1. Мета роботи

1. Ознайомитись з будовою верстату, його кінематикою, призначенням,

роботою основних вузлів та механізмів, розміщенням органів керування

верстатом.

2. Оволодіння практичними навичками:

а) настроювання основних кінематичних ланок верстату;

б) нарізання прямозубих зубчастих коліс.

2. Обладнання, пристосування, інструмент

1. Зубофрезерний верстат моделі 5312 з комплектом змінних коліс для

гітар.

2. Черв’ячна модульна фреза.

3. Оправки для заготовки та фрези.

3. Порядок виконання роботи

1. Ознайомитись із завданням на роботу.

2. Вивчити кінематику, будову, компоновку та взаємодію вузлів та

механізмів верстату, а також органи настроювання та керування.

3. Визначити технологічні режими різання (глибину різання, подач,

швидкість).

4. Визначити параметри установки ріжучого інструменту.

5. Провести розрахунок настройки кінематичних ланок верстату.

6. Встановити інструмент та заготовку та провести настроювання

кінематичних ланок.

7. Встановити фрезу та заготовку у вихідне положення (виставити фрезу

на необхідний кут, встановити необхідну глибину різання).

8. Нарізати прямозубе та косозубе зубчаті колеса.

4. Теоретичні відомості

Зубофрезерний верстат моделі 5312 є напівавтоматом і призначений для

обробки циліндричних коліс з прямими та косими зубами в умовах серійного та

крупносерійного виробництва, а також для нарізання черв’ячних зубчастих

коліс.

Верстат працю по методу обкатування. Фрезерування зубів в даному

випадку побудовано на відтворенні рухів черв’ячної передачі, в якої черв’як увигляді фрези є ріжучим інструментом, а колесо – заготовкою. Фрезі та

заготовці надають рух, який вони мали б , якщо черв’ячна фреза та нарізуване

колесо знаходились в дійсному правильному зачепленні. Цей рух

характеризується тим, що при одному оберті черв’ячної фрези (черв’яка)

заготовка колеса повертається на k z оберту, де z - число зубів зубчастого

колеса, k - число заходів черв’ячної фрези. У своєму відносному русі ріжучі

кромки фрези обкатують профіль зуба, одночасно вирізаючи впадини між

зубами.

При нарізанні зубів частота обертання фрези (nфр) повинна бути

узгоджена з обертанням заготовки (nк). На рис.1 показана принципова схема

настроювання зубофрезерного верстату.

Рис.1.Передаточне відношення органа настройки uх повинно бути рівним:

kz

nк

nфр

=uх =

.

Рис. 2

Рис. 3

Рис. 4

Перелік механізмів керування зубофрезерного верстата мод. 5312.

1. Рукоятка та лімб встановлення міжцентрової віддалі (19).

2. Упор та шкала встановлення величини радіальної подачі (6).

3. Упори установки переміщення стола (9).

4. Рукоятка осьового переміщення фрези (4).

5. Пульт керування циклом при наладці (12).

6. Рубильник та пакетики реверсу головного руху електродвигуна та

подач (24).

7. Гітари поділу (7).

8. Гітари подач (25).

9. Гітари диференціала (18).

10. Змінні шківи (15).

11. Гвинт затиску (13).

12. Рукоятка для натягу ременів головного електродвигуна (16).

13. Гвинт затиску плити електродвигуна подачі (26).

14. Механізм осьового переміщення фрези (27).

15. Гвинт затяжки оправки фрези.

16. Ноніус та шкала установки кута повороту супорта (3).

17. Гвинти кріплення супорта (1).

18. Рукоятка повороту супорта (14).

19. Кран регулювання подачі охолодження (27).

20. Гвинт затиску контрпідтримки (2).

21. Установка швидкості радіальної подачі (20).

22. Лічильник циклів (21).

23. Хвостовик для ручного переміщення стола (30).

24. Супорт (31).

25. Шпиндель виробу (29).

26. Фрезерна каретка (32).

27. Станина (1).

28. Стіл (23).

29. Кришка торцевих перемикачів довжини ходу стола (8).

30. Кожух стола (10).

31. Корпус диференціалу (22).

32. Гідростанція (11).

33. Насос охолодження (33).

34. Масляний фільтр (34).

Привід на шпиндель фрези здійснюється парою циліндричних шестерень.

Шпиндель фрези обертається на підшипниках кочення і разом із піноллю, в

якій він закріплений, може переміщатися періодично вздовж осі. Переміщення

шпинделя здійснюється гідроциліндром через храповий механізм. Величина

переміщення від 3,14 до 9,42 мм настроюється на храповому механізмі і повне

переміщення шпинделя може змінюватися від 3,14 до 50 мм.

Керування переміщенням шпинделя фрези вздовж осі здійснюєтьсякнопкою або при установці лічильника циклів може здійснюватися

автоматично після заданого циклу нарізання заготовок. Фрезерний супорт

кріпиться на фрезерній каретці, яка має направляючі, по яких вона

переміщається при установці необхідного діаметра виробу та подачі. Швидке

переміщення фрезерної каретки проходить засобом гідроциліндра,

встановлення на діаметр – гвинтом по лімбу з ціною ділення 0,02. При

радіальній подачі фрезерна каретка підходить до виробу прискорено, потім

переміщається зі швидкістю подачі до жорсткого упора. Відвід інструмента від

виробу завжди прискорений. Керування включенням радіальної подачі

проводиться упором, який впливає на спеціальний золотник, що дроселює потік

масла, яке поступає в область циліндра підводу фрезерної каретки.

На торці супортної каретки є кільцеві направляючі, на яких повертається

супорт при встановленні на кут спіралі. Затиск супорта після повороту

проводиться гвинтами, поворот супорта проводиться черв’ячною парою. Для

відліку кута повороту є ноніус та кутова шкала.

При нарізанні прямозубих коліс диференціал відключається. Привід

подачі на верстаті здійснюється від окремого електродвигуна, прискорене

переміщення стола також проходить від цього електродвигуна. Настройка

величини подачі проводиться змінними шестернями з постійною міжосьовою

відстанню.

Включення робочої подачі та прискореного руху проводиться

фрикційними муфтами, а керування спеціальними золотниками, що працюють

на надлишковому тиску. Зміна напрямку подачі проводиться реверсом

електродвигуна подач.

Зв’язок між гвинтом вертикального переміщення виробу (нарізуваного

колеса) та диференціалом здійснюється шестернями. Настройка цього зв’язку

проводиться гітарою диференціалу. Зміна напрямку обертання приводу на

диференціал проводиться вмиканням у ланку диференціалу “паразитної”

шестерні.

Для обробки шестерень пакетами є верхній центр для підтримання

оправки. Переміщення верхнього центру та його затиск здійснюються

гідравлікою.

6. Опис кінематичної схеми верстату

Рух від …

= фр ,

⋅ ⋅

7. Наладка верстату

Обробка циліндричних прямозубих коліс.

Наладка верстату зводиться до наступних операцій:

1. Встановлення змінних шківів швидкостей різання.

2. Настройка гітари ділення.

3. Настройка гітари подач.

4. Встановлення кута нахилу супорта.

5. Встановлення інструменту.

6. Встановлення виробу.

7. Встановлення напрямку подачі.

8. Встановлення величини радіальної подачі.

9. Встановлення міжцентрової віддалі.

10. Встановлення упорів довжини фрезерування.

11. Встановлення величини осьового переміщення шпинделя фрези.

Розглянемо детально кожну операцію наладки:

1. Змінні шківи настройки швидкості різання вибираються в залежності

від числа обертів інструменту по формулі:n

362D1

D2(1)

де: nфр – число обертів фрези за хвилину.

Ця формула отримана з рівняння кінематичного балансу ланки головного

руху, який має вигляд:

D1 z3 z5

D2 z4 z6n1⋅ ⋅η = n, об/хв,

де: n 1 – швидкість обертання вала електродвигуна М1;

η– коефіцієнт корисної дії приводу, η=0,85 .

Число обертів фрези за хвилину (в рівнянні (1)) визначається за

формулою:

nфр =1000 ⋅vрізπ ⋅dфр

, об/хв (2)

Матеріалзаготовки Швидкістьрізанняvріз,м/хв

Чавун 16–242

Стальσвдо60кг/мм25–35

2

Стальσввище60кг/мм20–30

Хромонікелевасталь 20–30

Бронза 25–50

Пластмаса(текстоліттаін.) 25–40

Модуль,мм 11,25

1,51,75

2,02,25

2,52,75

3,0 3,25

3,5

3,75

4,0

4,25

4,5

5 5,5 6

Діаметрфрези,мм 50 55 60 65 70 75 80 85 90 100

105

де: vріз

dфр

– швидкість різання, м/хв (табл. 2);

– діаметр фрези, мм (табл. 3).

Таблиця 2 – Швидкості різання при зубофрезеруванні в залежності від обробки

матеріалу

Менші значення швидкості різання рекомендуються для чорнової

обробки, більші – для чистової.

Таблиця 3 – Діаметри фрези в залежності від її модуля

Необхідні діаметри шківі D 1 та D2 в залежності від числа обертів

шпинделя вказані в таблиці 4.

№ступені D1

(ведучийшків)D2

(веденийшків)Числообертів

шпинделя

1 100 345 105

2 112 345 118

3 125 345 132

4 140 345 150

5 160 345 170

6 180 290 250

7 200 290 250

8 230 290 285

9 200 230 315

10 160 160 360

11 230 20 415

12 290 230 455

13 290 200 525

14 290 160 650

⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

⋅

Таблиця 4 – Діаметри шківів для ланки головного руху

Змінні шківи розміщуються за задньою кришкою верстату. Для їх зміни

необхідно звільнити підтискні гвинти і зняти шківи, попередньо необхідно

зняти ремені, для чого звільніть гвинт та за рукоятку опустіть плиту головного

електродвигуна. Після зміни шківів одіньте ремені, за рукоятку натягніть їх та

гайкою закріпіть плиту електродвигуна М1.

2. Настройка гітари ділення

Гітара ділення розміщена під кришкою попереду верстату.

Рівняння кінематичного балансу ланки обкату має вигляд:kz

=z6 z4 z7 z8 z10 z12 a2 c2

z5 z3 z8 z9 z11 z13 b2 d2

1об.фр. = .

Настройка гітари ділення в кінцевому результаті проводиться за

формулою:

= 24⋅kz

a2 c2

b2 d2, (3)

де: k – число заходів фрези;

z – число зубів нарізуваного колеса.

Числозубів

24,25,27,30,32,33,34,35,37,40,41,42,45,46,47,48,49,50,53,54,55,56,58,59,60,61,62,63,64,65,67,68,70,71,72,73,74,75,76,77,78,80,82,83,85,86,87,89,90,91,92,94,95,96,97,98,100

Модуль m=2,25мм

⋅ ⋅ ⋅ ⋅× 3 ⋅3π = Sверт, мм/хв,

⋅

Перша пара змінних коліс (a2 та b2 ) повинна мати в сумі 96 зубів (

a2 +b2 =96).

Змінні зубчасті колеса a2, b2 , c2 та d2 гітари ділення підбираються із

комплекту, приведеного в таблиці 5.

Таблиця 5 – Набір змінних зубчастих коліс гітари ділення та подач

При розрахунках передаточного відношення змінних коліс та їх чисел

зубів округлення не допускаються.

Цей же комплект зубчастих коліс використовується і для гітари ланки

подач.

3. Настройка гітари подач

Гітара подач розміщена під кришкою позаду верстату. Рівняння

кінематичного балансу ланки вертикальної подачі буде мати вигляд:

×k

z20

k2 a1 c1 z16 z18

z15 b1 d1 z17 z19

z21

z22

D2

D4

n2 ⋅

де: n2 – швидкість обертання вала електродвигуна М2.

Звідси отримаємо розрахункове рівняння настройки:

S( мм/хв)28

a1 c1

b 1 d1

=S′ ⋅nшп ⋅k28⋅z

= , (4)

Sхв ⋅zk ⋅nшп

S′=

де: – подача в мм на 1 об. виробу;

Sхв – подача в мм за хв.;

nшп – число обертів шпинделя за хв.;

k – число заходів фрези;

z – число зубів фрези.

Величина вертикальної подачі при нарізанні циліндричних зубчастих

коліс з прямими та косими зубами визначається по номограмі (рис. 6).

Рис.6В залежності від величини вертикальної подачі змінні шестерні a1, b 1,

c1 та d1 необхідно підбирати за таблицею 6.

S,мм/об.

Зміннішестерні S,мм/об.

Зміннішестерні

a1 b1 c1 d1 a1 b1 c1 d1

2,53,345

6,58

101316

25373530243741473750343035374035505847535965

25837390968379733370869085848085703273676155

30253035453530254130455550475055404050454540

90959085758590957990756570737065808070757580

20253240506380

100

53455845625747556549505567796267657059655865

67756275586373655571706553415855555061556255

50655365555970705975807565587570797390859590

7055675565615050614540455562455041473

352530

Таблиця 6 – Змінні шестерні гітари ланки подач в залежності від вертикальної

подачі при нарізання прямих і косих зубів

4. Встановлення кута нахилу супорта

Кут нахилу супорта встановлюють в залежності від кута підйому ниток

фрези (кут підйому ниток фрези маркований на корпусі фрези). Для

встановлення кута нахилу супорта 31 необхідно звільнити гвинти 1 (рис.3), а

потім за рукоятку 14 повернути супорт, відраховуючи кути по ноніусу 30

(рис.3), а потім закріпити гвинти 1. Поворот супорта на кут підйому фрези при

правій фрезі проводиться за годинниковою стрілкою, а при лівій – проти

годинникової стрілки.

5. Встановлення інструменту

Необхідно вставити оправку в конусний отвір шпинделя і закріпити. В

залежності від ширини фрези та діаметра виробу підберіть постановочні кільця,

одягніть фрезу на оправку, встановіть підтримку та гайкою все закріпіть на

оправці. Після цього гвинтами 2 закріпіть підтримку.

6. Установка виробу

Заготовка, в залежності від її форми та розмірів, встановлюється на

шпиндель виробу 29 або на тумбі чи на оправці. Через центральний отвір в

шпинделі проходить тяга гідрозатиску, до якої кріпиться на різьбі через

перехід-муфту тяга для затиску виробу.

7. Напрямок подачі

В залежності від напрямку подачі, рух стола може проходити вверх чи

вниз. Для зміни напрямку подачі служить пакетний перемикач, що розміщений

позаду верстату в лівому куті.

8. Наладка механізму радіального врізанняЗасобами механізму радіальної подачі здійснюється керування

переміщенням фрезерної стійки з інструментом при обробці виробу.

Переміщення фрезерної стійки здійснюється від гідроциліндра в наступній

послідовності.

1) прискорений підвід;

2) подача врізання.

Прискорений підвід проходить до тих пір, поки упор фрезерної стійки не

натисне на упор гідравлічного золотника, який перекриває поступання масла в

циліндр підводу фрезерної стійки. Швидкість подачі врізання змінюється за

допомогою дроселя 20 (рис.2).

9. Встановлення міжцентрової відстані

Міжцентрова відстань встановлюється по лімбу.

Для підводу інструменту на необхідну міжцентрову відстань необхідно:

1) включити гідропривід на пульті 12 (рис. 2);

2) перемикачем підвести фрезерну стійку до виробу;

3) встановити та закріпити деталь поворотом перемикача;

4) включити головний привід кнопкою на пульті 12 (рис.2) і підвести

інструмент до дотику з виробом;

5) встановити лімб на нульову поділку і перемикачем відвести фрезерну

стійку від виробу;

6) поворотом рукоятки підвести фрезерну стійку на необхідну глибину

різання.

10. Встановлення упорів довжини фрезерування

Для цього необхідно підвести фрезерну стійку до виробу перемикачем і

кнопкою на пульті 12 (рис.2), прискорено підняти стіл до тих пір, поки відстань

між інструментом та заготовкою не стане рівною 2…3 мм, при цьому упор 9

повинен натискати шляховий перемикач. Упор 9 повинен натискати на

шляховий перемикач у верхньому положенні стола тоді, коли вісь інструменту

розміщена на 2…3 мм нижче торця заготовки.

Аналогічно виставляють упор 30, який повинен натискати на шляховий

перемикач в нижньому положенні стола, коли вісь інструменту розміщена на

2…3 мм нижче торця заготовки.

8. Нарізання циліндричних зубчастих коліс з косим зубом

При нарізанні циліндричних зубчастих коліс з косими зубами вісь фрези1встановлюється під кутом ϕ , який рівний β0 ± j0 до торцевої площини

заготовки, де β 0 – кут нахилу нарізуваних зубів, а j0 – кут підйому зубів

фрези на ділильному діаметрі. Знак “плюс” береться при протилежних

напрямках гвинтових ліній у нарізуваного колеса та фрези.

⋅ 20 ⋅ 19 ⋅ 3 ⋅ 3 ⋅ 23 ⋅ 4 ⋅uдиф. ⋅ 10 ⋅ 12 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 1 = ±1об.заг. ,

⋅

Для нарізання зубчастих коліс з гвинтовими зубами необхідні ті ж рухи,

що і для нарізання прямозубих коліс, крім того, заготовці надається ще

додаткове повільне обертання в одному чи іншому напрямку. Це додаткове

обертання заготовки здійснюється від окремої кінематичної ланки (ланка

диференціалу).

Зміна напрямку додаткового обертання заготовки здійснюється

установкою паразитного зубчастого колеса в гітарі диференціалу.

Установка фрези та проміжних коліс при нарізання косозубих

циліндричних коліс показана на рис.7.

Кінцевими елементами кінематичної ланки додаткового обертання

заготовки є ходовий гвинт вертикальної подачі та заготовка. Цей кінематичний

зв’язок здійснюється через передачі: від гвинта кроком t =3π через черв’ячну

пару z20 , k3, шестерні z10 , z18 , z17 через гітару диференціала (a3, b3, c3 та d3

), конічні колеса z23, z24 , черв’ячну пару k1, z14 , рух передається на корпус

диференціала і дальше через колеса z31, z10, z11, z12 , z13 , гітару ділення a2, b2 ,

c2 та d2 ), черв’ячну пару k1, z14 , рух передається на виріб (заготовку).

Рівняння кінематичного балансу ланки диференціалу буде мати вигляд:T z z a c z k z z a c k

3π k3 z18 b3 d3 z24 z25 z11 z13 b2 d2 z14(5)

тут: .uдиф – передаточне число конічного диференціала, uдиф . =2;

T – крок гвинтової лінії нарізуваного зубчастого колеса

π ⋅mn ⋅zSin β

T = , (6)

де: mn – нормальний модуль;

z – число зубів нарізуваного колеса;

β – кут гвинтової лінії нарізуваного колеса.

Після підстановки значень .uдиф , uшт .дел . та T отримаємо:

=6⋅Sinβk ⋅mn

a3 c3

b3 d3, (7)

де: k – число заходів фрези.

Таблиця 7 – Набір змінних зубчастих коліс гітари диференціала

Числозубів20,23,25,30,33,34,37,40,41,43,45,47,50,53,55,58,59,60,61,62,65,67,70,71,73,74,79,80,82,83,85,89,92,94,95,97,98,100

Модуль m=2,25мм

9. Зміст звіту по роботі

1. Технічна характеристика зубофрезерного верстату мод.5312.

2. Основні органи керування верстатом.

3. Характеристика завдання на роботу.

4. Ескіз установки фрези та заготовки.

5. Настройка верстату на нарізання прямозубого та косозубого коліс:

а) розрахунок настройки ланки головного руху;

б) розрахунок настройки ланки ділення;

в) розрахунок настройки ланки подач;

г) розрахунок настройки ланки диференціалу;

д) установка підібраних зубчастих коліс, фрези та заготовки, нарізання

прямозубого зубчастого колеса (або косозубого).

Установкафрезитапроміжнихколіспринарізаннікосозубихциліндричнихколісβ–кутпідйомузубаколеса,γ–кутпідйомузубафрези

Напрямокобертаннястола,фрези,установкафрези

Гітараділення

Гітарадиферен-

ціала

Нап

рям

ок о

берт

ання

фре

зи

Нар

ізув

ане

коле

со

Фре

заП

рава

Лів

е

Пра

ваЛ

іва

Лів

а сп

ірал

ьП

рава

спі

раль

Пра

ве

Лів

а

Література

1. Ачеркан Н.С. и др. Металлорежущие станки. Машгиз, 1965.

2. Волчкевич Л.И. и др. Лабораторные работы по курсу

«Металлорежущие станки и автоматы», МВТУ, 1960.

3. Петруха П.Г., Челотов Н.А., Бовин В.Г., Мякишев М.А., Бяунова Т.А.

Руководство к лабораторным работам по курсу «Металлорежущие

станки», М.: Высшая школа, 1973.

4. Камыщный Н.М., Усов Б.А. Методическое руководство к

лабораторным работам по курсу «Кинематика металлорежущих

станков», МВТУ, 1971.

5. Руководство к зубофрезерному станку мод. 5312, ЭНИМС, 1963.

Додаток

Технічна характеристика верстату мод. 5312

Найбільший нарізуваний модульЗовнішній діаметр нарізуваних коліс з прямим зубом:

найменшийнайбільший

Найбільший зовнішній діаметр зубчастих коліс з косим зубом:при β =30 0

6 мм

45 мм320 мм

200 мм0 180ммпри β =45

Найбільше переміщення стола при нарізанні зубчастих коліс:прямий зуб 180 мм

0

0

при β =30

при β =45

130 мм80 мм

200 ммПереміщення фрезерної кареткиНайбільший розмір ріжучого інструменту:

діаметрдовжина

160 мм145 мм

Число швидкостей фрезерного шпинделяМежі обертів фрези

14105 – 650 об/хв

Геометричний ряд швидкостей 105, 118, 132, 150, 170, 200, 250, 285,

315, 360, 415, 455, 525, 650

№

1 3 50 40 25 0

35правий 1 прави

й1

2 3,5 45 40 30 0

2540лівий 1 прави

й1

3 2,5 52 20 25 0

2040правий 1 лівий 1

4 2 48 30 20 0

21лівий 1 прави

й1

5 3,5 40 35 25 0

30лівий 1 лівий 1

6 4 38 32 30 0

2230лівий 1 прави

й1

7 3,5 45 25 25 0

2314правий 1 лівий 1

8 2,5 50 25 20 0

3230лівий 1 лівий 1

9 4 44 30 20 0

1515правий 1 лівий 1

10 3,5 42 20 25 0

2814лівий 1 лівий 1

Чис

ло з

убів

нар

ізув

аног

о ко

леса

Кут

нах

илу

нарі

зува

ного

зуб

а

Кіл

ькіс

ть з

аход

ів ф

рези

k

Нап

рям

ок н

ахил

у ви

тків

Нап

рям

ок н

ахил

у зу

ба

Діа

мет

р от

вору

кол

еса

Кіл

ькіс

ть п

рохо

дів

Мод

уль

коле

са, m

Дов

жин

а зу

ба, м

м

Варіанти завдань на лабораторну роботу

Перелік контрольних питань

1. В чому суть роботи верстату по методу обкатування.

2. Що ви розумієте під виразом “кінематична схема верстату”,

“передаточне відношення передачі”.

3. Умовне позначення у відповідності з ГОСт2770-68 муфт, підшипників,

передач, гальма, електродвигунів, кінців шпинделів верстатів.

4. З який вузлів складається зубофрезерний верстат мод. 5312?

5. Покажіть на кінематичній схемі верстату ланку головного руху, ланку

ділення, ланку подач, ланку диференціала.

6. З яких операцій складається наладка верстату мод. 5312?

7. Як підбираються діаметри змінних шківів?

8. Підберіть зубчасті колеса гітари ділення для випадків:k = 1;

k = 2;

k = 3;

z = 28.

z = 46.

z = 44.

9. Настройка гітари передач.

10.Нарізання циліндричних зубчастих коліс з косим зубом.

11.Встановлення фрези та проміжних коліс при нарізанні косозубих

циліндричних коліс.

12.Визначення передаточного відношення диференціала.

13.Сумуючі механізми верстатів.

Зміст

1. Мета роботи.............................................................................................х

2. Обладнання, пристосування, інструмент..............................................х

3. Порядок виконання роботи....................................................................х

4. Теоретичні відомості...............................................................................

5. Опис конструкції верстату.....................................................................

6. Опис кінематичної схеми верстату........................................................

7. Наладка верстату.....................................................................................

8. Нарізання циліндричних зубчастих коліс з косим зубом....................

9. Зміст звіту по роботі...............................................................................х

Література....................................................................................................

Додаток. Технічна характеристика верстату мод. 5312...........................

Варіанти завдань на лабораторну роботу.................................................

Перелік контрольних питань......................................................................х