Универсальная фрезерная делительная головка - это горизонтальная оснастка металлорежущего станка, предназначенная для фиксации и поворота обрабатываемой заготовки на требуемый угол, деления на равные или неравные величины и других операций. Универсальная делительная головка является важным элементом оснастки современного фрезерного станка, значительно расширяя спектр его технологических операций.
Универсальная фрезерная делительная головка применяется в работе на фрезерных, координатно-расточных, долбежных, строгальных и сверлильных станках при операциях, где необходим поворот детали на определенную, точную величину. Также универсальная головка применяется при проведении разметочных и других работ.
Основным назначением универсальных фрезерных делительных головок (УДГ) является:
- периодически поворачивать заготовку вокруг ее оси на заданные углы при делении на равные или неравные части;
- останавливать ось обрабатываемой заготовки под требуемым углом относительно горизонтальной плоскости при фрезеровании канавок на конусе или торце;
- непрерывно вращать заготовку в процессе фрезерования винтовых канавок;
- производить разметку заготовок.
На рис. 1 (а, б) показано устройство универсальной делительной головки, на рис. 1 (г) дана ее кинематическая схема, на рис. 1 (в) - делительный диск с сектором. Внутри чугунного основания 5 со стяжными дугами 9 закреплен поворотный корпус 10 со шпинделем 7, который может быть повернут в основании на любой угол в пределах 0-5° вниз и 0-95° вверх. Отсчет угла поворота шпинделя производится по шкале и нониусу 12 при ослаблении гайки 17. Концы шпинделя имеют конические отверстия с конусом Морзе. В отверстие со стороны переднего конца шпинделя может быть вставлен упорный центр 6 или концевая оправка, а с противоположной стороны - шпиндельный валик, используемый для дифференциального метода деления.
Рис. 1. Универсальная делительная головка фрезерного станка
Передний конец шпинделя имеет резьбу и центрирующую шейку для установки и закрепления трехкулачкового самоцентрирующегося патрона. На буртике шпинделя также закрепляется лобовой делительный диск 8 с двадцатью четырьмя отверстиями с градусной шкалой, используемый для непосредственного деления. На средней части шпинделя неподвижно закреплено червячное колесо 19 с числом зубьев z = 40, в круговую выточку которого на торце входит конец зажима 11, фиксирующий неподвижное положение шпинделя в процессе фрезерования. Червячное колесо получает вращение от червяка 20, расположенного в эксцентричной втулке, при повороте которой от рукоятки 16 червяк может быть выведен из зацепления с червячным колесом.
Сбоку делительной головки на валу 23, смонтированном в подшипниках скольжения крышки 4, закреплен боковой делительный диск 13, имеющий ряд концентрично расположенных несквозных отверстий (16, 17, 19, 21, 23, 29, 30, 31 - на одной стороне и 33, 37, 39, 41, 43, 47, 49 и 54 - на другой). Он фиксируется в требуемом положении стопором 2. На валу делительного диска установлены коническое и цилиндрическое колеса 21 и 22, а также приводная планка с рукояткой и фиксатором, входящим в отверстие на боковом делительном диске. Спереди бокового делительного диска расположен раздвижной сектор 3, состоящий из линеек 14 и служащий для облегчения отсчета требуемого числа делений по диску. Линейки сектора закрепляются винтом 18 и могут быть повернуты одна относительно другой на любой угол.
Вал 1 механического привода вращения шпинделя расположен во фланце 15, который крепится к крышке 4. На конце вала 1 насажено коническое колесо 22, находящееся в постоянном зацеплении с другим коническим колесом, закрепленным на валу бокового делительного диска. Передача вращательного движения червяку 20 от рукоятки осуществляется через коническое и цилиндрическое колеса 22 и 21, имеющие передаточное отношение, равное единице.
Точная установка универсальной фрезерной делительной головки на столе станка, при которой ось шпинделя будет строго параллельна продольной подаче стола, достигается за счет двух направляющих шпонок, прикрепленных к нижней части основания и входящих в продольный паз стола.
В настоящее время изготавливаются универсальные делительные головки (УДГ) пяти моделей: УДГ Д-160, УДГ Д-200, УДГ Д-250, УДГ Д-320, УДГ Д-400. Цифра, стоящая после буквы Д, показывает наибольший диаметр обрабатываемой с применением делительной головки заготовки, когда ось шпинделя расположена горизонтально.
Уход за делительными головками
Перед началом работы фрезеровщик должен осмотреть делительную головку и заднюю бабку, очистить от загрязнения трущиеся и опорные поверхности, а при работе в центрах тщательно протереть конические отверстия шпинделя и пиноли и смазать их маслом. После установки делительной головки на столе необходимо проверить путем поворота рукоятки плавность вращения шпинделя.
После окончания работы универсальная фрезерная делительная головка должна быть тщательно очищена от стружки, пыли и смазочно-охлаждающей жидкости, а ее опорные поверхности покрыты тонким слоем масла. Делительная головка и задняя бабка должны быть приведены в горизонтальное положение, пружина фиксатора, лимба непосредственного деления ослаблена, а боковой делительный диск освобожден от стопора.
Если работа производилась в патроне, то его следует снять, а коническое отверстие и передний конец шпинделя протереть и смазать.
Особое внимание необходимо обращать на сохранность центров. Нельзя допускать на них царапин и забоин. Правильный и своевременный уход за делительными головками предохранит их от преждевременного износа и обеспечит высокую точность обработанных деталей.
Автоматизация делительных головок
Делительные головки предназначаются для периодического поворота обрабатываемой заготовки на заданный угол, а также для непрерывной круговой подачи. Вращение шпинделя головки вместе с прямолинейной подачей стола станка позволяет обрабатывать Винтовые поверхности на цилиндрических заготовках.
Делительные головки бывают ручные и с механизированным приводом. Поскольку простые делительные головки фрезерного станка с ручным приводом широко описаны в учебной и справочной литературе, мы рассмотрим только делительные головки с механизированным приводом автоматического действия.
На рис. 2 показано устройство к универсальной делительной головке УДГ-135, позволяющее автоматизировать поворот шпинделя головки, а значит и обрабатываемой детали на заданный угол.
Устройство выполнено по предложению В. И. Маркелова и А. М. Мокина и предназначено для автоматического деления при фрезеровании спиральных канавок (зубьев на инструментах). Устройство монтируется в делительной головке и имеет корпус 17, наружная поверхность которого выполнена по конусу Морзе № 4, что соответствует коническому гнезду шпинделя головки УДГ-135. Это обеспечивает возможность быстрой установки и закрепления штревелем 7 устройства в делительной головке. В корпусе 17 расположен шпиндель 2, в коническом гнезде этого шпинделя находится цанга 1 для закрепления обрабатываемой заготовки, а в цилиндрическом - находящийся под действием пружин 16 выталкиватель 6. На шпинделе 2 установлен на шпонке и закреплен гайкой и контргайкой сменный делительный диск 15 с числом пазов на боковой поверхности, равным числу делений, выполняемых при обработке данной детали.
На ступице диска 15 насажен свободно кулачок 19, осевому смещению которого препятствуют гайки. К кулачку прикреплена коробка 9 с подающей защелкой 18, находящейся под действием пружины 8. Для пользования защелкой при ручном делении в коробке имеется рукоятка 10. Поворот делительного диска 15, а следовательно, и обрабатываемой заготовки ограничивается фиксатором 20, находящимся под действием пружины 4 и расположенным в коробке 5, приваренной к корпусу 17 двумя пружинами 12 кулачок 19 вместе с коробкой 9 и расположенной в ней подающей защелкой 18 поворачивается, пока фиксатор 20 не войдет в паз делительного диска.
Закрепление заготовки и открепление обработанной детали осуществляются вручную посредством механизма, состоящего из рукоятки с эксцентриковым валиком 13 и рычажной вилки 14 с роликами, которые входят в кольцевую выточку втулки 3, сжимающей цангу 1.
Рис. 2. Автоматизация поворота шпинделя делительной головки УДГ-135
Предположим, что при рабочем ходе стола станка (влево) шпиндель делительной головки вращается (от ходового винта стола) в направлении часовой стрелки. Вместе со шпинделем вращается и все устройство, рассмотренное выше. Коробка 9 при этом вместе с кулачком 19 отходит от регулируемого упора 11, ввернутого в угольник, закрепленный на столе станка. После переключения стола на обратный ход шпиндель делительной головки будет вращаться против часовой стрелки и, когда коробка 9 дойдет до упора 11, движение ее прекратится, а кулачок 19 при продолжающемся вращении шпинделя делительной головки выведет фиксатор 20 из паза диска 15. При последующей работе рассматриваемого устройства фиксатор 20 скользит по кулачку, а подающая защелка 18, отжимая пружину 8, входит в следующий паз диска, при этом пружины 12 растягиваются.
При переключении движения стола на рабочий ход шпиндель делительной головки будет вращаться по часовой стрелке и пружины 12, сжимаясь, повернут кулачок 19 в направлении, обратном вращению шпинделя делительной головки. При этом шпиндель 2 устройства под действием подающей защелки будет поворачиваться, пока фиксатор 20 не сойдет с кулачка 19 на делительный диск 15 и не войдет в паз диска. После этого шпиндель 2 будет вращаться вместе с корпусом 17, что соответствует периоду обработки, в то время как процесс деления осуществляется в период, когда заготовка подходит к фрезе за каждый ход стола - рабочий и обратный. Поворачивая шпиндель 2 и регулируя упор 11, приводят устройство в такое положение, чтобы к моменту выхода фрезы из обрабатываемой заготовки коробка 9 коснулась упора 11. При дальнейшем отходе фрезы от заготовки пружины 12 растягиваются, а подающая защелка 18 входит в следующий паз диска 15. В этот момент стол меняет направление движения на рабочий ход. До подхода обрабатываемой заготовки к фрезе диск 15 поворачивается на одно деление и закрепляется в этом положении фиксатором 20, после чего процесс обработки повторяется в той же последовательности.
Рассмотренное устройство к делительной головке для автоматического деления просто по устройству, надежно в эксплуатации и может быть рекомендовано для широкого внедрения в промышленность.
На рис. 3 показана делительная головка с пневматическим цанговым зажимом заготовки и фиксированным поворотом на 2, 3, 4, 6 и 8 частей для фрезерования граней, пазов и т. д. Эта головка может быть использована как вертикальная при опоре на А или как горизонтальная при повороте на 90° и опоре на Б.
Рис. 3. Делительная головка с пневматическим цанговым зажимом
Сжатый воздух из сети через штуцер 8 подается в цилиндр 1 и действует на поршень 2. Развиваемая в результате этого сила передается через шток 3 на стакан 5. Опускаясь, стакан конусным отверстием сжимает конус цанги 6; обрабатываемая деталь при этом закрепляется. При отключении подачи воздуха стакан 5 и шток 3 с поршнем 2 возвращается в исходное положение под действием пружины 4.
Для перехода на следующую позицию цангу вместе с обрабатываемой деталью поворачивают рукояткой 9. При движении рукоятки по часовой стрелке эксцентриковый диск 12 выталкивает фиксатор 11 из паза делительного диска 10, а собачка 14 под действием пружины 13 попадает в очередной его паз.
При обратном движении рукоятки собачка 14 поворачивает делительный диск с диском 7 и укрепленной на нем цангой с обрабатываемой деталью до тех пор, пока фиксатор 11 не попадет в следующее гнездо делительного диска и тем самым зафиксирует поворот детали на 60° (соответственно на 45, 90, 120 и 180°).
Кулачок В предохраняет прорези цанги от попадания стружки. Цанга, показанная на рисунке, допускает установку деталей диаметром не выше 26 мм. Пневмопривод развивает силу зажима до 1500 кг.
Автоматизация деления может осуществляться от приставного устройства так называемого аппарата для автоматического деления. На рис. 4 приведен общий вид такого аппарата в сборе с делительной головкой.
Рис. 4. Аппарат для автоматического деления с приводом от электродвигателя: 1 - сменные зубчатые колеса для передачи вращения на ходовой винт; 2 - приводной шкив к электродвигателю; 3 - ограждение шкива; 4 - рычаг автоматического выключения и включения; 5 - рычаг ручного выключения и включения; 6 - передача от аппарата на делительную головку с отношением 1:1; 7 - переставной палец для изменения плеча рычага; 8 - жесткий упор на столе станка; 9 - рычаг переключения подач; 10 - штанга: 11 - переставные упоры; 12 - червячная передача; 13, 14, 16 и 17 - зубчатые колеса; 18 - реверсивная муфта подачи стола; 19 - муфта включения делительной головки; 20 - шкив электродвигателя
Подобные аппараты приводятся в действие от коробки подач станка через шарнирную муфту либо через зубчатую или ременную передачу от отдельного электродвигателя. Ходовой винт продольной подачи стола в этом случае получает вращение не от коробки подач станка, а посредством сменных зубчатых колес 1 от аппарата. Делительная головка соединяется с аппаратом при помощи зубчатой передачи 6 с передаточным отношением 1:1 (рис. 4, а).
Управление аппаратом осуществляется штангой 10, шарнирно связанной с рычагом 4. В крайних положениях стола жесткий упор 8, привернутый к салазкам, нажимая на переставные упоры 11, установленные в соответствии с длиной фрезерования, сообщает штанге 10 перемещение, в результате чего рычаг 4 управления аппаратом отклоняется вправо или влево и автоматически включает рабочий или соответственно ускоренный ход стола. Аналогично рычаг 4 автоматически включает и выключает передачу 6 на вращение делительной головки для осуществления требуемого поворота (деления) детали. Для ручного переключения аппарата служит рычаг 5.
Привод осуществляется от шкива 2 (или зубчатой передачи, или через шарнир для других типов аппарата) на червячную передачу 12 и затем через систему цилиндрических зубчатых колес 13-15-16-17 на вращение ходового винта через зубчатую передачу 1.
В среднем положении штанги 10, как показано на рис. 4, б, аппарат не передает вращения на ходовой винт и делительную головку, т. е. имеет место холостое вращение зубчатых колес 13-14-15.
При крайнем правом положении штанги 10, что соответствует началу рабочего хода стола, червячная передача 12 через зубчатые колеса 17-16 и муфту 18 реверса сообщает ходовому винту стола рабочую подачу.
При крайнем левом положении штанги 10, что соответствует концу рабочего хода стола, червячная передача 12 через зубчатые колеса 13-15 и муфту 18 реверса сообщает ходовому винту стола ускоренную подачу, причем изменение направления подачи осуществляется рычагом 9 (рис. 4, б) через переставные упоры, как это имеет место при обычном фрезеровании. В этом положении штанги муфта 19 включения делительной головки разобщена от зубчатого колеса 14, получающего вращение от червячной передачи 12 через зубчатое колесо 13.
По окончании холостого хода и соответственно при переключении на рабочий ход штанга 10 включает муфту 19 и делительная головка получает необходимое вращение для осуществления заданного деления. По окончании деления муфта 19 выключается и цикл фрезерования начинается сначала.
Кинематические схемы универсальных делительных головок
Универсальные делительные головки предназначены для поворота на определенный угол обрабатываемой заготовки вокруг оси (при обработке зубьев, шлицев, пазов и др.) и для непрерывного вращения заготовки, согласованного с продольной подачей стола при нарезании винтовых канавок.
На рис. 5, а показана схема обработки детали с использованием делительной головки. Заготовку 1 устанавливают на оправке в центрах шпинделя делительной головки и задней бабки 8. Модульная дисковая фреза 7 получает вращение, а стол - продольную подачу. После каждого периодического деления заготовки обрабатывается впадина зубчатого колеса (заготовки) между двумя соседними зубьями. Столу сообщается рабочая подача, а после обработки впадины ускоренное перемещение в обратном направлении для возврата в исходное положение. Таким образом происходит фрезерование зубчатых колес. Цикл движений повторяется до полной обработки зубьев колеса.
Рис. 5. Схемы обработки деталей в делительных головках
Рабочая позиция устанавливается и фиксируется при вращении шпинделя 6 рукояткой 3 по делительному диску 4 с лимбом. Рукоятка 3 фиксируется пружинным устройством при его заходе в соответствующее отверстие делительного диска, на котором концентрично расположены (с двух сторон) по 11 окружностей с числами отверстий: 25, 25, 28, 30, 34, 37, 38, 39, 41, 42, 43 и 44, 47, 49, 51, 53, 54, 57, 58, 59, 62, 66.
Универсальные головки подразделяются на лимбовые (рис. 6, а, б, в) и безлимбовые делительные головки (рис. 6, г). Вращение рукоятки 1 относительно лимба 2 передается (через зубчатые колеса и червячную пару) шпинделю.
Дополнительно Вы можете изучить способы деления универсальной делительной головкой, которые описывают настройки кинематических цепей делительных головок для непосредственного, простого и дифференциального деления.
Рис. 6. Кинематические схемы универсальных делительных головок
Универсальная делительная головка (рис. 7, а) состоит из неподвижного корпуса 1, на основании которого расположены два паза, предназначенные для закрепления головки на столе станка, а также две шпонки для ориентации головки по пазу стола. В центрирующих выточках корпуса установлена поворотная часть головки 2, внутри которой находится пустотелый шпиндель 3. Поворотная часть позволяет устанавливать шпиндель под углом наклона относительно горизонтальной плоскости до 90° вверх и на 10° вниз. Отсчет угла наклона положения шпинделя производят по шкале 5 с нониусом, цена деления которого составляет 30%. У шпинделя имеются наружная резьба для кулачкового патрона и конусное отверстие, в которое можно установить центр, переходную втулку, цанговый патрон.
Рис. 7. Универсальная головка: а - общий вид; б - кинематическая схема
Поворот шпинделя осуществляют вращением рукоятки 6 со стержнем, который выполняет роль фиксатора положения рукоятки относительно делительного диска 9. При фиксированном положении рукоятки ее стержень входит в отверстие делительного диска. Если рукоятку необходимо повернуть, то стержень 8 вынимают из отверстия диска.
Для большинства случаев деления делительный диск закрепляют неподвижно относительно поворотной части 2 защелкой 7. Для фиксации диска защелка вводится в зацепление с нарезанными на его боковой поверхности зубчиками и стопорится винтом.
Вращение от рукоятки 6 (при вынутом стержне фиксатора 8) через зубчатую передачу 33/33 передается червячной паре (передаточное отношение 1/40), колесо которой закреплено на валу шпинделя. Величина, обратная передаточному отношению червячной пары (N=40), определит так называемую характеристику делительной головки. Число N соответствует количеству оборотов рукоятки, необходимому для поворота шпинделя точно на один оборот.
Отсчет поворота рукоятки, а следовательно, и шпинделя производят по лимбу 11 (цена деления 1°) или по делительному диску. На диске имеется 22 делительных круга по 11 с каждой стороны. Делительным кругом называют ряд отверстий (не сквозных), расположенных на одном диаметре. Количество равномерно размещенных отверстий в рядах делительного диска следующее: 24, 25, 28, 30, 34, 37, 38, 39, 41, 42 и 43 - с одной стороны и 45, 46, 49, 51, 53, 54, 57, 58, 59, 62 и 66 - с другой.
Раздвижной сектор 10 предусмотрен для удобства отсчета по диску. Ножки сектора устанавливают таким образом, чтобы между ними находилось необходимое число отверстий.
Для крепления шпинделя в фиксированном положении (рис. 7, б) применяют устройство, состоящее из кольца 15, винта 4 и сухарика 14, который при вращении винта перемещается (на схеме вниз) по втулке 13 и прижимается к внешней поверхности кольца. Одновременно втулка перемещается вверх и ее Г-образный прихват давит на внутреннюю поверхность кольца, что и обеспечивает надежное крепление шпинделя головки.
За основной размер делительной головки принимают максимальный диаметр обрабатываемой заготовки. Стандарт предусматривает ряд головок из шести типоразмеров: 160, 200, 250, 320, 400 и 500 мм. Каждому размеру стола станка соответствует определенный тип головки. Например, на стол с шириной 320 мм необходимо устанавливать головку для обработки заготовок диаметром 250 мм.
Непосредственное деление осуществляют поворотом шпинделя 3 вручную на требуемый угол. При этом рукояткой 12 червяк выводят из зацепления с червячным колесом. Отсчет угла поворота ведут по лимбу 11.
При чистовом фрезеровании заготовка иногда должна быть точно ориентирована относительно фрезы, а отверстие диска при этом может не совпадать с фиксатором. В этом случае винтом освобождают защелку, что позволяет осуществить незначительный проворот делительного диска, вполне достаточный для ввода фиксатора в ближайшее отверстие.
Возможно Вам также будет интересным получить информацию про поворотные столы с ЧПУ.
