Temat: Frezowanie obwiedniowe kół zębatych

WPROWADZENIE

Frezowanie obwiedniowe stosuje się do obróbki przedmiotów ograniczonych powierzchniami walcowymi i śrubowymi o zarysie tzw foremnym. do przedmiotów takich zalicza się wałki wielowypustowe, wielorowkowe, wieloboczne, koła łańcuchowe, zapadkowe i koła zębate. Podstawą geometryczną frezowania obwiedniowego jest współpraca dwóch powierzchni: przedmiotu obrabianego F0 i powierzchni F1 opisanej na krawędziach skrawających freza zwanej powierzchnią działania narzędzia. Za najbardziej ogólny obraz tej współpracy można uważać przypadek gdy obie powierzchnie F0 i F1 byłyby powierzchniami wzajemnie obwiedniowymi.

Metody obwiedniowe wykonania zębów kół zębatych polegają na odpowiednim

skojarzeniu ruchu głównego wykonywanego przez narzędzie z tzw. ruchami odtaczania.

Koncepcję ruchu odtaczania najlepiej wyjaśni rys.poniżej.

Rys. Tworzenie zarysu ewolwentowego na przykładzie współpracy narzędzia - zębatki z kołem zębatym.

Frezowanie obwiedniowe jest modyfikacją metody Maaga. Dzięki temu, że ruch postępowo-zwrotny zastąpiono ruchem obrotowym freza, jest to jedna z najbardziej stabilnych dynamicznie metod obróbki uzębień.

Rys.1. Zasada kształtowania zarysu ewolwentowego kół frezem ślimakowym.

Metodą frezowania obwiedniowego można nacinać:

- koła uzębione zewnętrznie z zębami prostymi lub śrubowymi

- wieńce uzębione wewnętrznie o zębach prostych (za pomocą specjalnego freza ślimakowego, którego konstrukcja jest zależna od liczby zębów nacinanego koła).

W zależności od tego jakie stosujemy narzędzie i jaki jest podział ruchów

odtaczania metody obwiedniowe wykonania zębów kół zębatych dzielimy na:

• metodę Sunderlanda (rys.9.11a) narzędziem jest zębatka, wykonuje ona ruch

główny a ponadto jedną składową ruchu odtaczania (przesuw), drugą składową

tego ruchu realizuje przedmiot (obrót),

• metoda Maaga (rys.9.11b) narzędziem jest również zębatka wykonująca ruch

główny, ruch odtaczania (przesuw i obrót) wykonuje przedmiot obrabiany,

• metoda Fellowsa (rys.9.11c), narzędziem jest dłutak Fellowsa (przypominający

wyglądem koło zębate, z tym że koło zębate nie ma na poszczególnych swoich

zębach ukształtowanego ostrza o określonej geometrii); dłutak wykonuje ruch

roboczy oraz obrót będący składową ruchu odtaczania; drugą składową ruchu

odtaczania (w tym przypadku także obrót) wykonuje przedmiot obrabiany,

• frezowanie obwiedniowe (rys.9.11d); narzędziem jest frez modułowy śrubowy,

który w przekroju wzdłużnym przypomina zębatkę; w przypadku ruchu głównego

- obrotu freza; następuje pozorny ruch prostoliniowy narzędzia ( ruch linii

śrubowej można utożsamiać jako analogię do składowej ruchu odtaczania realizowanej

przez narzędzie podczas metody Sunderlanda);p drugą składową ruchu

odtaczania - obrót wykonuje narzędzie (analogicznie ja przy metodzie Sunderlanda).

Frezowanie obwiedniowe jest realizowane na obrabiarkach dyferencjałowych (zmechanizmem różnicowym) kształtujących uzębienie przez śrubowy przesuw zarysu narzędzia względem obrabianego koła (E-S) oraz na obrabiarkach bezdyferencjałowych, których konstrukcja umożliwia niezależny posuw roboczy freza po prowadnicach ustawionych pod kątem linii śrubowej zębów koła obrabianego B (E- P).

Schematy strukturalne układów kształtowania konwencjonalnych frezarek obwiedniowych dyferencjałowych i bezdyferencjałowych pokazane są na rysunkach.

Rys.2. Schematy strukturalne układów kształtowania frezarek obwiedniowych:

a) układ frezarki dyferencjałowej

b) układ frezarki bezdyferencjałowej

c) widok obrotnicy ustawienia sań frezarki

d) napęd frezarki bezdyferencjałowej w układzie E-P

Przyjęto, że E-S oznacza powierzchnię roboczą zęba utworzoną przez linie charakterystyczne - ewolwentę i linię śrubową, E-P zaś przez ewolwentę i linię prostą.

Nacinanie uzębień kół walcowych odbywa się:

• metodą konwencjonalną, w której posuw występuje wzdłuż osi koła obrabianego lub wzdłuż linii zęba

• metodą diagonalną, w której posuw wypadkowy składa się z posuwu wzdłuż osi koła i osi freza.

Rys.3. Posuwy freza w metodzie:

a)konwencjonalnej

b) diagonalnej

W metodzie konwencjonalnej w celu wykorzystania całej długości freza ślimakowego jest stosowany okresowy przesuw freza (Shifting) po wykonaniu partii kół. Przesuw ten warunkowany jest zużyciem krawędzi skrawających w strefie największego zagłębienia freza w materiał obrabiany koła, czyli w płaszczyźnie symetrii koła, która jest prostopadła do płaszczyzny przesuwu freza.

W metodzie diagonalnej możliwy jest taki dobór wartości posuwów, aby wykorzystać znaczną część długości roboczej freza ślimakowego. Obróbka metodą diagonalną jest realizowana na obrabiarkach dyferencjałowych. Zaletą metody diagonalnej jest zwiększona trwałość narzędzia oraz duża gładkość powierzchni obrabianych zębów. Dzięki składaniu ruchów posuwowych uzyskuje się ślady obróbki zgodne zgodne z liniami stycznymi do walca zasadniczego. Zjawisko to występuje zwłaszcza przy obróbce zębów śrubowych. Ustawienie wzajemne freza ślimakowego i koła obrabianego (tabela) zależy od kąta wzniosu linii zębów koła oraz ich kierunków, a także od tego, czy frezowanie jest współbieżne czy przeciwbieżne.

Tabela 1. Wzajemne położenie freza i koła obrabianego.

Dla pełnego wykorzystania długości roboczej freza może być stosowana metoda kombinowana polegająca na frezowaniu diagonalnym oraz okresowym przesuwie osiowym freza po stępieniu jego części roboczej.

---