Делительная головка для токарного станка по металлу

Обновлено: 04.10.2024

Универсальные делительные головки (УДГ) представляют собой вид приспособлений, применяемых преимущественно в мелкосерийном, единичном производствах. За счёт использования таких станочных универсальных приспособлений удаётся существенно повысить производительность и облегчить условия труда. Кроме того, их применение повышает безопасность работы, расширяет технологические возможности производственного оборудования.

В конструктивном исполнении делительные головки – это горизонтальные станочные приспособления. Ими оснащают фрезерные, координатно-расточные станки (полуавтоматы). С их помощью осуществляют периодические повороты обрабатываемых заготовок на заданные углы (деления). Сама обрабатываемая заготовка устанавливается в патрон. Использование УДГ гарантирует получение заданных геометрических форм, точных размеров обрабатываемых деталей.

Особенно эффективно применение таких приспособлений в технологиях нарезания зубьев шестерёнчатых колёс, фрезерования впадин между зубьями, в обработке многогранников, в производстве многих видов инструментов (свёрла, зенкеры, специальные инструменты). При нарезании спиралевидных канавок с помощью таких делительных головок осуществляется непрерывное вращение и одновременная осевая подача заготовок.

В машиностроении (металлообработке) применяются различные типы головок делительных универсальных (УДГ). Наиболее распространены лимбовые делительные головки. Этот тип оснастки может настраиваться на дифференциальное, простое деление, на фрезерование спиралевидных деталей. Этих технологических возможностей в большинстве случаев достаточно для высокоточной обработки сложных поверхностей.

Методы деления

Чаще всего посредством универсальных делительных головок реализуются два способа деления: простое и дифференциальное. При простом делении производят отсчёт по неподвижному делительному диску. Управление поворотом детали осуществляется рукояткой, связанной через червячную передачу со шпинделем головки.

При дифференциальном делении поворот шпинделя осуществляется как рукояткой (аналогично простому), так и за счёт принудительного поворота самого делительного диска от шпинделя (через систему шестерёнок).

Таблица 1. Настройка делительных головок по методу простого деления

Таблица 2. Настройка делительных головок при дифференциальном делении

Преимущества использования УДГ

Применение головок делительных универсальных позволяет получить ряд существенных преимуществ. Основные из них следующие:

значительно расширяется спектр технологических операций фрезерного станка;
возможность работы с заготовками разных размеров;
возможность обработки поверхностей в любом положении относительно вертикали.
Универсальные делительные головки просты в установке и в работе. Стоимость дополнительного приспособления доступная. Поэтому его можно использовать в единичном производстве, в том числе в частном применении.

Выбор универсальных делительных головок

При выборе делительной головки УДГ вначале определяются с её типом. Чаще всего используют головки делительные универсальные. Они, в свою очередь, отличаются между собой значением наибольших диаметров обрабатываемых заготовок. К примеру, отечественной промышленностью выпускаются следующие типы делительных головок: от УДГ-Д-160 до УДГ-Д-400 (под диаметры 160, 200, 250, 320, 400 мм).

Все типы приспособлений унифицированы, отличаются, в основном, высотой центров. Для головок делительных универсальных составлены специальные таблицы расчётов простого/дифференциального деления. При выборе приспособления подбирают его рабочий диаметр соответственно размерам закрепляемых деталей. То есть, если обрабатываются заготовки с небольшими диаметрами, лучше установить УДГ такого же типоразмера.

Делительные головки

На координатно-расточном, фрезерном станке незаменимым приспособлением является универсальная делительная головка или ее различные варианты. Устройство позволяет периодически поворачивать закрепленную заготовку, непрерывно вращать обрабатываемую деталь, совмещая движение с подачей по продольной оси.

Применение

Назначение изделия (деление поворота на расчетный угол) позволяет выполнять такие операции:

фрезерование звездочек, шестерен, зубьев, впадин;
нарезание канавок по спирали, косозубых передач, фигурных проточек;
заточка инструмента;
обработка многогранников (гайка, болт);
точное перемещение реечных заготовок с заданным шагом.

Патрон делительной головки со сквозным проходом в комплексе с люнетом, задней бабкой дает возможность фиксировать длинные изделия.

Головки подразделяются по способам работы в технологическом процессе:

непосредственного деления;
оптические;
универсальные.

По исполнению универсальная делительная головка подразделяется на безлимбовую и лимбовую. Используется УДГ как для простого, так и дифференциального деления оборота.

Кинематическая схема делительной головки простого деления

Простые операции

Поворотное устройство непосредственного деления состоит из корпуса, шпинделя, делительного диска, опорных подшипников, рукоятки вращения. Жесткая посадка диска на шпиндель, отсутствие промежуточного передаточного механизма – такая схема ставит в условия выбора малого числа деления (от 2 до 24 частей). Позиционно применяют горизонтальную, вертикальную установку простого способа обработки.

Оптическая

Эта модель обеспечивает высокую точность деления, служит для производства ответственных деталей цилиндрической формы. Различают по классу точности при остальных равнозначных характеристиках. Поворот измеряют в секундах (1/60 градуса). Соответственно, в маркировке указано ОДГ 5, 10, 20, 60 (сек).

Для обеспечения заданной точности обработки требуется совпадение оси шпинделя и оси детали.

Возможность разделить градус поворота на десятые доли предусматривает расчет выполнения работ. На его основании составляют таблицы, технологические карты для серийного производства. В индивидуальном расчете Ø заготовки × sin 360/количество частей деления.

Оптические делительные головки используют в качестве поверочного инструмента для более простого оборудования.

Универсальная

Несколько видов выполнения операции, которые доступны на такой головке дали ей название универсальной. В маркировке численно указаны передаточное число (количество оборотов рукоятки на 1 оборот шпинделя) и максимальный Ø заготовки.

Основными частями УДГ являются:

корпус. Фиксируется гайками на чугунной станине с выставлением угла поворота по шкале, нониусу;
шпиндель. Расточка концов выполнена на конус Морзе;
лимб непосредственного деления;
червячная передача;
делительный диск.

Кинематическая схема при настройке на нарезание винтовых канавок Кинематическая схема при настройке на дифференциальное деление

Чтобы получить одновременно вращение патрона с его перемещением по продольной оси, шпиндель УДГ соединяют с винтом продольной подачи стола станка с помощью набора сменных зубчатых колес (гитара). Передаточное число выбираемых колес гитары определяют, исходя из характеристики станка. Количество оборотов винта станка, необходимое для 1 оборота шпинделя, умноженное на шаг винтовой нарезки, считают характеристикой данной марки станочного оборудования.

Основные способы выполнения работ

Конкретное задание для получения нужной детали подразумевает использование универсальной делительной головки несколькими способами:

непосредственный. Червячная передача выведена из зацепления, поворот шпинделя выставляют по делительному диску;
простой. Отсчет ведется от неподвижного делительного диска, поворот – рукояткой червячной передачи;
комбинированный. Смещение суммируют по двум дискам: неподвижному и, поворачивающемуся относительно штифта, вместе с рукояткой;
дифференциальный. Применяется при установленной гитаре, когда нельзя подобрать поворот простым делением. Состоит из суммы ручного вращения червячного механизма и принудительного через передачу от станка;
непрерывный. Выбирают при расточке спиральных (винтовых) борозд через кинематическую связь делительной головки с продольной подачей металлообрабатывающего станка. Применяют на УДГ и ОДГ.

Схема передачи движения при дифференциальном методе деления

Правила настройки

Специалисты, работающие на фрезерных, инструментальных участках производственных цехов, используют в качестве руководства справочник фрезеровщика (А.П. Оглоблин). Там приводятся:

Делительные головки своими руками

Существенно повысить функциональность фрезерного станка можно при использовании специальной оснастки, которую называют делительной головкой. Она используется при производстве сложных деталей, так как позволяет проводить поворот заготовки на определенный градус, который устанавливается оператором станка. При покупке токарного или фрезерного станка можно рассчитывать на то, что в комплекте есть оснастка. В некоторых случаях можно сделать ее своими руками.

Самодельная делительная головка

Предназначение оснастки

Для того чтобы получить сложную форму зачастую нужно провести смещение заготовки относительно оси станка на определенный угол. Именно делительная головка может применяться для решения поставленных задач. Стоит отметить, что она может стать отдельной частью фрезерного или токарного станка, так и его составляющей.

Крепление проходит на станине токарного или другого станка. Крепление к станине может проходить несколькими способами, что зависит от типа насадки. Положение подвижного элемента оснастки для токарного станка, устанавливается при помощи нескольких рукояток и диска. Диски имеют определенные отверстия, которые позволяют сохранить положение инструмента, применяемого для установки угла.

Рассматриваемая оснастка для токарного оборудования используется для решения нижеприведенных задач:

Используется фрезерный станок для получения канавок на поверхности детали. Для контроля глубины и ширины устанавливаются параметры, которые выдерживаются при обработке большой партии.
На деталях проводится формирование граней. При создании гаек нестандартного размера, хвостовиков и различных инструментов нужно проводить использование делительной головкой, которая позволяет устанавливать размеры, угол и другие параметры с высокой точностью.
Шлицы и пазы также довольно часто фрезеруются на поверхности. Зачастую для этого проводится смещение заготовки на определенный угол. При этом отметим, что делительная головка позволяет достигать размеров высокой точности.

Вышеприведенные моменты определяют то, что рассматриваемая оснастка зачастую просто незаменима. Сделать ее можно самостоятельно для фрезерного и токарного оборудования.

Можно ли сделать своими руками?

Стоимость рассматриваемого устройства промышленного образца достаточно велика, что связано с использованием дорогих материалов и современного оборудования при производстве. Сделать делительную головку можно и своими руками, для чего следует учесть несколько моментов. Для выполнения несложной работы многие решают сделать поворотный механизм своими руками.

Для создания рассматриваемого элемента нужны следующие компоненты:

для начала требуется червячный редуктор. Зачастую его забирают со старого технического оборудования, а также выточить самостоятельно. Червячный редуктор является важным элементом конструкции. Поэтому нужно обратить внимание на качество конструкции. Наличие даже малейших дефектов недопустимо;
также понадобится токарный патрон и лимб. Оптимальный диаметр токарного патрона составляет 65 миллиметров. Их можно взять из чертежного кульмана;
для того чтобы ограничить ход обработки устанавливается стопорящий винт.

Сама конструкция имеет достаточно много особенностей, которые следует учесть при изготовлении своими руками.

Классификация

Существует определенная классификация системы смещения заготовки на определенный угол:

Простые – довольно просто создать этот вариант исполнения, он прост в настройке и использовании. Основными элементами можно назвать шпиндель, на котором крепится заготовка, а вторым лимб, который имеет на поверхности несколько отверстий. Конструкция проста и надежна, но не может использоваться при получении сверхточных деталей.
Комбинированные – управление выполняется с помощью рукоятки. Число нажатий оказывает то, что насколько заготовка отклоняется от центральной оси. Комбинированный вариант исполнения применяется при производстве сложного устройства.
Универсальный – это устройство представляет сложный технологический комплекс, для управления которым используется рукоятка и делительный диск. Конструкция имеет несколько систем зубчатых колес. В некоторых случаях этот ДГ называют дифференциальным.

Схема передачи движения при дифференциальном методе деления Кинематическая схема при настройке на нарезание винтовых канавок
Кинематическая схема при настройке на дифференциальное деление Кинематическая схема делительной головки простого деления

Вышеприведенные моменты следует учитывать при рассмотрении того, какое устройство можно использовать для обработки заготовок.

Технические характеристики

Самодельная делительная головка должна обладать определенными техническими характеристиками, среди которых отметим:

максимальный диаметр или габаритные размеры заготовки. Этот параметр достаточно важен. Его следует учитывать при создании самодельной делительной головки. максимальный диаметр указывается для токарного оборудования, для фрезерного указывается ширина, длина и высота, то есть линейные размеры;
соотношение червячной пары;
диаметр сменного колеса;
диаметр выходного шпинделя;
диаметр используемого патрона;
цена одного деления лимба. Лимб необходим для поворота заготовки на определенный градус. Цена деления указывает на точность работы оборудования;
максимальная ширина шпонок. Фрезерное оборудование часто используется для создания шпонок на поверхности. Самодельная делительная головка нужна для образования нескольких шпонок;
масса конструкции. Этот параметр определяет сложности использования конструкции.

Устройство делительной головки

Стоит учитывать, что самодельная делительная головка может обладать различной точностью.

Почему делают своими руками?

При рассмотрении самодельного варианта исполнения следует учесть нижеприведенные моменты:

Устройство имеет малую стоимость благодаря использованию элементов б/у.
Все работы можно выполнить самостоятельно без использования услуг квалифицированного специалиста.
Надежность устройства может зависеть от многого. При выполнении работы следует контролировать качество сборки на каждом этапе
Использовать самодельный вариант исполнения можно только при производстве малого количества деталей, точность которых меньше.
Ремонтопригодность можно назвать достоинством устройства.

К недостаткам можно отнести то, что конструкция не позволяет получать детали высокого качество и точности размеров.

В заключение отметим, что стоимость промышленного варианта исполнения достаточно велика, но и служит он гораздо дольше, чем самодельная оснастка. Только при наличии определенного опыта можно провести создание самодельной делительной головки.

УДГ (универсальная делительная головка)

Универсальная 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. УДГ является важным элементом оснастки современного станка, значительно расширяет спектр его технологических операций.

Сфера применения и преимущества

УДГ 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.

Универсальная головка может применяться при:

нарезании зубьев;
фрезеровании впадин между зубьями;
фрезеровании многогранников;
нарезке канавок режущих инструментов;
точном позиционировании стола;
фрезеровании косозубых колес;
нарезке шлицов;
беспрерывном вращении заготовки согласованно с её осевой подачей.

Операции деления могут проводиться в патроне или в центрах станка, а также при выполнении работ на шпиндельной оправке. Конструкция универсальной головки обеспечивает широкий спектр возможностей:

простое деление;
прямое деление;
деление дифференцированное без интервала;
фрезерование спиралей, зубчатых колес;
обработка спиральных гипоидных канавок;
установка оси заготовки под заданным углом относительно станка.

Помимо значительного расширения возможностей металлорежущего оборудования, универсальные делительные головки имеют и другие преимущества:

Возможность проведения обработки заготовок различного размера.
Обработка поверхностей деталей в требуемом положении относительно вертикальной плоскости.
Простота в установке и эксплуатации.
Доступная стоимость.
Удобство применения в единичном и массовом производстве.

Основные характеристики и маркировка

Основным параметром оснастки является её передаточное отношение, величина обратная передаточному отношению червячной пары в конструкции. В обозначении устройства указывается его тип, передаточное число и максимальный диаметр обрабатываемой заготовки. Так, УДГ-40-Д320 означает: универсальная головка с передаточным отношением 40 и максимальным диаметром обрабатываемого изделия 320 мм. Часто используется и упрощенное обозначение без передаточного числа, например УДГ-320.

Основными параметрами головки являются:

Максимальный диаметр заготовки.
Высота центров оснастки.
Угол поворота шпинделя от горизонтальной позиции вниз и вверх от линии центров.
Передаточное число пары, определяет количество оборотов рукояти при настройке для полного оборота диска.
Наибольшая нагрузка.
Габаритные размеры.

Также следует учесть диаметр монтажного фланца для подсоединения к шпинделю станка, номер конуса Морзе крепления в шпиндельном отверстии и другие паспортные данные.

Для обеспечения требуемой точности обработки обратите внимание на указанные в паспорте устройства параметры:

радиального биения конуса шпинделя (у основания и на расстоянии 300 мм от передней части);
биения по диаметру;
отклонение оси опорной поверхности от прямого угла и т. д.

Методы деления заготовки

Существует несколько методов деления заготовки. При непосредственном или прямом делении производится проворот заготовки без применения вспомогательных механизмов. На УДГ для этого применяется лобовой делительный диск. При простом делении применяется неподвижный диск, а сама установка производится путем вращения через рукоятку с использованием бокового диска.

Подробнее со способами деления вы можете ознакомиться с помощью представленного ниже видео.

Данные для настройки указаны в таблице ниже.

Возможно деление и комбинированным способом, при котором головка проворачивается относительно неподвижного диска. А сам диск вместе с рукояткой поворачивается относительно штифта заднего крепящего элемента.

При невозможности провести прямое деление или его малой точности применяются другие методики, в частности дифференциальная настройка. В данной методике требуемое положение шпинделя получается путем суммы проворота рукоятки относительно делительного диска, а также поворота самого диска. Последний проворачивается принудительно через зубчатые шестерни. Для этого УДГ комплектуются набором сменных шестерен. Данные для дифференциальной настройки указаны в таблице ниже.

Для обработки винтовых и спиральных канавок применяется непрерывное деление. Для этого используется механическое соединение шпинделя головки и винта продольной подачи фрезерного станка.

Действующие ГОСТы

Общие технические условия на универсальные головки определяет ГОСТ 8615-89. В нём установлены основные размеры и технические требования к оснастке.

Делительные головки для фрезерных станков

Оборудование, используемые для обработки металла, имеет достаточно много особенностей, которые следует учитывать для быстрого получения качественных деталей. Для фрезерного станка применяется достаточно большое количество оснастки, которая необходима для получения определенных деталей. Делительная головка – оснастка, используемая при работе фрезерного станка.

Универсальная делительная головка Optimum TA 125

Особенности конструкции

Делительная головка, которая создается для фрезерного станка – станочное приспособление горизонтального типа, которое может использоваться также и на координатно-расточных станков. Предназначение этого устройства заключается в периодическом повороте заготовки. При этом можно выделить нижеприведенные моменты:

поворот может выполнятся на равный или неравный угол. Этот показатель устанавливается с высокой точностью;
используется делительная головка для нарезания зубьев, впадин между зубьями, фрезерования многогранников, канавок и других элементов;
использовать этот элемент можно для того, чтобы существенно увеличить возможности фрезерного станка. Без специального инструмента нельзя провести деление с высокой точностью;
крепление заготовок проводится в патроне. Если длина заготовки достаточно большая, то крепление проводится при использовании задней бабки. Следует учитывать необходимость правильного позиционирования заготовки с малой вероятностью отклонения от начальной базы.

Это устройство используется на протяжении последних нескольких лет.

Классификация оснастки, используемой для установки угла

Деление может происходить при использовании нижеприведенных типов конструкции:

универсальные варианты исполнения;
упрощенные конструкции;
оптический тип, который используется для выполнения особо точных работ.

Вышеприведенную классификацию следует учитывать при рассмотрении конструкций, которые расширяют возможности фрезерного станка. Зачастую деление проходит именно этим устройством, универсальные варианты исполнения пользуются довольно часто.

Деление при помощи фрезерного станка может проводится несколькими методами, среди которых отметим:

Непосредственное деление проводится без применения промежуточного механизма. Для этого используется устройство с простым оптическим делением.
Простое деление применяется довольно часто, при котором используется неподвижный диск. Этот метод нарезания осуществляется при использовании УДГ, что делает область применения обширной.
Комбинированное деление проводится также при использовании делительной головки.
Дифференциальный метод также проводится на универсальных делительных головках, которые имеют дополнительный комплект сменных зубчатых колес.
Непрерывный метод реализуется оптическими и универсальными головками, которые имеют связь кинематического характера между шпиндельной головкой и винтом продольной подачи фрезеровального станка.

Эти методы касаются фрезерного станка, на котором может устанавливаться рассматриваемая оснастка.

Кинематическая схема при настройке на дифференциальное деление Кинематическая схема при настройке на нарезание винтовых канавок

Маркировка универсальной головки

Для определения основных параметров рассматриваемого устройства проводится его обозначение по установленным параметрам. Примером можно назвать модель УДГ-40-Д250. Расшифровка этого варианта исполнения следующая:

УДГ – обозначение типа устройства, в данном случае, универсальная делительная головка.
Следующая цифра в маркировке обозначает передаточное число. Расчет указывает на то, что число 40 определяет 1 оборот шпинделя за 40 оборотов ручки.
Обозначение Д250 указывает на наибольший диаметр обрабатываемой заготовки.

Вышеприведенную информацию следует учитывать при рассмотрении УДГ. Существует определенная таблица, по которой можно провести выбор наиболее подходящей модели.

Маркировка оптической головки

При применении фрезерного станка могут устанавливать также оптические делительные головки. Есть определенная формула, которая позволяет определить степень точности рассматриваемой оснастки. Популярной моделью можно назвать ОДГ-5. Расшифровка в данном случае выглядит следующим образом:

ОДГ – аббревиатура названия устройства, которая расшифровывается как оптическая делительная головка.
5 – показатель д.ц., который указывается в секундах. Расчет этого показателя проводится при производстве рассматриваемой оснастки.

При производстве этой оснастки учитывается необходимость точного выдерживания размеров, так как даже незначительное отклонение может привести к большим расхождениям в размерах. Расчет проводится при использовании современных методов.

Последовательность настройки и применения

Выполняемые переходы зависят от типа приспособления и его характеристик, которые устанавливаются в зависимости от цены деления шкалы. В частности, для узлов седьмой/восьмой степени точности используются нормативные данные ГОСТ 1.758, а для узлов девятой степени точности – ГОСТ 1.643.

Основная настройка головки состоит в определении размеров сектора делительной окружности. Исходными данными для расчёта являются диаметр окружности и количество секторов, на которые её потребуется разделить. Настройка происходит в следующей последовательности:

преобразовывают 360° полного диаметра окружности в необходимое количество делений на её секторах;
определяют синус угла, получившегося в результате расчёта;
поворачивают диск устройства на данный угол;
зажимают корпус узла рукояткой или механизмом зажима и устанавливают рабочий инструмент.

Формула для расчёта требуемого угла деления обычно приводится в инструкции производителя делительной головки. Далее закрепляют деталь, подлежащую фрезерованию, на оправке станка, и, производя продольную подачу стола, выполняют требуемую операцию. Шаг подачи зависит от вида обработки: например, для формообразования зуба он равен расстоянию между впадинами смежных зубьев. С целью повышения производительности, после каждого цикла происходит ускоренный возврат стола с заготовкой в исходное положение. Фиксация по выбранному в измерительном диске отверстию выполняется при помощи пружин.

Характеристики

Эта оснастка довольно часто используется при выпуске крупных партий в течение короткого промежутка времени. При этом основными элементами конструкции являются:

лимб;
шпиндель;
патрон из трех кулачков.

Характеристики делительных головок УДГ

Шпиндель позволяет правильно закрепить заготовку. Кроме этого на шпиндель также крепится лимб, используемый в качестве диска для установки угла. Именно лимб используется для деления заготовки на несколько частей.

Для того чтобы оборудование работало правильно на протяжении длительного времени следует ответственно отнестись к настройке оборудования. Как правило, на выполнение работы по установке показателей деления требуется довольно много времени.

Патрон, состоящий их трех кулачков, применяется при вертикальном позиционировании шпинделя. Особенностью этого конструктивного элемента можно назвать то, что при помощи всего одного ключа. При этом происходит центрирование заготовки и равномерное распределение нагрузки.

Отечественная станкоинструментальная промышленность производит приспособления серии УДГ. Они различаются по наибольшим размерам изделий, которые могут быть изготовлены с их помощью.

Эксплуатационные характеристики и технологические возможности головок серии УДГ производства ЛОМО или ООО «Делга» (Санкт-Петербург) приведены в таблице:

Типоразмер устройства	Параметры
Типоразмер устройства	Наибольший диаметр обрабатываемой детали, мм	Количество отверстий делительного диска	Наличие лимба	Точность отсчёта, минут
УДГ-125	125	13	Нет	15
УДГ-160	160	21	Есть
УДГ-250	250	21	Есть
УДГ-320	320	21	Есть
УДГ-400	400	21	Есть

Аналогичными характеристиками обладают и импортные делительные головки, выпускаемые фирмами Proxxon (Германия), Proma (Чехия), BisonBial (Польша). При выборе типоразмера учитывают максимальные габариты исходной детали, параметры точности самого фрезерного станка, а также гарантийные обязательства производителя. В частности, важно, чтобы поставщик предоставлял возможность приобретения фирменных запасных частей, а также гарантировал качественную работу узла в течении минимум двух лет.

В заключение отметим, что рассматриваемая оснастка подбирается в зависимости от типа используемого фрезерного станка.

Читайте также: