Делительные аппараты

Делительные аппараты

ДЕЛИТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ, аппараты для точной установки обрабатываемой детали по отношению к обрабатывающему инструменту, когда деталь после каждого процесса обработки д. б. повернута около своей оси на определенный угол.

Простая делительная головка (фиг. 1) применяется на фрезерных, строгальных и шлифовальных станках при обработке граней, параллельных оси детали, при нарезке шестерен и фрезеров с прямыми зубьями и других аналогичных работах. В бабке 1 делительной головки имеется шпиндель 3; на одном конце шпинделя закреплен маховичок 5 и делительный диск 6; по окружности диска на равном расстоянии имеются прорези, в которые входит защелка 7; для предупреждения вращения шпинделя во время работы служит зажим 8. Обрабатываемая деталь 9 или устанавливается на центрах делительной головки и бабки 2 и соединяется поводком 4 со шпинделем, или зажимается в патрон шпинделя. Число равных угловых перемещений шпинделя, при котором он совершает один полный оборот вокруг своей оси, называется числом деления. Число прорезей делительного диска должно быть равно требуемому числу делений или быть числом кратным ему.

Делительная головка

Преимуществом простой делительной головки является ее простота; недостатками: 1) ограниченное число разных делений, которое возможно осуществить с помощью одного делительного диска, что вызывает необходимость иметь большой набор дисков, и 2) невозможность осуществить одновременно вращательное и поступательное движения обрабатываемой детали, совокупность которых необходима при нарезке винтовых зубьев, спиральных сверл и при др. аналогичных работах.

В универсальной делительной головке (фиг. 2) опора шпинделя 3 расположена в детали 2, которая м. б. повернута по отношению к корпусу 1 вокруг горизонтальной оси на угол до 90°. Наклон шпинделя отсчитывается по шкале.

Универсальная делительная головка

Для непосредственного деления на шпинделе имеется делительный диск 4, в отверстие которого входит защелка 5. Наклон шпинделя, фиксируемый зажимным болтом 6, дает возможность производить обработку конических или наклонных поверхностей. Для осуществления простого, сложного и дифференциального делений шпиндель 3 соединен с валом 8 червячной передачей 7; на валу имеется рукоятка 9 со штифтом 10, входящим в отверстия второго делительного диска 11; диск свободно посажен на червячном валу; штифт 12, входя в отверстия диска, закрепляет его положение. Делительный диск имеет шесть концентрических рядов отверстий; для соединения с любым рядом отверстий диска штифт 10 может радиально перемещаться. Каждая универсальная головка снабжается обычно тремя дисками с числом отверстий в одном ряду от 15 до 49. Большинство заводов выполняют червячное колесо с 40 зубьями, а червяк - одноходовым, следовательно, одному полному обороту рукоятки 9 соответствует поворот шпинделя на 1/40 окружности. Обозначая через nt число поворотов шпинделя и через nk число поворотов червячного вала, будем иметь равенство nk = 40nt; если, например, требуется обрабатываемую деталь повернуть на 1/35 окружности, то число оборотов червячного вала будет равно

Delit apparaty 3

следовательно, рукоятка вала д. б. повернута при закрепленном неподвижно делительном диске на один полный оборот и на 5 делений окружности диска с 35 отверстиями или на один полный оборот и на 7 делений окружности с 49 отверстиями. Приведенный способ деления называется простым делением.

Число разнообразных делений м. б. значительно расширено применением способа сложного деления, при котором кроме вращения червячного вала, вращают на некоторый угол делительный диск 11, пользуясь установочным штифтом 12. Если, например, при неподвижном диске рукоятка со штифтом 10 будет передвинута на одно деление окружности с числом отверстий x, а затем диск, соединенный со штифтом 10, будет повернут в обратную сторону так, что штифт 12 переставится на одно деление по окружности диска с числом делений y, то в результате этот червячный вал повернется на 1/x – 1/y = (y –x)/xy часть полного оборота, а шпиндель повернется на ((y –x)/xy) · 1/40 часть оборота. Если шпиндель надо повернуть на 1/N часть оборота, то на делительном диске штифты нужно переставить не на одно деление, а на М делений, причем

Delit apparaty 4

так как М д. б. целым числом, то числа х и у отверстий диска д. б. так подобраны, чтобы при подстановке их в уравнение для определения М получилось целое число. Если, например, надо нарезать шестерню с 154 зубьями и, следовательно, при обработке шестерни шпиндель необходимо поворачивать на 1/154 окружности, то, выбирая делительный диск с числом отверстий 21 и 33, мы получим

Delit apparaty 5

Может быть рекомендован также способ разложения получающегося дробного числа поворотов червячного вала на два слагаемых; если, например, требуется повернуть шпиндель на 1/231 оборота, то число оборотов червячного вала

Delit apparaty 6

разлагая знаменатель на множители, будем иметь число оборотов

Delit apparaty 7

т. е. рукоятку вала нужно будет повернуть на три деления окружности с 21 отверстием, затем делительный диск вместе с рукояткой повернуть в ту же сторону на одно деление окружности с 33 отверстиями, соответственно переставив штифт 12 на одно отверстие.

Дифференциальный способ деления применяется во всех тех случаях, когда указанными выше методами деления нельзя получить требуемого поворота детали. При дифференциальном способе деления делительный диск также должен поворачиваться на определенный угол, но, в отличие от сложного деления, при дифференциальном делении вращение делительного диска 11 и рукоятки 9 совершается не последовательно, а одновременно. Для этого делительный диск системой зубчатых передач соединяется с червячным валом (фиг. 3, - разрез фиг. 2 по АВ, и фиг. 4).

Делительный диск системой зубчатых передач соединяется с червячным валом

В этом случае вращение рукоятки 9, как было указано выше, через червячный вал 8 и червячное колесо 7 передается шпинделю 3; на удлиненный (путем специальной насадки) конец шпинделя надевается сменная шестерня ш1. Две другие сменные шестерни ш2 и ш3, будучи жестко соединены друг с другом, вращаются на оси державки 13. Шестерня ш1 находится в зацеплении с шестерней ш2, шестерня ш3 - в зацеплении со сменной шестерней ш4, посаженной на вал 14; вращение вала 14 шестернями 15 и 16 с винтовыми зубьями передается валу 17, который шестернями 18 и 19 соединяется с шестерней 20, составляющей одно целое с втулкой делительного диска, свободно сидящей на червячном валу. При вращении рукоятки будет вращаться и делительный диск, связанный с червячным валом указанной системой зубчатых передач. Вся система передач состоит из переменной части (шестерни ш1—ш4) и постоянной части, состоящей из червячного вала, червячного колеса, шестерен 20, 19, 18, 16 и 15. Передаточное число системы постоянных шестерен большинством заводов выполняется равным 1:1. Направление вращения отдельных шестерен указано на фиг. 4, причем на фиг. 4, В сменная передача не указана и помещена отдельно на фиг. 4, С.

Направление вращения отдельных шестерен

Дифференциальное деление заключается в следующем: если при заданном числе деления n число поворота рукоятки nk = 40/n не может быть осуществлено вышеизложенными методами простого и сложного деления, то число nk заменяют суммой двух дробей x/y и r/R, причем дробь x/y выбирается так, чтобы знаменатель у соответствовал одному из чисел отверстий диска, тогда числитель х покажет число делений, на которое нужно повернуть рукоятку; дробь r/R, определяемая из равенства 40/n – x/y = r/R, дает необходимый единовременный поворот делительного диска, который можно будет осуществить, подобрав шестерни ш1, ш2, ш3 и ш4 так, чтобы число передачи сменных шестерен

Delit apparaty 10

Положительное значение i указывает на то, что при вращении рукоятки 9 диск должен вращаться в том же направлении, при отрицательном значении - в обратную сторону; в последнем случае для перемены направления вращения включается одна дополнительная сменная шестерня. Универсальные делительные головки обычно снабжаются 12 сменными шестернями с числом зубьев: 24, 24, 28, 32, 40, 44, 48, 56, 64, 72, 86 и 100. Если, например, обрабатываемую деталь требуется повернуть на 1/289 окружности, то при нормальном наборе дисков этот поворот не может быть произведен методом простого и сложного деления, но легко осуществим при помощи дифференциального деления. Для поворота шпинделя на 1/239 окружности рукоятка должна быть повернута на 40/239 окружности; ближайший к заданному легко осуществимый поворот рукоятки есть 40/240 = 1/6, но этот поворот меньше заданного на 40/239 – 1/6 = 1/1434 окружности, следовательно, необходимо, параллельно с поворотом рукоятки на три деления диска с числом отверстий 18, повернуть в ту же сторону делительный диск на 1/1434 окружности, т. е. при каждом повороте шпинделя на 1/239 часть диск должен повернуться на 1/1434 часть; так как число поворотов ведущего вала относится к числу поворотов ведомого вала так же, как число зубьев ведомых шестерен относится к числу зубьев ведущих шестерен, то:

Delit apparaty 11

Подбором соответствующих сменных шестерен ш1, ш2, ш3, ш4 указанное деление легко осуществить.

При нарезке винтовых зубьев или спиралей обрабатываемая деталь по отношению к инструменту должна одновременно иметь и вращательное и поступательное движение. В этом случае вал 14 (фиг. 5) универсальной делительной головки сменной зубчатой передачей з1—з4 соединяется с ходовым винтом 21 стола станка.

Вал универсальной делительной головки сменной зубчатой передачей соединяется с ходовым винтом стола станка

Вращение вала 14 постоянной зубчатой передачей: 15, 16, 18, 19 и 20 с передаточным числом 1:1 передается делительному диску и связанному с ним штифтом 10 червячному валу и шпинделю делительной головки. При шаге ходового винта стола s1 и шаге s нарезаемой винтовой линии число оборотов ходового винта стола, соответствующее одному обороту шпинделя, будет равно

Delit apparaty 13

где I - число передачи сменных шестерен (з1—з4). Угол поворота α, на который ось обрабатываемой детали должна быть повернута по отношению к горизонтальной оси фрезера, определяется из равенства:

Delit apparaty 14

Делительные приборы-автоматы применяются в соединении с делительными головками и служат для автоматического приведения в движение стола машины, перемены рабочего хода на холостой и для самостоятельного поворота обрабатываемой детали на любой угол в начале каждого рабочего хода. Делительный прибор-автомат, схематически изображенный на фиг. 6, 7 и 8, приводится в действие или от ременного привода или от специального привода машины.

Делительный прибор-автомат

Ременный шкив 1 (фиг. 6) жестко закреплен на конце вала 3, который при помощи шестерни 4 вращает шестерню 5. Шестерни 5 и 12 свободно посажены на вал 7, на конце которого укрепляется сменная шестерня з1.

Делительный прибор-автомат

Вал 7 при помощи сменной зубчатой передачи з1—з4 вращает ходовой винт стола машины. Перестановкой муфты 6 вал 7 может быть соединен или с шестерней 5 или с шестерней 12, так что передача вращения от вала 3 к валу 7 м. б. осуществлена шестернями 4 и 5 или системой шестерен 4, 5, 8, 9, 10, 11 и 12.

Делительный прибор-автомат

Соединение муфты 6 с шестерней 5 дает столу машины быстрый обратный ход, соединение с шестерней 12 дает медленный рабочий ход. Перестановка муфты 6 производится в конце каждого хода тягой 13 (фиг. 7) с двумя остановами 15 и 151, тяга соединена с рычагом 16 вала 27. Остановы 15 и 151, доходя до упора 17, поворачивают рычаг 16 и тем самым переключают муфту 6. Одновременно с включением рабочего хода автоматически происходит нужный поворот обрабатываемой детали. Этот поворот осуществляется системой зубчатых передач следующим образом: шестерня 9, имеющая вращение от шкива 1, находится в зацеплении с шестерней 19 (фиг. 6 и 8), жестко соединенной с валом 24. На том же валу свободно посажен диск 23 с шестерней 30. Собачка 21, сидящая на цапфе 22 диска, может соединять диск 23 с храповым колесом 20, которое укреплено на валу 24; поводок 26 выводит собачку из зацепления. При начале каждого рабочего хода, т. е. при повороте рычага 16, сидящая на валу 27 муфта 28 поворачивает поводок 26, собачка соединяет диск 23 с храповым колесом, и диск поворачивается на один оборот, за время которого муфта 28 возвращается в первоначальное положение, и поводок 26 выводит собачку из зацепления. Этот поворот диска 23 при помощи шестерен 30 и 31 передается валу 32. Вал 32 сменной зубчатой передачей ш1—ш4 соединен с валом 14 делительной головки (фиг. 3, 5, 7 и 9); последний приводится во вращение, чем и достигается нужный поворот детали. Из изложенного выше следует, что автомат при помощи сменных шестерен з1—з4 вращает ходовой винт стола и при помощи шестерен вращает в нужный момент вал 14 делительной головки. Обозначаем: скорость рабочего хода стола через v мм/мин, число об/мин. ходового винта - nt и шаг его винтовой нарезки - s, таким образом nt = v/s. Отношение числа оборотов nt ходового винта к числу оборотов n3 ведущего вала 3 будет равно:

Delit apparaty 18

или же, обозначая постоянную передачу

Delit apparaty 19

через k, будет иметь:

Delit apparaty 20

Для подсчета сменных шестерен ш1, ш2, ш3 и ш4 следует иметь в виду, что ведущим валом является вал 32 с числом поворота n32 = 1 и что постоянная передача от шпинделя делительной головки к валу 14 (фиг. 2) равна 40:1; поэтому, обозначая число поворота шпинделя делительной головки через nk, будем иметь:

Delit apparaty 21

Общий вид установки автомата на фрезерном станке показан на фиг. 9.

Общий вид установки автомата на фрезерном станке

На совершенно ином принципе, чем описанные делительные аппараты, основана оптическая делительная головка системы Цейса (фиг. 10).

Оптическая делительная головка системы Цейса

Здесь червячное колесо служит только для сообщения движения шпинделю, деление совершается непосредственно отсчетом на скрепленном с этим колесом стеклянном диске, на котором нанесены градусные деления с точностью до ±4". Установка диска производится через сидящий на головке микроскоп; по установке шпиндель зажимается особым центрально действующим тормозом, чем при  последующей обработке разгружаются червячное колесо и червяк. Установка для различных чисел зубцов совершается по особым таблицам.

Головка эта применима для наиболее точных работ, но требует специально обученного рабочего. Для проверки точности делительных головок служит прибор, изображенный на фиг. 11.

Прибор для проверки точности делительных головок

В шпинделе головки укрепляется оправка, с насаженным на ней стальным полированным диском, на котором нанесены градусные деления. Отсчет совершается при помощи микроскопа, снабженного окулярным микрометром особой конструкции, позволяющим без нониуса измерять ошибки в 0,001 мм, т. е. ~ 2,5’’ (диаметр диска равен 180 мм).

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 6 - 1929 г.