углом поворота инструмента 29 относительно установочных баз шпин- . «> деля 31 инструмента во время смены установочных баз в предлагаемом станке осуществляют командно-счетные устройства 33. Для удобства эксплуатации командно-счетные устройства

33 устанавливаются на вал 13, который во время работы станка поворачивается на одинаковый угол со шпинделем 12 инструмента, так как шестерни 14 и 15 имеют равное число зубьев.

Зажим и кратковременный частичный отжим обрабатываемого колеса

27 и инструмента 29 в процессе обработки осуществляется с помощью зажимных устройств, Зажимное устройство обрабатываемого колеса 27 состоит из пневматического исполнительного механизма - поршневого цилиндра 34, тяги 5, расположенной внутри полого шпинделя 12 изделия и позволяющей передать усилие зажима на шпиндель 28 зажимного устройства.

Зажимное устройство инструмента 29 также состоит из поршневого цилиндра 36, тяги 37 и шпинделя зажимного устройства 30.

Автоматическая система 38 управления процессом отделки состоит из блока 39, который может обеспечить . выдержку времени полного цикла обработки ср (фиг.2), блоков 40 и 41 (фиг.1), которые обеспечивают выдержку между сменами относительного положения установочных баз обрабатываемого колеса 27 и шпинделя 28 зажимного устройства, а также инструмента 29 и шпинделя 30 зажимного устройства t <,-+„,t ;+ ), (фиг.?), Величину времени (t, 2С - ) t 2(- ) ) ре улиру стройкой пневматических реле времени {тип РВ0-2), которые входят в блоки 39-41. В автоматическую систему 38 управления процессом отделки входят также блоки 42-46. Блоки

42-45 обеспечивают связь между автоматической системой 38 управления процессом отделки и, соответственно, пневматическими исполнительными механизмами зажимных устройств 34 и 36, исполнительным механизмом тормозного устройства 32, исполнительным механизмом устройства для обеспечения кратковременного отключения цепи дополнительного возвратно-посту-. пательного движения 19. Блок 46 управляет работой электродвигателя 1. ьлок 44 (фиг.3) гредназначен для включения и отключения поршневого цилиндра 32 посредством воздухораспределителя 47 (тип ПБВ 64-1) с односторонним электропневматическим управлением. Включение в магистрали питания поршневого цилиндра 32 дросселей 48 и 49 со встроенными обратными клапанами типа В77-2 обеспечивает плавное регулирование тормозного момента M (фиг.2), а включение реле давления 50 и 51 типа В62-12 (фиг.3)автоматическое управление им в начале и конце цикла отделки (установку времени t и с, фиг.2).

Блок 42, также как и идентичный ему по схеме и используемым элементам блок 43, содержит воздухораспределитель с односторонним электропневматическим управлением 52 (тип

7 88931

ПБВ64-1), который обеспечит управление работой поршневого цилиндра

36. Контроль величины зажима инструмента 29 — 8>> (И, „ - для обрабатываемого колеса 27, фиг.2) - может быть осуществлен при помощи реле

53 и 54 давления типа В62-12 (фиг.3)

Частичный отжим инструмента 29 в процессе смены относительного положения установочных баз инструмента

29 и шпинделя 30 зажимного устройства до величины и (фиг.2) достигается посредством включения распределителя 55 типа ПБВ64-1 (фиг.3), что обеспечивает соединение рабочей ) полости поршневого цилиндра 36 через регулятор давления 56 (тип БВ57-1) с атмосферой. В результате, давление в рабочей полости поршневого цилиндра 36 снижается до величины, задаваемой регулятором 56. Сигнал о достижении требуемой величины давления поступает в автоматическую систему 38 управления процессом отделки от реле

57 давления (тип В62-12), В командно-счетные устройства 33 входят диск 58, установленный на валу 13, и два датчика 59 (тип БК-а), сигналы от которых подаются на двоично-десятичные счетчики (тип ДСЗ, серия ЭТ "Логика" ). Длительность циклов поворота (г „-,г „, фиг.2) задается настройкой счетчиков на нужное число импульсов.

Блок 46 содержит кнопки "Пуск", з5

"Стоп" и магнитный пускатель типа

ПИ-111. Устройство 19 для обеспечения кратковременного отключения цепи дополнительного возвратно-поступательного движения шпинделя 12 из- 40 делия представляет собой электромагнитную функциональную муфту, 60 известной конструкции, управляемую через усилитель мощности, который входит в блок 45. Автоматическая сис-. тема управления процессом отделки разработана известными методами и реализована на серийных бесконтактных логических элементах.

Станок работает следующим образом.

На начало цикла отделки обрабатываемое колесо 27 и инструмент 29 установлены на шпиндели зажимных устройств 28 и 30, разъединительное устройство 19 в исходном положении замыкает цепь дополнительного возвратно-поступательного движения шпинделя

12 изделия. После пуска станка вклю7 8 чается в работу блок 39, обеспечивающий выдержку времени полного цикла обработки (t+,ôèã.2) г +г +t +г +t, 3 4- 5 время плавного нарастания нагрузки в начале обработки; время обработки; время плавного уменьшения нагрузки перед выхаживанием; время выхаживания; время плавного уменьшения

Ф нагрузки в конце цикла о работки. где

Э

4 г

От блока 39 получают команду блоки 40 и 41, обеспечивающие выдержки времени между сменами относительного положения установочных баз обрабатываемого колеса 27 и инструмента 29.

От блоков 40 и 41 получают команды блоки 42 и 43, управляющие работой поршневых цилиндров 34 и 36, происходит зажим обрабатываемого колеса

27 и инструмента 29, Блок 46, получив команду от блока 39, включает двигатель 1, приводящий в движение цепи главного и вспомогательного кинематического движения. Одновременно с блоком 46 вступает в работу блок 44, обеспечивающий плавное нарастание нагрузки до рабочей вели чины. По времени эта часть полного цикла обработки соответствует на циклограмме отрезку t< (фиг.2) °

Дальнейшая обработка идет в установившемся режиме и по времени соответствует отрезку t,,определяемого из выражения

I /

21 22, ° (. <) 1 "22

+ ° ° i+ tg +tg(j+g) где г „° ° ., г Zi время обработки между сменами относительного положения установочных баз обрабатываемого колеса

27 и шпинделя 28 зажимного устройства;

- „)- время смены от22. т(+и носительного положения установочных баз обрабатываемого колеса 27 и шпинделя

28 зажимного устройства;

889317

t „, .. °, t <„. " время обработки между сменами относительного положения установочных баз инструмен- s та 29 и шпинделя

30 зажимного устройства; ..,t . . - время смены отнои. й(1 м) сительного положения установочных баз инструмента 29 и шпинделя

30 эажимного устройства; 15

- число из натурального ряда 1,2,3 ° ..

Промежуток времени между сменами относительного положения установочных баэ, как обрабатываемого колеса 20

27, так и инструмента 29 устанавливается таким,. чтобы прошел полный цикл изменения их относительного положения, т.е. каждый эуб обрабатываемого колеса 27 участвовал в зацеплении с 25 каждым зубом инструмента 29, причем

2. (21 23 21 2 1 23

1 у. 24 t2(+4) л. 24 тг< н) где Z

4 п2.

Использование предлагаемого станка для отделки цилиндрических зубчатых колес позволяет повысить точность обрабатываемых кслес, технологическую стойкость инструмента, производительность процесса отделки за счет автоматизации цикла смены относительного положения установочных баз, а также применить многостаночное обслуживание. Для работы на предлагаемом станке возможно использование оператора невысокой квалификации.

Все это, в конечном итоге, обеспечивает значительный экономический эф60 Z 602г — (сек); t;= ----- (сек), 24 х ° п x ° n< число зубьев обрабатываемого колеса 27; число зубьев инструмента 29; число оборотов в минуту обрабатываемого колеса 27; число оборотов в минуту инст. румента 29; общий множитель чисел зубьев

2.1 и Zq..

При сиене относительного положения установочных баз обрабатываемого колеса 27 и шпинделя 28 зажимного устройства сигнал от блока 40 передается на блоки 43 и 45. Блок 45 включает в работу разъединительное устройство 19 — прерывается дополнительное возвратно-поступательное движение шпинделя 12 изделия. Блок 43 управляет работой поршневого цилиндра 34.

Происходит частичный отжим обрабатываемого колеса 27, а так как шпиндель инструмента 31 в процессе обработки приторможен, для создания силового замыкания в зоне обработки, на величину тормозного момента И г (фиг..") „ то для того, чтобы произошла смена относительного положения установоч-. ных баз остаточный момент зажл,ла И должен быть меньше И . На величину настраивается регулятор давления в блоке 43, а для инструмента 29 - регулятор давления 56 (фиг.3) в блоке 42, Контроль величины угла относительного смещения баз осуществляют командно-счетные устройства 33, в которых сигнал от датчиков 59 (тип

БК-а,фиг.3) подается на двоично-десятичные счетчики (тип ДСЗ, серия ЭТ

"Логика" ), а длительность циклов поворота (,,„.,t>< фиг.2) обеспечивается настройкой счетчиков на нужное чис. ло импульсов. Затем сигнал от двоично-десятичного счетчика поступает в блоки 43 и 45 (фиг.1). Происходит зажим обрабатываемого колеса 27 и замыкается цепь дополнительного возвратно-поступательного движения шпинделя 12 изделия. На этом заканчивается смена относительного положения установочных баз обрабатываемого колеса 27 и шпинделя 28 зажимного устройства. Смена относительного положе ния установочных баз инструмента 29 и шпинделя 30 зажимного устройства происходит аналогичным образом.

В конце полного цикла обработки происходит плавное уменьшение нагрузки в зоне обработки (команда от блока 44 передается к поршневому цилиндру 32), что соответствует на циклограмме отрезку времени t . Затем, при малой- нагрузке осуществляется выхаживание (время на ц.,клограмме —, ), снятие всей нагрузки (время - t ),Äàëåå - останов двигателя отжим обрабатываемого колеса 27 и инструмента 29. Смена обрабатываемого колеса 27 осуществляется вручную, 889317

12 фект от применения данного станка взамен существующих.

Формула изобретения

Станок для отделки цилиндрических зубчатых колес, в котором обрабатываемое колесо и инструмент соответственно установлены в шпинделях зажимных устройств, причем, станок снабжен цепыю дополнительного возвратно-поступательного движения шпинделя изделия и автоматической системой управления процессом отделки, включающей устройство для обеспечения плавного регулирования тормозного усилия в зацеплении инструмент - обрабатываемое колесо, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности изделия и производительности отделки, в автоматическую систему управления процессом отделки станка введены устройства для зажима и кратковременного частичного отжима соответственно обрабатываемого колеса и инструмента, установленное в цепи дополнительного возвратно-поступательного движения иэделия, устройство для обеспечения кратковременного отключения этой цепи, командносчетные устройства для осуществления контроля эа углом поворота относительно установочных баз соответственно шпинделя изделия и шпинделя инструмента, и устройство для подачи команд на зажимные устройства, устройство для обеспечения плавного регулирования тормозного усилия в зацепле15 нии инструмент - обрабатываемое колесо и устройство для обеспечения кратковременного отключения цепи дополнительного возвратно-поступательного движения шпинделя изделия.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И 218628, кл. 8 23 F 19/02, 1965.