POLITECHNIKA POZNAC
SKA
Instytut Technologii Mechanicznej
Maszyny technologiczne
laboratorium
Nacinanie walcowych
kół zębatych
na dłutownicy Fellowsa
Opracował: dr in\
. 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 KÓA
Z
BATYCH
NA DA
UTOWNICY 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
Ćwiczenie jest przeprowadzane na dłutownicy Fellowsa Maxicut 2A.
3. Wiadomości podstawowe
3.1. Charakterystyka ogólna
Dłutownica Fellowsa słu\
y do obróbki kół zębatych walcowych o zębach prostych,
poniewa\
nie mają łańcucha kształtowania śrubowej linii zębów. W przypadku potrzeby
wykonania uzębień śrubowych dłutownica Fellowsa musi być wyposa\
ona w specjalny
mechanizm śrubowy (rys. 1) mocowany na wrzecionie narzędziowym maszyny. Dłutownica
Fellowsa umo\
liwia wykonanie uzębień zewnętrznych, wewnętrznych oraz innych
powierzchni o zło\
onych zarysach, których przykłady podano na rys 2.
Charakterystyczną cechą dłutownic Fellowsa jest zastosowanie jako narzędzia dłutaka
modułowego, który ma kształt zbli\
ony 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, \
e
ruch toczny jest uzyskiwany w wyniku składowych ruchów obrotowych W1 i W2 narzędzia
i obrabianego koła, co umo\
liwia wykonanie uzębień bez stosowania ruchu podziałowego.
Jednak\
e 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 urzÄ…dzenia 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
wyra\
onej liczba skoków narzędzia nT [2 sk./min],
- łańcuch napędowy ruchu posuwowego (posuwu obwodowego) ps [mm/ 2 sk.),
- łańcuch automatycznego sterowania cyklem pracy i układ posuwu promieniowego
(wgłębnego) pr [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 mo\
e być wykonana w jedno-, dwu- lub trzyprzejściowym cyklu pracy,
którego wybór zale\
y od modułu uzębienia oraz rodzaju obróbki (zgrubnej lub
wykańczającej). Aby wykonać obróbkę w wybranym cyklu pracy nale\
y zastosować jedną
KN-ver.24.11.2008 Nacinanie walcowych kół zębatych na dłutownicy Fellowsa
4
z trzech krzywek będących na wyposa\
eniu 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 urzÄ…dzenia 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 ą,
- wÅ‚aÅ›ciwÄ… obróbkÄ™ uzÄ™bienia - podczas obrotu przedmiotu o kÄ…t ² = 1 obrotowi, przy
zachowaniu stałej odległości l osi narzędzia i przedmiotu,
- wycofanie narzędzia po obróbce - podczas obrotu przedmiotu o kąt ł.
Rys. 5. Przebieg cyklu obróbkowego
jednoprzejściowego: a) schemat
mechanizmu automatycznego cyklu
obróbkowego, b) koniec fazy wcinania
się narzędzia
3.3. Narzędzia
Dłutaki modułowe nazywane równie\
potocznie no\
ami Fellowsa sÄ… wykonywane
w ró\
nych odmianach konstrukcyjnych przystosowanych do obróbki ró\
nych rodzajów
uzębień w kołach mających ró\
norodne kształty swoich korpusów.
Ze względu na rodzaj obrabianego uzębienia rozró\
nia się dłutaki modułowe do uzębień
zewnętrznych prostych, do uzębień wewnętrznych prostych, do uzębień zewnętrznych
śrubowych 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
Rozró\
nia się następujące rodzaje no\
y 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
Przeło\
enie przekładni gitarowej iI łańcucha kinematycznego ruchu tocznego oblicza się
z zale\
ności
zN
iI = , (1)
zPO
gdzie: zN - liczba zębów narzędzia, zPO - liczba zębów obrabianego koła.
3.4.2. Nastawienie gitary ruchu głównego
śądaną prędkość skrawania nastawia się za pomocą przekładni gitarowej iV o przeło\
eniu
określonym zale\
nością
vC
iV = A , (2)
H
gdzie: vC - prędkości skrawania w obr/min, H - długość skoku narzędzia w mm, A - stała
dla danego łańcucha kinematycznego.
Stałą A łańcucha kinematycznego obliczmy z zale\
ności
1000
A = , (3)
2 nE ist
gdzie: nE - prędkość obrotowa silnika napędowego obr/min, iST - wartość przeło\
eń stałych
łańcucha kinematycznego.
Rys. 7. Mechanizm napędowy
dłutownicy Fellowsa
KN-ver.24.11.2008 Maszyny i urzÄ…dzenia 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
A
ańcuch kinematyczny ruchu posuwowego ma za zadanie doprowadzenie napędu od
mechanizmu korbowego do łańcucha ruchu tocznego i słu\
y do nastawiania wartości posuwu
obwodowego pS mm/podwójny skok określonego na okręgu tocznym narzędzia i przedmiotu
obrabianego.
Przeło\
enie przekładni iP ruchu posuwowego wyznacza się z zale\
ności
pS
iP = B , (4)
dN
gdzie: B - stała danego łańcucha kinematycznego, pS - wartość posuwu obwodowego
w mm/podwójny skok, dN - średnica podziałowa narzędzia w mm.
Stałą B łańcucha kinematycznego obliczamy z zale\
ności
1
B = , (5)
Ä„ ist
gdzie: ist - przeło\
enie stałe (z mechanizmu korbowego przez przekładnię ślimakową,
przekładnię iP do koła ślimakowego wrzeciona narzędziowego).
Wartość posuwów obwodowych w dłutownicy Fellowsa wynosi zazwyczaj
pS = 0,04 - 1 mm/podwójny skok.
3.4.4. Nastawianie automatycznego cyklu pracy
Cykl pracy obejmuje wykonanie całego uzębienia koła. Dłutownica Fellowsa mo\
e
pracować w cyklu jedno-, dwu- lub trzyprzejściowy. Wubranym cyklem steruje odpowiednia
krzywka K.
3.4.5. Nastawianie poło\
enia narzędzia względem obrabianego koła [1]
Nastawienie poło\
enia narzędzia względem obrabianego koła obejmuje wykonanie dwóch
czynności:
- przesunięcie suportu narzędziowego do takiego poło\
enia, by wierzchołek ostrza
dłutaka dotykał powierzchni obwodu (wieńca) koła obrabianego,
- nastawienia \
ądanej głębokości wcinania się narzędzia w przedmiot równej wysokości
nacinanego uzębienia.
4. Przebieg ćwiczenie
Zadanie polega na wykonaniu na dłutownicy Fellowsa koła walcowego o zębach
śrubowych.
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
średnicowe 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 zało\
yć do
przekładni.
4. Zamocować przedmiot obrabiany przez umiejscowienie jego we wrzecionie
przedmiotowym i nastawienia bicia promieniowego za pomocÄ… 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 nale\
y przygotować bez u\
ycia 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 tak\
e 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 .