ТЕХНИЧЕСКАЯ ОСНАСТКА ДЛЯ ЗАТОЧКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ФРЕЗ С ВИНТОВОЙ РЕЖУЩЕЙ КРОМКОЙ НА БАЗЕ ТОКАРНЫХ СТАНКОВ С ЧПУ

Технологическая оснастка - это устройства или механизмы, которые дополняют технологическое оборудование и служат для обеспечения безопасности труда рабочего и повышения производительности выполнения операции[1,c. 248].

Она представляет собой совокупность режущего, измерительного инструмента и приспособлений, используемых для базирования, закрепления и контроля обрабатываемых деталей на различном технологическом оборудовании: металлообрабатывающих станках, прессах, измерительных машинах и др.

Использование приспособлений способствует повышению точности и производительности обработки и сборки изделий, производительности контроля деталей; обеспечивает механизацию и автоматизацию технологических процессов, снижение квалификации работ, расширение технологических возможностей оборудования и повышение безопасности работ.

Конструирование приспособлений обусловлено высоким удельным весом затрат, связанных с технологическим оснащением, в себестоимости продукции, поскольку проектирование и производство оснастки носит индивидуальный характер и зависит от конкретных конструктивно-технологических параметров каждого обрабатываемого изделия.

Приспособление проектируется для установки на суппорт токарного станка с ЧПУ, такого как 16К20Ф3, МК6056.

Шлифовальные головки представляют собой специальную конструкцию, которая используется для значительного расширения возможностей станка токарной группы. Этот механизм условно относится к оснастке.

Принимая как базу принципиальное устройство шлифовальной головки типа ВГР-300 и учитывая особенности шлифовальной обработки зубьев цилиндрической фрезы.

Конструкция приспособления включает в себя электродвигатель для приведения во вращение шлифовальный круг. Шлифовальный круг жестко закрепляется на валу шпиндельного узла, который соединен с валом электродвигателя через упругую муфту для уменьшения вибрации и компенсирования отклонений от соосности и параллельности осей вала двигателя и шпинделя.

Кинематическая схема привода приспособления показана на рисунке 1.

1 – шлифовальный круг; 2 – подшипниковые опоры шпинделя; 3 – упругая муфта; 4 – электродвигатель.

Рисунок 1. Кинематическая схема приспособления

 Исходя из того, что большинство промышленных установок питаются переменным током частотой 50 Гц напряжением 380 В, применяется электродвигатель переменного тока асинхронный, что позволяет регулировать частоту вращения электродвигателя устройством ЧПУ станка. Режим работы двигателя периодический кратковременный S3. Климатическое исполнение двигателя выбираем для работы в умеренном климате – У1.

Принимаем электродвигатель переменного тока асинхронный тип АИР63В2 с характеристиками: номинальная частота вращения ротора 3000 об/мин, потребляемая мощность 0,55 кВт, КПД 85 %, масса 5,5 кг. [2,c. 784]. Конструктивные исполнения и способ монтажа по ГОСТ 2479-79.

В упругих муфтах усилие между полумуфтами передается через упругие элементы, которые предназначены для амортизации толчков и ударов, демпфирования колебаний и предупреждения резонансов, компенсации несоосности и непараллельности валов.

Наиболее ответственным элементом конструкции приспособления для заточки является шпиндельный узел - конечное звено привода главного движения и часть несущей системы станка или оборудования. Состоит из шпинделя и расположенных на нем опор и приводных элементов (шестерен, шкивов, муфт.

Для обеспечения высокой точности обработки следует применять прецизионные подшипники шпинделя, а сам шпиндель выполнять с минимальными отклонениями и допусками.

Корпус шпиндельного узла для упрощения изготовления проектируем в виде толстостенной стальной трубы, с двух сторон которой выполнены с высокой точностью посадочные места под подшипники. Подшипники запрессовываются в корпус и фиксируются стопорными кольцами, которые вставляются в канавки корпуса шпиндельного узла.

Корпус приспособления представляет собой сварную конструкцию из стальных плит, на которую крепится электродвигатель и шпиндельный узел.

К корпусу крепится монтажная пластина, с помощью которой приспособление закрепляется в резцедержателе токарного станка. На монтажной пластине необходимо предусмотреть возможность поворота приспособления для выставления угла 1 – 2 ° между затачиваемой кромкой и торцом шлифовального круга (рисунок 2, а). Для этого в монтажной пластине имеется резьбовое отверстие с винтом, вращением которого осуществляется выставление требуемого угла (рисунок 2, б).

а                                                    б

а – положение кромки зуба и торца круга; б – регулировочный винт

Рисунок 2. Устройство регулирования угла наклона круга

Затачивание зубьев фрезы производится последовательно зуб за зубом. Поворот на следующий зуб производится вручную. Для обеспечения движения шлифовального круга по затачиваемой поверхности зуба предусмотрено устройство позиционирования круга относительно поверхности во время их взаимного перемещения, т.к. режущая кромка зуба фрезы образует винтовую поверхность. В специализированных заточных станках имеется возможность настраивать поворот затачиваемого инструмента на необходимый угол в процессе заточки. В данном приспособлении позиционирование осуществляется с помощью упора (рисунок 3), который перемещается по режущей кромке предыдущего зуба. Зуб прижимается к упору силой резания при заточке. Предусмотрена возможность регулировки упора по высоте.

Устройство позиционирования обеспечивает поворот зуба фрезы в процессе заточки на требуемый угол: когда шлифовальный круг двигается вдоль затачиваемой кромки, силы резания стараются провернуть фрезу вокруг оси в центрах, этому препятствует упор, на который опирается зуб, расположенный над затачиваемым; упор находится над кругом и перемещается вместе с ним продольной подачей станка копируя винтовую линию зуба.

Рисунок 3. Устройство позиционирования

Таким образом, настроив расчетное значение рабочей подачи суппорта станка с установленным в резцедержателе приспособлением, выставленным относительно затачиваемой кромки, возможно производить заточку цилиндрической фрезы по задней поверхности зуба с высокой точностью. Компоновка приспособления показана на рисунке 4.

Рисунок 4. Компоновка разрабатываемого приспособления

Положение приспособления при эксплуатации показано на рисунке 5.

Рисунок 5. Рабочее положение приспособления относительно фрезы

В данном приспособлении конструкция корпуса сварная, поэтому для изготовления применяем сталь 20 ГОСТ 1050-88, сталь конструкционная углеродистая качественная, обладает достаточной прочностью в состоянии поставки (σ_в = 390 - 440 МПа), хорошо сваривается всеми видами сварки. В качестве заготовки используется прокат толстолистовой по ГОСТ 1577-93.

Черновая обработка поверхностей заготовки производится на фрезерном станке. После операции сварки окончательная обработка, сверление отверстий, фрезерование шпоночного паза производится на координатно-расточном станке для обеспечения высокой точности расположения поверхностей.

К корпусу шпиндельного узла предъявляются высокие требования по жесткости конструкции и точности расположения посадочных поверхностей для подшипников. Для изготовления принимаем материал сталь 40Х ГОСТ 4543-71 конструкционная легированная. В качестве заготовки принимается толстостенная труба по ГОСТ 8731-74. Предварительная обработка ведется на токарном станке, окончательная обработка посадочных поверхностей для подшипников на координатно-расточном станке.

Шпиндельный вал изготавливается из стали 40Х. Для достижения высокой прочности и жесткости необходима упрочняющая термическая обработка: закалка в масле и отпуск после предварительной механической обработки поверхности. Окончательная обработка проводится тонким точением на токарном станке повышенной точности либо шлифованием на кругло-шлифовальном станке, в зависимости от имеющегося оборудования.

Верхняя и нижняя призмы, монтажная пластина изготавливаются из стали 40Х, черновая обработка производится на фрезерном станке, окончательная на координатно-расточном.

Остальные нестандартизированные элементы приспособления изготавливаются из стали Ст3 ГОСТ 380-2005 с применением фрезерных и сверлильных операций.

Применение данного приспособления на предприятиях, имеющих токарные станки с ЧПУ, позволяет избежать закупки  специализированых шлифовальных станков. Благодаря применению данного приспособления на базе станка с ЧПУ, получаем точность обработки свойственную установленной системе ЧПУ, тем самым предприятие получает возможность заточки фрез, требующих высокой точности.

Список литературы:

1. Горошкин, А.К. Приспособления для металлорежущих станков.: Справочник/А.К. Горошкин – М.: Машиностроение, 1979.
2. Обработка металлов резанием: Справочник технолога / Под общ. ред. А.А. Панова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 2004.