Универсальная делительная головка: как настроить деление на фрезерном станке

Содержание:

1. Устройство и кинематика УДГ
2. Три метода деления: сравнение условий применения
3. Непосредственное деление
4. Простое деление: формула и примеры расчёта
5. Дифференциальное деление: когда простого метода недостаточно
6. Угловое деление
7. Фрезерование винтовых канавок
8. Типоразмеры УДГ по ГОСТ 8615-69
9. Типичные ошибки при настройке и их устранение
10. Техническое обслуживание УДГ
11. Как выбрать типоразмер УДГ под конкретный станок и задачу

Универсальная делительная головка решает задачу, которая возникает при каждом фрезеровании зубчатого колеса, шлицевого вала, сверла или шестигранника: заготовку нужно точно повернуть на заданный угол между проходами фрезы. УДГ обеспечивает этот поворот через червячную передачу с фиксированным передаточным отношением, делительный диск с рядами отверстий и – при необходимости – гитару сменных зубчатых колёс. Понимание принципа работы каждого из трёх методов деления позволяет правильно настроить головку с первого раза и избежать накопленной погрешности по всему контуру детали.

Устройство и кинематика УДГ

Корпус универсальной делительной головки крепится к столу фрезерного станка через установочный паз. Внутри корпуса расположена червячная пара: однозаходный червяк и червячное колесо с 40 зубьями. Именно это соотношение определяет характеристику делительной головки N = 40: чтобы шпиндель с заготовкой совершил один полный оборот, рукоятку нужно повернуть ровно 40 раз. Передаточное отношение 1:40 выбрано исторически как компромисс между точностью деления и удобством расчёта для наиболее распространённых чисел зубьев.

На боковой поверхности корпуса закреплён делительный диск с несколькими концентрическими рядами отверстий. Стандартный боковой диск имеет ряды с числом отверстий 16, 17, 19, 21, 23, 29, 30, 31, 33, 37, 39, 41, 43, 47, 49 и другими значениями в зависимости от комплектации. Рукоятка снабжена фиксатором-штифтом, который входит в отверстие выбранного ряда, и раздвижным сектором – двумя линейками, которые отмечают нужное число отверстий, чтобы оператор не считал их заново при каждом повороте. Лобовой делительный диск, закреплённый непосредственно на шпинделе, используется только при непосредственном делении и имеет пазы под делители числа 24.

Шпиндель головки имеет сквозное отверстие с конусом Морзе для установки оправки или центра. В комплект, как правило, входит задняя бабка, позволяющая поддерживать длинные заготовки в центрах. Гитара сменных зубчатых колёс соединяет шпиндель с ходовым винтом стола при фрезеровании винтовых канавок или с делительным диском при дифференциальном делении.

Получить консультацию от специалиста по подбору металлорежущего инструмента

Ваше имя *

Телефон *

E-mail

Подтвердите, что вы не робот *

Нажимая на кнопку, я принимаю условия соглашения.

Ознакомьтесь с текстом по ссылке

Y N

Получить консультацию

Три метода деления: сравнение условий применения

Выбор метода деления определяется числом делений z и тем, делится ли оно на характеристику N без остатка или допускает подбор подходящего ряда отверстий на диске.

Непосредственное деление

При непосредственном делении червячная передача отключается, и шпиндель поворачивается напрямую по лобовому делительному диску. Диск имеет 24 паза, поэтому метод применим только для чисел, на которые 24 делится без остатка: 2, 3, 4, 6, 8, 12 и 24. Для фрезерования шестигранника (z = 6) шпиндель поворачивают на 24/6 = 4 паза после каждого прохода. Метод прост, но ограничен по диапазону и уступает простому делению по точности из-за возможного люфта в механизме фиксации лобового диска.

Простое деление: формула и примеры расчёта

Простое деление – основной рабочий метод для большинства производственных задач. Делительный диск зафиксирован неподвижно, рукоятка поворачивается на рассчитанное число оборотов и долей оборота.

Формула простого деления:

n = N / z

где:

n – число оборотов рукоятки на одно деление;

N – характеристика головки (для стандартной УДГ N = 40);

z – требуемое число делений.

Пример 1: фрезерование шестигранника (z = 6)

n = 40 / 6 = 6 целых + 4/6 = 6 целых + 2/3 оборота.

Дробь 2/3 нужно выразить через число отверстий на диске. Выбираем ряд с числом отверстий, кратным 3: например, ряд из 33 отверстий. Тогда 2/3 × 33 = 22 отверстия. Настройка: 6 полных оборотов рукоятки + 22 отверстия по ряду из 33. Раздвижной сектор выставляется на 22 промежутка между отверстиями и переставляется после каждого деления.

Пример 2: фрезерование трёхзаходного сверла (z = 3)

n = 40 / 3 = 13 целых + 1/3 оборота.

По ряду из 33 отверстий: 1/3 × 33 = 11 отверстий.

Настройка: 13 полных оборотов + 11 отверстий по ряду из 33.

Пример 3: зубчатое колесо z = 25

n = 40 / 25 = 1 целый + 15/25 = 1 + 3/5 оборота.

Выбираем ряд из 25 отверстий: 3/5 × 25 = 15 отверстий.

Настройка: 1 полный оборот + 15 отверстий по ряду из 25.

Если нужный знаменатель дроби отсутствует на диске, дробь приводят к эквивалентной с другим знаменателем. Например, 2/3 = 14/21 = 16/24 = 22/33 – выбирают тот ряд, который есть на конкретном диске.

Дифференциальное деление: когда простого метода недостаточно

Если требуемое число делений z является простым числом (43, 47, 53, 59, 61, 67, 71, 73, 79, 83, 89, 97 и т. д.) или таким значением, для которого дробь N/z не приводится к знаменателю, имеющемуся на делительном диске, применяют дифференциальное деление. Метод основан на том, что диск не фиксируется, а медленно вращается через гитару сменных колёс, связанную со шпинделем. Суммарный поворот рукоятки относительно диска даёт точное деление.

Порядок настройки при дифференциальном делении

1. Выбирают фиктивное число делений zф – ближайшее к z значение, для которого простое деление выполнимо. Обычно zф выбирают из ряда чисел, удобных для подбора сменных колёс: zф = z ± 1, z ± 2 и т. д.

2. Рассчитывают число оборотов рукоятки по фиктивному числу: n = N / zф.

3. Подбирают сменные зубчатые колёса гитары по формуле передаточного отношения:
   
   i = N × (zф − z) / zф
   
   Знак результата определяет направление вращения диска: при положительном i диск вращается в ту же сторону, что и рукоятка; при отрицательном – в противоположную (вводят промежуточное колесо).

4. Устанавливают сменные колёса на гитару, соединяют кинематическую цепь шпиндель → гитара → делительный диск.

5. Освобождают фиксатор диска – диск должен свободно вращаться.

6. Выбирают ряд отверстий на диске, соответствующий n = N / zф, и настраивают раздвижной сектор.

Пример: зубчатое колесо z = 99

Выбираем zф = 100. Тогда n = 40/100 = 2/5 оборота. По ряду из 25 отверстий: 2/5 × 25 = 10 отверстий.

Передаточное отношение гитары: i = 40 × (100 − 99) / 100 = 40/100 = 2/5.

Подбираем пару колёс: ведущее z1 = 40, ведомое z2 = 100 (или эквивалентная пара с тем же отношением из имеющегося набора). Поскольку zф > z, диск вращается в ту же сторону, что и рукоятка.

Важно: при дифференциальном делении шпиндель нельзя наклонять, так как кинематическая цепь гитары должна оставаться замкнутой. Это ограничение следует учитывать при планировании операции.

Угловое деление

Когда требуется повернуть заготовку на заданный угол α, а не разделить окружность на равные части, используют формулу:

n = N × α / 360°

Например, для поворота на 15°: n = 40 × 15 / 360 = 600 / 360 = 5/3 оборота. По ряду из 33 отверстий: 5/3 × 33 = 55 – но это больше числа отверстий в ряду, поэтому делают 1 полный оборот + 22 отверстия (55 − 33 = 22). Угловое деление применяют при фрезеровании кулачков, пазов под шпонку с нестандартным расположением и аналогичных деталей.

Фрезерование винтовых канавок

При фрезеровании спиральных канавок сверла, фрезы или развёртки заготовка должна одновременно перемещаться вдоль оси и вращаться. Это достигается кинематической связью между ходовым винтом стола станка и шпинделем УДГ через гитару сменных зубчатых колёс.

Передаточное отношение гитары для фрезерования винтовой канавки определяется из условия:

i = Tв / Tш

где Tв – шаг ходового винта стола (мм), Tш – требуемый шаг винтовой канавки (мм). Стол станка за один оборот шпинделя должен переместиться на величину Tш. Подбор сменных колёс выполняется по таблицам, прилагаемым к паспорту станка и головки, с учётом имеющегося набора колёс. Стол при этом устанавливают под углом к оси фрезы, равным углу подъёма винтовой линии.

Типоразмеры УДГ по ГОСТ 8615-69

Отечественные универсальные делительные головки выпускаются по ГОСТ 8615-69, который устанавливает шесть типоразмеров. Основной параметр – высота центров (расстояние от оси шпинделя до основания корпуса), которая определяет наибольший диаметр обрабатываемой заготовки.

Маркировка расшифровывается следующим образом: УДГ – универсальная делительная головка, Д – тип исполнения (с задней бабкой), цифра – наибольший диаметр обрабатываемой заготовки в мм. Характеристика N = 40 одинакова для всех типоразмеров. Ширина установочного паза стола, под который подбирается головка, указывается в паспорте станка и должна соответствовать размеру шпонки корпуса УДГ.

Типичные ошибки при настройке и их устранение

Большинство погрешностей деления возникает не из-за неисправности головки, а из-за ошибок при настройке или эксплуатации.

• Неправильный выбор ряда отверстий. Если дробная часть n не приводится к знаменателю, совпадающему с числом отверстий в выбранном ряду, накапливается систематическая погрешность. Перед настройкой нужно убедиться, что знаменатель приведённой дроби точно совпадает с числом отверстий в ряду, а не просто кратен ему.

• Неправильная установка раздвижного сектора. Сектор должен охватывать ровно столько промежутков между отверстиями, сколько требует расчёт. Отверстие, в котором стоит штифт, не считается – отсчёт ведётся от следующего.

• Люфт в червячной паре. При реверсе рукоятки (если перекрутили) нельзя просто вернуть её назад – нужно сделать полный оборот назад и снова подойти к нужному положению с той же стороны, чтобы выбрать люфт.

• Незафиксированный диск при простом делении. Если стопор диска не затянут, диск может сдвинуться при повороте рукоятки, что даст неверное деление.

• Наклон шпинделя при дифференциальном делении. Кинематическая цепь гитары рассчитана на горизонтальное положение шпинделя. Наклон разрывает или искажает передачу.

• Ошибка знака при подборе гитары. Если направление вращения диска выбрано неверно, каждое деление будет отличаться от расчётного на удвоенную погрешность. Проверяют направление вращения диска вручную до начала обработки.

Техническое обслуживание УДГ

Червячная пара работает в условиях знакопеременных нагрузок и требует регулярной смазки. Масло заливают через пресс-маслёнку на корпусе согласно паспорту; как правило, используют индустриальное масло И-30 или И-40. Уровень масла проверяют перед каждой сменой при интенсивной эксплуатации.

Компенсацию люфта в червячной паре выполняют регулировочным винтом или подшипниковым узлом в соответствии с конструкцией конкретной модели. Чрезмерная затяжка увеличивает усилие на рукоятке и ускоряет износ, поэтому регулировку выполняют до исчезновения ощутимого люфта, но не туже.

Точность деления проверяют с помощью контрольного угольника или индикатора часового типа, установленного на шпинделе станка. При систематическом отклонении более допустимого значения (указано в паспорте) головку направляют на ремонт или поверку.

Как выбрать типоразмер УДГ под конкретный станок и задачу

Выбор начинают с двух параметров: наибольшего диаметра заготовки и ширины установочного паза стола фрезерного станка. Диаметр заготовки определяет минимальную высоту центров – головка должна обеспечивать зазор между заготовкой и столом. Ширина паза стола должна соответствовать шпонке корпуса УДГ.

Если предполагается фрезерование длинных заготовок в центрах, необходима задняя бабка из комплекта того же типоразмера. При работе с тяжёлыми заготовками следует проверить допустимую нагрузку на шпиндель, указанную в паспорте.

Для операций, требующих дифференциального деления или фрезерования винтовых канавок, нужно убедиться, что в комплект входит гитара сменных зубчатых колёс с достаточным набором колёс. Стандартный набор обычно позволяет набрать большинство практически встречающихся передаточных отношений, однако для нестандартных шагов канавок может потребоваться изготовление дополнительных колёс.

Специалисты ПРОМГРУПП могут помочь подобрать делительную головку, совместимую оснастку и уточнить наличие нужного типоразмера на складе в Москве – это особенно актуально при комплектации нового рабочего места или замене изношенного приспособления.