background image

POLITECHNIKA POZNAŃSKA 

Instytut Technologii Mechanicznej 

 
 
 

Maszyny technologiczne 

laboratorium 

 
 
 
 

Nacinanie walcowych  

kół zębatych 

na dłutownicy Fellowsa 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Opracował: dr inŜ. Krzysztof Netter 

www.netter.strefa.pl 

 
 
 
 
 

Poznań 2008 

KN 

−

 ver. 24.11.2008 

background image

KN

−

ver.24.11.2008                                Nacinanie walcowych kół zębatych na dłutownicy Fellowsa 

2 

 

NACINANIE WALCOWYCH KÓŁ ZĘBATYCH  

NA DŁUTOWNICY FELLOWSA 

 

1. Cel ćwiczenia 
 
 

Celem  ćwiczenia  jest  zapoznanie  się

  z  budową,  sposobem  nastawiania  i  zastosowaniem 

dłutownicy Fellowsa oraz sposobami doboru i obliczania nastaw roboczych.

 

 

2. Stanowisko badawcze 

 

Ć

wiczenie jest przeprowadzane na dłutownicy Fellowsa Maxicut 2A.

 

   

3. Wiadomości podstawowe 

 

3.1. Charakterystyka ogólna

 

 

Dłutownica  Fellowsa  słuŜy  do  obróbki  kół  zębatych  walcowych  o  zębach  prostych, 

poniewaŜ  nie  mają  łańcucha  kształtowania  śrubowej  linii  zębów.  W  przypadku  potrzeby 
wykonania  uzębień  śrubowych  dłutownica  Fellowsa  musi  być  wyposaŜona  w  specjalny 
mechanizm  śrubowy  (rys. 1)  mocowany  na  wrzecionie  narzędziowym  maszyny.  Dłutownica 
Fellowsa  umoŜliwia  wykonanie  uzębień  zewnętrznych,  wewnętrznych  oraz  innych 
powierzchni o złoŜonych zarysach, których przykłady podano na rys 2. 

  Charakterystyczną  cechą  dłutownic  Fellowsa  jest  zastosowanie  jako  narzędzia  dłutaka 

modułowego,  który  ma  kształt  zbliŜony  do  koła  zębatego  walcowego  o  określonym  okręgu 
tocznym.  

Podczas  kształtowania  uzębienia  koła  okrąg  toczny  dłutaka  modułowego  toczy  się  bez 

poślizgu po okręgu tocznym wykonywanego koła, jak to pokazano na rys. 3. Powoduje to, Ŝe 
ruch  toczny  jest  uzyskiwany  w  wyniku  składowych  ruchów  obrotowych  W

1

  i  W

2

  narzędzia 

i obrabianego  koła,  co  umoŜliwia  wykonanie  uzębień  bez  stosowania  ruchu  podziałowego. 
JednakŜe zastosowany jako narzędzie dłutak modułowy musi mieć krzywoliniowe  

 

Rys. 1. Układ wrzeciona narzędziowego 

z krzywką do obróbki zębów śrubowych: 

a) schemat napędu, b) układ krzywek 

 

background image

KN

−

ver.24.11.2008                                 Maszyny i urządzenia technologiczne 

−

 laboratorium 

3 

 

Rys. 2. Przykłady powierzchni wewnętrznych obrabianych na dłutownicy Fellowsa: 

a) uzębienie wewnętrzne, b), c) powierzchnie wewnętrzne specjalne 

 

 

Rys. 3. Ruch kształtowania uzębienia koła walcowego dłutakiem modułowym 

 

3.2. Układy kinematyczne dłutownic Fellowsa 
 
 

Układ kinematyczny dłutownicy Fellowsa ze sterowanym krzywkowo cyklem pracy został 

przedstawiony na rys. 3. Układ kinematyczny takiej dłutownicy obejmuje: 

−

 

łańcuch kształtowania zarysu i linii zęba, 

−

 

łańcuch  napędowy  ruchu  głównego;  ruchu  prostoliniowo-zwrotnego  o  prędkości 
wyraŜonej liczba skoków narzędzia n

T

 [2 sk./min], 

−

 

łańcuch napędowy ruchu posuwowego (posuwu obwodowego) p

s

 [mm/ 2 sk.), 

−

 

łańcuch  automatycznego  sterowania  cyklem  pracy  i  układ  posuwu  promieniowego 
(wgłębnego) p

r

 [mm/ 2 sk.], 

−

 

mechanizm  odsuwania  przedmiotu  obrabianego  od  narzędzia  (w  większych 
dłutownicach narzędzia od przedmiotu obrabianego). 

 

Dłutownice  sterowane  krzywkowo  wykonują  uzębienia  podczas  automatycznych  cyklów 

pracy,  które  obejmują  wcinanie  się  narzędzia  na  właściwą  głębokość,  następnie  właściwe 
kształtowanie  uzębienia  oraz  wycofanie  narzędzia  do  pozycji  wyjściowej  w  celu  zdjęcia 
obrobionego  przedmiotu.  Cykl  obróbki  koła  jest  sterowany  krzywką  K  powiązaną 
kinematycznie  z  obrabianym  przedmiotem  za  pomocą  łańcucha  nastawiania  cyklu  pracy. 
Obróbka  uzębienia  moŜe  być  wykonana  w  jedno-,  dwu-  lub  trzyprzejściowym  cyklu  pracy, 
którego  wybór  zaleŜy  od  modułu  uzębienia  oraz  rodzaju  obróbki  (zgrubnej  lub 
wykańczającej).  Aby  wykonać  obróbkę  w  wybranym  cyklu  pracy  naleŜy  zastosować  jedną 

background image

KN

−

ver.24.11.2008                                Nacinanie walcowych kół zębatych na dłutownicy Fellowsa 

4 
z trzech krzywek będących na wyposaŜeniu obrabiarki (rys. 4) oraz włączyć odpowiednią dla 
danego cyklu przekładnię z trójki przesuwnej znajdującej się w układzie nastawiania cyklu. 
 

 

Rys. 3. Schemat kinematyczny dłutownicy Fellowsa 

 
 

 

Rys. 4. Zestaw krzywek dosuwu wgłębnego sterujących automatycznymi cyklami pracy: 

a) do sterowania jednoprzejściowego, b) do sterowania dwuprzejściowego, c) do sterowania 

trzyprzejściowego  

 

background image

KN

−

ver.24.11.2008                                 Maszyny i urządzenia technologiczne 

−

 laboratorium 

5 

Cykl  jednoprzejściowy  (rys.  5)  stosowany  w  obróbce  kół  o  niewielkich  modułach 

obejmuje następujące etapy: 

−

 

wcinanie się narzędzia na głębokość uzębienia h 

−

  podczas obrotu przedmiotu o kąt 

α

, 

−

 

właściwą  obróbkę  uzębienia 

−

  podczas  obrotu  przedmiotu  o  kąt 

β

 = 1  obrotowi,  przy 

zachowaniu stałej odległości l osi narzędzia i przedmiotu, 

−

 

wycofanie narzędzia po obróbce 

−

 podczas obrotu przedmiotu o kąt 

γ

. 

 

Rys. 5. Przebieg cyklu obróbkowego 

jednoprzejściowego: a) schemat 

mechanizmu automatycznego cyklu 

obróbkowego, b) koniec fazy wcinania 

się narzędzia 

 

 
3.3. Narzędzia 
 

Dłutaki  modułowe  nazywane  równieŜ  potocznie  noŜami  Fellowsa  są  wykonywane 

w róŜnych  odmianach  konstrukcyjnych  przystosowanych  do  obróbki  róŜnych  rodzajów 
uzębień w kołach mających róŜnorodne kształty swoich korpusów.  

Ze  względu  na  rodzaj  obrabianego  uzębienia  rozróŜnia  się  dłutaki  modułowe  do  uzębień 

zewnętrznych  prostych,  do  uzębień  wewnętrznych  prostych,  do  uzębień  zewnętrznych 
ś

rubowych i daszkowych oraz do uzębień wewnętrznych śrubowych. 

 

 

Rys. 6. Dłutaki modułowe: a) płaski, b) garnkowy, c) z gwintem, d) trzpieniowe 

 

background image

KN

−

ver.24.11.2008                                Nacinanie walcowych kół zębatych na dłutownicy Fellowsa 

6 

 RozróŜnia się następujące rodzaje noŜy Fellowsa (dłutaków):  

−

 płaskie (ry  s. 6a), 

−

 garnkowe (rys. 6b), 

−

 z gwintem (rys. 6c), 

−

 trzpieniowe (rys. 6d). 

 
3.4. Przygotowanie dłutownicy do wykonania koła zębatego 
 
3.4.1. Nastawienie gitary ruchu tocznego 
 
 

PrzełoŜenie  przekładni  gitarowej  i

I

  łańcucha  kinematycznego  ruchu  tocznego  oblicza  się 

z zaleŜności 

 

PO

N

I

z

z

i

=

, 

(1) 

gdzie: z

N

 

−

 liczba zębów narzędzia, z

PO

 

−

 liczba zębów obrabianego koła. 

 
3.4.2. Nastawienie gitary ruchu głównego 
 
 

śą

daną prędkość skrawania nastawia się za pomocą przekładni gitarowej i

V

 o przełoŜeniu 

określonym zaleŜnością 

 

H

v

A

i

C

V

=

, 

(2) 

gdzie:    v

C

 

−

 prędkości  skrawania  w  obr/min,  H 

−

 długość  skoku    narzędzia  w  mm,  A 

−

 stała 

dla danego łańcucha kinematycznego. 
 

Stałą A łańcucha kinematycznego obliczmy z zaleŜności 

 

st

E

i

n

A

2

1000

=

, 

(3) 

gdzie:  n

E

 

−

 prędkość  obrotowa  silnika  napędowego  obr/min,  i

ST

 

−

 wartość  przełoŜeń  stałych 

łańcucha kinematycznego. 
 

Rys. 7. Mechanizm napędowy 

dłutownicy Fellowsa 

 

 

background image

KN

−

ver.24.11.2008                                 Maszyny i urządzenia technologiczne 

−

 laboratorium 

7 

 

Zmianę  skoku  H  narzędzia  uzyskuje  się  przez  zmianę  promienia  r  korby  na  tarczy 

mechanizmu korbowego co przedstawiono na rys. 7. 
 
3.4.3. Nastawianie gitary ruchu posuwowego 
 
 

Łańcuch  kinematyczny  ruchu  posuwowego  ma  za  zadanie  doprowadzenie  napędu  od 

mechanizmu korbowego do łańcucha ruchu tocznego i słuŜy do nastawiania wartości posuwu 
obwodowego p

S

 mm/podwójny skok określonego na okręgu tocznym narzędzia i przedmiotu 

obrabianego. 
 

PrzełoŜenie przekładni i

P

 ruchu posuwowego wyznacza się z zaleŜności 

 

N

S

P

d

p

B

i

=

, 

(4) 

gdzie:  B 

−

 stała  danego  łańcucha  kinematycznego,  p

S

 

−

 wartość  posuwu  obwodowego 

w mm/podwójny skok, d

N

 

−

 średnica podziałowa narzędzia w mm. 

 

Stałą B łańcucha kinematycznego obliczamy z zaleŜności 

 

st

i

B

π

1

=

, 

(5) 

gdzie:  i

st

 

−

 przełoŜenie  stałe  (z  mechanizmu  korbowego  przez  przekładnię  ślimakową, 

przekładnię i

P

 do koła ślimakowego wrzeciona narzędziowego). 

 

Wartość 

posuwów 

obwodowych 

w 

dłutownicy 

Fellowsa 

wynosi 

zazwyczaj 

p

S

 = 0,04 

−

 1 mm/podwójny skok. 

 
3.4.4. Nastawianie automatycznego cyklu pracy 
 
 

Cykl  pracy  obejmuje  wykonanie  całego  uzębienia  koła.  Dłutownica  Fellowsa  moŜe 

pracować w cyklu jedno-, dwu- lub trzyprzejściowy. Wubranym cyklem steruje odpowiednia 
krzywka K. 
 
3.4.5. Nastawianie połoŜenia narzędzia względem obrabianego koła [1] 
 
 

Nastawienie połoŜenia narzędzia względem obrabianego koła obejmuje wykonanie dwóch 

czynności: 

−

 

przesunięcie  suportu  narzędziowego  do  takiego  połoŜenia,  by  wierzchołek  ostrza 
dłutaka dotykał powierzchni obwodu (wieńca) koła obrabianego, 

−

 

nastawienia Ŝądanej  głębokości wcinania się narzędzia w przedmiot równej wysokości 
nacinanego uzębienia. 

  

4. Przebieg ćwiczenie 

 

Zadanie  polega  na  wykonaniu  na  dłutownicy  Fellowsa  koła  walcowego  o  zębach 

ś

rubowych. 

Zadania w ramach ćwiczenia są następujące: 

1.

 

Zapoznać się z budową dłutownicy, z głównymi jej zespołami i ich umiejscowieniem oraz 
sposobami mocowania narzędzia i przedmiotu obrabianego. 

2.

 

Dla otrzymanych danych koła obrabianego: modułu m, liczby zębów z, obliczyć wymiary 
ś

rednicowe koła zębatego oraz wysokość zęba. 

background image

KN

−

ver.24.11.2008                                Nacinanie walcowych kół zębatych na dłutownicy Fellowsa 

8 
3.

 

Dobrać  koła  zmianowe  dla  poszczególnych  przekładni  gitarowych  i  je  załoŜyć  do 
przekładni. 

4.

 

Zamocować  przedmiot  obrabiany  przez  umiejscowienie  jego  we  wrzecionie 
przedmiotowym i nastawienia bicia promieniowego za pomocą czujnika zegarowego. 

5.

 

Ustawić głębokość skrawania (głębokość skrawania jest równa wysokości zęba) 

6.

 

Przeprowadzić obróbkę uzębienia. 

Na wykonanym kole zębatym sprawdzić poprawność wykonanie uzębienia. 

  

5. Sprawozdanie 
 

Sprawozdanie winno zawierać: 

−

 temat ćwiczenia oraz datę wykonania ćwiczenia, oznaczenie grupy, 

−

 nazwiska osób wykonujących ćwiczenie, 

−

 cel ćwiczenia, 

−

 warunki wykonania ćwiczenia (zadane dane), 

−

 niezbędne obliczenia, 

−

 rysunek dłutownicy Fellowsa, 

−

 rysunek przedstawiający wzajemne usytuowanie koła nacinanego i narzędzia, 

−

 opis wykonywanych czynności, 

−

 wnioski 

 

UWAGA! Sprawozdanie naleŜy przygotować bez uŜycia komputera. 

 

6. Przygotowanie do zajęć 
 

Przed przystąpieniem do ćwiczenia wymagana jest znajomość wiadomości podstawowych 

z walcowych kół zębatych: klasyfikacja walcowych kół zębatych, zastosowanie, zalety i wady 
przekładni  zębatych,  podstawowe  wymiary  uzębienia  i  kół  o  zębach  prostych  i  śrubowych, 
współpraca uzębień, zarys boków zęba. 
Wymagana  jest  takŜe  znajomość  metod  obróbki  kształtujących  uzębienie  walcowych  kół 
zębatych ze szczególnym uwzględnieniem obróbki skrawaniem. 
 

Student  winien  mieć  opanowany  materiał  dotyczący  nastawiania  do  pracy  dłutownicy 

Fellowsa. 

 

Literatura 

 

[1]  

Białek  M.,  Maszyny  technologiczne 

−

  laboratorium,  Oficyna  Wydawnicza  Politechniki 

Warszawskiej, Warszawa 1996. 

[2] 

Paderewski  K.,  Obrabiarki  do  uzębień  kół  walcowych,  Wydawnictwa  Naukowo-

Techniczne, Warszawa 1991 .