POLITECHNIKA POZNAŃSKA

Instytut Technologii Mechanicznej

Maszyny technologiczne

laboratorium

Nacinanie walcowych

kół zębatych

na dłutownicy Fellowsa

Opracował: dr inż. Krzysztof Netter

www.netter.strefa.pl

Poznań 2008

KN

−

ver. 24.11.2008

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 służy do obróbki kół zębatych walcowych o zębach prostych,

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

Charakterystyczną cechą dłutownic Fellowsa jest zastosowanie jako narzędzia dłutaka

modułowego, który ma kształt zbliżony 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, że
ruch toczny jest uzyskiwany w wyniku składowych ruchów obrotowych W

1

i W

2

narzędzia

i obrabianego koła, co umożliwia wykonanie uzębień bez stosowania ruchu podziałowego.
Jednakże 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

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
wyrażonej 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 może być wykonana w jedno-, dwu- lub trzyprzejściowym cyklu pracy,
którego wybór zależy od modułu uzębienia oraz rodzaju obróbki (zgrubnej lub
wykańczającej). Aby wykonać obróbkę w wybranym cyklu pracy należy zastosować jedną

KN

−

ver.24.11.2008 Nacinanie walcowych kół zębatych na dłutownicy Fellowsa

4
z trzech krzywek będących na wyposażeniu 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

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 również potocznie nożami Fellowsa są wykonywane

w różnych odmianach konstrukcyjnych przystosowanych do obróbki różnych rodzajów
uzębień w kołach mających różnorodne kształty swoich korpusów.

Ze względu na rodzaj obrabianego uzębienia rozróżnia 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

KN

−

ver.24.11.2008 Nacinanie walcowych kół zębatych na dłutownicy Fellowsa

6

Rozróżnia się następujące rodzaje noży 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

Przełożenie przekładni gitarowej i

I

łańcucha kinematycznego ruchu tocznego oblicza się

z zależności

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 przełożeniu

określonym zależnością

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 zależności

st

E

i

n

A

2

1000

=

,

(3)

gdzie: n

E

−

prędkość obrotowa silnika napędowego obr/min, i

ST

−

wartość przełożeń stałych

łańcucha kinematycznego.

Rys. 7. Mechanizm napędowy

dłutownicy Fellowsa

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 służy do nastawiania wartości posuwu
obwodowego p

S

mm/podwójny skok określonego na okręgu tocznym narzędzia i przedmiotu

obrabianego.

Przełożenie przekładni i

P

ruchu posuwowego wyznacza się z zależności

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 zależności

st

i

B

π

1

=

,

(5)

gdzie: i

st

−

przełożenie 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 może

pracować w cyklu jedno-, dwu- lub trzyprzejściowy. Wubranym cyklem steruje odpowiednia
krzywka K.

3.4.5. Nastawianie położenia narzędzia względem obrabianego koła [1]

Nastawienie położenia narzędzia względem obrabianego koła obejmuje wykonanie dwóch

czynności:

−

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

−

nastawienia żądanej 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.

KN

−

ver.24.11.2008 Nacinanie walcowych kół zębatych na dłutownicy Fellowsa

8
3.

Dobrać koła zmianowe dla poszczególnych przekładni gitarowych i je założyć 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 należy przygotować bez użycia 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 także 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 .