Obróbka kół zębatych
1. Koło zębate stanowi podstawową część wszelkich przekładni przenoszących różną moc. Przekładnie
takie składają się zazwyczaj z kilku bądz
kilkunastu kół zębatych, Ponieważ koła zębate współpracują
ze sobą, konieczne jest odpowiednie ukształtowanie elementów koła zębatego, czyli jego zębów.
Powierzchnie zębów powinny mieć kształt ewolwenty (ewolwenta  rozwijająca linii, jest to linia
przecinająca każdą styczną do koła zasadniczego pod kątem prostym). Z przeznaczenia koła zębatego
wynika jego kształt.
Zależnie od kształtu wieńca, koła zębate dzielimy na:
Å‚
Koła walcowe:
a) o zębach prostych (1.1a)
b) o zębach skośnych (1.1b)
c) o zębach daszkowych (1.1c)
d) o zębach łukowych (1.1d)
Å‚
Koła stożkowe:
a) o zębach prostych (1.2a) b) o
zębach skośnych (1.2b) c) o
zębach łukowych (1.2c)
Zarówno koła walcowe jak i stożkowe mogą mieć uzębienie zewnętrzne jak i wewnętrzne
Rys. Koła o uzębieniu: a) zewnętrznym, b) wewnętrznym
Szczególną postać koła walcowego stanowi zębatka prosta, którą można uważać za koło walcowe o
nieskończenie dużej średnicy.
Podobnie szczególną postacią koła zębatego stożkowego jest koło płaskie, które
nazywamy zębatką pierścieniową
lub kołem koronowym.
Rys. Zębatki: a) prosta, b) pierścieniowa
2. Najważniejsze wymiary uzębienia koła walcowego o zębach prostych
Oznaczenia:
Å‚
d - średnica podziałowa
Å‚
da - średnica głowy zęba
Å‚
df - średnica stopy zęba
Å‚
- całkowita wysokość zęba
h
Å‚
ha - wysokość głowy zęba
Å‚
- wysokość stopy zęba
hf
Å‚
- podziałka zazębienia
p
Å‚
s - łukowa grubość zęba na średnicy podziałowej
Å‚
e - łukowa wielkość wrębu na średnicy podziałowej.
3. Klasyfikacja metod obróbki kół zębatych
Wyróżnia się trzy metody obróbki kół zębatych:
- metoda kształtowa,
- metoda kopiowa,
- metoda obwiedniowa
- metdoa obróbki bezwiórwej
Obróbka zgrubna i kształtująca
Metody obróbki
bezwiórowej Metody kształtowe Metody kopiowe Metody obwiedniowe
- Odlewanie - Frezowanie frezem - Struganie wg kopiału - Dłutowanie wg metody
- Wtryskiwanie modułowym krążkowym Maaga
- Spiekanie - PrzeciÄ…ganie - Struganie wg metody
- Walcowanie - DÅ‚utowanie Sunderlanda
- Szlifowanie - DÅ‚utowanie wg metody
- Struganie Fellowsa
- Frezowanie
obwiedniowe
Przy omawianiu metod obróbki kół zebatych nalezy mieć na uwadze:
·ð Sposób obróbki- dÅ‚utowanie, struganie
·ð KsztaÅ‚t narzÄ™dzia- geometria ostrza
·ð Cykl roboczy- ciÄ…gÅ‚y, przerywany
Ponadto nalezy odróżnić obróbkę
·ð ZgrubnÄ…
·ð ksztaÅ‚tujÄ…cÄ…
4. OBRÓBKA WALCOWYCH KÓA
Z
BATYCH
a. Obrókba kształtowa: W metodzie kształtowej stosuje się narzędzie (narzędzia) mające
ostrza o zarysie wrębu koła nacinanego. Metodą tą mogą być obrabiane koła zębate
walcowe przez frezowanie, dłutowanie, struganie, szlifowanie i przeciąganie.
Metoda ta jest stosowana przy obróbce:
- kół o mniejszej dokładności wykonania
- wstepnej zgrubnej, gdzie można prócz kół zębatych walcowych wykonywać koła
stożkowe
Ciężko jest wykonać dokładny zarys narzędzia, a także ustawić narzędzie , stąd mała dokładność
wykonania.
Do nacinania kół zębatych można stosować
-frezy krążkowe modułowe,
- frezy palcowe kształtowe (stosowane gdy frez krążkowy nie ma dostatecznego
wybiegu, np. frezowanie zębów zygzakowych),
- noże dłutownicze,
- głowice dłutujące, pozwalają na jednoczesną obróbkę wszystkich zębów. Głowica
posiada tyle noży ile jest zębów w obrabianym kole.
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.
Rys. Ustawienie narzędzia kształtowego względem obrabianego wrębu: a) ząb przesadzony, b)
skutki niewłaściwego zagłębienia narzędzia.
Według tej metody, więc mogą być obrabiane walcowe koła zębate z uzębieniem:
Å‚
- zewnętrznym o zębach prostych, śrubowych lub daszkowych,
Å‚
- wewnętrznym o zębach prostych lub śrubowych.
W celu uzyskania jak największej wydajności obróbki stosuje się jednoczesną obróbkę dwóch lub nawet więcej
wrębów.
FREZOWANIE KSZTAA
TOWE
Najczęściej stosowanym sposobem obróbki zębów metodą kształtową jest frezowanie frezem
modułowym krążkowym.. Obróbka ta jest prowadzona zwykle na frezarce uniwersalnej przy użyciu
podzielnicy. W celu zmniejszenia liczby narzędzi ustalono zespoły narzędzi o numerach odpowiadających
pewnemu zakresowi liczby zębów w kołach obrabianych. Każdy frez modułowy krążkowy ma na
powierzchni czołowej wypisane wielkości charakterystyczne: nr freza, podziałkę, kąt przypora, zakres liczby
zębów koła oraz
wymiar, na jaki należy dany frez zagłębić.
Rys. 2.3. Frez modułowy krążkowy
Metodę tę, mimo że jest to metoda kształtowa, stosuje się na frezarce obwiedniowej, na której
istnieje możliwość uzyskania dokładnego podziału oraz przesuwu pionowego głowicy.
Do frezowania kształtowego stosuje się również frezy modułowe palcowe. Obróbka tymi frezami
dotyczy zwykle uzębień kół o dużych modułach (rys. 2.4) oraz jest stosowana tam, gdzie jest utrudniony
wybieg narzędzia.
Rys. Frezowanie frezem modułowym palcowym
PRZECI
GANIE
Ma ono zastosowanie przede wszystkim do uzębień wewnętrznych, ale również, zwłaszcza dla
kół zębatych walcowych mniejszych wymiarów, do uzębień zewnętrznych. Przeciąganie uzębień wewnętrznych
odbywa się w dwóch suwach, jako przeciąganie wstępne i wykańczające.
DA
UTOWANIE
wewnętrznymi o
Dłutownice te są przeznaczone do obróbki kół z uzębieniami zewnętrznymi i
prostej linii zębów. Podczas obróbki przedmiot obrabiany wykonuje jedynie ruch roboczy, a wszystkie ruchy
pomocnicze niezbędne do kształtowania uzębień wykonuje głowica narzędziowa.
b. Obróbka kół zębatych metodą kopiową
Jest to metoda obróbki dzisiaj bardzo rzadko stosowana. Polega ona na tym, że zarys zęba
otrzymuje się, przesuwając narzędzie wraz z saniami narzędziowymi wg kopiału. Operację tę
wykonuje się w zasadzie tylko na strugarkach do obróbki kół walcowych o dużych modułach.
Rys. Struganie zębów wg kopiału.
c. Obróka kół zębatych metodą obwiedniową
W metodzie obwiedniowej zarysy boków zęba są obrabiane przez kolejne położenia
krawędzi skrawających narzędzia, wykonującego - oprócz ruchu roboczego - ruch toczny z
obrabianym kołem. Ruch toczny może być zrealizowany na zasadzie współpracy kół zębatych, z
których jedno jest narzędziem lub na zasadzie współpracy obrabianego koła zębatego z narzędziem
w kształcie zębatki.
Ruch toczny składa się z:
- ruchu obrotowego koła obrabianego
- ruchu przesuwnego:
·ð Obrabianego koÅ‚a- Metoda Maaga
·ð Suportu z narzÄ™dziem- M. Sunderlanda
Rys. . Tworzenie zarysu ewolwentowego na przykładzie współpracy
narzędzia  zębatki z kołem zębatym
Rys. Nacinanie zębów na zasadzie współpracy Rys. Nacinanie zębów na zasadzie współpracy koła
dwóch kół zębatych; 1 - koło obrabiane, 2- zębatego i zębatki; 1 - koło obrabiane, 2 - narzędzie
narzędzie
Istnieją różne odmiany metod obwiedniowej obróbki kół zębatych:
·ð
Å‚
dłutowanie metodą Maaga,
·ð
Å‚
struganie metodÄ… Sunderlanda,
·ð Å‚
dłutowanie metodą Fellowsa,
·ð Å‚
metoda frezowania obwiedniowego.
DA
UTOWANIE METOD
MAAGA
Jest to metoda obróbki dłutowaniem, w której narzędzie mające kształt zębatki wykonuje
jedynie ruch dłutujący, obrabiane koło zaś wykonuje ruch toczny, polegający na obrocie dookoła własnej osi i
jednoczesnym ruchu przesuwowym. Charakter obróbki jest przerywany, to znaczy, że po obrobieniu jednego
zęba następuje wyzębienie narzędzia z obrabianego koła, obrót o jedną podziałkę, przesunięcie przedmiotu do
położenia początkowego w stosunku do zębatki i rozpoczęcie obróbki następnego zęba.
Rys. Obróbka uzębienia w walcowym kole na
dłutownicy Maaga
Rys. Trzy charakterystyczne położenia koła podczas jednego cyklu
obróbki uzębienia na dłutownicy M
Trzy charakterystyczne położenia koła podczas jednego cyklu obróbki:
I  położenie odpowiada momentowi, gdy narzędzie rozpoczyna nacinać ząb pierwszy, przy czym nacinane
koło jak gdyby przetacza się po zębatce, wykonując jednocześnie przesunięcie w kierunku strzałki B oraz obrót
w kierunku A;
II  położenie odpowiada końcowemu stanowi, tj. gdy koło przesunęło się dokładnie o l podziałkę, a
jednocześnie obróciło o kąt odpowiadający tej jednej podziałce, a więc ząb został w części obrobiony.
W położeniu III narzędzie zatrzymało się u góry (nad nacinanym kołem), samo zaś koło tylko przesuwa się (bez
obrotu) wstecz o l podziałkę w kierunku strzałki C i w ten sposób następuje podział. Po dokonaniu podziału
następuje drugi cykl ruchów, a więc narzędzie rozpoczyna ruch roboczy, a nacinane koło ruchy toczne i w
ten sposób zostanie obrobiony następny ząb itd. aż zostaną nacięte wszystkie zęby, co nastąpi po pełnym
obrocie koła nacinanego
Na dłutownicy Maaga mogą być obrabiane koła:
·ð Å‚
o zębach prostych,
·ð Å‚
o zębach śrubowych - narzędzie wykonuje ruch roboczy wzdłuż linii zęba. Uzyskuje się to przez
skrÄ™cenie obrotnicy wraz z prowadnicami o kÄ…t pochylenia linii zÄ™ba ²,
·ð Å‚
o zębach daszkowych (w sposób taki jak zęby śrubowe).
Podstawową zaletą metody Maaga jest proste narzędzie o prostoliniowych krawędziach skrawających. Narzędzie
takie można łatwo wykonać i to z dużą dokładnością. Wadą tej metody jest stosunkowo mała wydajność, co
wynika z dość złożonego cyklu obróbki koła zębatego. Znajduje ona duże zastosowanie dla kół o dużych
modułach i dużych wymiarach.
STRUGANIE WG METODY SUNDERLANDA
Jest to metoda bardzo podobna do metody Maaga, ponieważ narzędziem w tej metodzie jest
również zębatka. Wykonuje ona, oprócz ruchu strugającego, jeden z ruchów tocznych - ruch przesuwowy.
Obrabianemu kołu nadaje się w tym przypadku tylko ruch obrotowy. Charakter obróbki jest przerywany, to
znaczy, że po obrobieniu jednego, dwóch czy trzech zębów narzędzie odsuwa się w kierunku promieniowym,
po czym powraca do położenia pierwotnego w stosunku do obrabianego koła, które w tym czasie pozostawało
nieruchome.
Rys.Kolejne fazy obróbki w metodzie
Sunderlanda
Według tej metody mogą być obrabiane: walcowe koła zębate z uzębienieniem zewnętrznym o
zębach prostych i śrubowych (tym samym narzędziem co w przypadku zębów prostych i na tej samej strugarce,
a jedynie należy skręcić obrotnice z prowadnicami sań narzędziowych).
W metodzie tej narzędzie oprócz ruchu roboczego wykonuje ruch przesuwowy, natomiast nacinane koło  tylko
ruch obrotowy. Widać, zatem że tu ruch toczny rozłożony jest na narzędzie i nacinane koło. Podobnie jak w
metodzie Maaga można wyróżnić tutaj trzy podstawowe etapy:
I  rozpoczecie nacinania zęba.
II  położenie odpowiada końcowemu stanowi, gdy koło obróciło się w kierunku strzałki A o
kąt odpowiadający jednej podziałce, narzedzie zaś przesunęło się o wielkość jednej
podziałki obróbczo-tocznej w kierunku strzałki B.
III  położenie przedstawia moment po dokonaniu podziału. Podział dokonuje się w ten
sposób, że narzędzie odsuwa się w kierunku promieniowym od nacinanego koła, po czym
odsuwa się ku dołowi (kierunek C) do poczetkowego połoęenia i dosuwa się do
nacinanego koła, które w tym czasie było unieruchomione.
DA
UTOWANIE WG METDOY METODY FELLOWSA
Jest to obróbka dłutowaniem, w której narzędzie - dłutak modułowy ma kształt koła
zębatego z odpowiednio ukształtowanymi kątami ostrza.
W metodzie tej występuje następujece ruchy zasadnicze:
·ð ruch roboczy narzÄ™dzia posuwowo-zwrotny wzdÅ‚uż linii zÄ™ba,
·ð obrotowy ruch narzÄ™dzia,
·ð obrotowy ruch nacinanego koÅ‚a
Oprócz ruchów tocznych i ruchu dłutującego występują jeszcze ruchy promieniowe (pomocnicze), tj.
·ð ruch dosuwowy wgÅ‚Ä™bny narzÄ™dzia na odpowiedniÄ… gÅ‚Ä™bokość oraz
·ð ruch odsuwajÄ…cy narzÄ™dzie od przedmiotu w czasie ruchu jaÅ‚owego narzÄ™dzia. Wykonuje go bÄ…dz

stół obrabiarki wraz z osadzonym na nim kołem, bądz
wrzeciennik z osadzonym narzędziem, w
zależności od konstrukcji obrabiarki.
Rys. Dłutowanie uzębienia metodą Fellowsa
Metodą Fellowsa można nacinać koła o zębach śrubowych. Inną możliwością, jaką stwarza
metoda Fellowsa, jest obwiedniowe nacinanie zębów w kołach o uzębieniu wewnętrznym. Przez odpowiednie
przebudowanie obrabiarki Fellowsa uzyskujemy możliwość dłutowania kół zębatych stożkowo-
walcowych. Metodą Fellowsa mogą być obrabiane również koła o zębach prostych, beczułkowych oraz
daszkowych.
FREZOWAZNIE OBWIEDNIOWE
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
Obroty freza i obrabianego koła muszą być ze sobą ściśle zsynchronizowane. Gdy frez jest
jednozwojny, to 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.
(Po jednym obrocie freza koło obrabiane obraca się o kat odpowiadajcy jednemu skokowi
zwoju zŹ bów freza 
limakowego. Gdy frez jest jednokrotny to koło obrabiane obróci się o kąt
odpowiadający jednej podziałce, gdy frez jest k  krotny  o kąt odpowiadający k podziałkom.)
Rys. Frezowanie uzębienia frezem
ślimakowym
Rozróżnia się dwa rozwiązania kinematyczne frezarek obwiedniowych:
- frezarki uniwersalne (z dyferencjałem, z mechanizmem różnicowym),
- frezarki specjalne (bezdyferencjałowa).
Należy tutaj wspomnież, że na:
- frezarce obwiedniowej uniwersalnej można obrabiać koła zębate walcowe o zębach
prostych i śrubowych, ślimaki walcowe i globoidalne oraz ślimacznice (metoda styczna
i promieniowa),
- frezarce obwiedniowej bezdyferencjałowej można obrabiać koła zębate walcowe o
zębach prostych i śrubowych i ślimacznice (tylko metoda promieniowa).
5. OBRÓBKA WYKAC
CZAJ
CA
Obróbka wykańczająca odbywa się w stanie miękkim lub w stanie twardym
·ð Obróbka wykaÅ„czajÄ…ca zÄ™bów kół zÄ™batych w stanie miÄ™kkim
Koła zębate w stanie miękkim są to koła, które albo nie podlegały obróbce cieplnej, albo
podlegaÅ‚y jedynie ulepszeniu cieplnemu, do twardoÅ›ci nie przekraczajÄ…cej 36÷40 HRC. Dla
takich kół o zazębieniu zewnętrznym można stosować dwie metody obróbki:
- wiórkowanie
Å‚
- dogniatanie
WIÓRKOWANIE - to obróbka wiórowa polegająca na skrawaniu drobnych warstw materiału z powierzchni
pracujących zębów.
Istnieją dwie podstawowe metody wiórkowania, różniące się kształtem narzędzia:
Å‚
- wiórkowanie wiórkownikiem krążkowym
Å‚
-wiórkowanie wiórkownikiem zębatkowym (narzędziem jest tutaj zębatka złożona z wielu
pojedynczych zębów. Zębatka jest osadzona na stole wiórkarki i wykonuje ruch postępowo-zwrotny.
Jest to sposób obróbki nie stosowany w przemyśle krajowym.)
DOGNIATANIE jest jednym ze sposobów wygładzania. Do tego celu stosuje się trzy hartowane kota zębate 
dogniataki, między które wkłada się dogniatane koło. Jeden z dogniataków otrzymuje napęd od silnika i przenosi
ruch obrotowy na dogniatane koło, a ono na pozostałe dwa dogniataki, z których jeden jest osadzony w odchylnej
dz
wigni obciążonej ciężarami.
·ð Obróbka wykaÅ„czajÄ…ca zÄ™bów kół zÄ™batych w stanie twardym
Obróbkę wykańczającą kół zębatych w stanie twardym, a więc kół o twardości powyżej 40
HRC będących po obróbce cieplnej lub cieplno-chemicznej, wykonuje się przede wszystkim w celu usunięcia
możliwych odkształceń, jakie powstały podczas obróbki, oraz poprawienia klasy dokładności.
Obróbka wykańczająca kół zębatych w stanie twardym może być przeprowadzona następującymi
sposobami:
o szlifowaniem,
o gładzeniem,
o docieraniem,
o Å‚uszczeniem
o przeciÄ…ganiem (przepychaniem).
SZLIFOWANIE
Należy do najczęściej stosowanych sposobów obróbki wykańczającej. Dzieli się je na:
1) szlifowanie metodą kształtową - polegające na obróbce jednocześnie obydwóch stron zęba
odpowiednio zaprofilowaną ściernicą (a), jednej strony zęba (b) lub dwóch zębów dwoma ściernicami
(c). Podstawowymi zaletami, które decydują o stosowaniu tej metody, są: możliwość nadania
zarysowi zębów dowolnych zmodyfikowanych kształtów, a także możliwość szlifowania zębów
w kołach o zazębieniu wewnętrznym. Przy szlifowaniu kształtowym styk ściernicy ze szlifowanym
zębem jest liniowy, co powoduje, że osiąga się w tej metodzie obróbki
dużą wydajność.
Rys. Szlifowanie zębów metodą kształtową: a) szlifowanie obydwóch stron zęba jedną ściernicą, b)
szlifowanie jednej strony zęba, c) szlifowanie jednej i drugiej strony zęba dwoma ściernicami
Wady są takie same jak przy nacinaniu zębów metodą kształtową. Dotyczą one trudności dokładnego
ustawienia ściernicy w stosunku do koła obrabianego i konieczności stosowania bardzo dokładnych urządzeń
podziałowych.
2) szlifowanie metodą obwiedniową - może być realizowane:
a) jedną ściernicą mającą zarys zęba zębatki, tzw. metodą Nilesa (a) - jest powszechnie
stosowane przez nasz przemysł. Szlifowane są tutaj kolejne zęby koła przez stosowanie
podziału i przestawienie ściernicy do kolejnej luki międzyzębnej,
b) dwoma ściernicami, które w złożeniu dają również ząb zębatki, tzw. metoda Maaga (b).
Ściernice są przestawiane względem siebie i każda z nich pracuje w innym wrębie,
c) ściernicą ślimakową, tzw. metoda Reishauera (c) - jest obróbką ciągłą. W metodzie tej obrót
ściernicy jest zsynchronizowany z obrotem obrabianego koła. Ściernicami ślimakowymi
można szlifować koła zębate o zębach prostych i śrubowych. Przez odpowiednie
profilowanie zwojów ściernicy można uzyskać zęby
modyfikowane, jak również beczkowy
kształt zęba.
Rys. Metody szlifowania zębów na szlifierkach
obwiedniowych: a) jedną ściernicą, b) dwoma ściernicami,
c) ściernicą ślimakową; Wi  P-i i M/i - W2 - ruchy toczne,
f- posuw kształtujący linię zęba
DOCIERANIE jest to
obróbka wykańczająca kół zębatych w stanie twardym stosowana w tych
przypadkach, kiedy nie ma możliwości ich szlifowania. Wykonuje się ją na specjalnych obrabiarkach, tzw.
docierarkach. Koło można docierać za pomocą narzędzia, tzw. docieraka, lub też drugiego koła
współpracującego.
6. Podzielnica
Podzielnica, zwana również aparatem podziałowym, służy do:
Å‚
dzielenia:
a) pełnego kąta na części - przykładem przedmiotów, których wykonanie jest związane z tego
rodzaju podziałem są: koła zębate, frezy, rozwiertaki, tarcze podziałowe, łby śrub, nakrętki
specjalne, przecięcia w nakrętkach koronowych, kły w tarczach sprzęgieł kłowych itp.;
b) odcinków linii prostych na części - przykładem przedmiotów mogą być:
zębatki, podziałki itp.
Å‚

nacinania:
a) rowków śrubowych w walcowych kołach zębatych o zębach śrubowych, we frezach
walcowych o zębach śrubowych, wiertłach krętych itp.,
b) krzywek spiralnych, które znajdują zastosowanie w automatach jako element posuwowy w
suportach narzędziowych,
Å‚

pomiaru kątów środkowych  do czego służą głównie podzielnice optyczne.
7. Wykonywania ślimacznic
·ð Na frezarce obwiedniowej metodÄ… stycznÄ… lub promieniowÄ…
·ð NarzÄ™dziem jest frez o ksztaÅ‚cie i wymiarach prawie takcih samuch jak Å›limak wspólpacujÄ…cy z
daną ślimacznicą.
8. Jak poprawić chropowatość koła zębatego ( chodzi np o wiórowanie przed hartowaniem)
" dogniatanie
" wiórkowanie
" szlifowanie obwiedniowe
" szlifowanie kształtowe
" docieranie