Зубодолбежный станок

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(72) Автор Данилов Виктор Алексеевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(57) Зубодолбежный станок, содержащий оснащенные индивидуальными электродвигателями приводы возвратно-поступательного движения долбяка, вращения стола, вращения долбяка, периодического отвода и подвода долбяка к заготовке, врезания долбяка в заготовку, отличающийся тем, что двигатели приводов вращения стола и долбяка, возвратнопоступательного движения долбяка и периодического отвода и подвода его к заготовке выполнены синхронными с частотным регулированием скорости их вращения, двигатель привода вращения долбяка соединен с последним ненастраиваемой кинематической цепью, а двигатель привода вращения стола соединен с его шпинделем через орган настройки числа нарезаемых зубьев, при этом для питания указанных электродвигателей станок оснащен двумя преобразователями частоты тока, к одному из которых подключены двигатели приводов вращения стола и долбяка, а к другому преобразователю частоты тока подключены двигатели приводов возвратно-поступательного движения долбяка и периодического отвода и подвода его к заготовке.(56) 1. Металлорежущие станки / Под ред. В.Э. Пуша. - М Машиностроение, 1986. - С. 47,рис. 4, 7. 2. Справочник по технологии резания материалов. В 2-х кн., кн. 2 / Под ред. Г. Шпура,Т. Штеферле Пер. с нем. / Под ред. Ю.М. Соломенцева. - М Машиностроение, 1985. С. 516, рис. 16, 107. 3. Калашников С.Н., Калашников А.С., Коган Г.И. и др. Производство зубчатых колес Справочник / Под общ. ред. Б.А. Тайца. - 3-е изд., перераб. и допол. - М Машиностроение, 1990. - С. 95, рис. 4, 8. 39992007.10.30 Полезная модель относится к области обработки резанием и найдет применение при проектировании и модернизации зубодолбежных станков. Известен зубодолбежный станок 1, содержащий приводы возвратно-поступательного движения долбяка, вращения долбяка и стола, периодического отвода долбяка от заготовки, врезания долбяка в заготовку, кинематическую цепь между шпинделем, несущим долбяк, и столом, несущим заготовку, обеспечивающую согласование вращательных движений долбяка и стола в соответствии с числом нарезаемых зубьев и их профилирование. Недостатком конструкции этого станка является то, что все движения долбяка и стола,необходимые для нарезания зубчатого колеса, осуществляются от одного электродвигателя. Из-за этого большинство кинематических цепей в станке, соединяющих электродвигатель с исполнительными органами станка, имеют значительную протяженность, содержат множество валов и зубчатых передач, что усложняет конструкцию и отрицательно влияет на кинематическую точность станка. Известен также зубодолбежный станок 2, отличающийся от станка 1 тем, что приводы возвратно-поступательного движения долбяка, вращения долбяка и стола, врезания долбяка в заготовку снабжены индивидуальными регулируемыми электродвигателями,что сокращает количество механических передач и несколько упрощает конструкцию станка. Недостатком этого станка является то, что вращательные движения долбяка и стола осуществляются от одного электродвигателя. Из-за этого кинематическая цепь, связывающая между собой стол и шпиндель, несущий долбяк, содержит множество валов и зубчатых передач, что обуславливает сложность конструкции привода вращательных движений долбяка и стола. Кроме того, неизбежные погрешности изготовления и сборки зубчатых передач, расположенных в этой цепи, а также их деформации под действием усилий, возникающих при работе станка, являются причиной рассогласования вращательных движений долбяка и стола (кинематической погрешности) и, следовательно, погрешностей профиля и шага нарезанных зубьев. Этот недостаток устранен в известном зубодолбежном станке 3, содержащем приводы возвратно-поступательного движения долбяка, вращения долбяка, вращения стола,прямолинейного перемещения стола для врезания долбяка в заготовку и устройство согласования вращательных движений долбяка и стола, при этом приводы всех движений снабжены индивидуальными регулируемыми электродвигателями, которые связаны с системой числового программного управления станком. Приводы вращательных движений долбяка и стола оснащены также датчиками обратной связи, которые связаны с системой числового программного управления станком для обеспечения требуемой точности согласования вращательных движений долбяка и стола. Благодаря тому, что каждый исполнительный орган снабжен индивидуальным электродвигателем, обеспечивается минимальная длина кинематической цепи между соответствующими электродвигателем и исполнительным органом станка, что упрощает его механику и повышает кинематическую точность. Недостатком данного станка является сложность конструкции приводов вращения долбяка и вращения стола в части управления, что обусловлено применением системы числового программного управления их двигателями и связанных с ней высокоточных датчиков обратной связи. Это повышает стоимость станка и не всегда эффективно, например,в станках, предназначенных для крупносерийного и массового производства зубчатых колес. Это обусловлено тем, что перенастройка станка выполняется редко, и поэтому теряется одно из основных преимуществ числового программного управления - возможность быстрой перенастройки станка на нарезание зубчатого колеса с иным числом зубьев. Задачей настоящего предложения является упрощение конструкции и снижение стоимости станка. 2 39992007.10.30 Указанная задача решается за счет того, что предлагаемый станок содержит оснащенные индивидуальными регулируемыми электродвигателями приводы возвратно-поступательного движения долбяка, вращения стола, вращения долбяка, периодического отвода и подвода долбяка к заготовке, врезания долбяка в заготовку, причем двигатели приводов вращения стола и долбяка, возвратно-поступательного движения долбяка и периодического отвода и подвода его к заготовке выполнены синхронными с частотным регулированием скорости их вращения, двигатель привода вращения долбяка соединен с последним ненастраиваемой кинематической цепью, а двигатель привода вращения стола соединен с его шпинделем через орган настройки числа нарезаемых зубьев, при этом для питания указанных электродвигателей станок оснащен двумя преобразователями частоты тока, к одному из которых подключены двигатели приводов вращения стола и долбяка, а к другому преобразователю частоты тока подключены двигатели приводов возвратно-поступательного движения долбяка и периодического отвода и подвода его к заготовке. Заявляемая полезная модель отличается тем, что двигатели приводов вращения стола и долбяка, возвратно-поступательного движения долбяка и периодического отвода и подвода его к заготовке выполнены синхронными с частотным регулированием скорости их вращения двигатель привода вращения долбяка соединен с последним ненастраиваемой кинематической цепью, а двигатель привода вращения стола соединен с его шпинделем через орган настройки числа нарезаемых зубьев станок оснащен двумя преобразователями частоты тока, к одному из которых подключены двигатели приводов вращения стола и долбяка, а к другому преобразователю частоты тока подключены двигатели приводов возвратно-поступательного движения долбяка и периодического отвода и подвода его к заготовке. Отличительные признаки полезной модели обеспечивают получение технического результата в виде упрощения конструкции и снижения стоимости станка. Сущность предложения поясняется чертежом, на котором показана структурная схема станка. Станок содержит шпиндель 1, несущий долбяк 2, стол 3, несущий заготовку 4 нарезаемого зубчатого колеса. Шпиндель 1 кинематически связан с синхронным электродвигателем М 3 и установлен с возможностью вращения В 2 вокруг своей оси и возвратнопоступательного движения П 1 вдоль этой оси от синхронного электродвигателя переменного тока 1 посредством преобразующего механизма 5, обеспечивающего получение возвратно-поступательного движения П 1. Шпиндель 1 имеет также возможность возвратно-поступательного (качательного) движения П 4 в радиальном направлении с помощью кулачкового механизма 6 от синхронного электродвигателя М 2. Стол 3 кинематически через орган настройки 7 (гитару сменных зубчатых колес) связан с синхронным электродвигателем М 4 и установлен с возможностью вращения вокруг своей оси и радиального перемещения П 5 с помощью тягового устройства 8 и регулируемого двигателя М 5. Двигатель М 4 подключен к преобразователю 9 частоты тока. Шпиндель 1 и стол 3 и соответственно движения В 2 и В 3 связаны между собой электромеханической кинематической цепью, содержащей синхронные двигатели М 3 и М 4,преобразователь 9 частоты тока, орган настройки 7 (гитару сменных зубчатых колес) и одиночные передачи (зубчатые, червячные), которые на фигуре изображены штриховыми линиями. При переключении преобразователя 9 пропорционально частоте тока одновременно изменяются, но остаются равными друг другу, частоты вращательных движений двигателей М 3 и М 4, благодаря чему сохраняется постоянным отношение частот вращательных движений долбяка и заготовки. 3 39992007.10.30 Движение П 4 служит для отвода долбяка от заготовки во время его обратного хода и подвода к ней перед выполнением рабочего хода. Поэтому движения П 1 и П 4 осуществляются с одинаковой частотой двойных ходов, что обеспечивается благодаря тому, что двигатели М 1 и М 2 синхронные и подключены к одному преобразователю 10 частоты тока. При наладке и настройке станка на нарезание зубчатого колеса на шпинделе 1 закрепляется долбяк 2, а на столе 3 - заготовка 4. Переключением преобразователя 10 частоты тока настраиваются равные по значению частоты вращательных движений двигателей 1 и М 2 и, следовательно, одинаковые частоты двойных ходов движений П 1 и П 4 долбяка 2. Переключением преобразователя 9 частоты тока и, следовательно, частоты э 3 вращения электродвигателя М 3 настраивается частота 1 вращения шпинделя 1 (круговая подача к) в соответствии с заданным значением круговой подачи 1 к/1, где- модуль нарезаемого зубчатого колеса. Значения частот 1 и э 3 связаны между собой зависимостью э 3/0, где 0 - передаточное отношение кинематической цепи между электродвигателем М 3 и шпинделем 1. Так как электродвигатель М 4 подключен к тому же преобразователю 9 частоты тока,что и двигатель М 3, то оба двигателя, будучи синхронными, имеют равные частоты вращения. Благодаря этому и наличию между двигателем органа настройки в виде гитары сменных зубчатых колес обеспечивается требуемое согласование вращательных движений долбяка и заготовки. Передаточное отношениеоргана настройки 7 (гитары сменных зубчатых колес) настраивается в соответствии с числом нарезаемых зубьев 1/, где С - постоянная механической части кинематической цепи между шпинделем 1 и столом 3, 1 - число зубьев долбяка. Скорость движения П 5 настраивается регулированием двигателя М 5. При нарезании зубчатого колеса станок работает следующим образом. Долбяк 2 получает от механизма 5 возвратно-поступательное движение П 1 вдоль оси вращения заготовки 2 с частотой, равной частоте вращения двигателя М 1, заданной преобразователем 10 частоты тока. Движением П 1 обеспечивается формирование нарезаемых зубьев в продольном направлении. Одновременно долбяк 2 и стол 3 с заготовкой 4 получают от двигателей М 3 и М 4 согласованные вращательные движения, соответственно В 2 и В 3, которыми формируется профиль боковых поверхностей нарезаемых зубьев. В конце рабочего хода долбяк отводится от заготовки посредством кулачкового механизма 6 и с помощью механизма 5 движется в обратном направлении, не вступая в контакт с заготовкой (холостой ход долбяка). По окончании холостого хода долбяк механизмом 6 снова подводится к заготовке, и осуществляется его рабочий ход. Благодаря тому, что в предлагаемом станке приводы всех исполнительных органов оснащены индивидуальными электродвигателями, он, как и станки с ЧПУ, имеет простую механику. Осуществление согласованных движений исполнительных органов от регулируемых синхронных электродвигателей, питаемых от общего преобразователя частоты,исключает необходимость в датчиках и системе обратной связи для контроля за положением исполнительных органов, что существенно упрощает конструкцию и снижает стоимость станка. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4