RU2082567C1

RU2082567C1 - Gear-manufacturing machine

Info

Publication number: RU2082567C1
Application number: RU92009350A
Authority: RU
Inventors: Виктор Федорович Шаповалов; Владимир Иванович Печеный; Александр Александрович Клочко; Григорий Николаевич Руин; Сергей Павлович Налетов; Николай Иванович Аристархов; Вячеслав Дмитриевич Коротков; Николай Александрович Лобанов; Андрей Викторович Кузнецов
Original assignee: Научно-производственное объединение "Технологии машиностроения и средств автоматизации производства"; Производственное объединение "Коломенский завод тяжелого станкостроения"
Priority date: 1992-12-01
Filing date: 1992-12-01
Publication date: 1997-06-27

Abstract

FIELD: metal machining; in particular, machines for finish machining of coarse pitch gears, mainly, of hardened ones. SUBSTANCE: gear-manufacturing machine has turning table and column 2 whose slideways accommodate cross-piece 4 carrying slide 6 with left-hand B1 and right-hand B2 tool heads installed for vertical, tangential and radial motions, spindles 14 and 15 of tool heads carry tools 16 and 17 of disk type. Main motion and generating trains are connected with main electric motor of the machine which is provided with screw pair whose screw 19 is installed for rotation in column and kinematically connected with machine main electric motor, and nut 18 is located on cross-piece. Tool-carrying spindles are located for changing angle α_p between their axes in horizontal plane. Besides, the machine is provided with means for compensation of deformation occurring in course of machining of gears with large length of tooth, in form of supporting strip secured to column and roller located on cross-piece cantilever part. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки металлов резанием, в частности к станкам для чистовой обработки зубчатых колес крупного модуля, преимущественно закаленных. The invention relates to the field of metal cutting, in particular to machines for finishing machining the gears of a large module, mainly hardened.

Известен станок для обработки зубчатых колес, включающий станину, рабочий поворотный стол и стойку, несущую суппорт, по вертикальным направляющим которого перемещается инструментальная каретка с индивидуальным приводом инструмента дисковой фрезы (А.Руст "Высокопроизводительные зубострогальные станки "МААГ" (конструкция и действие). Труды симпозиума фирмы "МААГ" в Москве, 1980, с. 45 64). A well-known machine for processing gears, including a bed, a working rotary table and a rack carrying a support, along the vertical guides of which a tool carriage with an individual drive of a disk mill tool moves (A. Rust "High-performance gear cutting machines" MAAG "(design and operation). Proceedings symposium of the company "MAAG" in Moscow, 1980, p. 45 64).

Преимущество известного станка заключается в обеспечении любой скорости резания инструмента, т.к. частота вращения последнего не зависит от частоты вращения рабочего поворотного стола. Это позволяет вести обработку зубчатых колес с высокими скоростями резания. The advantage of the known machine is to provide any cutting speed of the tool, because the rotational speed of the latter is independent of the rotational speed of the working turntable. This allows the processing of gears with high cutting speeds.

Однако выполнение рабочего поворотного стола с обеспечением тангенциального перемещения заготовки по отношению к инструменту требует удлиненной, а значит и более массивной станины, что предопределяет большую металлоемкость станка по сравнению с другими известными решениями. However, the implementation of the working rotary table with the provision of tangential movement of the workpiece relative to the tool requires an elongated, and therefore more massive bed, which determines the greater metal consumption of the machine compared to other known solutions.

В качестве прототипа выбран зубошлифовальный станок фирмы "МААГ" (Швейцария), предназначенный для обработки крупногабаритных зубчатых колес (патент ЕПВ N 180747, МКИ, B 23 F 5/00, 1986; описание в книге Кузнецова И. В. "Новые технологические средства оснащения для обработки зубчатых колес" М. ВНИИТЭМР, вып. 6, 1989 48 с.). Станок содержит рабочий поворотный стол, станину, стойку с траверсой, по направляющим которой перемещается каретка, на которой размещены левая и правая инструментальные бабки, несущие инструментальные шпиндели. При этом оси инструментальных шпинделей расположены горизонтально и параллельно лицевой плоскости каретки, а инструментальные бабки установлены с возможностью небольшого настроечного перемещения тангенциально заготовке и рабочего перемещения под постоянным углом исходного контура зубчатой рейки. Рабочий стол поворачивается и одновременно перемещается по направляющим станины, обеспечивая движение обкатки эвольвентной поверхности зубьев обрабатываемого колеса. As a prototype, a gear grinding machine of the firm "MAAG" (Switzerland) was selected, designed for machining large gears (EPO patent N 180747, MKI, B 23 F 5/00, 1986; description in the book of I. V. Kuznetsov "New technological equipment for processing gears "M. VNIITEMR, vol. 6, 1989, 48 pp.). The machine includes a working rotary table, a bed, a stand with a traverse, along the guides of which the carriage moves, on which the left and right tool heads, carrying tool spindles, are placed. The axes of the tool spindles are located horizontally and parallel to the front plane of the carriage, and the tool headstock is installed with the possibility of a small tuning movement tangentially to the workpiece and working movement at a constant angle of the initial contour of the gear rack. The working table rotates and simultaneously moves along the guides of the bed, providing movement of the break-in of the involute surface of the teeth of the machined wheel.

Достоинство станка фирмы "МААГ" заключается в возможности выполнения топологических модификаций профиля шлифуемых зубьев колеса за счет обеспечения размещения точки контакта шлифовального круга и заготовки в определенной зоне круга. Это достигается путем осуществления рабочей подачи инструментальных бабок в направлении станочной линии зацепления, т.е. под углом исходного контура зубчатой рейки (см. "Изобретения стран мира". Реферативная информация. Вып. 29, N1, 1987, с. 26). The advantage of the MAAG machine is the ability to perform topological modifications to the profile of the grinding teeth of the wheel by ensuring the placement of the contact point of the grinding wheel and the workpiece in a specific area of the circle. This is achieved by carrying out a working feed of tool heads in the direction of the machine engagement line, i.e. at an angle of the initial contour of the rack (see "Inventions of the World". Abstract information. Issue 29, N1, 1987, p. 26).

К недостаткам конструкции предложенного фирмой "МААГ" станка следует отнести следующее. Для обеспечения процесса обкатки эвольвентного профиля обрабатываемых зубьев колеса необходимы три рабочих движения узлов станка, а именно: тангенциальное перемещение поворотного стола с заготовкой, вращение стола и перемещение инструментальных бабок под углом исходного контура зубчатой рейки. Указанное выше количество рабочих движений станка не является оптимальным, т.к. усложняет конструкцию станка, снижает точность обработки и может быть уменьшено. The disadvantages of the design proposed by the company "MAAG" machine should include the following. To ensure the process of rolling in the involute profile of the machined teeth of the wheel, three working movements of the machine components are necessary, namely: tangential movement of the rotary table with the workpiece, table rotation and movement of tool heads at the angle of the initial gear rack contour. The number of machine movements indicated above is not optimal, because complicates the design of the machine, reduces the accuracy of processing and can be reduced.

Тангенциальное перемещение рабочего поворотного стола требует использования удлиненной, а значит и более массивной станины, что увеличивает общую массу станка, а также трудоемкость и стоимость его изготовления. The tangential movement of the working rotary table requires the use of an elongated, and therefore more massive bed, which increases the total mass of the machine, as well as the complexity and cost of its manufacture.

В основу изобретения поставлена задача создания такого станка, который имел бы более совершенную схему резания, обеспечивающую как повышение точности обработки зубчатых колес, так и снижение металлоемкости самого станка при его изготовлении. The basis of the invention is the task of creating such a machine, which would have a more advanced cutting scheme, providing both an increase in the accuracy of machining gears and a reduction in the metal consumption of the machine itself during its manufacture.

Для достижения этого технического результата зубообрабатывающий станок, содержащий поворотный стол и стойку, в направляющих которой размещена траверса, несущая каретку с левой и правой инструментальными бабками, установленными с возможностью вертикального, тангенциального и радиального перемещений, шпиндели которых предназначены для размещения инструментов дискового типа, при этом цепи главного движения и обката соединены с главным электродвигателем станка,который, согласно изобретению, снабжен винтовой парой, винт которой установлен с возможностью вращения в стойке и кинематически связан с главным электродвигателем станка, а гайка расположена на траверсе, при этом инструментальные шпиндели размещены с возможностью изменения угла между их осями в горизонтальной плоскости. To achieve this technical result, a tooth-processing machine comprising a rotary table and a stand, in the guides of which there is a traverse carrying a carriage with left and right tool heads mounted with the possibility of vertical, tangential and radial movements, the spindles of which are designed to accommodate disk-type tools, while the main movement and rolling circuit are connected to the main motor of the machine, which, according to the invention, is equipped with a screw pair, the screw of which is installed flax rotatably supported in the rack and is kinematically connected with the main motor of the machine, and the nut is located on the traverse, wherein the tool spindles are arranged to change the angle between their axes in a horizontal plane.

Кроме того, станок снабжен средством компенсации деформаций, возникающих в процессе обработки зубчатых колес с большой длиной зуба, в виде закрепленной на стойке опорной планки и ролика, размещенного на выполнении на траверсе консольной части. In addition, the machine is equipped with a means of compensating for deformations that occur during the processing of gears with a long tooth length, in the form of a support bar fixed on a rack and a roller placed on the cantilever beam on the traverse.

На фиг. 1 показан станок, общий вид; на фиг.2 кинематическая схема; на фиг. 3 станок, вид сбоку; на фиг.4 траверса, вид сверху; на фиг.5 опорный узел траверсы. In FIG. 1 shows the machine, a general view; figure 2 kinematic diagram; in FIG. 3 machine, side view; figure 4 traverse, top view; in Fig.5 reference node traverse.

Станок состоит из станины 1, стойки 2, на направляющих 3 которой размещены подвижная траверса 4. На направляющих 5 траверсы 4 установлена инструментальная каретка 6. В кронштейнах 7 стойки 2 размещен ходовой винт 8, кинематически связанный с главным двигателем станка, а маточная гайка 9 закреплена на траверсе 4. The machine consists of a bed 1, rack 2, on the guides 3 of which a movable cross beam 4 is placed. Tool guides 6 are installed on the guides 5 of the cross beam 4. A lead screw 8 is placed in the brackets 7 of the rack 2, kinematically connected to the main engine of the machine, and the master nut 9 is fixed on traverse 4.

На инструментальной каретке 6 размещены инструментальные бабки левая Б₁ и правая Б₂, с электродвигателями 10 и 11 и ременными передачами 12 и 13. Шпиндели 14 и 15 инструментальных бабок Б₁ и Б₂ предназначены для размещения инструментов дискового типа дисковых фрез 16 и 17, причем углы наклона α_ш инструментальных шпинделей 14 и 15 в горизонтальной плоскости можно изменять путем их поворота и фиксации через специальные пазы П в основаниях бабок Б₁ и Б₂.On the tool carriage 6 there are tool heads left B ₁ and right B ₂ , with electric motors 10 and 11 and belt drives 12 and 13. Spindles 14 and 15 of tool heads B ₁ and B ₂ are designed to accommodate disk-type tools of disk cutters 16 and 17, moreover, the inclination angles α _{W of the} tool spindles 14 and 15 in the horizontal plane can be changed by turning and fixing them through special grooves P in the bases of the headstock B ₁ and B ₂ .

Инструментальная каретка 6 соединена с траверсой 4 шарико-винтовой парой, маточная гайка 18 которой закреплена на каретке 6, а винт 19 на траверсе 4. The tool carriage 6 is connected to the traverse 4 by a ball-screw pair, the master nut 18 of which is mounted on the carriage 6, and the screw 19 on the traverse 4.

В верхней части траверсы 4 расположен высокомоментный электродвигатель 20 узла привода инструментальной каретки 6. In the upper part of the traverse 4 is a high-torque motor 20 of the drive unit of the tool carriage 6.

На рабочем столе 21 станка установлена заготовка 22. Для привода ходового винта 8 от главного двигателя станка (не показан) служат присоединительная шестерня 23 стойки 2, червяк 24 и червячное колесо 25. Направляющие 5 траверсы 4 по отношению к горизонтальным направляющим колонны 2 могут иметь различный угол наклона в зависимости от угла наклона обрабатываемых зубьев колеса 22. A workpiece 22 is installed on the working table 21 of the machine 22. To drive the lead screw 8 from the main engine of the machine (not shown), the connecting gear 23 of the rack 2, the worm 24 and the worm wheel 25 are used. The guides 5 of the traverse 4 with respect to the horizontal guides of the column 2 can have different the angle of inclination depending on the angle of inclination of the machined teeth of the wheel 22.

Наклон направляющих 5 осуществляется поворотом корпуса 26 траверсы 4 вокруг горизонтальной оси, при этом угол наклона контролируется по шкале 27 указателем 28. The inclination of the guides 5 is carried out by turning the housing 26 of the beam 4 around a horizontal axis, while the angle of inclination is controlled on a scale 27 by a pointer 28.

В нижней части траверсы 4 размещен регулируемый опорный ролик 29, положение которого может изменяться с помощью винта 30, закрепленного на траверсе 4, и маточной гайки 31, закрепленной в корпусе 32 ролика 29, на стойке 2 станка установлена опорная планка 33. In the lower part of the crosshead 4 there is an adjustable support roller 29, the position of which can be changed with the help of a screw 30 fixed on the crosshead 4, and the master nut 31 fixed in the housing 32 of the roller 29, a support bar 33 is installed on the rack 2 of the machine.

В корпусе инструментальной каретки 6 закреплены винты 34 и 35, позволяющие через маточные гайки 36 и 37, установленные в корпусах инструментальных бабок Б₁ и Б₂, осуществлять перемещение последних для набора необходимого расстояния l_у между инструментами.The housing 6 attached tool carriage bolts 34 and 35 to allow through the spindle nut 36 and 37, mounted in the housing of tool headstocks B ₁ and B _2, the moving of the latter to set the required distance l _y between the instruments.

Станок работает следующим образом. Вначале, вращая винты 34 и 35, перемещают инструментальные бабки Б₁ и Б₂ и устанавливают инструменты 16 и 17 на требуемом расстоянии l_у. При включении главного двигателя станка вращение передается через присоединительную шестерню 23 стойки 2 на червяк 24, червячное колесо 25 и затем на ходовой винт 8.The machine operates as follows. First, turning the screws 34 and 35, move the tool head B ₁ and B ₂ and install the tools 16 and 17 at the required distance l _y . When you turn on the main engine of the machine, the rotation is transmitted through the connecting gear 23 of the rack 2 to the worm 24, the worm wheel 25 and then to the lead screw 8.

Затем через маточную гайку 9 траверсе 4, а вместе с ней инструментальной каретке 6 и инструментам 16 и 17 сообщается тангенциальное ускоренное перемещение V_т до зоны касания инструментом 16 боковой поверхности зуба колеса 22, после чего останавливают главный двигатель станка. Далее включают электродвигатели 10 и 11 и сообщают вращение дисковым фрезам 16 и 17. После этого включают двигатель 20 и сообщают инструментальной каретке 6 возвратно-поступательное движение вверх-вниз в направлении V_1и. Затем включением главного двигателя станка через гитары настойки сменных колес, а также через кинематические цепи станка (не показано) и присоединительную шестерню 23 стойки 2 обеспечивают взаимосвязанные движения: вращение стола 21 с зубчатым колесом 22 в направлении ω_k и тангенциальное перемещение траверсы 4 с инструментом 16 и 17 в направлении V_т. При этом инструмент 16 обрабатывает правые боковые поверхности зубьев колеса 22, а фреза 17 левые боковые поверхности.Then, through the uterine nut 9, the traverse 4, and together with it the tool carriage 6 and the tools 16 and 17, a tangential accelerated movement V _{t is} communicated to the touch zone with the tool 16 of the side surface of the tooth of the wheel 22, after which the main engine of the machine is stopped. Next, the motors 10 and 11 are turned on and the rotation of the disk cutters 16 and 17 is reported. After that, the engine 20 is turned on and the tool carriage 6 is informed of the up and down movement in the direction of V _1i . Then, by turning on the main engine of the machine through guitars, tinctures of interchangeable wheels, as well as through the kinematic chains of the machine (not shown) and the connecting gear 23 of the rack 2, interconnected movements are provided: rotation of the table 21 with the gear wheel 22 in the direction ω _k and tangential movement of the beam 4 with the tool 16 and 17 in the direction of V _t . In this case, the tool 16 processes the right side surfaces of the teeth of the wheel 22, and the cutter 17 the left side surfaces.

Таким образом, обкатка эвольвентного профиля зубьев колеса осуществляется при двух одновременных движениях узлов станка: вращательном движении стола 21 станка с заготовкой 22 со скоростью ω_k и тангенциальном перемещении траверсы 7 в направлении V_т вместе с инструментами 16 и 17.Thus, the rolling of the involute profile of the teeth of the wheel is carried out with two simultaneous movements of the machine nodes: the rotational movement of the table 21 of the machine with the workpiece 22 with a speed ω _k and the tangential movement of the beam 7 in the direction of V _t together with tools 16 and 17.

В процессе тангенциального перемещения траверсы 4 ее опорный ролик 29 катится по опорной планке 33, установленной на стойке 2 станка, и этим предотвращается прогиб траверсы 4 под действием массы каретки 6 и сил резания инструментов 16 и 17. In the process of tangential movement of the traverse 4, its support roller 29 rolls along the support bar 33 mounted on the stand 2 of the machine, and this prevents the deflection of the traverse 4 under the influence of the mass of the carriage 6 and the cutting forces of the tools 16 and 17.

Полная обработка обеих боковых поверхностей одного зуба колеса 22 обеспечивается при перемещении траверсы 4 на расстояние l_о, представляющее собой проекцию активных участков станочных линий зацеплений AB и A₁B₁.Full processing of both side surfaces of one tooth of the wheel 22 is provided when moving the beam 4 to a distance l _about , which is a projection of the active sections of the machine lines of gearing AB and A ₁ B ₁ .

Затем траверса 4 с инструментами 16 и 17 отводится в исходное положение и производится деление зубчатого колеса 22 на следующий зуб, цикл обработки повторяется. Then the traverse 4 with tools 16 and 17 is retracted to its original position and the gear wheel 22 is divided into the next tooth, the treatment cycle is repeated.

Данный станок имеет более совершенную схему резания, позволяет повысить точность обработки зубчатых колес при одновременном снижении расхода металла, идущего на его изготовление. This machine has a more advanced cutting scheme, which allows to increase the accuracy of gears processing while reducing the consumption of metal used for its manufacture.

Claims

1. A gear-processing machine for machining large gears, comprising a rotary table and a stand, in the guides of which there is a traverse carrying a carriage with right and left tool heads mounted with the possibility of vertical, tangential and radial movements, the spindles of which are designed to accommodate disk-type tools, the main movement and rolling circuit are connected to the main motor of the machine, characterized in that the machine is equipped with a screw pair, the screw of which is installed detecting rotatably in the rack and is kinematically connected with the main motor of the machine, and the nut is located on the traverse, wherein the tool spindles are arranged to change the angle between their axes in a horizontal plane.

2. The machine according to claim 1, characterized in that it is equipped with a means of compensating for deformations that occur during the processing of gears with a long tooth length, in the form of a support bar fixed to a rack and a roller placed on the cantilever section made on the crossarm.