Как нарезать червяка на токарном станке



Червяк на токарном станке

В статье описано как нарезается червяк на токарном станке с ЧПУ методом построчной обработки, профиль которого образован тором (форма профиля ZT2). Предприятие ОАО «Шадринский завод транспортного машиностроения» (ОАО ШЗТМ) производит различное технологическое оборудование, устанавливаемое на автомобильный транспорт. Один из видов продукции — насос высокого давления для цементации скважин. В его состав входит червячная передача, червяк которой образован тором (форма профиля ZT2). Фрагменты чертежа червяка (червяк деталь) представлены на рис. 1 и 2. Рабочая поверхность витков червяка образуется винтовым движением окружности р = 78 мм (R78 на рис. 2), заданной в плоскости, скрещивающейся с осью вращения червяка под углом уи = 8°58’57’’; кратчайшее расстояние от центра окружности р до оси вращения червяка составляет си = 101.219 мм (см. рис.2); высота витка червяка h1 = 32.5 мм.

Рисунок 1. Червяк, образованный тором (форма профиля ZT2)

Изготовление червяка проходило в следующем порядке:

  • 1. Токарный станок с чпу 16а20ф3 производит черновую обработку. Подготовка базовых поверхностей для нарезки червячной канавки.
  • 2. Черновая обработка червячной канавки на станке 16А20Ф3.
  • 3. Закалка.
  • 4. Восстановление баз.
  • 5. Станок чпу 16а20ф3 производит чистовую обработку червячной канавки.
  • 6. Обработка остальных поверхностей.

Рисунок 2. Профиль и основные параметры червяка

Изготовление червяков на токарном станке 16А20Ф3 связана с особенностью, мощность станка 16А20Ф3 не позволяет нарезать червячную канавку специальным фасонным резцом, спрофилированным по форме профиля (рис.2) из-за большой высоты витка червяка h1 = 32.5 мм. Поэтому черновая и чистовая нарезки профиля проводились методом построчной обработки токарным резцом со сменной твердосплавной режущей пластиной круглой формы (рис.3). У резца были срезаны опорные поверхности под углом 13° (угол, близкий делительному углу подъема линии витка) так, как показано на рис. 3. Это позволило выровнять задние углы резания при обработке левой и правой рабочих сторон червяка, а также разместить резец внутри обрабатываемой канавки без интерференции.

Рисунок 3. Резец для нарезки червячной канавки

Для обеспечения наибольшей жесткости державки резца и увеличения стойкости, был взят максимально возможный радиус режущей пластины — 8мм. Пластина с таким радиусом позволяет выполнить нарезание червяка на токарном станке без существенного уменьшения его рабочей высоты. Как видно из рис. 4, рабочая высота профиля червяка уменьшается на 1.25 мм по сравнению со стандартным, что для данной передачи не является существенным.

Рисунок 4. Изменение формы дна червячной канавки при обработке токарным резцом с радиусом режущей пластины 8 мм.

G33 ZE72 KE41 RE42 — нарезка винта (путь 1, см. рис. 5)
G00 XE83 — отскок на «безопасный Х» (путь 2)
E71=E71+E32 — пересчёт точки возврата по Z для выхода на новую строку
G00 ZE71 — возврат по Z (путь 3)
G00 XE81 — возврат по Х (путь 4)

Здесь: Е71 — текущая точка обработки канавки по оси Z (рис. 5); Е81 — начальная точка канавки по оси Х (рис. 5); Е32 — шаг прохода; Е72 — конечная точка нарезания винтовой канавки; Е83 — «безопасный Х»; Е41 — ход червяка; Е42- угловое положение шпинделя.

Рекомендуем:  Как переместить папку с ноутбука на ноутбук

Рисунок 5. Схема черновой обработки червячной канавки

Рассмотрим фрагмент управляющей программы для черновой обработки впадины (блок установки режимов резания, включения оборотов шпинделя и выполнения других вспомогательных функций опущен):

Установка постоянных параметров на токарный станок 16а20ф3, не изменяемых в пределах обработки одного захода червяка:

E72 = -360 (конечная точка нарезки винтовой канавки)
E83 = 210 («безопасный X»)
E41 = 100.53 (ход червяка)
E42 = 0 (угловое положение шпинделя для первого захода червяка)

E81 = 179 (установка начальной строки обработки Х=179)
E71 = 11.020952 (установка координаты Z начального прохода строки)
E32 = -1.836825 (установка шага прохода по Z )
G00 XE81 ZE71 (перемещение в начальную точку цикла)
(RPT, 12) (начало цикла, количество повторений К=12)
(CLS, CHER2/MP5) (вызов подпрограммы черновой построчной обработки канавки)
(ERP) (конец цикла)
E81 = 178.6 (установка следующего уровня Х=178.6 для формирования витка)
E71 = 11.010298
E32 = -1.83505
G00 XE81 ZE71
(RPT, 12)
(CLS, CHER2/MP5)
(ERP)
(CLS, CHER2/MP5)
…………………………………
E81 = 111 (установка заключительного уровня Х=111 для формирования витка)
E71 = 0
E32 = 0
G00 XE81 ZE71
(CLS, CHER2/MP5)

Так как червяк имеет два захода, то в программе Е42=0 меняется на Е42=180 и выполнение программы повторяется.

Для вычисления переменных параметров E81, E71, E32 и количество повторений вызова подпрограммы CHER2/MP5, была разработана параметрическая трехмерная модель обработки червячной канавки в системе параметрического трехмерного моделирования T-FLEX CAD. На рис. 6 показана фотография того как обработан червяк на токарном станке после черновых проходов. УП ЧПУ для чистовой обработки червячной канавки имеет похожую структуру, ее схема представлена на рис. 7.

Рисунок 6. Червяк после черновой обработки профиля

Источник

Изготовление цилиндрических червячных передач

В цилиндрических червячных передачах наибольшим распространением пользуются следующие виды червяков (ГОСТ 18498 — 73): архимедовы (ZA), эвольвентные (ZI), конволютные с прямолинейными профилями витка (ZN1), конволютные с прямолинейными профилями впадин (ZN2), конволютные с прямолинейным нормальным профилем витка (ZN3) и образованные конусом (ZK1) и (ZK2).

В последние годы находят применение передачи с червяками, витки которых в нормальном сечении имеют профили в форме дуги окружности — цилиндрические червяки, образованные тором (ZT1).

Геометрия каждого из этих видов червяков связана со своими технологическими методами.

Нарезание витков цилиндрических червяков в зависимости от масштаба производства и твердости может производиться различными способами. В единичном и мелкосерийном производстве червяки, не подвергаемые термической обработке или термически обработанные до твердости НRСэ 38, нарезают профильными резцами, дисковыми или пальцевыми фрезами, а при серийном и массовом производстве — вихревым способом или пластическим деформированием. Для червяков, закален­ных до твердости НRСэ 51 и более, финишной операцией обработки рабочих поверхностей витков является шлифование.

Главной технологической особенностью геометрии цилиндрических червячных передач, отличающей их от передач других видов, является то, что производящие поверхности (производящий червяк) инструмента при нарезании зубьев червячного колеса методом обката должны совпадать или определенным образом незначительно отличаться от рабочих поверхностей самого червяка. В качестве такого инструмента обычно применяются червячные фрезы, представляющие собой цилиндрический червяк, витки которого пересекаются винтовыми канавками для образования режущих граней, а боковые поверхности и поверхности вершин имеют затылки для образования задних углов резания. Режущие кромки фрезы должны при этом лежать на воображаемой поверхности червяка требуемого вида.

Рекомендуем:  Как включить вентилятор на ноутбуке делл

Сами же по себе червяки и червячные колеса до образования элементов зацепления являются телами вращения и при их изготовлении используются обычные методы обработки.

Обработка витков цилиндрических червяков

Нарезание цилиндрических червяков профильными резцами

На токарных станках

Архимедов червяк ZА имеет прямолинейный профиль витка в осевом сечении АА (рис. 3.4) и криволинейный профиль в нормальном сечении. Торцовое сечение витка — архимедова спираль. Эвольвентный червяк Z1 имеет прямолинейный профиль витка в сечении плоскостью, касательной к основному цилиндру, и криволинейный профиль в нормальном сечении; торцовое сечение — эвольвента. Виток конволютного червяка ZN1 имеет прямолинейный профиль в сечении ВВ, перпендикулярном витку, виток червяка ZN2 — в сечении ББ, перпендикулярном впадине, а виток червяка ZN3 — в сечениях ГГ, перпендикулярных линиям витка. Все конволютные червяки имеют в осевом сечении АА криволинейный профиль витка, а в торцовом сечении — удлиненную или укороченную эвольвенту.

Рис. 3.4. Сечения цилиндрических червяков: АА — осевое, ББ – сечение, нормальное впадине; ВВ — сечение, нормальное витку; ГГ сечение, нормальное линиям витка

Наиболее технологичны червяки ZА, обработка которых на токарном станке практически ничем не отличается от обработки винтов с трапецеидальной резьбой. Резец устанавливают так, чтобы его режущие кромки лежали в осевой плоскости червяка. Установка двустороннего резца с прямолинейным профилем показана на рис. 3.5. Этот способ нарезания витка может быть рекомендован только для червяков с малым углом подъема линии витка вследствие различия условий резания по левой и правой сторонам. Для чистового нарезания червяков ZА с углом подъема линии витка до 10° рекомендуется раздельная обработка левой и правой сторон витка односторонними резцами.

Установка односторонних резцов показана на рис. 3.6. При нарезании витков червяка односторонним резцом возможна поочередная обработка обеих сторон впадины одним резцом путем разворота червяка.

Рис. 3.5. Схема установки двустороннего резца при нарезании червяка ZА Рис. 3.6. Схема установки односторонних резцов при нарезании червяка ZА

Схема установки резца при нарезании червяков типа ZN1 и ZN2 показана на рис. 3.7, 3.8.

Конволютные червяки (ZN1 и ZN2) начисто нарезаются одним или двумя резцами с прямолинейными режущими кромками, располагаемыми для червяка ZN1 (рис. 3.7) в нормальном сечении витка и для червяка ZN2 (рис. 3.8) в нормальном сечении впадины. Углы профиля витка anT и в нормальном сечении впадины anS согласно ГОСТ 19036 – 73 принимаются одинаковыми, равными 20°.

Установка резца для нарезания витка червяка ZN3 с прямолинейным профилем в сечении, нормальном профилю, та же, что для нарезания витков червяка ZN2.

Рис. 3.7. Схема установки резцов для нарезания витка червяка ZN1 (с прямолиней-ным профилем в нормаль-ном по витку сечении) Рис. 3.8. Схема установки двустороннего резца для нарезания витка червяка ZN2 (с прямолинейным профилем в нормальном по впадине сечении)
Рекомендуем:  Как восстановить аккумулятор ноутбука asus своими руками

При нарезании эвольвентного червяка ZI резцы, имеющие прямолинейный профиль, устанавливаются так, чтобы горизонтальная плоскость, проходящая через режущую кромку, была касательной к основному цилиндру. Установка резцов при нарезании эвольвентных червяков показана на
рис. 3.9, 3.10.

Рис. 3.9. Схема установки резцов для нарезания правого червяка ZI Рис. 3.10. Схема установки резцов для нарезания левого червякаZI

Нарезание цилиндрических червяков методом фрезерования

Фрезерование производится на резьбофрезерных, зубофрезерных или специальных станках для фрезерования червяков. В качестве инструмента применяются дисковые или пальцевые фрезы. Фрезерование является более производительной операцией, чем нарезание резцами.

Дисковые фрезы для предварительного нарезания червяков всех типов выполняются с трапецеидальным профилем. Для чистового фрезерования или под шлифование витков каждому типоразмеру червяка должна соответствовать специальная фреза с криволинейными режущими кромками.

Нарезание червяков дисковыми фрезами в основном применяют для чернового фрезерования витков червяка, червяков не точнее 9-й степени точности.

В случае использования дисковые фрезы с прямолинейными режущими кромками и расположением оси фрезы под углом g (рис. 3.11) оси червяка, начисто могут фрезероваться только червяки типа ZK1, у которых образующие винтовых поверхностей не являются прямыми линиями.

Рис. 3.11. Схема установки дисковой фрезы при нарезании цилиндричес-ких червяков

Для облегчения производства червяков ZI и ZN допускается использовать фрезы, имеющие прямолинейный профиль при условии, что получаемая погрешность профиля червяка будет меньше допуска, оставляемого на чистовую обработку.

Методом фрезерования обрабатываются предварительно витки червяков с вогнутыми профилями типа ZT1 (цилиндрические, образованные тором червяки, ось которых скрещивается с осью производящего тора под углом, равным делительному углу подъема витка червяка), ZT2 (цилиндрические, образованные тором, ось которых скрещивается с осью производящего тора под углом, при котором одно из плоских сечений главной поверхности червяка является дугой окружности, совпадающей с образующей производящего тора). В качестве инструмента используется дисковая фреза с горообразной поверхностью.

Пальцевые фрезы используются для фрезерования витков крупных червяков, когда отсутствует возможность использования какого-либо другого инструмента.

Зуботочение обкаточными резцами (вихревое нарезание витков)

Этот метод заключается в нарезании червяков точением с непрерывной обкаткой. В качестве инструмента применяется прямозубое или косозубое эвольвентное режущее колесо (напоминающее зуборезный долбяк). Между вращением червяка и резца осуществляется принудительная кинематическая связь. Подача при резании происходит за счет осевого перемещения заготовки червяка (или суппорта с резцом) с синхронным дополнительным вращением резца (рис. 3.12). Нарезание червяков методом зуботочения может производиться на специальных станках (модель ЕЗ-10А) или зубофрезерных при наличии тангенциальной подачи суппорта. В зависимости от геометрии и заточки резца, а также от взаимного расположения червяка и резца могут обрабатываться червяки с различной геометрией (архимедовы, конволютные, эвольвентные).

Рис. 3.12. Нарезание червяка методом зуботочения

Для червяков, подвергаемых термической обработке, нарезание является предварительной операцией, выполняемой с припуском под шлифование.

Накатывание витков червяка.

Накатывание — наиболее производительный и наименее материалоем-кий способ обработки. Накатывание производят на роликовых накатных станках (станах). Червяки с m

Источник

Adblock
detector