RU2508969C1

RU2508969C1 - Universal gear hobber

Info

Publication number: RU2508969C1
Application number: RU2012127668/02A
Authority: RU
Inventors: Равиль Миргалимович Хисамутдинов; Юрий Александрович Ведерников
Original assignee: Открытое акционерное общество "КАМАЗ"
Priority date: 2012-07-02
Filing date: 2012-07-02
Publication date: 2014-03-10
Also published as: RU2012127668A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to machine building and can be used for milling of shaping cutter straight and helical teeth. Hobber comprises motor, moving table to support the billet, tool post to support moving carriage with mill slide equipped with tool spindle, and controlled generator of pulse trains to perform working displacements and adjustments to removing allowances and sizes. High-torque motor with built-in feedback pulse transducer is fitted on tool rest radial feed lead screw. Tool rest incorporates linear pulse transducer to ensure preset ratio between mill slide vertical and horizontal feed by means of controlled frequency divider.

EFFECT: higher precision of hobbing.

2 dwg

Description

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при модернизации универсальных зубофрезерных станков для осуществления фрезерования затылков зубьев долбяка как с прямыми, так и косыми зубьями.The invention relates to machine tools and can be used for the modernization of universal gear hobbing machines for milling the neck of the teeth of a dolby with both straight and oblique teeth.

Известен зубофрезерный станок для нарезания конических колес червячной фрезой, где для обеспечения необходимого закона вертикального движения фрезы и ее радиальной подачи, обеспечивающего результирующее движение по наклонной относительно вертикали, предусмотрена специальная гитара сменных колес (Труды американского общества инженеров. Конструирование, 1981, Т103, №4, с.266-275, фигура 1, 2).A hobbing machine is known for cutting conical wheels with a worm cutter, where to ensure the necessary law of the vertical movement of the cutter and its radial feed, which provides the resulting movement along an oblique relative to the vertical, a special replaceable wheel guitar is provided (Proceedings of the American Society of Engineers. Design, 1981, T103, No. 4 , p. 266-275, figure 1, 2).

Недостатком данного станка является значительная протяженность кинематической цепи радиальной подачи, что резко увеличивает податливость цепи, и при значительном весе перемещаемой стойки не обеспечивает плавность хода из-за сил трения скольжения, а при обработке на малых скоростях радиальной подачи возможно появление релаксационных колебаний, что влечет снижение точности обработки.The disadvantage of this machine is the significant length of the kinematic chain of the radial feed, which sharply increases the ductility of the chain, and with a significant weight of the movable stand does not provide smoothness due to sliding friction forces, and when processing at low speeds of the radial feed, relaxation oscillations may occur, which leads to a decrease precision machining.

Известен также зубообрабатывающий станок, содержащий смонтированные на станине подвижный стол, несущий заготовку изделия, инструментальную стойку, несущую подвижную каретку с установочно поворотно смонтированным суппортом, на котором установлен поворотный шпиндель, и электроприводы, воздействующие на кинематические цепи станка, преобразующие вращательные движения приводов в соответствующие вращательные, поворотные и поступательные движения инструмента и изделия. Станок имеет шесть автономных кинематических цепей, при этом первые пять имеют электроприводы, из которых четыре электропривода связаны между собой устройством ЧПУ (патент RU №78452, МПК B23F 5/00, опубл. 27.11.2008).A tooth-processing machine is also known, comprising a movable table mounted on a bed carrying a workpiece, an instrument stand carrying a movable carriage with a rotary mounted support on which a rotary spindle is mounted, and electric drives that act on the kinematic chains of the machine, converting the rotational movements of the drives into corresponding rotational rotations , rotary and translational movements of the tool and product. The machine has six autonomous kinematic circuits, with the first five having electric drives, of which four electric drives are connected by a CNC device (patent RU No. 78452, IPC B23F 5/00, published on November 27, 2008).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции.A disadvantage of the known device is the design complexity.

Известен также зубофрезерный станок для нарезания конических колес с косыми зубьями червячной фрезой, выбранный в качестве наиболее близкого к предлагаемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату, который снабжен узлом заготовки, узлом инструмента, звеном настройки и дифференциалом, в цепи которого размещен шаговый гидравлический привод, в звене настройки которого размещен генератор гидравлических импульсов с вращающейся золотниковой втулкой, предназначенной для обеспечения передаточного отношения в упомянутой цепи дифференциала, соответствующего отношению частоты импульсов, связанному с расчетным числом щелей на упомянутой золотниковой втулке генератора гидравлических импульсов (патент RU №2143961, МПК B23F 5/24, опубл. 10.01.2000).A gear hobbing machine for cutting bevel wheels with bevel teeth with a worm cutter is also known. It is selected as the closest to the proposed technical solution by the set of essential features and the achieved technical result, which is equipped with a workpiece assembly, tool assembly, setting link and differential, in the chain of which is placed a stepper hydraulic drive, in the tuning link of which is placed a hydraulic pulse generator with a rotating spool sleeve designed to provide the ratio of the gear ratio in the mentioned differential circuit, corresponding to the ratio of the pulse frequency associated with the estimated number of slots on the spool sleeve of the hydraulic pulse generator (patent RU No. 2143961, IPC B23F 5/24, publ. 10.01.2000).

В данном станке механические связи заменены гидромеханическими с использованием шаговых гидравлических двигателей и генераторов гидравлических импульсов в качестве элементов звеньев настройки в соответствующих формообразующих цепях. Такое решение позволяет создать станок специальной конструкции с применением специфических узлов, что сужает область его применения. Кроме того, появление трубопроводов значительной длины, связывающих генераторы и двигатели, может привести к появлению вибраций. На точность работы значительно влияет величина импульса, вырабатываемая гидравлическим генератором, малое значение которой в таком исполнении получить проблематично.In this machine, mechanical connections are replaced by hydromechanical ones using stepper hydraulic motors and hydraulic pulse generators as elements of tuning links in the corresponding forming chains. This solution allows you to create a machine with a special design using specific components, which narrows the scope of its application. In addition, the emergence of pipelines of considerable length connecting generators and motors can lead to vibrations. The accuracy of the operation is significantly affected by the magnitude of the pulse generated by the hydraulic generator, which is difficult to obtain a small value in this design.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является улучшение точности обработки зубчатых колес как с прямыми, так и с косыми зубьями за счет увеличения жесткости привода, обеспеченной простой модернизацией универсального зубофрезерного станка.The task to which the claimed technical solution is directed is to improve the accuracy of machining gears with both straight and oblique teeth by increasing the stiffness of the drive, provided by a simple modernization of the universal gear hobbing machine.

Для решения поставленной задачи зубофрезерный станок, содержащий электродвигатель, смонтированные на станине подвижный стол, несущий заготовку изделия, инструментальную стойку, несущую подвижную каретку с фрезерным суппортом, на котором установлен инструментальный шпиндель, и управляемый генератор пачек импульсов для осуществления установочных перемещений и настройки на снимаемый припуск и размер, дополнительно снабжен высокомоментным двигателем, выполненным со встроенным импульсным датчиком обратной связи и установленным на ходовой винт радиальной подачи инструментальной стойки, которая выполнена с линейным импульсным датчиком, обеспечивающим посредством управляемого делителя частоты заданное соотношение величин вертикального и радиального перемещения фрезерного суппорта.To solve this problem, a hobbing machine containing an electric motor, a movable table mounted on the bed, carrying the workpiece, a tool stand, a movable carriage with a milling support, on which the tool spindle is mounted, and a controlled pulse train generator for making adjusting movements and adjusting for the removed allowance and size, additionally equipped with a high-torque engine, made with a built-in pulse feedback sensor and mounted on the move A new screw for the radial feed of the tool stand, which is made with a linear impulse sensor, which ensures, by means of a controlled frequency divider, the specified ratio of the values of vertical and radial movement of the milling support.

Наличие высокомоментного двигателя, выполненного со встроенным импульсным датчиком обратной связи и установленного на ходовой винт радиальной подачи инструментальной стойки, которая выполнена с линейным импульсным датчиком, обеспечивающим посредством управляемого делителя частоты заданное соотношение величин вертикального и радиального перемещения фрезерного суппорта, в совокупности позволяет устранить в радиальной подаче значительной кинематической цепи, что резко увеличивает жесткость привода, а, следовательно, и точность обработки, улучшая технологические возможности станка в целом.The presence of a high-torque engine made with an integrated pulse feedback sensor and mounted on the spindle of the radial feed of the tool stand, which is made with a linear pulse sensor, which provides, using a controlled frequency divider, the specified ratio of the values of vertical and radial movement of the milling support, together allows eliminating the radial feed significant kinematic chain, which dramatically increases the stiffness of the drive, and, consequently, the accuracy of the ar work, improving the technological capabilities of the machine as a whole.

В результате выполнения простой модернизации станка, заключающейся в совокупности заявляемых отличительных признаков, обеспечивается высокое качество обработки, повышаются технологические возможности. Данное решение позволяет модернизировать большой парк имеющихся на предприятиях станков. При этом сохраняются все механизмы настройки работы станка, нарезание колес с прямым, косым зубом, нарезание червячных колес. Изменяются только механизм цепи радиальных подач стойки с зубофрезерной головкой. Взамен гитары радиальных подач, предлагается установить высокомоментный двигатель с датчиком обратной связи, т.е. привод аналогичный на станках с ЧПУ.As a result of a simple modernization of the machine, which consists in the totality of the claimed distinctive features, high quality processing is ensured, technological capabilities are increased. This solution allows you to upgrade a large fleet of machine tools available at enterprises. In this case, all the mechanisms for adjusting the operation of the machine, cutting wheels with a straight, oblique tooth, cutting worm wheels are saved. Only the mechanism of the chain of radial feeds of the rack with the gear hob head is changed. Instead of a radial pitch guitar, it is proposed to install a high-torque engine with a feedback sensor, i.e. similar drive on CNC machines.

Заявителю не известны зубофрезерные станки с указанной совокупностью существенных признаков, и заявленная совокупность существенных признаков не вытекает явным образом из современного уровня техники, следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».The applicant is not aware of hobbing machines with the indicated combination of essential features, and the claimed combination of essential features does not follow explicitly from the state of the art, therefore, the claimed technical solution meets the patentability condition “novelty” and “inventive step”.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где: фиг.1 - универсальный зубофрезерный станок, принципиальная схема; фиг.2 - пример настройки станка.The claimed technical solution is illustrated by drawings, where: Fig.1 - universal gear hobbing machine, schematic diagram; figure 2 is an example of a machine setup.

Универсальный зубофрезерный станок содержит смонтированные на станине 1 подвижный стол 2, несущий заготовку 3 изделия, инструментальную стойку 4, несущую подвижную каретку 5 с фрезерным суппортом 6 и электродвигатель (не показан), воздействующий на кинематическую цепь станка. На суппорте 6 установлен инструментальный шпиндель 7. Высокомоментный двигатель 8 со встроенным импульсным датчиком обратной связи установлен на ходовой винт радиальной подачи стойки 4, имеющей линейный импульсный датчик 9, связанный с вертикальным перемещением фрезерного суппорта через управляемый делитель частоты импульсов 10. Станок снабжен управляемым генератором пачек импульсов 11, осуществляющим установочные перемещения, настройку на снимаемый припуск и размер.The universal gear hobbing machine comprises a movable table 2 mounted on the bed 1, carrying a workpiece 3, a tool stand 4, a movable carriage 5 with a milling support 6 and an electric motor (not shown) acting on the kinematic chain of the machine. A tool spindle 7 is installed on the support 6. A high-torque motor 8 with an integrated pulse feedback sensor is mounted on the radial feed screw of the strut 4 having a linear impulse sensor 9 connected to the vertical movement of the milling support through a controlled pulse frequency divider 10. The machine is equipped with a controlled burst generator pulses 11, performing installation movements, adjustment for removable allowance and size.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

На зубофрезерном станке настраивается в обычном порядке цепь деления, для косозубых колес - цепь дифференциала, цепь главного движения, цепь вертикальных подач, для обработки зуба по конической поверхности настраиваем делитель частоты импульсов 10, поступающих с датчика 9 положения, установленного на инструментальной стойке 4 из соотношения катетов АВ/ВС (фиг.2).On the hobbing machine, the division chain is set up in the usual manner, for helical gears the differential chain, the main movement chain, the vertical feed chain, for processing the tooth on a conical surface, we set up the frequency divider of pulses 10 coming from the position sensor 9 mounted on the tool rack 4 from the relation legs AB / BC (figure 2).

Рассмотрим пример настройки с образующим углом а конуса колеса (фиг.2).Consider an example of tuning with a forming angle a of the cone of the wheel (figure 2).

На станке необходимо делителем обеспечить соотношение количества импульсов, поступающих от датчика на пути АВ с движением фрезерной головки по пути CВ. Настройка делителя должна осуществляться из соотношения катетов AВ/BС.On the machine, it is necessary to provide a divider for the ratio of the number of pulses coming from the sensor on the path AB with the movement of the milling head along the path CB. The setting of the divider should be carried out from the ratio of legs AB / BC.

Включают в работу станок, отведя на небольшое расстояние стойку 4 с фрезой от заготовки 3. При движении фрезы вдоль образующей конуса осторожно подводят фрезу до касания с конической поверхностью. Выводят фрезу над деталью, задают величину первого прохода и обрабатывают, затем замеряют параметры зуба и обрабатывают окончательно.Turn on the machine, taking a short distance to the stand 4 with the cutter from the workpiece 3. When the cutter moves along the generatrix of the cone, the cutter is carefully brought in until it touches the conical surface. The cutter is brought out over the part, the magnitude of the first pass is set and processed, then the tooth parameters are measured and processed finally.

При включении вертикальной подачи импульсы с датчика 9 через счетный триггер 12 тактами T₁ и Т₂ подаются на делитель частоты импульсов 10. С делителя 10, согласно необходимого угла а нарезаемого долбяка и разрешающих сигналов 1+i+1, на вентили 13 В_i-Вi+1 подаются управляющие сигналы через схему «ИЛИ» 14 на блок управления 15 двигателя 8, т.е. на привод радиальной подачи. В результате получим результирующее движение фрезы по наклонной относительно оси заготовки. Во время движения суппорта 6 импульсы с датчика 9 передаются через делитель 10, обеспечивающий необходимые соотношения величин вертикального и радиального перемещения фрезерного суппорта. Так обеспечивается необходимая связь вертикальной и радиальной подачи при обработке конических колес.When the vertical feed is turned on, the pulses from the sensor 9 through the counting trigger 12 with beats T ₁ and T ₂ are fed to the pulse frequency divider 10. From the divider 10, according to the required angle a of the cut groove and enable signals 1 + i + 1, to the 13 V _i - valves Bi + 1 control signals are supplied via the "OR" circuit 14 to the control unit 15 of the engine 8, i.e. to radial feed drive. As a result, we obtain the resulting movement of the cutter along the workpiece inclined relative to the axis. During the movement of the support 6, the pulses from the sensor 9 are transmitted through a divider 10, which provides the necessary ratio of the values of vertical and radial movement of the milling support. This ensures the necessary connection of vertical and radial feed when machining bevel wheels.

Для периодической радиальной подачи фрезы при снятии очередного припуска используют управляемый генератор пачек импульсов 11, в схему которого входит разомкнутый управляемый делитель частоты.For periodic radial feed of the cutter when removing the next allowance, a controlled pulse generator 11 is used, the circuit of which includes an open controlled frequency divider.

Устранение в радиальной подаче значительной кинематической цепи с установкой двигателя непосредственно связанного с ходовым винтом, резко увеличивает жесткость привода, а значит и точность обработки.Eliminating a significant kinematic chain in the radial feed with the installation of an engine directly connected to the lead screw dramatically increases the stiffness of the drive, and hence the machining accuracy.

Установка на направляющих радиальной подачи антифрикционных накладок и применение антискачковых масел также будет способствовать повышению устойчивости движения и точности обработки.The installation of anti-friction linings on the guides of the radial feed and the use of anti-skid oils will also contribute to increased stability of movement and accuracy of processing.

Заявленная конструкция универсального зубофрезерного станка позволяет обеспечить повышение технологических возможностей универсального зубофрезерного станка за счет проведенной модернизации.The claimed design of a universal hobbing machine allows to increase the technological capabilities of a universal hobbing machine due to the modernization.

Предлагаемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании.The proposed technical solution meets the requirements of industrial applicability and is possible for implementation on standard processing equipment.

Claims

A gear hobbing machine containing an electric motor, a movable table mounted on the bed, carrying the workpiece, an instrument stand, a movable carriage with a milling support, on which the tool spindle is mounted, and a controllable pulse generator for making adjusting movements and adjusting for removable allowance and size different the fact that it is equipped with a high-torque engine made with an integrated pulse feedback sensor and mounted on a radial screw spindle garden tool rack, the tool is provided with a linear rack pulser providing managed by a predetermined frequency divider ratio of the vertical and radial movement of the milling slide.