Функциональные возможности
С помощью зубофрезерного станка с ЧПУ производят такие виды зубчатых колёс:
- прямозубые;
- косозубые;
- шлицевые валы;
- звёздочки цепных передач;
- венцы червячных и храповых колёс;
- шевронные колёса и т.д.
Главное движение резания - это вращательное движение. Действия режущего инструмента приводят к синхронному вращению подающего стола, тем самым можно достичь необходимого числа зубцов на нарезаемом венце. При движении фрезы вдоль оси колеса нарезаются зубчатые венцы по ширине заготовки.
На станках с ЧПУ изделия обрабатывается последующими методами:
-задействуя встречную либо попутную подачи;
-при помощи круговой либо осевой врезки при диагональной либо осевой подаче;
-используя двухпроходный цикл с автоматической врезкой.
При всем этом скорость вращения шпинделя меняется бесступенчато.
Модификации
По принципу выполнения зубофрезерные станки ЧПУ различают на:
-с подающим столом. Колонна жёстко укрепляется на станине. За счёт смещения оси обрабатываемой детали происходит врезка;
-с подающей колонной. Регулировать нарезку на цилиндрической заготовке позволяет мобильная колонна.
Расположение оси вращающейся заготовки может быть горизонтальной либо вертикальной.
Между зубофрезерными станками ЧПУ принято различать 6 ведущих гамм:
-Для создания колёс мелкого модуля, с диаметром 25-80 мм. Их используют в приборостроении и часовой индустрии.
-Станки, с диметром колёса до 12,5м.
-Станки высокой, а так же сверхвысокой точности для изделий до 3,2 м.
-Станки высокой жёсткости и производительностью колёс до 0,5м. Применяются для серийного и крупносерийного производства.
-Мастер-станки для нарезки зубцов для делительных колёс диаметром до 0,8 м.
-Станки с осью болванки, расположенной горизонтально, для общего фрезерования вала длиной до 3,6 м и зубьев колёс диаметром до 1,25 м.
Так же на базе перечисленных станков выпускаются станки с высокой точностью.
Станки с программным управлением
В мелкосерийном производстве затраты на устройства по автоматизации и на технологическую оснастку не окупаются. В этих условиях рационально применять станки с программным управлением и особенно для обработки деталей со сложным криволинейным профилем. Применение станков с программным управлением позволяет автоматизировать процессы обработки деталей в единичном и мелкосерийном производствах при сравнительно небольшой затрате времени и средств на переналадку станка. Программное управление позволяет быстро переходить от обработки деталей одной конфигурации к обработке другой. Эта особенность программного управления позволяет автоматизировать производство даже при небольших партиях обрабатываемых деталей. Кроме того, станки с программным управлением могут обслуживать рабочие невысокие квалификацию.
Все разработанные системы программного управления делятся на две большие группы:
-С программными устройствами непрерывного действия;
-С программными устройствами прерывного (дискретного) действия.
В первом случае приходится иметь дело с моделями деталей, во втором – с цифровыми программами, характеризующими профиль обрабатываемой детали.
В системах непрерывного действия программа управления имеет вид непрерывной кривой, характеризующей движения рабочих органов станка, необходимых для обработки заданной поверхности детали. Программа составляется с помощью электромагнитных датчиков в электрические сигналы, которые записываются на магнитную ленту. Чтобы обработать последующие заготовки, надо «проиграть» записанную магнитную ленту. Сигналы, записанные на ленте, проходят через считывающее устройство, воздействуют на исполнительные органы станка и воспроизводят рабочие движения, необходимые для обработки детали. В результате изготовляется деталь с поверхностью, идентичной той, которая обрабатывалась в момент записывания ленты.
Второй способ непрерывного программного управления станками с фотоэлектрическими устройствами заключается в том, что в начале обработки на светочувствительную пленку фотографируется профиль детали, начерченной на бумаге в большом масштабе. Пленка помещается в считывающее устройство перед фотообъективом, который проектирует контур детали на фотоэлемент. Последний через следящую систему непрерывного посыла команды на перемещения исполнительных рабочих органов станка, и деталь обрабатывается в соответствии с проектируемым контуром.
В программных устройствах дискретного (прерывного) действия запись перемещения исполнительных органов станка (программы) ведется прерывно, в виде импульсов. Первоначально программа движений управления станком записывается в виде закодированных чисел, от чего рассматриваемые системы называются числовыми и цифровыми. Затем эти цифры наносятся на программоноситель в виде системы отверстий. Считывающий элемент преобразует числовую программу в соответствующие электрические сигналы (импульсы), которые через следящую систему используются для управления движениями рабочих органов станка.
Составление числовой программы начинается с разбивки контура детали на отдельные участки и занесения опорных точек каждого участка в систему прямоугольных или полярных координат. Размеры каждого элементарного участка (шаги) выбираются в 2-3 раза меньше допуска на заданною точность изготовления профиля. Числа координат опорных точек профиля кодируются.
Числовое программное управление
Что бы изменить параметры нарезаемых зубьев нужно провести настройку гитары деления. Станки с числовым программным управлением имеют основные узлы, и они настраиваются под условия резания, так же они имеют повышенную точность перемещения. Станки с числовым программным управлением так же применяются для нарезания конических шестерен и колес. Числовое программное управление позволяет задавать главные режимы обработки. Когда составляется программа обработки, тогда нужно провести пересчет всех необходимых параметров. Настраивать гитару нет нужды, потому что деление венца идет по-другому. Это потому что вертикальный либо горизонтальный станок с ЧПУ имеет подвижные узлы, у которых положение и основание можно настроить этой программой. На современных станках не нужно присутствие человека-оператора, так как гитары деления обычно нет. Похожие модели станков дорогостоящие и тяжелы в обслуживании. Именно поэтому лучше использовать станок, уже с конструкцией гитары дифференциала.
Основные команды программы направлены на выполнение следующих функций:
-G00 – G04 функция позиционирования;
-G17 – G19 осуществляют переключение рабочих параметров;
-G40 – G44 компенсация длины и диаметра разных элементов аппарата;
-G54 -G59 переключение координатных систем;
-G90 – G92 переключение абсолютной и относительной систем координат.
Принцип работы
Что бы заготовка превратилась в колесо с определенным расположением зубьев, ее обрабатывают методом обкатки. Червячная фреза достаточно жестко укрепляется в шпинделе фрезерного суппорта на оправке. Дальше происходит зацепление червячной фрезы с заготовкой. Если деталь небольшая ее закрепляют в шпинделе стола, или если габариты заготовки велики - непосредственно на станине. Чтобы осуществлялось зацепление с деталью во время вращения, червячной фрезе придают необходимую угловую скорость.
В зависимости от характера зубьев на конечной детали, ось шпинделя на фрезерном суппорте может устанавливаться:
-Под углом к горизонтальной плоскости. В случае, если необходимо воспроизвести прямые зубья на колёсах.
-Под определённым углом наклона. В случае нарезки колёс с косыми зубьями.
-С вертикальной подачей. При нарезке цилиндрических колёс из совместной заготовки. При попутном способе фрезерования вполне вероятно небольшое смещение детали.
Для устранения вероятных девиаций используется гидравлический поджимной прибор. Оно состоит из неподвижного штока с поршнем и цилиндра, связанного с фрезерным суппортом. При работе в верхнюю полость цилиндра подаётся масло, не позволяющее фрезерной бабке свободно перемещаться.
Настройка и наладка станка
Настройку станка должен осуществлять квалифицированный специалист, который сможет точно рассчитать передаточные отношения сменных зубчатых колёс, настройку гитары, подбор калибра колёс и правильно установить их на станке. Для наладки станка проводят предварительные работы, включающие в себя: установку червячной фрезы на оправке, установку и сборку оправки во фрезерном суппорте. При всем этом, необходимо выполнить тщательную выверку на станке, а так же оправке, чтобы точно зафиксировать крепления заготовок будущих изделий.
Где применяются?
Зубофрезерные станки отличаются по некоторым характеристикам, и они применяются:
-в приборостроении;
-в машиностроительной отрасли;
-в авиационной и автомобильной отраслях.
Из-за того, что обработка не разрешает поменять диаметральный размер цилиндрических изделий, зубофрезерный станок универсального типа устанавливается с другим металлообрабатывающим оборудованием. Существуют модели, которые можно применить в таких производствах, как: серийное, мелкосерийное и крупносерийное.
Технические параметры
Чтобы изменить определенные характеристики станка, нужно провести его настройку. Она позволяет при помощи одной панели получить зубчатые колеса разных параметров. Главные технические характеристики станков: настройка станка с учетом придельного размера модуля зуба и диаметра венца; важный показатель - ширина зубчатого венца. Проведя расчет гитары дифференциала такого станка можно задавать режим обработки при нарезании зубьев под углом. Система имеет суппорт, который перемещается в поперечном, а так же в вертикальном направлении. Важный момент - это максимальный показатель перемещения.
Традиционное устройство станка содержит узел, в котором крепится режущий инструмент. Помочь установить скорость вращения режущего инструмента в конкретном диапазоне, может системы ЧПУ или ручная установка. Станки имеют тех. характеристики, определяющие диапазон подачи. Такие как: ручная, механическая, вертикальная, тангенциальная и радиальная. Работа реализована на передаче вращения от главного двигателя через привод к заготовке и инструменту. Как раз вследствие этого одним из ведущих характеристик считается мощность главного электродвигателя. Отвечают за выполнение конкретных задач несколько электродвигателей. Всевозможные станки имеют разные габариты. Стоит принимать во внимание то, что габариты определяют особенность его установки, и некоторые свойства эксплуатации. Вес может меняться также в большем диапазоне.
Классификация по типу привода
Конструкция у станков зубофрезерного типа трудная. Расчет деления диска определяется типом привода. У схем привода существуют следующие особенности и параметры:
-Станки, имеющие делительную червячную передачу стола. Они имеют изменяемую толщину витка. Зазор со смещением червяка можно регулировать от 0,03 до 0,05 мм. Система располагается следующим образом: венцы делятся путем регулирования зазора. Червяки движутся в радиальном направлении относительно колеса.
-Если установить две червячные передачи с разным направлением витков можно осуществить обкатку заготовки зубофрезерованием.
-На шпиндель фрезы можно установить цилиндрический тип зубчатого колеса, в виде двух половин. Если при помощи смещения половинок колес относительно друг друга, то можно установить зазор.
-Есть так же варианты станков, когда два зубчатых колеса шпиндельной фрезы, имеющие малую конусность зубьев. Управлять таким станком можно смещением одного колеса в осевом направлении.
-Так же можно установить зубчатое колесо с маленьким количеством зубьев на шпинделе фрезы. Регулировать можно замедлением вращения относительно главного колеса.
Классификация по назначению
Одним из важнейших показателей является назначение оборудования. Конструкция станков создается под определенную продукцию. Поэтому выделяются такие группы оборудования:
-Зубофрезерные станки для конических шестерен;
-Резьбо-нарезные;
-Для нарезания зубьев цилиндрических колес;
-Резьбофрезерные;
-Для выпуска червячных колес;
-Для обработки цилиндрических колес и шлицевых валов;
-Шлифовальные;
-Зубоотделочные, обкатные и проверочные;
-Для обработки торцевых поверхностей колес.
Так же, существует оборудование, создаваемое для определенных условий обработки. Такое оборудование определяют в отдельную группу.
Проверка зуборезных станков на точность
Детали каждого станка при механической обработке изготавливают с неизбежным отклонением от номинальных размеров (в пределах допусков), вследствие чего абсолютная точность работы станка невозможна. При сборке деталей и узлов станка также возможны отклонения в размерах. Следовательно, нельзя изготовить абсолютно точный станок. Кроме того, в процессе эксплуатации станка, вследствие износа его деталей, эти погрешности возрастают настолько, что точная обработка деталей на станке становится невозможной. Государственным стандартом установлены нормы точности металлорежущих станков. При износе станка и потере им точности свыше установленных норм необходимо станок сдать в ремонт для восстановления утраченной точности. Качество обработки на современных станках с числовым программным управлением значительно выше, чем на универсальных, но даже на таких станках сложно изготовить абсолютно точные детали.
Методы обработки
Производство червячных изделий исполняется следующими способами:
-Радиальный – исполняется с помощью радиального движущегося винта. Одно врезающее движение осуществляется и производит деление и формирует поверхность зуба.
-Тангенциальный – используется реже, чем радиальный способ. Ключевым рабочим механизмом является червячная модульная фреза, а так же винт тангенциального перемещения, с забором в виде конуса. Для формирования зубьев и делительных операций применяется такое же перемещение, как и при предыдущем способе.
Эксплуатация зубофрезерных станков
Определение дефектов станков. Зубофрезеерные станки характеризуются сложностью кинематики, конструкции узлов и механизмов. Они требуют тщательного ухода и правильной эксплуатации. Необходимо уметь определять погрешности в работе станка и своевременно их устранять. При работе станка появляются вибрации, в результате чего в узлах и механизмах станка появляются люфты. В некоторых узлах станка в соединениях деталей всегда имеются люфты и мертвые ходы. При работе станка могут возникнуть большие вибрации, дрожание режущего инструмента и обрабатываемой заготовки, в результате чего заметно ухудшается чистота обрабатываемой поверхности, а стойкость режущего инструмента значительно уменьшается.
Основными причинами возникновения вибраций при зубонарезании могут быть следующие:
-Недостаточная жесткость или перегрузка станка;
-Недостаточная устойчивость фундамента станка;
-Неправильные режимы резания: велика скорость резания, подача и глубина резания;
-Большой износ режущего инструмента;
-Нежесткое крепление инструмента, приспособления и заготовки.
Основным требованием, предъявляемым к основанию, на котором стоит станок, является его жесткость. Наилучшим основанием является индивидуальный фундамент. Станок должени плотно прилегать к фундаменту и жестко крепиться болтами.
Методы нарезания зубчатых колес
В настоящее время различают два метода нарезания эвольвентных зубчатых колес: копирования и обкатки (огибания). Метод копирования как малопроизводительный и неточный метод нарезания зубчатых колес применяется в единичном производстве для неответственных передач. Метод обкатки, наиболее высокопроизводительный и более точный, широко применяется в серийном и массовом производстве. Методом копирования нарезают зубчатые колеса на фрезерных, строгальных, долбежных и специальных станках. Режущим инструментом при этом служат дисковые, пальцевые модульные фрезы, фасонные резцы и различные зуборезные головки. Все эти инструменты имеют профиль режущей части, соответствующий контуру впадины нарезаемого колеса. Методом обкатки зубчатые колеса нарезают на зуборезных станках: зубофрезерных, зубодолбежных, зубострогальных и др. Режущим инструментом служат червячные фрезы, долбяки, зуборезные гребенки, резцы и др.
На зубофрезерных станках нарезают цилиндрические прямозубые, косозубые и червячные колеса методом обкатки (огибания). Метод обкатки основан на использовании принципа зубчатого зацепления. Режущий инструмент и заготовка составляют зубчатую пару. Вращение червячной фрезы и заготовки в процессе нарезания зубьев колеса аналогично вращению червяка и зубчатого колеса, находящихся в зацеплении.
Техника безопасности
Техника безопасности имеет ряд требований, которые обязательно должны быть выполнены.
Требования:
-Допускать на работу только обученных людей.
-Выполнять только те задачи, которые были поручены.
-Рабочий должен быть в специальной одежде.
-Скользкий пол оборудован специальным покрытием.
-Требования перед началом работы:
-Убедитесь в чистоте рабочего места.
-Хорошее освещение.
-Проверка исправности станка.
-Убедитесь в наличии требуемого количества смазки.
-Требования во время работы:
-Деталь фиксировать правильно и надежно.
-Для закрепления и обработки использовать специальные инструменты.
-Для монтажа и демонтажа крупных деталей использовать средства для подъема грузов.
-Не класть руки в опасное место во время фрезерования.
Примеры станков
Зубофрезерный станок HARTECH
-Макс. Ø обрабатываемого зубчатого колеса: 0,2 м;
-Нарезаемый модуль: 0,04 м;
-Угол наклона фрезерной головы: ± 45°;
-Вес: 8500 кг.
Данный станок нужен для фрезерования зубчатых колес с прямыми, косыми либо эвольвентными зубьями и устранения задиров. Оборудование оснащено контроллером для параллельного управления по пяти осям, а так же, для повышения производительности, автоматической системой выгрузки/загрузки заготовок, конвейерным приспособлением для удаления стружки и уловителем масляного тумана. В основе станка безлюфтовый шпиндель с двумя двигателями, отвечающий за точность и скорость обработки деталей.
Зубофрезерный станок Kalibo
-Макс. Ø обрабатываемого зубчатого колеса: 1,25 м;
-Нарезаемый модуль: 0,03 - 0,016 м;
-Угол наклона фрезерной головы: ± 45°;
-Вес: 4500 - 14 200 кг.
Станок предназначен для фрезеровкания цилиндрических прямо- и косозубых шестерен, шлицевых валов с шестью и более зубьями небольшой длины. Он обладает функцией поддержки постоянной точности обработки, что особенно актуально для серийного и единичного производств. Нарезание червячной фрезы станком происходит по методу обкатки попутным или встречным типом фрезеровки. Данный станок удобен в управлении благодаря помощью гидравлических и электронных систем контроля, из за них устранена вероятность сбоя в работе оборудования. Среди опций станка – системы безопасности и автоматической смазки узлов. Высокая динамика станка достигается за счет веса станины, длинных и широких направляющих. Как правило, зубофрезерные станки устанавливают в ремонтно-механических и механосборочных подразделениях предприятий. С их помощью облегчается организация процесса механической обработки зубчатых колес.
Факторы, влияющие на выбор зубофрезерного станка с ЧПУ
При выборе станка наиболее важными факторами являются:
во-первых, размер станка, во-вторых, стоимость покупки и установки. Так же нужно обращать внимание на конструкцию станка, а именно, возможность фрезерного станка с ЧПУ самостоятельно менять инструмент, систему охлаждения шпинделя, широкую платформу, высококачественные материалы, из которых изготовлен станок, простоту в использовании ЧПУ программ, систему сбора и отвода пыли.
Так же очень важными факторами являются: количество осей, специализированный шпиндель, диапазоны механического перемещения, скорости перемещения, шаговый двигатель или сервопривод, точность станка.
Производство высокоточных зубчатых колес на ООО «Зубикс».
Станок должен удовлетворять следующим требованиям:
- Высокая точность перемещения суппорта;
- Возможность автоматической смены инструмента;
- Возможность использовать измерительные щупы Renishaw для контроля изготавливаемых на оборудовании деталей;
- Минимальный размер обрабатываемой детали: 125 мм; максимальный размер обрабатываемой детали: 800 мм.
Заключение
Оборудование для нарезки зубьев выпускается самыми различными компаниями, это оборудование позволяет получать изделия с точными размерами и шероховатостью.
