RU2068322C1

RU2068322C1 - Machine-tool for machining gear wheels with curved teeth

Info

Publication number: RU2068322C1
Application number: RU93011412A
Authority: RU
Inventors: А.И. Сирицын; Э.В. Широких; Н.А. Лобанов; Э.Л. Айрапетов; Г.Н. Руин
Original assignee: Производственное объединение "Коломенский завод тяжелого станкостроения"
Priority date: 1993-03-03
Filing date: 1993-03-03
Publication date: 1996-10-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: machine-tool spindle is mounted on the lever connected to the reciprocating stand. The lever is mounted for permitting rocking about the axle mounted in the plane of the middle part of the toothing. The machine-tool table is provided with rectangular guides in the plane parallel to the rocking axles. The bad is provided with the answered guides. Primary pulse transducers of movements of the lever and table are mounted on the stand and bad. EFFECT: improved design. 5 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки в условиях обката инструментом типа долбяка зубчатых колес с наружными и внутренними зубьями, имеющими криволинейную форму по длине зуба. The invention relates to the field of processing under conditions of rolling in a tool such as a gear cutter with external and internal teeth having a curved shape along the length of the tooth.

Известны зубодолбежные станки моделей LS180 и LS-302 CNC фирмы Maschinenfabrik Lorenz AG (ФРГ), оснащенные СЧПУ типа CNC, что позволяет вести обработку дополнением многовенцовых блоков, а также блоков с ориентированными в угловом положении относительно друг друга венцами. Система программного управления позволяет осуществить столу возвратно-качательное движение на один двойной ход шпинделя долбяка, что позволяет иметь необходимые формообразующие движения долбяка и нарезаемого колеса при нарезании колес внутреннего зацепления с криволинейной формой зуба. Known gear-shaping machines LS180 and LS-302 CNC models from Maschinenfabrik Lorenz AG (Germany) equipped with CNC-type control systems allow processing with the addition of multi-crown blocks, as well as blocks with crowns oriented in an angular position relative to each other. The program control system allows the table to make a reciprocating movement for one double stroke of the spindle of the cutter, which allows you to have the necessary formative movements of the cutter and cut wheel when cutting the internal gear wheels with a curved tooth shape.

Наиболее близким по технической сущности аналогом является зубодолбежный станок для обработки зубчатых колес с криволинейной формой зуба, содержащий шпиндель для долбяка, установленный с возможностью вращения от привода круговой дискретной подачи, возвратно-поступательного перемещения и качания от устройства, включающего привод с двухсторонней шарнирной подвеской, установленный на станине с возможностью прямолинейного перемещения стол, несущий нарезаемое колесо, размещенное с возможностью вращения от привода круговой дискретной подачи, и систему программного управления. The closest in technical essence analogue is a gear-shaping machine for machining gears with a curved tooth shape, containing a spindle for a cutter mounted rotatably from a drive of circular discrete feed, reciprocating and swinging from a device including a drive with two-way articulated suspension, installed on the bed with the possibility of rectilinear movement, a table bearing a cut wheel placed rotatably from a circular discrete drive odachi, and system management software.

Однако указанный станок обладает тем недостатком, что при обработке зубьев с криволинейной формой по длине зуба не может обеспечить постоянство углов резания на всем рабочем ходе долбяка. However, this machine has the disadvantage that when processing teeth with a curved shape along the length of the tooth, it cannot ensure the constancy of the cutting angles over the entire working course of the cutter.

Цель изобретения расширение технологических возможностей станка за счет обработки не только наружных, но и внутренних зубьев колеса, имеющих криволинейную форму при обеспечении постоянства углов резания на всем рабочем ходе долбяка. The purpose of the invention is the expansion of technological capabilities of the machine due to the processing of not only the external but also the internal teeth of the wheel having a curved shape while ensuring constant cutting angles throughout the entire working course of the cutter.

Сущность изобретения в том, что станок для обработки зубчатых колес с криволинейной формой зуба содержит шпиндель для долбяка, установленный с возможностью вращения от привода круговой дискретной подачи, возвратно-поступательного перемещения и качания от устройства, включающего привод с двухсторонней шарнирной подвеской, установленный на направляющих станины с возможностью прямолинейного перемещения стол для размещения нарезаемого колеса, расположенный с возможностью вращения от привода круговой дискретной подачи, и систему программного управления шпинделем долбяка и столом. Кроме того, станок снабжен размещенной на станине с возможностью прямолинейного перемещения стойкой для размещения шпинделя долбяка и устройства его качания, которое выполнено в виде соединенного с приводом рычага, размещенного с возможностью качания на оси, смонтированной в плоскости, проходящей в позиции обработки через среднюю часть нарезаемого колеса и жестко связанной с рычагом телескопической штанги, соединенной с приводом круговой дискретной подачи шпинделя, при этом направляющие для прямолинейного перемещения стола расположены на станине в плоскости, параллельной оси качания шпинделя, а в систему программного управления станком введены первичные преобразователи импульсов перемещения рычага и стола, соответственно смонтированные на стойке и станине. The essence of the invention is that the machine for processing gears with a curved tooth shape comprises a spindle for a cutter mounted rotatably from a circular discrete feed drive, reciprocating movement and swinging from a device including a drive with two-way articulated suspension mounted on the bed guides with the possibility of rectilinear movement, a table for accommodating the cutting wheel located rotatably from the drive of a circular discrete feed, and a program system Upgrade Binaries cutter spindle control and a desk. In addition, the machine is equipped with a rack placed on the bed with the possibility of rectilinear movement to accommodate the spindle of the cutter and its swing device, which is made in the form of a lever connected to the drive, placed with the possibility of swing on an axis mounted in a plane passing in the processing position through the middle part of the cut wheels and rigidly connected with the lever of the telescopic rod connected to the drive of a circular discrete feed of the spindle, while the guides for the straight movement of the table is located They are mounted on a bed in a plane parallel to the axis of swing of the spindle, and primary converters of pulses of movement of the lever and table, respectively mounted on the stand and bed, are introduced into the machine control system.

Фиг. 1 3 станок для обработки зубчатых колес с наружными и внутренними зубьями, имеющими криволинейную форму по длине зуба. FIG. 1 3 machine for processing gears with external and internal teeth having a curved shape along the length of the tooth.

Фиг.4 эскиз нарезаемого колеса с внутренними криволинейными зубьями. Figure 4 sketch of the cut wheel with internal curved teeth.

Фиг.5 вид по стрелке Г на фиг.4. Figure 5 is a view along arrow G in figure 4.

Станок выполнен следующим образом. The machine is made as follows.

В кулачках 1 (фиг.1) обоймы 2 с вертикальной осью вращения размещено нарезаемое колесо 3. Обойма 2 установлена на радиально-упорной опоре 4, размещенной в столе 5 и запертой в осевом направлении двумя стопорными кольцами 6 и 7, закрепленными соответственно на свободных торцах обоймы 2 и стола 5, который размещен на продольном суппорте 8, перемещаемом со скоростью S_n по ответным прямолинейным направляющим станины 9 в плоскости, параллельной оси качания 10 шпинделя 11 долбяка 12, приводом М 4 (13) (фиг.2) посредством ходового винта 14 и гайки 15. Круговая дискретная подача нарезаемого колеса 3 S_кр. (3) обеспечивается приводом М 1 (16), связанным с редуктором 17, выходное звено 18 (фиг.1) которого сопрягается с зубчатым венцом 19 обоймы 2. Шпиндель 11 долбяка 12 установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения со скоростью V_Д (фиг.2) от гидравлического привода (на чертеже не показан) и вращения от привода М2 (20) круговой дискретной подачи S_кр. (n) на имеющей прямолинейное перемещение по станине 9 стойки 21. На стойке 21 размещено устройство качания шпинделя, выполненное в виде соединенного с приводом 20 рычага 22, размещенного с возможностью качания на оси 10, смонтированной в плоскости, проходящей в позиции обработки через среднюю часть нарезаемого колеса 3. С рычагом 22 жестко связана телескопическая штанга 23, соединенная с приводом 20 круговой дискретной подачи шпинделя 11. Качательное и возвратно-поступательное перемещение долбяка 12, связанного с рычагом 22 в плоскости, перпендикулярной продольному перемещению суппорта 8 стола 5, осуществляемого со скоростью S_px и S_xx соответственно рабочего и холостого ходов долбяка 12, обеспечено приводом линейного перемещения двойного действия М3 (24), имеющим двухстороннюю шарнирную подвеску посредством шарнира 25, связанного с перемещающейся стойкой 21, а посредством другого шарнира 26 своим штоком 27 соединен с рычагом 22.In the cams 1 (Fig. 1) of the yoke 2 with a vertical axis of rotation, a cutting wheel 3 is placed. The yoke 2 is mounted on an angular contact support 4 located in the table 5 and axially locked by two retaining rings 6 and 7, respectively mounted on the free ends holders 2 and table 5, which is placed on a longitudinal support 8, moved at a speed S _n along the mating rectilinear guides of the frame 9 in a plane parallel to the swing axis 10 of the spindle 11 of the dolbyak 12, driven by M 4 (13) (Fig. 2) by means of a lead screw 14 and nuts 15. Circular disc Supply of cut wheel 3 S _cr. (3) is provided by a drive M 1 (16) connected to the gear 17, the output link 18 (Fig. 1) of which is mated with the ring gear 19 of the cage 2. The spindle 11 of the cutter 12 is mounted with the possibility of reciprocating movement with a speed V _D (Fig. .2) from a hydraulic drive (not shown in the drawing) and rotation from the drive M2 (20) of a circular discrete feed S _cr. (n) on the rack 21 having a rectilinear movement along the bed 9. On the rack 21 there is a spindle swing device made in the form of a lever 22 connected to the drive 20, swingably mounted on an axis 10 mounted in a plane passing in the processing position through the middle part cutting wheel 3. A telescopic rod 23 is rigidly connected to the lever 22, connected to the drive 20 of the discrete circular feed of the spindle 11. The rocking and reciprocating movement of the cutter 12, connected with the lever 22 in the plane, perpendicular oh longitudinal movement of carriage 8, section 5, carried out at a speed S _px and S _xx respectively working and idle strokes cutter 12, provided with drive linear movement M3 double action (24) having a two-way hinge suspension means of a hinge 25 associated with the moving rack 21, and through another hinge 26 with its rod 27 is connected to the lever 22.

Перемещающаяся стойка 21 имеет регулировочное перемещение S_R3 при необходимости изменения радиуса кривизны нарезаемых зубьев R₃, что обеспечивается, например, ручным приводом, при помощи гайки 28 и ходового винта 29 с маховиком 30. Кроме того, обойма 2 снабжена сквозными радиальными окнами 31, через которые в кольцевой стружкосборник 32 отводится стружка.The moving stand 21 has an adjusting movement S _R3 if it is necessary to change the radius of curvature of the cut teeth R ₃ , which is ensured, for example, by a manual drive, by means of a nut 28 and a spindle 29 with a flywheel 30. In addition, the cage 2 is provided with through radial windows 31, through which in the annular chip collector 32 is diverted chips.

Система программного управления станком включает программатор П (33), связанный посредством функционального канала 34 с компаратором (устройством сравнения) К (35), который через канал 36 передачи управляющей информации связан с многофункциональным усилителем У (37), управляющие импульсы от которого посредством каналов 38, 39, 40, 41 (фиг.2) направляются на исполнительные устройства соответственно М1 (16), М2 (20), М3 (24) и М4 (13). Кроме того, система управления станком имеет обратные связи: 42 (фиг.1) по фазовому положению обоймы 2 с нарезаемым колесом 3, контролируемому первичным преобразователем импульсов ПП1 (43) при помощи отсчетного устройства 44, жестко связанного с обоймой 2, 45 по фазовому положению долбяка 12, контролируемого первичным преобразователем импульсов ПП2 (46), 47 по числу двойных ходов возвратно-поступательных и качательных перемещений рычага 22, контролируемого первичным преобразователем импульсов ПП3 (48), смонтированным на перемещающейся стойке 21, и 49 по величине и направлению продольного перемещения суппорта 8, контролируемого первичным преобразователем импульсов ПП4 (50), смонтированным на станине 9, посредством отсчетного устройства 51, закрепленного на продольном суппорте 8 стола 5. The machine software control system includes a programmer P (33), connected via a functional channel 34 to a comparator (comparison device) K (35), which is connected via a control information transmission channel 36 to a multifunction amplifier U (37), whose control pulses are transmitted via channels 38 , 39, 40, 41 (FIG. 2) are sent to actuators, respectively, M1 (16), M2 (20), M3 (24) and M4 (13). In addition, the machine control system has feedbacks: 42 (Fig. 1) according to the phase position of the cage 2 with the cut wheel 3, controlled by the primary pulse converter PP1 (43) using the reading device 44, which is rigidly connected to the cage 2, 45 by the phase position dolbyak 12, controlled by the primary pulse converter PP2 (46), 47 by the number of double strokes of the reciprocating and oscillating movements of the lever 22, controlled by the primary pulse converter PP3 (48) mounted on a moving rack 21, and 49 by elichine direction and longitudinal movement of slide 8 controlled by the primary pulse converter PP4 (50) mounted on the frame 9 by means of reading device 51, fixed to the longitudinal section 8, the caliper 5.

Работа станка осуществляется следующим образом. The work of the machine is as follows.

Например, в случае нарезания внутренних зубьев с криволинейной формой. Перед нарезанием методом дискретного обката внутренних зубьев цилиндрического колеса 3 программатором 33 формируются заданные режимные параметры: скорость рабочего хода (движения резания) S_p.x. и холостого хода S_x.x., долбяка 12, амплитуда его качания, определяемая величиной центрального угла α (фиг.4), зависящего от радиуса кривизны зубьев R₃ и ширины B нарезаемого колеса 3, а также величины зависимых круговых дискретных подач нарезаемого колеса 3 S_кр. (3) и долбяка 12 S_кр. (n) фиг.1. В процессе нарезания зубьев сформированная программатором 33, например, в цифровом виде информация посредством канала связи 34 подается на компаратор 35, где на основе сравнения заданной информации и информации, поступающей от обратных связей, вырабатываются управляющие импульсы, направляемые через канал 36 на многофункциональный усилитель 37, от которого затем они передаются по функциональным связям 38, 39, 40 и 41 на соответствующие исполнительные механизмы: М1 (16) обеспечения круговой дискретной подачи нарезаемого колеса 3 S_кр. (3), М2 (20) обеспечения круговой дискретной подачи долбяка 12 S_кр. (n), М3 (24) осуществления качательных возвратно-поступательных перемещений долбяка 12 S_p.x. и S_x.x., а также М4 (13) обеспечения возвратно-поступательного перемещения S_n продольного суппорта 8 совместно с размещенным на нем нарезаемым колесом 3 в плоскости, перпендикулярной плоскости качания рычага 22.For example, in the case of cutting internal teeth with a curved shape. Before cutting by the method of discrete rolling of the internal teeth of the cylindrical wheel 3 with the programmer 33, the set operating parameters are formed: the speed of the working stroke (cutting movement) S _px and idle speed S _xx , cutter 12, its swing amplitude, determined by the value of the central angle α (figure 4), depending on the radius of curvature of the teeth R ₃ and the width B of the cutting wheel 3, as well as the magnitude of the dependent circular discrete feeds of the cutting wheel 3 S _cr. (3) and the cutter 12 S _cr. (n) FIG. 1. In the process of cutting teeth, the information generated by the programmer 33, for example, in digital form via a communication channel 34 is fed to a comparator 35, where, based on a comparison of the set information and information received from the feedbacks, control pulses are generated that are sent through the channel 36 to the multifunction amplifier 37, from which they are then transferred via functional connections 38, 39, 40 and 41 to the corresponding actuators: M1 (16) for providing a circular discrete feed of the cut wheel 3 S _cr. (3), M2 (20) ensure circular discrete feed of the cutter 12 S _cr. (n), M3 (24) of oscillating reciprocating movements of the cutter 12 S _px and S _xx , as well as M4 (13) of providing reciprocating movement S _{n of the} longitudinal support 8 together with the cut wheel 3 placed on it in a plane perpendicular the swing plane of the lever 22.

Долбяк 12 вместе со своим приводом 20, размещенным на телескопической штанге 23, жестко связанной с рычагом 22, совершает качательные перемещения с фазовой амплитудой a: движение резания в направлении рабочего хода со скоростью S_p.x. и движения холостого хода со скоростью S_x.x при отводе долбяка 12 в исходное положение. В конце каждого рабочего хода, с целью уменьшения трения, долбяк 12 как обычно совершает отскок от обработанной поверхности в сторону оси вращения нарезаемого колеса 3 (не показано). Амплитуда α качания долбяка 12 и число его двойных качаний контролируются первичным преобразователем импульсов ПП 3 (48) числа двойных качаний, информация от которого передается по каналу 47 на компаратор 35, где по окончании каждого холостого хода вырабатываются командные импульсы на совершение долбяком 12 и нарезаемым колесом 3 синхронных круговых дискретных перемещений соответствующих круговым подачам S_кр. (n) и S_кр. (3). При этом командные импульсы, преобразованные в усилителе 37, направляются затем по каналам соответственно 38 и 39 на исполнительные механизмы 16 и 20 круговых подач S_кр (3) нарезаемого колеса 3 и S_кр. (n) долбяка 12. Синхронизация круговых дискретных подач S_кр. (3) и S_кр. (n) осуществляется с учетом их различия, определяемого передаточным отношением сопрягаемой пары: долбяк 12 нарезаемое колесо 3 и обеспечивается наличием обратных связей по дискретному перемещению нарезаемого колеса 3, и долбяка 12 на каждый двойной качательный ход рычага 22. Информация контроля дискретного фазового перемещения нарезаемого колеса 3, получаемая посредством первичного преобразователя импульсов ПП1 (43) и отсчетного устройства 44, по каналу обратной связи 42 передается на компаратор 35. Дискретное фазовое перемещение долбяка 12 контролируется первичным преобразователем ПП2 (46), от которого величина измеренного сигнала посредством канала 45 также направляется в компаратор 35.Dolbyak 12, together with its drive 20, mounted on a telescopic rod 23, rigidly connected to the lever 22, makes oscillating movements with a phase amplitude a: the cutting movement in the direction of the working stroke with speed S _px and idle movement with speed S _xx when the chisel 12 is retracted to the starting position. At the end of each working stroke, in order to reduce friction, the cutter 12 as usual makes a rebound from the machined surface towards the axis of rotation of the cut wheel 3 (not shown). The amplitude α of the rocking of the cutter 12 and the number of its double swings are controlled by the primary pulse converter PP 3 (48) of the number of double swings, the information from which is transmitted via channel 47 to the comparator 35, where at the end of each idle, command pulses are generated for making the cutter 12 and the cut wheel 3 synchronous circular discrete movements corresponding to circular feeds S _cr. (n) and S _cr. (3). In this case, the command pulses converted in the amplifier 37 are then sent via channels 38 and 39, respectively, to the actuators 16 and 20 of the circular feeds S _cr (3) of the cut wheel 3 and S _cr. (n) dolbyak 12. Synchronization of circular discrete feeds S _cr. (3) and S _cr. (n) taking into account their differences, determined by the gear ratio of the mating pair: cutter 12 chopped wheel 3 and is provided by the presence of feedback on the discrete movement of the chopped wheel 3, and the cutter 12 for each double swing motion of the lever 22. Information control discrete phase movement of the chopped wheel 3, obtained by the primary pulse converter PP1 (43) and the reading device 44, is transmitted via feedback channel 42 to the comparator 35. Discrete phase movement of the cutter 12 Roller primary transducer PP2 (46), from which the value of the measured signal through channel 45 is also sent to the comparator 35.

При движении по дуге окружности радиусом R₃ (фиг.4) долбяк 12 одновременно перемещается по дуге окружности делительного диаметра D_e. Это движение обеспечивается программатором 33 (фиг.1) по заданной функциональной зависимости смещения продольного суппорта 8 стола 5 DS_ni в продольном направлении от величины фазового положения долбяка 12 в точке d (фиг.4) относительно точки а, измеряемого величиной угла α_i ΔS_ni = F(α_i), которая в общем виде может быть представлена следующим уравнением:

где:
A (D_e/2)cos{arc sin{R₃{1 cos [arc sin (B/2R₃)]/D_e}/2}
B R₃{1 cos[arc sin (B/2R₃)}/2;

При этом величина смещения продольного суппорта 8 стола 5 ΔS_ni относительно точки а контролируется каналом 49 (фиг.1) обратной связи по перемещению продольного суппорта 8, по которому измеряемая информация от первичного преобразователя импульсов 50 направляется в компаратор 35.When moving along an arc of a circle of radius R ₃ (Fig. 4), the cutter 12 simultaneously moves along an arc of a circle of a pitch diameter D _e . This movement is provided by the programmer 33 (Fig. 1) for a given functional dependence of the displacement of the longitudinal support 8 of the table 5 DS _ni in the longitudinal direction on the value of the phase position of the cutter 12 at point d (Fig. 4) relative to point a, as measured by the angle α _i ΔS _ni = F (α _i ), which in general terms can be represented by the following equation:

Where:
A (D _e / 2) cos {arc sin {R ₃ {1 cos [arc sin (B / 2R ₃ )] / D _e } / 2}
BR ₃ {1 cos [arc sin (B / 2R ₃ )} / 2;

In this case, the displacement of the longitudinal support 8 of the table 5 ΔS _ni relative to point a is controlled by the feedback channel 49 (Fig. 1) for the movement of the longitudinal support 8, through which the measured information from the primary pulse converter 50 is sent to the comparator 35.

Одновременное перемещение долбяка 12 по дугам двух окружностей R₃ (фиг. 4) и D_e (фиг.5) расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях, в итоге обеспечивает его движения по сложной траектории, соответствующей криволинейной продольной форме нарезаемого зуба, расположенной на воображаемой цилиндрической поверхности диаметром D_e. Движение обката при этом выполняется за счет согласованных круговых перемещений долбяка 12 и нарезаемого колеса 3 с круговыми дискретными подачами S_кр (n) и S_кр (3), совершаемыми на каждое двойное качательное движение рычага 22.The simultaneous movement of the cutter 12 along the arcs of two circles R ₃ (Fig. 4) and D _e (Fig. 5) located in mutually perpendicular planes, as a result, ensures its movement along a complex path corresponding to the curved longitudinal shape of the cut tooth located on an imaginary cylindrical surface diameter D _e . The rolling movement in this case is performed due to the coordinated circular movements of the cutter 12 and the cut wheel 3 with discrete circular feeds S _cr (n) and S _cr (3) committed for each double swinging movement of the lever 22.

Claims

A machine for processing gears with a curved tooth shape, comprising a spindle for a cutter mounted rotatably from a circular discrete feed drive, reciprocating and swinging from a device including a drive with two-way articulated suspension mounted on the bed guides with the possibility of rectilinear movement of the table for placement of a cut wheel, rotatably arranged from a discrete feed drive, and a spindle program control system and the table, characterized in that the machine is equipped with a rack placed on the bed with the possibility of rectilinear movement to accommodate the spindle of the dolby and its swinging device, which is made in the form of a lever connected to the drive, placed with the possibility of swinging on an axis mounted in a plane passing in position processing through the middle part of the cut wheel and rigidly connected to the lever of the telescopic rod connected to the drive of the discrete circular feed of the spindle, while the guides for straight table movements are located on the bed in a plane parallel to the axis of rotation of the spindle, and primary converters of pulses of movement of the lever and table, respectively, mounted on the stand and bed are introduced into the machine control system.