Wydział: BMiI

Rok akademicki 2011/2012

Sem. 5

Grupa SiS

Laboratorium Obrabiarek Skrawających i Robotów

Ćwiczenie nr 5: Obróbka kół zębatych na obrabiarce obwiedniowej

1. Cel ćwiczenia :

- omówienie metod obróbki kół zębatych walcowych o zębach prostych i śrubowych

- omówienie metod obróbki kół ślimakowych (ślimacznic)

- zapoznanie się z frezarką obwiedniową jej charakterystyką

- analiza schematu kinematycznego napędów niezbędnych do obróbki uzębienia koła ślimakowego

- analiza schematu kinematycznego napędów do nacięcia kół walcowych

1. Wstęp teoretyczny :

Metody obróbki uzębienia dla kół walcowych:

• Metody kształtowe:

  • frezowanie frezem modułowym krążkowym lub palcowym

  • przeciąganie

  • dłutowanie

• Metody obwiedniowe:

  • Dłutowanie m. Maaga, Fellowsa,

  • Struganie m. Sunderlanda

  • Frezowanie obwiedniowe frezem ślimakowym

• Metody kopiowe:

  • Struganie wg kopiału

Metoda kształtowa polega na nacinaniu zębów narzędziem kształtowym (najczęściej

frezem krążkowym modułowym), którego zarys odpowiada zarysowi wrębu. Ze względu na to, że kształt zęba zależy od modułu i liczby zębów, w celu uzyskania właściwego zarysu zębów należałoby dla każdego modułu i każdej liczby zębów stosować osobne narzędzie. W praktyce dla danego modułu stosuje się komplet narzędzi składający się z 8, 15 lub 26 frezów (w zależności od żądanej dokładności zarysu wykonywanych zębów w porównaniu z zarysem teoretycznym). Konieczna duża liczba narzędzi (frezów) oraz trudności wykonania uzębień przy małej liczbie zębów w kole nacinanym powodują, że metoda ta jest obecnie rzadko stosowana.

Nacinanie zębów

a) frezem modułowym krążkowym

b) frezem palcowym

Metody obwiedniowe polegają na nacinaniu zębów narzędziem w kształcie zębatki, koła zębatego lub frezu ślimakowego. Przy tych metodach narzędzie wykonuje ruchy robocze skrawające, a jednocześnie zespół: narzędzie i przedmiot obrabiany wykonują ruchy odpowiadające współpracy dwóch kół zębatych, co zapewnia uzyskanie właściwego kształtu zębów. Ruchy narzędzia i nacinanego koła, pokazane strzałkami na rysunku 14a, b, i c, wyjaśniają zasadę i przebieg nacinania uzębień przy stosowaniu podanych metod.

Nazwa „metoda obwiedniowa” pochodzi stąd, że kształt zęba powstaje jako obwiednia

kolejnych położeń krawędzi tnącej narzędzia skrawającego.

Podane sposoby nacinania zębów wymagają stosowania różnych obrabiarek:

a) struganie zębatką wykonuje się na dłutownicy Maaga lub strugarce Sunderlanda,

b) dłutowanie narzędziem w kształcie koła zębatego wykonuje się na dłutownicy Fellowsa,

c) frezowanie frezem ślimakowym wykonuje się na frezarkach obwiedniowych (poziomych

lub pionowych, dyferencjałowych lub bezdyferencjałowych).

Stosowanie metod obwiedniowych umożliwia wykonanie kół zębatych o różnej liczbie

zębów jednym narzędziem (dla danego modułu), zapewniając przy tym dużą dokładność

kształtu oraz dość dobrą gładkość powierzchni.

Nacinanie zębów metodami:

1. Maaga

2. Fellowsa

3. Frezowanie obwiedniowe

4. Frez ślimakowy

1. Przebieg ćwiczenia:

Ćwiczenie rozpoczęło się od omówienia metody kształtowej wykonania koła zębatego. Proces przeprowadzony na frezarce uniwersalnej z zamocowaną podzielnicą. Narzędziem był frez krążkowy. W przypadku freza krążkowego ostrzy się go od powierzchni natarcia, zaś powierzchnia przyłożenia zostaje ukształtowana raz na cały okres eksploatacji narzędzia.

Kolejnym elementem ćwiczenia było wykonanie koła walcowego na frezarce obwiedniowej. Najpierw nacinaliśmy zęby proste następnie nacinaliśmy koło o zębach skośnych pochylonych pod kątem β=13 stopni.

Metoda obwiedniowa wykonywania kół zębatych jest metodą wydajną (dużo wydajniejszą od metody kształtowej). Można uzyskać dokładność wykonania 6-10 klasy. Jeżeli kąt wzniosu linii śrubowej jest mniejszy od 3⁰ to mogą być proste rowki wiórowe, natomiast jeśli jest większy od 3^o należy skręcić frez tak aby powierzchnia natarcia była prostopadła do powierzchni przedmiotu. Kąt natarcia we frezach zgrubnych jest dodatni aby zmniejszyć opory skrawania. Przy obróbce wykańczającej kąt natarcia jest równy 0. Frezy małe wykonuje się jako jednolite najczęściej ze stali szybkotnącej. Za pomocą frezarki obwiedniowej można wykonywać większą ilość kół za jednym razem, pozwala to zaoszczędzić czas potrzebny na przechodzenie narzędzia.

Schemat kinematyczny frezarki :

W frezarce obwiedniowej możemy wyróżnić 6 łańcuchów kinematycznych. :

1. Łańcuch kinematyczny ruchu głównego oznaczony kolorem czerwonym. Łączy on obroty silnika elektrycznego M2 napędu głównego z obrotami wrzeciona freza za pomocą dwustopniowej przekładni pasowo klinowej. Ruch jest przekazywany przez koła cięgnowe i koła zębate.

2. Łańcuch kinematyczny mechanizmu podziałowego – łączy on obroty freza z obrotami wrzeciona przedmiotowego. W skład tego łańcucha wchodzą : koła zębate suportu, koła imaka, koła łoża, koła stołu, zmianowe koła zębaty gitary podziałowej, a także podziałowa przekładnia ślimakowa.

3. Łańcuch kinematyczny mechanizmu różnicowego – jest stosowany przy nacinaniu kół zębatych skośnych , ślimakowych metodą posuwu stycznego, oraz kół o zębach prostych i skośnych.

4. Łańcuch kinematyczny posuwów pionowych łączy obroty silnika M z przesuwem:

-stołu przy przesuwie pionowym

-suportu przy przesuwie stycznym

-suportu i stołu jednocześnie przy przesuwie przekątnym.

Napęd jest przekazywany przez skrzynkę posuwów która umożliwia regulacje na 15 stopni posuwów roboczych, przyspieszony ruch stołu i suportu, zmiana kierunków przesuwu stołu i suportu.

5. Łańcuch kinematyczny drobno krokowego przesuwu freza wzdłuż osi wrzeciona narzędzia – daje połączenie ruchu postępowego tłoka cylindra hydraulicznego wraz z przesuwem sań suportu wzdłuż osi wrzeciona narzędzia.

6. Łańcuch kinematyczny posuwu promieniowego – daje ograniczenie prędkości suwu promieniowego imaka frezarskiego, prędkością suwu postępowego tłoka cylindra.

Obliczenia dotyczące koła zębatego, które mieliśmy wykonać podczas laboratoriów :

z₁ = 53

m_n = 1.5

d = m_n × z₁ = 1.5 × 53 = 79.5

h = 2 × m_n + 0, 25 = 3, 25

d_a = d + 2 × h_a = 82, 5

h_a = y × 1, 5 = 1, 5

1. Wnioski :

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

- metoda frezowania obwiedniowego jest wydajniejsza od metody kształtowej wykonywania kół zębatych

- aby zwiększyć wydajność obróbki na obrabiarce obwiedniowej wykonuje się większą ilość kół naraz

- możliwość 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