Станок для обработки прямозубых конических зубчатых колес

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СТАНОК ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПРЯМОЗУБЫХ КОНИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС(71) Заявитель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(72) Авторы Данилов Виктор Алексеевич Киселев Руслан Анатольевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(57) Станок для обработки прямозубых конических зубчатых колес, содержащий шпиндель заготовки, привод его вращения, шпиндель с устройством, несущим инструментальный блок, кинематическую связь между указанными шпинделями, отличающийся тем,что ось поворота шпинделя с устройством, несущим инструментальный блок, расположена перпендикулярно оси шпинделя заготовки, инструментальный блок снабжен источником энергетического луча, а кинематическая связь между шпинделями содержит датчик угла поворота шпинделя заготовки, регулируемый реверсивный двигатель, подключенный к шпинделю с устройством, несущим инструментальный блок, и устройство управления этим двигателем, связанное с датчиком угла поворота шпинделя заготовки.(56) 1. Лоскутов В.В., Ничков А.Г. Зубообрабатывающие станки. - М. Машиностроение,1978. - С. 123, рис. 86. 2. Калашников С.Н., Калашникова А.С., Коган Г.И. и др. Производство зубчатых колес Справочник / Под общей ред. Б.А. Тайца. - М. Машиностроение, 1990. - С. 215,рис. 11.1,а. 3. Пикус М.Ю. Справочник наладчика зубообрабатывающих и резьбофрезерных станков. - Минск Выш. шк., 1991. - С. 210-211, рис. 7.1. 93452013.08.30 Полезная модель относится к области обработки резанием и найдет применение в машиностроении при изготовлении прямозубых конических зубчатых колес. Известен станок для обработки прямозубых конических зубчатых колес круговым протягиванием 1. Станок содержит шпиндель с заготовкой, привод его периодического поворота на угол между нарезаемыми зубьями, шпиндель с круговой протяжкой, привод его непрерывного вращения и устройство для относительного перемещения указанных шпинделей при настройке станка. Недостатком станка является сложность и высокая стоимость режущего инструмента,что ограничивает область применения данного станка крупносерийным и массовым производством зубчатых колес. Этот недостаток устранен в станке для обработки прямозубых конических зубчатых колес более простым по конструкции режущим инструментом - дисковой модульной фрезой 2. Станок содержит шпиндель с заготовкой, привод его периодического поворота на угол между нарезаемыми зубьями, шпиндель с дисковой модульной фрезой, привод его непрерывного вращения, устройство для относительного перемещения фрезы и заготовки вдоль нарезаемого зуба. Недостатком станка является невысокая точность профилирования нарезаемых зубьев, зависящая от точности фрезы, и низкая производительность из-за прерывистости процесса обработки, обусловленной периодическим поворотом шпинделя с заготовкой и холостым перемещением фрезы после нарезания каждого зуба. Недостатком данного станка является и то, что точность обработки зубьев зависит от точности изготовления фрезы. Известен также принятый за прототип станок для обработки прямозубых конических зубчатых колес методом обката двумя возвратно-поступательно перемещающимися резцами 3. Станок содержит шпиндель с заготовкой, привод его вращения, шпиндель с устройством, несущим инструментальный блок, оснащенный двумя строгальными резцами,кинематическую связь между указанными шпинделями в виде настраиваемых и ненастраиваемых зубчатых передач, привод возвратно-поступательного перемещения резцов вдоль нарезаемых зубьев. Угол между осями вращения шпинделя и шпинделя с устройством, несущим инструментальный блок, настраивается в зависимости от геометрических параметров нарезаемого зубчатого колеса. Зубья конического колеса обрабатываются поочередно с перерывом после обработки каждого зуба для выполнения движения деления. Недостатком известного станка является относительно низкая производительность изза значительных затрат времени на переход к обработке каждого последующего зуба, что обусловлено реализуемым методом обработки и конструкцией кинематической связи между шпинделями. Кроме того, станок имеет ограниченные возможности по форме боковых поверхностей обрабатываемых зубьев. Зависимость угла между осями вращения шпинделя и шпинделя с устройством, несущим инструментальный блок, от геометрических параметров нарезаемого зубчатого колеса усложняет настройку станка на нарезание зубчатого колеса. Задачей настоящего предложения является повышение производительности обработки прямозубых конических зубчатых колес, расширение технологических возможностей станка по форме обрабатываемых зубьев и упрощение его настройки. Указанная задача решается за счет того, что предлагаемый станок содержит шпиндель заготовки, привод его вращения, шпиндель с устройством, несущим инструментальный блок, кинематическую связь между указанными шпинделями, при этом ось поворота шпинделя с устройством, несущим инструментальный блок, расположена перпендикулярно оси шпинделя заготовки, инструментальный блок снабжен источником энергетического луча, а кинематическая связь между шпинделями содержит датчик угла поворота шпинделя заготовки, регулируемый реверсивный двигатель, подключенный к шпинделю с 93452013.08.30 устройством, несущим инструментальный блок, и устройство управления этим двигателем, связанное с датчиком угла поворота шпинделя заготовки. Энергетическим лучом в зависимости от используемого источника может быть луч лазера, поток плазмы, струя жидкости с абразивными частицами и т.п. Заявляемая полезная модель имеет следующие отличительные признаки иное взаиморасположение элементов, а именно перпендикулярность оси поворота шпинделя с устройством, несущим инструментальный блок, оси шпинделя с заготовкой снабжение инструментального блока станка новым элементом источником энергетического луча иное исполнение кинематической связи между шпинделем заготовки и шпинделем с устройством, несущим инструментальный блок. Перпендикулярность оси поворота шпинделя с устройством, несущим инструментальный блок, оси шпинделя с заготовкой необходима для формирования боковых поверхностей зубьев прямозубых конических зубчатых колес и впадин между ними энергетическим лучом, а также для упрощения настройки станка. Использование в качестве режущего инструмента энергетического луча и предлагаемого исполнения кинематической связи между шпинделем заготовки и шпинделем с устройством, несущим инструментальный блок, позволяет непрерывно обрабатывать все зубья зубчатого колеса, независимо от формы их боковых поверхностей, задаваемой устройством управления регулируемым реверсивным двигателем. Отличительные признаки предлагаемого станка обеспечивают получение технического результата в виде повышения производительности обработки прямозубых конических зубчатых колес, расширения технологических возможностей по форме боковых поверхностей обрабатываемых зубьев и упрощения настройки. Повышение производительности достигается благодаря исключению холостых ходов из цикла обработки, неизбежных на станке-прототипе, и непрерывности процесса формообразования. Технологические возможности станка расширяются за счет применения в качестве режущего инструмента энергетического луча и сообщения ему с помощью регулируемого реверсивного двигателя качательного движения вокруг оси, перпендикулярной оси вращения заготовки, по закону, задаваемому устройством управления этим двигателем и согласованному с вращением шпинделя заготовки посредством датчика его положения. Упрощение настройки станка по сравнению со станком-прототипом достигается за счет того, что в качестве режущего инструмента используется энергетический луч и исключена необходимость настраивать угол между шпинделем заготовки и шпинделем с устройством, несущим инструментальный блок, так как независимо от геометрических параметров обрабатываемого зубчатого колеса оси вращения указанных шпинделей всегда взаимно перпендикулярны. Сущность предложения поясняется фигурой, на которой изображена структурная схема станка для обработки прямозубых конических зубчатых колес. Станок содержит шпиндель 1, несущий заготовку обрабатываемого зубчатого колеса 2, регулируемый двигатель 3, который кинематической цепью 4-5 соединен со шпинделем 1. На шпинделе 6 установлено устройство 7 с инструментальным блоком 8, который снабжен источником энергетического луча 9, выполняющего функцию режущего инструмента. Энергетический луч может представлять собой лазерный луч, поток плазмы, струю жидкости или жидкости с абразивными частицами и т.п. Ось вращения шпинделя 6 расположена перпендикулярно оси шпинделя 1 и проходит через вершинуделительного конуса нарезаемого зубчатого колеса. Для установки шпинделя 6 в такое положение служит тяговое устройство в виде передачи винт-гайка 13 с двигателем 14, обеспечивающее перемещение шпинделя 6 вдоль оси шпинделя 1. 93452013.08.30 Шпиндель 6 кинематической цепью 10-11 соединен с регулируемым реверсивным двигателем 12. Шпиндели 1 и 6 соединены между собой кинематической связью электромеханического типа, содержащей датчик 15 угла поворота шпинделя 1, устройство управления 16, двигатель 12 и передачи 11-10. Станок работает следующим образом. Перед обработкой зубчатого колеса шпиндель 6 перемещением с помощью тягового устройства 13 вдоль оси шпинделя 1 устанавливается в положение, при котором его ось проходит через вершинуделительного конуса нарезаемого зубчатого колеса. Шпиндель 1 с заготовкой 2 получает вращательное движение 1 от двигателя 3, частота вращения которого задается системой управления. Одновременно от двигателя 12 получает возвратно-вращательное (качательное) движение 2 шпиндель 6,несущий устройство 7 с инструментальным блоком 8, снабженным источником энергетического луча. Инструментальный блок 8 установлен на устройстве 7 таким образом, чтобы энергетический луч 9 проходил через вершинуделительного конуса обрабатываемого зубчатого колеса при любом положении шпинделя 6. Согласование движений шпинделей 1 и 6 обеспечивается электромеханической кинематической связью, включающей связанный со шпинделем 1 датчик 15 угла его поворота,систему управления 16 двигателем 12 и механические передачи 11-10. В результате вращения 1 шпинделя 1 и связанного с ним качательного движения 2 шпинделя 6 энергетический луч 9, перемещаясь в пространстве, описывает в пределах цикла обработки одного зуба траекторию , формирующую впадину между зубьями и поверхностью зуба колеса. Согласование указанных движений заготовки и энергетического луча обеспечивается системой управления 16 в соответствии с формой обрабатываемых зубьев. Циклы формообразования зубьев выполняются непрерывно до полной обработки зубчатого колеса. Установка оси поворота шпинделя с устройством, несущим инструментальный блок,перпендикулярно оси шпинделя с заготовкой, оснащение инструментального блока источником энергетического луча, а также согласование движений указанных шпинделей связью, включающей датчик угла поворота шпинделя с заготовкой, устройство управления двигателем, создающим качательное движение шпинделя, несущего устройство с инструментальным блоком, обеспечивает возможность непрерывного формирования зубьев конического зубчатого колеса, благодаря чему повышается производительность обработки по сравнению со станком прототипом. Кроме того, благодаря использованию энергетического луча и предлагаемого исполнения кинематической связи между шпинделями расширяются технологические возможности станка по форме нарезаемых зубьев, поскольку она не зависит от инструмента, а обеспечивается программными средствами. Таким образом, предлагаемый станок, являясь более производительным, имеет более широкие технологические возможности и проще в настройке. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4