Резцовая головка

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН др В 23 Е 21 ПИСА ЗОБ НИ(21 (22 (46 м ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС) 07.09.83. Вюл. Р 33 (72) Ю, Н. Федоров и Г. В. Гусев (71) Тульский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт(56) 1. Авторское свидетельство СССР М 770690, кл. В 23 Р 21/04, 1980 . (54)(57) РЕЗЦОВАЯ ГОЛОВКА, содержа-щая корпус, выполненный в виде двух усеченных конусов, направленных друг к другу малыми основаниями, на поверхности которых установлены резцы по винтовой линии, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью автоматизации управления процессом зубо 5обработки и повышения точности абработки, головка снабжена датчикомконтроля длины общей нормали зубчатого колеса, содержащим два контактных преобразователя, размещенныхв гнездах конусов корпуса головкивдоль резцов, причем угол проФиляконтактирующей поверхности измерительного преобразователя одного конуса больше, а второго - меньше угла проФиля соответствующих профилирующих звольвенту в заданной дляизмерения точке зуба резцов на величину угла обката между их положением при окончании Формообразованиязвольвентного участка зуба в этойточке и положением преобразователейпри измерении в ней.10 Изобретение относится к обработке металлов резанием, в частности к зубореэному инструменту, предназначенному для чистовой обработки зубчатых иэделий, применяемых в различных отраслях машиностроения.Известна резцовая головка, содержащая корпус, состоящий из двух конусов, обращенных друг к другу малыми основаниями, на наружных поверхностях которого установлены вдоль винтовой линии резцы, образующие неполный виток Ц .Недостатком укаэанного инструмента является ограничение возможностей для автоматического управления точ ностью чистовой эубообработки из-за значительных временных задержек между возникновением отклонения контролируемого параметра (длины общей нормали обрабатываемого зубчатого колеса) от заданного значения и моментом осуществления активного воздействия на ход процесса зубообработки (автоподналадки) с целью уст. ранения этого отклонения. Это вызвано измерением контролируемого параметра и, следовательно, регистрацией, его отклонения на специально оснащенной измерительной позиции, а не в процессе формообразования зубчатого венца, что приводит также к усложнению оборудования, снижению точности автоматического управления и эффективности управляемого процесса вцелом.Целью изобретения является автома-З 5 тизация управления процессом эубообработки и повышение точности.Поставленная цель достигается тем, что резцовая головка снабжена датчиком контроля длины общей норма ли зубчатого колеса, содержащим два контактных преобразователя, размеценных в гнездах конусов корпуса головки вдоль резцов, причем угол профиля контактирующей поверхности 45 измерительного преобразователя одного конуса головки больше, а второго - меньше угла профиля соответствующих профилирующих эвольвенту в заданной для измерения точке зуба резцов на величину угла обката между их поло жением при окончании формообразова ния эвольвентного участка зуба в этой точке и положением преобразова. телей при измерении в ней.На фиг. 1 представлена реэцовая головка и обрабатываемое зубчатое колесо в момент измерения контролируемого параметра, вид сверху, на фиг. 2 - разрез А-А фиг, 1, на фиг,3- вид В на фиг. 1, на фиг. 4 - схема 60 определения угла профиля контактной поверхности одного Из преобразователей датчика для заданной точки измерения на эвольвентном участке зуба обрабатываемого колеса. Инструмент состоит иэ двух конусов 1, установленных с помощью шпонки 2 на инструментальной оправке 3 станка с возможностью малых взаимных осевых перемещений. Внутри конусов 1 закреплены винтами 4 опорные шайбы 5, а на наружной поверхности, в гнездах вдоль винтовой линии одного направления, установлены с помощью клиньев 6 и винтов 7 резцы 8 и измерительные преобразователи 9, выполненные, например, в виде струн. ных электромеханических датчиков электродинамического типа, отличающихся друг от друга противоположным характером изменения частоты выходного сигнала. Струны 10 преобразователей расположены в зазорах постоянных магнитов 11 и подключены к установленным на изоляционных втулках 12 токосъемникам 13, через которые осуществляется их связь со входной цепью системы автоматического управления точностью зубообработки (не показана). Причем резцы 8 совместно с преобразователями 9 образуют на каждой полуголовке 1 неполный виток с незаполненным режущи" ми и измерительными элементами сектором, величина которого определяется условием размещения требуемого для полного профилирования впадины количества резцов 8.Угловое расположение конусов 1 относительно друг друга обеспечивает совпадение незаполненных резцами 8 и измерительными преобразователями 9 секторов для свободного размещения ширины венца обрабатываемого зубчатого колеса 14. Линейное расположение конусов 1 определяется расстоянием между одноименными резцами 8, которое назначается, исходя из длины общей нормали обрабатываемоГо зубчатого колеса 14 по необходимому для ее измерения числу охватываемых зубьев, и обеспечивается сменным упругим кольцом 15, выполненным, например, из полиуретана.Резцовая головка работает следующим образом.Перед обработкой предлагаемым эубореэным инструментом его датчик контроля длины общей нормали настраивается на размер этого параметра для обрабатываемого колеса 14 путем создания определенной величины натяжения струн 10 измерительных преобразователей 9, причем преобразователь 9 одного конуса 1 уменьшает частоту колебаний выходного сигнала при увеличении длины общей нормали зубчатого колеса 14, а другого -. соответственно увеличивает на ту же величину.Обрабатываемое зубчатое колесо 14 устанавливается на оправке изделия станка так, чтобы середина его венца совпадала с осевой плоскостьюрезцовой головки. В радиальном направлении нареэаемый венец располагается в свободном от режущих 8 иизмерительных 9 элементов сектореинструмента на полную глубину формируемой впадины.Формообразование зубчатого венца.начинают с момента врезания в обра-.батываемое зубчатое колесо 14 первыхрезцов 8 обоих конусов 1 инструмента .1 Опри равномерном, кинематически согласованном вращении зубчатого колеса резцовой головки, связанных соотношением: один оборот инструментаК- оборота нарезаемого зубчатого7колеса,где К - целое число, определяемоеотношением шага, условнополного витка по образующейконуса к шагу нарезаемогозубчатого колеса и не кратное числу его зубьев,2 - число зубьев нарезаемогозубчатого колеса. 25При этом резцы 8 инструмента переме-.щаются в одном направлении в относительном движении вдоль образующИХконусов 1, тем самым обеспечивается.одновременная обработка противопо-,ложных боковых сторон двух разных .зубьев колеса 14, расположенных надлине его общей нормали, В процессезубообработки резцы 8 правого кону,са 1 профилируют боковую поверхность 35одного зуба от его вершины к основанию, а резцы 8 левого конуса 1 профилируют противоположную боковую по-:верхность другого зуба от его основания к вершине. Формообразование 4 Обоковых сторон зубьев заканчиваетсяпосле выхода последних профилирующихрезцов 8 конусов 1 инструмента изобрабатываемого зубчатого венца колеса 14, 45После этого обработанные эвольвентные участки противоположных боковых поверхностей двух зубьев колеса 14, расположенных на длине общей:нормали, вступают в контакт с изме-рительными преобразователями 9 дат-:чика резцовой головки. Если величи-;.на контролируемого параметра - длийцобщей нормали обрабатываемого зубчатого колеса 14, изменилась по сравнению с заданным при настройке резцбвой головки значением, например,увеличилась иэ-за размерного изйоСа .резцов 8 инструмента или упругогоотжима их от обрабатываемого венца,натяжение струн 10 изменится, уменЬшится для преобразователя 9 правогоконуса 1 и увеличится для преобразо.вателя 9 левого конуса 1, что, всвою очередь, приведет к соответст-.,:вующему изменению частоты их резо нансных колебаний в поле постоянных магнитов 11. При подаче тока воэбуждения от управляющей зубообработкой системы через токосъемники 13 на струны 10 в них индуктируется переьанная ЭДС, служащая выходным сигналом преобразователей 9, частотакоторой несет информацию об отклонении .контролируемого параметра. Этот выходной сигнал через двухпроводные линии связи и токосъемники 13 поступает во входную .цепь управляющей системы (не показана), представляф ющую собой устройство вычитания частот, выполненное, например, на базе схемы антисовпадений и дискретного фильтра. Разность частот, полученная во входной цепи системы управления зубообработкой, несет информацию о величине отклонения контролируемого параметра от заданного значения, которая в дальнейшемиспользуется как управляющая командадля исполнительного органа системы.Отрабатывая величину отклонения конт-ролируемого параметра, исполнительный орган системы управления осуществляет синхронное сближение полуголовок 1 инструмента, деформируя упру- гое кольцо 15, установленное между ними. В результате этого восстанавливается значение настроечного раэме ра между одноименными резцами.8 конусов 1, равное длине общей нормали обрабатываемого зубчатого колеса 14, и компенсируется влияние факторов, дестабилизирующих точность контролируемого параметра. Таким образом, осуществляется,автоматическое управ.ление точностью чистовой эубообработ 1 ки по контролируемому параметру обрабатываемого колеса в процессе профилирования его зубчатого венца. При этом временные задержки реализации активного воздейСтвия на ход процесса обработки с целью устранения воэникнувшего отклонения контролируемого параметра минимизированы. Это позволяет суцественно повысить точность зубонарезания, а также его эффективность благодаря увеличению периода размерной стойкости эуборезного инструмента. Резцовая головка может быть использована в сочетании с различными системами автоматического управления, точностью как следящего, так и дискретного типа, что обеспечивается воэможностью работы измерительных преобразователей 9, как в и прерывном режиме, так и в режиме аппо запросу". При осуществлении серии автоматических подналадок резцовой головки каждый последующий выходной сигнал ее датчика будет отличаться от предыдущего на величину отклонения контролируемого параметра от заданного значения и величину всех предыдущих подналадочных перемещений Последняя исключается из командного сигнала исполнительному органу системы путем включения в ее состав датчика обуатной связи по перемещению конусов 1 инструмента, выходной сигнал которого вычитается 5 иэ выходного сигнала датчика резцовой головки, на базе использования, йапример, реверсивного счетчика. Соблюдение необходимого требования, измерения контролируемого параметра 1 О на эвольвентном участке зубьев, колеса, обеспечивается благодаря выполнению угла профиля контактных поверхностей преобразователе 9 для правой полуголовки 1 большим, а для левой полуголовки 1 меньшим угла профиля соответствующего профилирующего эвольвенту в заданной для измерения точке зуба резца 8. Величина изменения угла. профиля измерительных преобразователей 9 определяется углом обкатамежду положением 1, которое занимает резец 8, например, в момент окончания профилирования эвольвентного участка зуба (точка В, в которой профиль галтели и эволь-, вентная часть зуба сопрягаются друг с другом, определяемая радиусом г ) и положением 11 измерительного преобразователя 9 (условно показан пунктиром) при измерении контроли- ЗО руемого параметра. На чертеже Фиг.4 заданная точка измерения контролируемого параметра совпадает с граничной точкой В эвольвентного участка зуба нарезаемого колеса, и угол про Филя контактной поверхности преобразователя 9 для измерения в этой точке должен быть увеличен на величину угла обката(показан контурной линией, совпадающей с положением 4 О .профилирующего резца 8) .При.отсутствии соответствующего изменения угла профиля преобразовате. ля 9 его точка контакта с боковой поверхностью зуба (точка Г) осуществляется вне эвольвентного участка зуба, что полностью исключает возможность замеров длины общей нормали обрабатываемого зубчатого колеса. Таким образом, предлагаемая резцовая головка позволяет значительно повы О сить точность одного из основных параметров кинематической точности обрабатываемых зубчатых колес, длину общей нормали и наиболее полноиспольэовать режущие свойства инструментального материала эа счет регистрации отклонения контролируемогопараметра непосредственно при формообразовании зУбчатого венца и автоматического воздействия на ход процесса чистового эубонарезания с цельюустранения этого отклонения. В совокупности с системой автоматическогоуправления или регулирования предлагаемый зуборезный инструмент создаетвозможность для реализации полностьюавтоматизированного процесса зубообработки, обеспечивающего напередзаданную точность формообразованиязубчатого венца. Предлагаемая резцовая головкапозволяет осуществить не только автоматическое управление точностьюконтролируемого параметра во времяФормообразования зубчатого венцаи тем самым получить зубчатые колеса с повышенными эксплуатационнымихарактеристиками 6-7-ой степениточности по ГОСТУ 1643-81 без снижения достигнутой производительности,но и увеличить период размернойстойкости инструмента в 1,3 раза.Последнее обеспечивается благодарянаиболее полному использОваиию режущих свойств инструментального материала и сокращению числа переточек, вызванных размерным износомрезцовой головки, при этом периодразмерной стойкости зуборезного инструмента на операции чистовой эубообработки становится сопоставимымс периодом физической стойкости.Это свойство предлагаемой резцовойголовки особенно эффективно при высоких требованиях к точности обрабатываемых зубчатых колес и при обработке зубчатых венцов колес с повышенной твердостью и большим числомзубьев, т,е, тогда, когда размернаястойкость зубореэного инструментаможет оказаться ниже времени Формообразбвания одного зубчатого венца,,что приводит к резкому снижениюпроизводительности и браку, а также возрастанию затрат на режущийинструмент,1039656 Составитель В, ЖигановПовхан Техред М, Гергель едак Шекмар ррек Фили П "П атентг. Ужгород, ул. Проектная, н каз 6795/11ВНИИПИ Госпо делам113035, Моск тираж 1106арственного кзобретений иЖ, Раушс Подписноемитета СССРткрытийая наб., д. 4/5