Зуборезные станки: обзор, характеристики и настройка
Зуборезные станки широко используются в машиностроении для изготовления зубчатых колес и передач. Это высокоточное оборудование позволяет нарезать зубья цилиндрических и конических колес, обеспечивая требуемую точность зацепления. Давайте разберемся в особенностях конструкции и эксплуатации современных зуборезных станков.
Назначение и виды зуборезных станков
Зуборезные станки предназначены для обработки зубчатых колес, в первую очередь нарезания зубьев цилиндрических и конических зубчатых колес. На них также можно выполнять ряд вспомогательных операций: нарезание эвольвентного профиля зуба, обработку торцов зубьев, зубошлифование.
Различают следующие основные типы зуборезных станков:
- Для цилиндрических колес
- Для конических колес
- Вертикальные
- Горизонтальные
- С ЧПУ
- Без ЧПУ
Каждый тип зуборезных станков имеет свою область применения:
- Станки для цилиндрических колес используются в массовом производстве зубчатых передач, редукторов
- Станки для конических колес применяются для изготовления зубчатых передач в автомобилестроении, судостроении
- Вертикальные станки позволяют обрабатывать крупные и тяжелые заготовки
- Горизонтальные станки отличаются компактностью и меньшей металлоемкостью
- Станки с ЧПУ обеспечивают высокую точность обработки и производительность
Устройство зуборезных станков
В конструкции зуборезных станков можно выделить следующие основные узлы:
- Станина
- Шпиндельная бабка
- Зуборезная каретка с резцедержателем
- Механизм поперечной подачи
- Механизм продольной подачи
- Делительное устройство
Рассмотрим более подробно устройство вертикального зуборезного полуавтомата для цилиндрических колес.
На рисунке изображена кинематическая схема такого станка:
- Заготовка закрепляется в патроне шпиндельной бабки и вращается с заданной частотой
- Зуборезная каретка с резцедержателем совершает возвратно-поступательное движение вдоль оси заготовки, обеспечивая продольную подачу
- После обработки одного зуба заготовка поворачивается на один шаг с помощью делительного устройства
- Цикл повторяется до обработки всех зубьев колеса
Горизонтальные зуборезные станки имеют иную компоновку, при которой шпиндель расположен горизонтально.
На зуборезных станках с ЧПУ все перемещения и настройки осуществляются в автоматическом режиме по заранее разработанной программе. Это повышает точность обработки и сокращает вспомогательное время.
Технологический процесс зуборезания
Основными методами зуборезания на станках являются:
- Метод копирования
- Метод обкатки
При методе копирования используется копир, повторяющий профиль впадины зуба. После обработки одного зуба заготовка поворачивается на шаг.
При методе обкатки зуборезная головка с резцами совершает сложное движение вокруг заготовки, повторяя траекторию зацепления с зубчатым колесом.
Существуют осевая и радиальная схемы резания. При осевой схеме резание происходит за счет осевого движения резца, при радиальной - за счет движения резца от центра заготовки к периферии.
Режимы резания при зуборезании
От выбора оптимальных режимов резания зависят производительность обработки и качество поверхности зубьев. К режимам резания относятся:
- Скорость главного движения резания
- Скорость движения подачи
- Глубина резания
Подбор режимов резания осуществляется исходя из свойств обрабатываемого материала, типа станка и режущего инструмента.
Влияние режимов резания на обработку
От выбранных режимов резания зависят:
- Производительность обработки
- Точность обработки
- Чистота поверхности зубьев
- Стойкость режущего инструмента
Например, высокие скорости резания повышают производительность, но снижают стойкость инструмента. Поэтому нужен разумный компромисс.
Типы оснастки для зуборезных станков
Для закрепления заготовок на зуборезных станках используются следующие типы оснастки:
- Цанговые патроны
- Центровые патроны
- Планшайбы
- Кулачковые патроны
- Эластичные втулки
Выбор типа оснастки зависит от размера заготовки, точности обработки и производительности станка.
Резцы для зуборезных станков
Для резания зубьев применяют специальные зуборезные резцы. Они изготавливаются из инструментальных сталей или твердых сплавов, имеют определенную геометрию режущей кромки.
Резцы подбираются исходя из обрабатываемого материала, формы зуба, требуемой чистоты поверхности.
Например, для чернового растачивания зубчатых колес применяют стальные резцы, а для чистового нарезания зубьев - из твердого сплава.
Подготовка зуборезного станка к работе
Перед началом работы зуборезный станок должен быть правильно настроен. Это включает следующие операции:
- Тщательная очистка и смазка всех узлов станка
- Проверка исправности механизмов
- Установка и выверка заготовки
- Установка и выверка резцов
- Проверка точности вспомогательных механизмов
Например, популярные модели "зуборезный станок 532" и "зуборезный станок 5С280П" требуют тщательной настройки перед запуском.
После выполнения всех настроек проводится опробование станка на холостом ходу. Это позволяет выявить возможные дефекты и отрегулировать механизмы.
Только после этого можно приступать к обработке заготовок на зуборезном станке.
Расчет режимов резания
Для конкретных условий обработки (материал заготовки, тип станка, параметры инструмента) рассчитывают оптимальные режимы резания:
- Скорость главного движения
- Скорость подачи
- Глубину резания
Расчет ведется по справочным таблицам и формулам с учетом требований к производительности и качеству обработки.
Установка расчетных режимов резания
Полученные расчетным путем режимы резания устанавливаются на зуборезном станке с помощью органов управления:
- Частота вращения шпинделя
- Скорость продольной и поперечной подачи
- Ход резцедержателя
Для автоматизированных станков настройки задаются в системе ЧПУ.
Корректировка режимов резания
По результатам опытной обработки 1-2 пробных заготовок режимы резания корректируются для получения лучшего результата:
- Повышение производительности
- Улучшение качества обработки
- Увеличение стойкости инструмента
Доводка режимов резания
После корректировки проводится доводка режимов - тонкая настройка в пределах 5-10% для выхода на заданные технические показатели:
- Точность размеров и формы зуба
- Шероховатость поверхности
- Твердость поверхностного слоя
После доводки станок готов к серийной обработке заготовок.
Порядок работы на зуборезном станке
При эксплуатации зуборезного станка оператор должен:
- Включить станок и вывести на заданный режим резания
- Контролировать процесс резания и корректировать режимы при необходимости
- Следить за исправностью станка и проводить техобслуживание
- Соблюдать правила техники безопасности
После окончания работы станок отключается, инструмент убирается в шкаф, станок чистится.
Техническое обслуживание зуборезного станка
В процессе эксплуатации проводят следующие работы по техобслуживанию:
- Регулярная смазка узлов
- Проверка точности станка
- Замена изношенных деталей
- Удаление стружки и загрязнений
График техобслуживания составляется в зависимости от интенсивности использования станка.
Виды износов и неисправностей
При эксплуатации зуборезных станков возможны следующие виды износов и неисправностей:
- Износ подшипниковых узлов
- Износ зубчатых передач и направляющих
- Поломки приводных ремней
- Выход из строя электродвигателей
- Нарушение точности из-за износа деталей
Своевременное выявление неисправностей позволяет предотвратить более серьезные поломки станка.
Методы диагностики технического состояния
Для определения технического состояния зуборезного станка используются:
- Анализ вибрации и шума при работе
- Тепловизионный контроль нагрева узлов
- Замеры зазоров в сопряжениях
- Контроль точности геометрии деталей
По результатам диагностики определяются неисправные узлы, подлежащие ремонту или замене.
Текущий ремонт зуборезных станков
Текущий ремонт зуборезных станков включает:
- Разборку и замену изношенных деталей
- Замену смазки в узлах
- Регулировку зазоров и натяжения
- Восстановление изношенных поверхностей
Текущий ремонт позволяет быстро возобновить работу станка.
Капитальный ремонт зуборезных станков
При значительном износе проводится капитальный ремонт:
- Полная разборка с заменой изношенных деталей
- Восстановление поверхностей деталей
- Замена электродвигателей
- Модернизация отдельных узлов
Капремонт позволяет полностью восстановить работоспособность и точность станка.