Станок для нарезания зубчатой рейки с переменным шагом и наклоном зубьев Советский патент 1987 года по МПК B23F17/00 

ки, с использованием копира 19, и держатель резца 29, несущий режущий инструмент 28, выполненный в виде зуба винтового зубчатого колеса с двумя боковыми режущими кромками. Инструмент 28 установлен с возможностью поворота и возвратно-поступательного перемещения между двумя пределами в плоскости, в которой инструмент расположен перпендикулярно шпинделю. Указанные перемещения осу1

Изобретение относится к автомобилестроению и может быть использовано для изготовления рулевых механизмов машин.

Цель изобретения - упрощение изготовления реек и поБьшение надежности 371 счет создания упрощенной конструкции инструмента, не требующего переточек.

На фиг. 1 изображен станок, обпщй вид; на фиг. 2 - схема образования криволинейной траектории движения зубчатой рейки в процессе ее обработки с иллюстрацией ее рабочего положения;.на фиг. 3 - разрез на фиг.1 на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг, 5 - схема способа обработки рейки ( фрагмент обработки одной впадины); на фиг. 6 - зубчатая рейка,под- лежащая нарезаник) при установке режущего инструмента перпендикулярно к плоскости зубьев зубчатой рейки.

Станок предназначен для нарезания зубчатой рейки 1 с переменным шагом и наклоном зубьев, которая впоследствии предназначена для взаимодействия с винтовым зубчатым колесом (не обозначено )в нулевых механизмах автомобилей.

Станок имеет станину 2. Зубчатая рейка 1 зажата в зажимном приспособлении 3, размещенном на станине. Во время нарезания зубьев зубчатой рейки она перемещается относительно станины 2 станка одновременно в трех на- правлениях X, Y и Z.

Вертикальное перемещение Z зажимного приспособления 3 обеспечивается

ществлс иы между двумя пределами в плоскости, в которой инструмент расположен перпендикулярно к плоскости зубьев зубчатой рейки, посредством шпинде.пя 30, размещенного в инструментальной головке 24, взаимодействующей с ползу}юм 32, приводиь« 1м в движение шатуном 33 от кривошипного диска 34, соединенного с приводом 35. 1 3 . п. ф-лы, 6 ил.

.

0

g

5

5

0

его движением в направляющей 4 при регулировании трехразмерным шаблоном 5. Толкатель 6, присоединенный к рычагу 7, перемещается по поверхности шаблона 5 в соответствии с перемещениями X и Y, переданными к направляющей 4, и заставляет рычаг 7 подниматься и опускаться на небольшой угол вокруг оси щтифта 8.

Штифт 8, закрепленный в направляющей 9, имеет зксцентрично установленный выступ 10, который входит в паз 1I в зажимном приспособлении направляющей 4. Вес рычага 7 таков, что заставляет толкатель 6 все время находиться в контакте с шаблоном 5. Перемещение Z слуясит для регулирования межцентрового рабочего расстояния зубчатой рейки, подлежащей нарезанию, до зубчатого колеса при установке в рулевой механизм.

Салазки 12, предназначенные для перемещения в направлении X, перемещаются по направляющей в салазках 13, предназначенных для перемещения в направлении Y, которые далее скользят в направляющей 14, прикрепленной к станине 2,

Салазки 3 приводятся в движение с помощью мотора 15 и ходового винта 16, являющегося составной частью механизма перемещения зажимного приспособления.

Са газки 12 перемещаются с помощью, токателя 17, закрепленного в рычаге 18 салазок 12 и взаимодействующего с копиром 19, установленным на каретке 20.

Копир 19 ие перемещается во время нарезания каждого зуба, а поворачивается или перемещается относительно каретки 20, на которой он установлен с возможностью скольжения, на равные ступени, после завершения резания каждого промежутка между зубьями. Это может быть осуществлено путем перемещения копира 19 на фиксирован- ную величину каждый раз, равную осевому шагу зубчатого колеса (расстояние а на фиг.2), либо вручную, либо с помощью соответствующего сервомотора и ходового винта 21, Для ручной работы достаточно снабдить копир 19 рядом отверстий 22, расположенных точно на расстоянии осевого щага зубчатого колеса, и перемещать штифт 23 из-одного отверстия в другое. В этом случае каретка 20 и сервомотор с ходовым винтом 21 не требуют-ся, а копир 19 остается неподвижным относительно станины 2 во время нарезания промежутка между зубьями.

Шаблон 5, каретка 20 и инструментальная головка 24 установлена с возможностью разворота на углы с соответственно вокруг стержней 25 - 27 относительно нормалей к оси нарезае- мой зубчатой рейки 1 . Этот угол о точно соответствует углу ft установки зубчатого колеса (фиг, 2).

Режущий инструмент 28 закреплен в держателе резца 29, который установлен в шпи1щеле 30. Держатель резца 29 размещен с возможностью поворота вокруг штифта 31 на небольшой угол для отвода инструмента при обратном

оДё.

Шпиндель 30 колеблется в цапфах, предусмотренных в инструментальной головке 24, как аксиально, так и вра щательно, путём воздействия ползуна 32, который движется возвратно- поступательно в направляющей, предусмотренной в головке 24, под действием шатуна 33, приводимого в движение с помощью пальца кривошипа, соединенного с кривошипным диском 34, связанным с приводом 35 через зубчатое колесо 36. Вал (не обозначен ), несущий кривошипный диск 34, закреплен в головке 24 и несет на конце, противоположном кривошипному диску 34 копир 37.

Ползун 32 несет зубчатую рейку 38 которая входит в зацепление с шестерней 39, нарезанной на шпинделе 30.

5 0 5

о

0

5

0

8Д-1

Шпиндель 30(ФИ1 . 4) несет также закрепленный на нем инлкоопрагэш п рычаг 40 с выступом 41 , входяиим в зацепление с ппзом 42 в каретке 43, установленной под некоторым углом v

i

К направлению переме1депия ползуна 32. Каретка 43 установлена с предварительно заданным углом j- и пр крепле- на к ползуну 32 с помошью гайки 44,, Вилкообразньш рычаг 40 зафиксирован от вращения вокруг оси шпинделя посредством штифта 45, закрепленного в головке 24 и входящего в контакт с зубцами вилкообразного рычага.

При возвратно-поступательном движении шатуна 33 шпиндель 30 отклоняется на некоторый установленньш угол, а вилкообразный рычаг 40 приходит в осевое движение по оси шпинделя 30, вызывая при этом одновременное аксиальное возвратно-поступательное движение его. Величина такого возвратно-поступательного перемещения зависит от угла г (против часовой стрелки производить п равостороннюю винтовую нарезку J.

В варианте исполнения шпинделя (фиг.З) держатель резца 29 показан в режущем положении, где он удерживается клином 46, который входит в зацепление с угловым пазом 47, выполненным на конце держателя резца 29,

Перемещение клина 46 от штифта 31. заставляет конец держателя резца 29 опускаться вниз, пока он не будет контактировать с противоположной стороной отверстия в шпинделе 30, поднимая и опуская режущий инструмент с

Клин 46 перемещается на небольшое расстояние аксиально в шпинделе 30 в конце его хода одновременно с аксиальным и вращательным движениями шпинделя под действием копира 37.

Угловой рычаг 48, вращающийся по отношению к головке 24 на штифте 49, несет толкатель 50.,взаимодействуюший с пазом 51 копира 37, а на другом его конце размещен зубчатый сектор 52, который входит в зацепле ие с эксцентриком 53, закрепленным на шпинделе 30, которыр входит в зацепление с зубчатым сектором 52. Эксцентрик 53 размещен с возможностью аксиального перемещения со шпинделем 30 и имеет винтовой паз 54, с которым входит в зацепление штифт 55, проходящий через аксиальный паз 56 в шплпдапе 30 и затем через отверстие Б стержне 57.

5 13 Этот стержень проходит аксиально внутри шпинделя с возможностью взаимодействия с клином 46.

Паз 51 копира 37 выполнен по радиусу в области контакта с кривошип- ным диском ЗА, связанным с перемещением ползуна 32 и шпинделя 30, т.е. когда резец выходит из контакта с обрабатываемой заготовкой, Толкатель 50 при движении взаимодействует через зубчатый сектор 52 с эксцентриком и разворачивает последний на некоторьп ; угол относительно шпинделя 30, а штифт 55 аксиально перемеш,ается, что влечет за собой перемещение стерж- ня 57 возвратно-поступательно, что в совокупности перемещает резец в направлении С и D.

Во время резания резец движется по винтовому пути вдоль и вокруг оси 00. Режущий инструмент 28 представляет собой зуб винтового зубчатого колеса с двумя боковыми режущими кромками.

Держатель резца 29 поворачивается в шпинделе 30 вокруг штифта 31 у каж догст конца возвратно-поступательного движения шпинделя, заставляя резец двигаться в направлении С, когда он достигает положения I и в направле- НИИ D, когда он достигает положения Л. С помощью таких средств резец , возвращается после винтового хода резания вперед свободно от поверхности, которая только что нарезана.

Передняя поверхность 58 режущего инструмента, имеющая центральную ось , имеет вид сечения по одному зубу з бчатого колеса и во время каждого хода резания выполняет тра- екторию части спирали зубчатой рейки I. Режущий инструмент 28 направле перпендикулярно к плоскости зубьев зубчатой рейки.

Возвратно-поступательное движение инструмента вдоль оси 00 в сочетании с вращением против часовой стрелки, т.е. спиральное движение с правым ходом, переносит вершину режущего инструмента из первоначального положе- ния в начале хода резания в конечное положение. Во время холостого хода режуЕций инструмент отклоняется, чтобы возобновить положение для начала резания. Точка пересечения централь- ной оси передней поверхности и оси шпинделя 00 в положении, когда режущий инструмент перпендикулярен к плоскости зубчатой рейки, обозна4 6

ченг; «. Во время калсдого хода резания точка f перемещается по пути gg до образования поверхности IJj в виде желоба. Изменение направления gg приводит к образованию промежутка между зубьями рейки от U-об- разного сечения у одного конца (поверхность IV) до и-образного сечения у другого конца (поверхность V) вследствие этого угол давления U-образного сечения меньше угла давления и-образного сечения и изменяется шаг зубьев. Зубчатое колесо 59 с осью предназначено для последующей работы с нарезаемой репкой, имеющей ось . Рейка расположена под углом jb по отношению к оси 0302. Рейка имеет переменный шаг (t /t tj t. и т.д.). Осевой шаг зубчатого колеса, предназначенного для зацепления с рейкой, различен (не обозначено).

Таким образом, зубья зубчатой рейки имеют переменный шаг, переменный угол наклона зубьев и переменньй угол профиля на концах.

Станок работает следующим образом. Салазки 13 расположены в нача.чь- ном положении в удалении от режущего инструмента. Копир 19 размещен в крайнем положении посредством штифта 23, размещенного в первом отверстии 22. Начинается нарезание первого зуба рейки. Включают привод 35 и режущий инструмент движется взад-вперед по своему винтовому пути. Мотор 15 начинает работать, салазки медленно перемещают резец вперед, это продолжается до тех пор, пока не закончится обработка первого промежутка. Необходимое аксиальное перемещение зубчатой рейки осуществляется, поскольку толкатель 17, входящий в зацепление с копиром 19, передает необходимую часть траектории пути gg салазкам 12. Когда резание первого промежутка завершается, мотор 15 останавливается и привод 35 останавливается в положении, при котором резец освобождается. Далее мотор 15 совершает обратное движение и быстро перемещает салазки 13 обратно, в первоначальное положение. Копир 19 перемещается на одно отверстие путем перемещения штифта 23 во второе отверстие (на расстояние, равное аксиальному шагу зубчатого колеса), и цикл повторяется до тех пор; цока все -промежутки между зубьями не будут обработаны.

.

Шаблон 5 обеспечивает необходимое перемещение поднимания и опускания зубчатой рейки.

Если ручная установка шаблона заменяется сервомотором и ходовым винтом 21 и если этот сервомотор приспособлен для установки салазок шаблона каждый раз, когда мотор 15 возвращает салазки 13 к первоначальному по- ложению, подготовленному для нарезания следующего зуба, тогда весь процесс нарезания зубчатой рейки осуществляется автоматически.

Формула изобретения

1. Станок для нарезания зубчатой рейки с переменным шагом и наклоном зубьев, предназначенной для взаимодействия с винтовым зубчатым колесом в рулевых механизмах, на станине которого размещены с возможностью возвратно-поступательного перемещения шпиндель с инструментом и за- жимное приспособление, механизм пере

Q

5

5

0

18А8

мещения которого включает копир, отличающийся тем, что, с целью упрощения изготовления реек и повьш1ения надежности, инструмент . представляет собой держатель со смонтированным в нем режущим элементом в виде зуба винтового зубчатого колеса с двумя боковыми режущими кромками, при этом шпиндель установлен с возможностью поворота, причем поворот и возвратно-поступательное перемещение производятся между двумя пределами в плоскости, в которой инструмент расположен перпендикулярно к плоскости зубьев зубчатой рейкиj а перемещение зажимного приспособления произведено для нарезания одного зуба по криволинейной траектории, соответствующей части профиля зуба зубчатой рейки.

2. Станок ПОП.1, отличающийся тем, что в механизм перемещения зажимного приспособления введены по крайней мере два сервомотора и ходовой винт.

Изобретение относится к области автомобилестроения и может быть использовано для изготовления зубчатых реек для рулевых механизмов машин. Цель изобретения - упрощение изготовления реек и повьш1ение их надежности за счет создания упрощенной конструкции инструмента, не требующего переточек. Станок имеет станину 2, на которой размещены зажимное приспособление, перемещаемое в трех взаимно перпендикулярных направлениях и по криволинейной траектории, соответствую-, щей части профиля зуба зубчатой рей37 Ьэ IsD О5 36 Jf 00 4 Ы

Ог

Фиг. 2

53 56 55

Б-В

Фаг.З

.52

Фиг.

28

-i /

/ 17 VX

J7

U2.6