Разработка проекта модернизации зубоприканых станков для холодного прикатывания зубьев колес автомобилей с предварительной стабилизацей припуска под прикатывание

В настоящее время станки для накатывания профилей двумя накатниками выпускаются в Германии, ПНР, Италии, Франции, Японии, Бельгии, США и других странах. Представляют интерес некоторые конструкции зарубежных станков, разработанные в последние годы, и выпускавшиеся ранее. К ним относятся профиленакатные станки фирмы PEE-WEE (Германия) серии CNC- «Стандарт» и станки серии UPW предназначенные для производства резьб, профилей и шлицев. Станки серии CNC, обеспечивающие усилие на накатниках от 15 до 35 тонн, оснащаются гидравлическим устройством выбора люфтов шпинделей и гидроцилиндром перемещения подвижной бабки с устройством ЧПУ. Управляющая программа оснащена преобразователем оборотов для бесступенчатого выбора оборотов шпинделя и интегрирована в управление системой контроля качества. Управление и ввод данных, а также обратная связь со станком производится при помощи дисплея.

Станки серии UPW обеспечивают усилие на накатниках от 5 до 85 тонн и оснащаются преобразователем для бесступенчатого выбора оборотов шпинделя, предназначены для ручной загрузки, но могут быть частично или полностью автоматизированы.

Станки этой серии выпускаются также с усилием на накатниках 15, 20 и 24 тонны с электромагнитной муфтой и датчиками поворота шпинделя на нужный угол. Это позволяет благодаря указателю на дисплее угловой позиции шпинделя обеспечить быструю смену накатного инструмента и максимально уменьшить время переналадки станка на другое изделие.

В Техническом университете «МАМИ» совместно с Мытищинским машиностроительным заводом (ЗАО «Метровагонмаш») с целью существенного повышения точности, производительности, стабильности и экономической эффективности зубообработки цилиндрических колёс холодным прикатыванием выполнена модернизация профиленакатного станка VPW- 63 путём снабжения его узлом стабилизации припуска под отделочную обработку зубьев. В процессе модернизации были учтены специфические особенности процесса холодного калибрования зубьев в условиях массового производства зубчатых колёс и конструкция самого станка.

Основные технические характеристики базового станка модели UPW-63 следующие: длина хода подвижной накатной бабки - 60 мм, наибольшее (наименьшее) межосевое расстояние шпинделей - 420 (200) мм, предельные диаметры обрабатываемого изделия - 25...200 мм, наибольший диаметр накатников - 300 мм, наибольшая длина посадочных мест на шпинделях 200 мм, высота шпинделей над станиной -260 мм, частота вращения накатных шпинделей 10... 100 мин'1, мощность электродвигателя привода накатных шпинделей -22 кВт, масса станка - 7,5 т.

С целью модернизации на станке установлена консоль 1 (Рис. 11.16.) с закрепленной на ней силовой головкой 2, оснащенной шевером 3. Обрабатываемое зубчатое колесо 4 закрепляется на шпинделе зажимного приспособления 5. Крестообразный суппорт 6 служит для обеспечения рабочей подачи при шевинговании, быстрого подвода обрабатываемого зубчатого колеса в рабочую зону (между накатниками 7) и обеспечения радиального перемещения зубчатого колеса в процессе холодного калибрования зубьев. Привод крестообразного суппорта 6 осуществляется от гидроцилиндра 8, установленного на консоли 9.

Основная цель модернизации профиленактного станка модели UPW-63 заключалась в повышении стабильности, точности и производительности финишной обработки шестерен коробки отбора мощности (КОМ) автосамосвала ЗИЛ-ММЗ в условиях нестабильной точности заготовок, поступающих на обработку (после зубофрезерования).

Общая компоновка модернизированного профиленакатного станка

Рис. 11.16. Общая компоновка модернизированного профиленакатного станка:

  • 1 - консоль, 2 - силовая головка, 3 - шевер, 4 - обрабатываемое зубчатое колесо,
  • 5 - зажимное приспособление, б - крестообразный суппорт, 7 - накатники,
  • 8 - гидроцилиндр, 9 - консоль

При модернизации станка решаются следующие задачи:

  • • разработка конструкции узла стабилизации припуска под холодное прикатывание зубьев;
  • • выбор способа перемещения обрабатываемого зубчатого колеса из зоны стабилизации припуска в рабочую зону холодного прика- тывания;
  • • проработка вопросов компоновки дополнительных узлов на базовом станке;
  • • обеспечение возможности дополнительной подачи охлаждающей жидкости в зону шевингования для полного удаления стружки перед холодным прикатыванием зубьев;
  • • обеспечение возможности беззазорной установки заготовки зубчатого колеса на рабочем приспособлении с целью максимального уменьшения возможной погрешности установки.

При модернизации в станок вносятся следующие конструкторские изменения:

Узел стабилизации припуска под холодное прикатывание зубьев был выполнен в виде шевинговальной головки с шевером для однопроходного шевингования зубьев колес. Шевинговальная головка была создана на базе силовой головки модели 1УХ4035.300, имеющей следующие технические характеристики: пределы чисел оборотов шпинделя- 72...3972 мин'1, пределы подач на оборот шпинделя- 0,006... 1,909 мм/об, номинальная мощность электродвигателя - 1,1...3,0 кВт, высота от оси шпинделя до основания направляющей плиты 220 мм, максимальное перемещение корпуса головки по направляющей плите -140 мм, максимальная масса головки с электродвигателем - 187... 198 кг, габаритные размеры с электродвигателем и зубчатым приводом 425x870x250 мм.

Присоединительные размеры силовой головки, необходимые для проектирования технологической оснастки представлены на рис. 11.17.

Схема габаритных и присоединительных размеров силовой головки

Рис. 11.17. Схема габаритных и присоединительных размеров силовой головки

При установке на станке силовая головка крепится на наклонной консоли под углом 15°, что соответствует углу скрещивания осей при шевинговании. Установка взаимного положения инструмента и детали при шевинговании производится посредством ручного перемещения корпуса головки по установочной плите. Подача при шевинговании осуществляется за счет прямолинейного перемещения обрабатываемой детали относительно шевера. При этом, механизм подач шпинделя головки должен быть отключен.

Частота вращения шпинделя силовой головки при обработке шестерен КОМ устанавливалась в пределах 140... 160 мин'1.

Крестообразный суппорт выполнен в виде направляющей 1 (рис. 11.18.), по которой перемещается продольная каретка 2. На последней установлена поперечная каретка 3 с пазом для закрепления зажимного приспособления.

Продольная каретка 2 имеет специальный паз, в котором размещены упор 4, пружина 5 и крышка 6.

Конструкция крестообразного суппорта

Рис. 11.18. Конструкция крестообразного суппорта: 1 - направляющая;

  • 2 - продольная каретка; 3 - поперечная каретка; 4 - упор; 5 - пружина;
  • 6 - крышка; 7 - регулировочный винт

Цикл перемещений продольной каретки обеспечивается гидроприводом и состоит из перемещения со скоростью рабочей подачи при однопроходном шевинговании, быстрого перемещения заготовки в зону холодного калибрования, а также быстрого возврата ее в исходное положение.

В процессе холодного прикатывания зубьев поперечная каретка 3 перемещается вместе с подвижной накатной бабкой станка в радиальном направлении до зацепления с накатником, закрепленным на шпинделе неподвижной накатной бабки. Во время отвода подвижной накатной бабки в исходное положение поперечная каретка 3 под действием пружины 5 также возвращается в исходное положение.

Для регулирования положения обрабатываемой заготовки зубчатого колеса относительно инструмента служит винт 7, установленный в резьбовом отверстии продольной каретки 2.

На станке крестообразный суппорт размещается в зоне между накатными бабками и при обработке играет роль приспособления- спутника, перенося заготовку зубчатого колеса из одной зоны обработки в другую.

Зажимное приспособление модернизированного профи- леприкатного станка было специально спроектировано для обработки шестерен КОМ автосамосвала ЗИЛ-ММЗ и обеспечивало надежное закрепление заготовки как на позиции холодного прикатывания зубьев, так и на позиции шевингования. Приспособление имело механический привод с использованием зажимной гофрированной втулки (рис. 11.19.).

Корпус приспособления 1 сварной конструкции закреплялся на крестообразном столе станка четырьмя болтами. В корпусе 1 на дуп- лексированных радиально-упорных роликовых подшипниках 3 размещен вал-оправка 2. Подшипники фиксируются в корпусе крышками 4 и 6. Один конец вала-оправки 2 имеет шестигранник для фиксации вала при закреплении заготовки. Другой конец вала имеет посадочные поверхности под гофрированную втулку 7, разрезную шайбу 8 и резьбу для зажимной гайки 9.

Конструкция зажимного приспособления

Рис. 11.19. Конструкция зажимного приспособления: 1 - корпус; 2 - вал-оправка;

3 - радиально-упорные подшипники; 4,6 - крышки корпуса; 7 - гофрированная втулка; 8 - переходная разрезная втулка; 9 - зажимная гайка

 
Посмотреть оригинал