Obróbka kół zębatych na frezarkach obwiedniowych.pdf

(1362 KB) Pobierz
POLITECHNIKA LUBELSKA
KATEDRA PODSTAW INŻYNIERII PRODUKCJI
LABORATORIUM MASZYN TECHNOLOGICZNYCH
Obróbka kół zębatych walcowych na frezarkach obwiedniowych
Str.
1
1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z obwiedniowymi sposobami obróbki kół zębatych ze szcze-
gólnym uwzględnienie obróbki na frezarkach obwiedniowych. Na podstawie danych studenci obliczają przełożenia
łańcuchów kinematycznych frezarki obwiedniowej oraz dobierają koła zmianowe do przekładni gitarowych.
2. Podstawy teoretyczne
Koła zębate walcowe można obrabiać przez struganie, dłutowanie, frezowanie, szlifowanie (w tym również
i docieranie), wiórkowanie, przeciąganie. Stosowane są także metody obróbki bezwiórowej, np. walcowanie uzę-
bień na gorąco lub na zimno. Z uwagi na ogromną różnorodność kół zębatych spotykanych w przemyśle, tj. po-
cząwszy od bardzo małych aż do gigantycznych kół stosowanych w przemyśle ciężkim, wybór metody obróbki kół
winien uwzględniać: kształt i wymiary koła, przeznaczenie, wielkość produkcji, warunki obróbki cieplnej, klasę
dokładności uzębienia. Zgodnie z wymaganiami PN dokładność wykonania kół może być zawarta w jednej z 12
klas dokładności, przy czym klasa 1 jest najdokładniejsza, zaś klasa 12 najmniej dokładna. Przyjęta metoda ob-
róbki bocznych zarysów zębów jak i kształtu linii zębów decyduje o doborze układu kształtowania obrabiarki zasto-
sowanej do produkcji kół.
Ze względu na sposób uzyskiwania bocznego kształtu zębów rozróżniamy następujące metody obróbki:
kształtową, kopiową i obwiedniową.
W metodzie kształtowej zarys krawędzi tnącej narzędzia skrawającego odpowiada kształtowi wrębu mię-
dzyzębnego nacinanego koła. W tym przypadku wykonanie zarysu zęba jest możliwe bez udziału ruchu kształtowa-
nia, co znacznie upraszcza budowę układu roboczego obrabiarki. Natomiast duże wymagania stawiane są narzę-
dziom obróbkowym z uwagi na potrzebę dokładnego wykonania zarysu ich ostrzy, a to z kolei bardzo podnosi kosz-
ty ich produkcji.
Metoda kształtowa może być stosowana jedynie wówczas, gdy zarys wrębu międzyzębnego nie zmienia
się wzdłuż linii zęba. Powyższy przypadek ma miejsce przy obróbce kół zębatych walcowych o zębach prostych,
śrubowych, strzałkowych oraz przy obróbce ślimaków walcowych i globoidalnych. Metoda kształtowa może być
realizowana przez frezowanie frezami krążkowymi modułowymi lub palcowymi, a także przez dłutowanie, szlifowa-
nie i przeciąganie przy użyciu przeciągaczy tarczowych. Powyższe przypadki zostały pokazane na rysunku 1.
Należy dodać, iż frezy kształtowe mogą być niekiedy używane do obróbki kół zębatych stożkowych, lecz
tylko przy zabiegach zgrubnych.
Metody kształtowe obróbki uzębień należą do metod najmniej dokładnych. Ponadto w przypadku frezo-
wania bądź dłutowania są mało wydajne, w związku z czym powyższe zabiegi znalazły jedynie zastosowanie w pro-
dukcji jednostkowej i małoseryjnej. Natomiast zabiegi szlifowania bądź przeciągania znalazły zastosowanie w pro-
dukcji masowej.
W metodzie kopiowej zastosowano wzornik (kopiał) o kształcie zarysu odpowiadającego bocznemu zary-
sowi obrabianego zęba. Powierzchnia robocza wzornika służy do prowadzenia sań narzędziowych. Wzornik bywa
wykonany w skali 5:1 lub 10:1, dzięki czemu błędy wykonania wzornika przenoszone są w minimalnym stopniu na
obrabiane koło. Metoda kopiowa stosowana jest do obróbki kół zębatych walcowych i stożkowych o dużych rozmia-
rach.
Str.
2
Rys. 1. Metody kształtowe obróbki uzębień: a) frezowanie frezem krążkowym modułowym, b) frezowanie frezem palcowym
(trzpieniowym), c) szlifowanie zębów ściernicą kształtową tarczową, d) struganie nożem kształtowym, e) przeciąganie
obrotowe zębów prostych przeciągaczem tarczowym
Rys. 2. Zasada kopiowego strugania walcowego koła zębatego
Na rysunku 2 przedstawiony jest schemat kopiowego strugania walcowego koła zębatego. Wzornik 3 jest
sztywno zamocowany na obrabiarce. Po powierzchni roboczej wzornika przesuwa się trzpień wodzący 4 w płasz-
czyźnie równoległej do powierzchni czołowej koła 5. Z trzpieniem 4 połączona jest sztywno prowadnica 2 suportu
wykonująca identyczny ruch jak trzpień 4. Na prowadnicy 2 umieszczony jest suport wraz z nożem 1. Nóż wykonuje
ruchy posuwisto-zwrotne wzdłuż kierunku prowadnicy 2, i jednocześnie ruch poprzeczny stosownie do położenia
prowadnicy 2 poruszającej się z trzpieniem 4 jako jedna całość.
Metoda kopiowa stosowana jest rzadko ze względu na potrzebę posiadania znacznej ilości wzorników sto-
sownie do wartości kąta przypora
α,
liczby zębów
z,
oraz modułu
m.
W metodzie obwiedniowej zarys boku zęba (1 - szej linii charakterystycznej) powstaje jako obwiednia ko-
lejnych położeń krawędzi skrawających narzędzia. Kształt krawędzi ostrzy skrawających narzędzi używanych do
obróbki jest prostoliniowy lub zakrzywiony (w przypadku metody Fellowsa).
Kolejne położenia krawędzi skrawających ostrzy narzędzia są rezultatem wzajemnego toczenia się po so-
bie bez poślizgu określonych Unii tocznych narzędzia i przedmiotu obrabianego. W przypadku koła zębatego nieko-
rygowanego linię toczną nacinanego koła stanowi jego okrąg podziałowy.
Metody obwiedniowe są najczęściej i najchętniej stosowane. Do grupy obrabiarek kształtujących uzębie-
nia kół walcowych metodami obwiedniowymi należą:
1. dłutownica Maaga - kształtująca uzębienia narzędziami zębatkowymi o prostoliniowych krawędziach
skrawających,
2. dłutownica Fellowsa - kształtująca uzębienia nożami krążkowymi (dłutakami) o ewolwentowych kształ-
Str.
3
tach zarysu ostrzy zębów,
3. frezarki obwiedniowe kształtujące uzębienia frezami ślimakowymi.
Zarys zębatki o prostoliniowych krawędziach skrawających występuje zarówno w narzędziu - zębatce (na-
rzędzie Maaga) jak i we frezie modułowym ślimakowym, który składa się jak gdyby z kilkunastu narzędzi - zębatek
rozmieszczonych na obwodzie walca tak, że ostrza tworzą linę śrubową. Zatem dłutowanie uzębień narzędziem
zębatkowym jak i frezowanie frezem ślimakowym jest podobne pod względem geometrii i kinematyki ruchów.
Przykłady dłutowania obwiedniowego kół pokazane są na rys. 3 i 4, zaś metoda frezowania obwiedniowe-
go na rys.5.
Rys. 3. Dłutowanie uzębienia narzędziem - zębatką
Rys. 4. Dłutowanie koła zębatego dłutakiem (nożem Fellowsa)
Rys. 5. Frezowanie uzębienia frezem ślimakowym
Str.
4
3. Metoda obwiedniowa
Do najbardziej rozpowszechnionych metod obróbki obwiedniowej kół zębatych zalicza się metodę frezo-
wania obwiedniowego przy pomocy freza ślimakowego. Zasada frezowania pokazana została na rys. 5.
Narzędzie zwane frezem ślimakowym posiada ostrza skrawające rozmieszczone na powierzchni walcowej
wzdłuż linii śrubowej o kierunku prawo - lub lewo - zwojnym. W przekroju normalnym do linii śrubowej uzębienia,
zarys ostrzy ma kształt zębatki trapezowej o kącie rozwarcia krawędzi tnących równym 40°. Taki frez jest dosto-
sowany do nacinania zębów o kącie przyporu równym 20° i pewnej ustalonej wartości modułu. Natomiast liczba
zębów możliwa do nacięcia danym frezem może być różna i zależy od doboru wartości przełożenia w przekładni
gitarowej łańcucha kinematycznego podziału.
Przy współpracy narzędzia z obrabianym materiałem występują dwa rodzaje jego ruchów (rys. 5): ruch ob-
rotowy wokół własnej osi narzędzia i przedmiotu obrabianego oraz ruch posuwowy freza w kierunku pionowym,
równoległym do osi obrotu nacinanego koła.
Usytuowanie ostrzy skrawających wzdłuż linii śrubowej powoduje, że przy ruchu obrotowym narzędzia za-
rys ostrzy stanowiący teoretyczną zębatkę przemieszcza się prostoliniowo równolegle do osi freza. Pojedynczy
zarys teoretycznej zębatki po jednym pełnym obrocie narzędzia przesuwa się o wartość podziałki
t
a odpowiednio
w tym samym czasie przedmiot obrabiany obraca się o wartość
1/z.
Oznacza to, że zębatka teoretyczna przesuwa
się będąc jednocześnie w stałym kontakcie z okręgiem tocznym nacinanego koła. Wzajemne toczenie się po sobie
bez poślizgu elementów tocznych narzędzia i koła wywołuje kolejne zmiany położeń krawędzi skrawających narzę-
dzia względem przedmiotu. Obwiednia powyższych położeń daje ewolwentowy zarys boku zębów nacinanego koła
zębatego.
Frezowanie obwiedniowe w porównaniu z innymi metodami obróbki ma szereg zalet np.:
ciągłość obróbki całego uzębienia
wysoka wydajność
wysoka dokładność podziałki uzębienia
możliwość zastosowania tego samego narzędzia do obróbki kół o różnych liczbach zębów
Do wad frezowania obwiedniowego należy zaliczyć:
nieciągły styk ostrza narzędzia z teoretyczną linią zęba,
znaczna droga wgłębiania się narzędzia,
kształtowanie ewolwentowego zarysu przy pomocy skończonej (ograniczonej) liczby kolejnych położeń
krawędzi skrawających.
Ostatni przypadek jest szczególnie niekorzystny, gdyż zamiast krzywej gładkiej (ewolwenty) otrzymujemy
zarys składający się z drobnych odcinków linii prostych stanowiących ślady położeń krawędzi tnących. Z tego
względu brak możliwości otrzymania dokładnego zarysu boku zęba jest najpoważniejszą wadą frezowania obwie-
dniowego. Oczywiście, na dokładność zarysu można w określonych granicach wpływać np., dobierać frezy o możli-
wie największej liczbie ostrzy na obwodzie dla uzyskania większej dokładności zarysu.
Str.
5

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin