Część Teoretyczna

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawowymi metodami obróbki kół zębatych, a także z maszynami i oprzyrządowaniem stosowanym w tych obróbkach.

Wiadomości ogólne

Obróbkę uzębień można podzielić na dwie podstawowe odmiany:

nacinanie uzębień w obrabianych przedmiotach,

obróbkę wykańczającą uzębień już naciętych.

Nacinanie uzębień kół zębatych oraz zębatek odbywa się najczęściej metodami kształtowymi i obwiedniowymi.

W metodach kształtowych zarys zęba powstaje w wyniku odwzorowania kształtu krawędzi skrawającej ostrza lub ostrzy narzędzia na obrabianym przedmiocie. Metodą tą mogą być obrabiane koła zębate walcowe przez frezowanie, dłutowanie i przeciąganie. Nacinanie uzębień metodami kształtowymi jest wykonywane za pomocą: frezów modułowych krążkowych i trzpieniowych, kształtowych noży dłutowniczych i przeciągaczy. Metody kształtowe należy uważać za zastępcze, ponieważ są mało dokładne. Jest to spowodowane trudnością wykonania dokładnego zarysu narzędzia oraz trudnością ustawienia narzędzia w płaszczyźnie symetrii wrębu, co w rezultacie daje zęby przesadzone. Ponadto dużą rolę odgrywa wielkość zagłębienia narzędzia, gdyż nieprawidłowe zagłębienie zniekształca zarys zęba. Do wad metody kształtowej zalicza się również konieczność stosowania dużej liczby narzędzi. Teoretycznie metoda kształtowa wymaga dla każdej liczby zębów, dla każdego modułu i kąta przyporu innego narzędzia. W praktyce warunki te nie są tak ściśle przestrzegane, co powoduje zmniejszenie dokładności tej metody.

Podczas nacinania uzębień metodami obwiedniowymi narzędzie oraz obrabiany przedmiot współpracują ze sobą niczym przekładnia zębata. Zarys zęba jest obwiednią kolejnych położeń zarysu krawędzi skrawających ostrzy narzędzia. Nacinanie obwiedniowe uzębień może się odbywać za pomocą: frezów modułowych ślimakowych, noży dłutowniczych, noży strugarskich i głowic frezowych. W metodzie obwiedniowej zarysy boków zęba są obrabiane przez kolejne położenia krawędzi skrawających narzędzia, wykonującego - oprócz ruchu roboczego - ruch toczny razem z obrabianym kołem. Ruch toczny może być realizowany na zasadzie współpracy dwóch kół zębatych z których jedno jest narzędziem, lub na zasadzie współpracy obrabianego koła zębatego z narzędziem w kształcie zębatki.

Niekiedy są stosowane metody kopiowego nacinania uzębień. Jest to metoda obróbki dzisiaj bardzo rzadko stosowana. Polega ona na odwzorowaniu na obrabianym przedmiocie zarysu kopiału (zarys zęba otrzymuje się przesuwając narzędzie wraz z saniami narzędziowymi według kopiału). Operacje te wykonuje się w zasadzie tylko na strugarkach do obróbki kół walcowych o dużych modułach.

Obróbka wykańczająca jest stosowana tylko do uzębień, od których wymaga się dużej dokładności.

obróbka wykańczająca kół w stanie miękkim (koła nie podlegające obróbce cieplnej lub ulepszane cieplnie do twardości nie przekraczającej 30 - 40 HRC) odbywa się poprzez: nagniatanie (poprawia chropowatość powierzchni) lub wiórkowanie (poprawia zarys zęba, chropowatość powierzchni, zmniejsza błąd podziałki);

obróbka wykańczająca kół zębatych w stanie twardym, a więc kół o twardości powyżej 40 HRC będących po obróbce cieplnej lub cieplno-chemicznej, przeprowadza się przede wszystkim w celu usunięcia ewentualnych odkształceń, jakie powstały w czasie obróbki, oraz dla poprawienia klasy dokładności. Obróbka wykańczająca kół zębatych w stanie twardym odbywa się poprzez: szlifowanie, docieranie, gładzenie (honowanie).

Rys. 1. Przykłady obróbki obwiedniowej P- przedmiot, N- narzędzie

Obwiedniowe Frezowanie Uzębień

W metodzie obwiedniowej zarysy boków zęba są obrabiane przez kolejne położenia krawędzi skrawających narzędzia, wykonującego - oprócz ruchu roboczego - ruch toczny razem z obrabianym kołem. Ruch toczny może być realizowany na zasadzie współpracy dwóch kół zębatych z których jedno jest narzędziem, lub na zasadzie współpracy obrabianego koła zębatego z narzędziem w kształcie zębatki.

Frezowanie obwiedniowe frezami modułowymi ślimakowymi należy do najbardziej rozpowszechnionych metod nacinania uzębień. Metodą tą mogą być obrabiane koła walcowe o zębach prostych i śrubowych (o uzębieniu zewnętrznym) oraz ślimacznice (koła ślimakowe).

Narzędziem w tej metodzie jest frez ślimakowy, którego zwoje w przekroju prostopadłym do linii pochylenia zębów mają zarys zębatki. W metodzie tej zatem występuje współpraca obrabianego koła z narzędziem w kształcie zębatki nawiniętej na walec.

Frezy modułowe ślimakowe są wykonywane ze stali szybkotnących. Mają ostrza zataczane, a ich rowki wiórowe są najczęściej śrubowe. Frezy modułowe ślimakowe są wytwarzane jako:

zdzieraki, przeznaczone do wstępnej obróbki uzębień;

półwykańczaki, przeznaczone do obróbki uzębień obrabianych następnie wiórkowaniem lub szlifowaniem;

wykańczaki, obrabiające uzębienia na gotowo.

Tym samym frezem modułowym mogą być obrabiane koła zębate o różnych liczbach zębów.

Frezowanie odbywa się w sposób ciągły, zapewniający dużą wydajność obróbki. Obroty freza i obrabianego koła muszą być ze sobą ściśle zsynchronizowane, gdyż frez jest jednozwojny, po jednym obrocie freza obrabiane koło musi się obrócić o wielkość odpowiadającą jednej podziałce. Ruchem roboczym jest ruch obrotowy narzędzia. Ponadto ruch obrotowy wykonuje koło, a narzędzie ruch posuwowy. Do frezowania zębów prostych frez ustawia się pod kątem pochylenia linii zwojów. Przy frezowaniu zębów śrubowych oś freza ślimakowego pochyla się dodatkowo o kąt pochylenia linii zębów w kole obrabianym i występuje dodatkowo ruch obrotowy. Dokładność uzębień nacinanych frezami modułowymi ślimakowymi jest większa niż w przypadku frezowania kształtowego.

Obróbka uzębień frezami modułowymi ślimakowymi odbywa się na frezarkach obwiedniowych, które są produkowane jako pionowe lub poziome. W przypadku nacinania zębów łukowych o kołach stożkowych. obróbka odbywa się na specjalnych frezarkach obwiedniowych do kół zębatych stożkowych. Spośród tych frezarek należy wymienić:

frezarki obwiedniowe Gleasona, na których są nacinane uzębienia o łukowo kołowej linii zębów;

frezarki obwiedniowe typu Fiat-Mammano lub Oerlikona, na których są nacinane uzębienia o linii zęba w kształcie wydłużonej epicykloidy;

frezarki obwiedniowe Klingelnberga, na których są nacinane uzębienia o linii zęba w kształcie wydłużonej ewolwenty.

DŁUTOWANIE

Dłutowanie jako sposób obróbki na dłutownicach uniwersalnych jest rzadko stosowany, gdyż należy ono do metod mało wydajnych. Inaczej sytuacja przedstawia się na dłutownicach specjalnych, na których dłutowanie odbywa się liczbą noży równą liczbie wrębów koła. Dłutownice te są przeznaczone do obróbki kół z uzębieniami zewnętrznymi i wewnętrznymi o prostej linii zębów. Podczas obróbki przedmiot obrabiany wykonuje jedynie ruch roboczy, a wszystkie ruchy pomocnicze niezbędne do kształtowania uzębień wykonuje głowica narzędziowa. W czasie ruchu roboczego noże zostają wysunięte na odpowiednią odległość, zaś podczas ruchu jałowego następuje niewielkie ich odsunięcie w celu uniknięcia tarcia narzędzia o materiał obrabiany. Ten sposób obróbki jest bardzo wydajny, jednakże ze względu na konieczność stosowania specjalnej obrabiarki nie znajduje zastosowania w krajowym przemyśle.

Rys. 2. Zasada pracy dłutownicy specjalnej do kształtowego dłutowania zębów; 1-koło obrabiane 2-noże dłutujące 3-głowica narzędziowa

Część Praktyczna

Część praktyczna składała się z dwóch części:

1. Dłutowanie

Zabieg ten został przeprowadzony na obrabiarce typu OH-4. Koła były robione w dwóch przejściach wgłębianiu a następnie wykańczaniu o głębokości 6 mm, narzędziem był nóż Fellowsa.

2. Frezowanie obwiedniowe

Zabieg ten został przeprowadzony na frezarce obwiedniowej ZFA 75.

Wykonaliśmy koło o module m=2, zębach prostych i ilości zębów z=30 zespołem frezów NFMc-21.

Wnioski

Na ćwiczeniach laboratoryjnych zapoznaliśmy się z podstawowymi metodami obróbki kół zębatych, a także z maszynami i oprzyrządowaniem stosowanym w tych obróbkach.

Jedną z metod wykonywanych na ćwiczeniach było wykonywanie kół na frezarce obwiedniowej. Frezowanie obwiedniowe frezami modułowymi ślimakowymi należy do najbardziej rozpowszechnionych metod nacinania uzębień. Szerokie zastosowanie tej metody wynika z wielu zalet do których zaliczyć można między innymi: dużą wydajność, ciągłość obróbki, wysoką dokładność wykonania, a także brak błędów. Zaletą jest także fakt możliwości wykonania jednym frezem ślimakowym dowolnych kół, przy założeniu, że moduł i kąt przyporu są takie same.

Wykonane na ćwiczeniach laboratoryjnych doświadczenie pozwoliło stwierdzić, że jedną z ważniejszych wad frezowania obwiedniowego frezami modułowymi ślimakowymi jest brak możliwości wykonywania uzębień wewnętrznych. Ponadto do wad tej metody należy dodać wysoki koszt narzędzia, problemy z odtworzeniem narzędzia, ograniczenia w module oraz w kącie przyporu. Do wad można zaliczyć także tylko 14 klasę dokładności oraz ostre zęby.

Drugą metodą poznaną na ćwiczeniu było wykonanie kół na dłutownicy. Zaletą tej metody jest dobra powierzchnia obrabianego materiału, wyższa klasa dokładności 6 w porównaniu z frezarką obwiedniową, oraz łagodne zęby. Wadą natomiast tej metody jest dłuższy czas wykonania spowodowany dwókrotnym przejściem dłutownicy.

Praca pochodzi z serwisu www.e-sciagi.pl

Obróbka kół zębatych.

---