5. Frezarka obwiedniowa ZFA-75
5.1. Charakterystyka techniczna
Frezarka obwiedniowa ZFA-75 jest przeznaczona do obróbki kół zęba-
tych walcowych o zębach prostych i śrubowych oraz ślimacznic. Cechą
charakterystyczną metody kształtowania uzębień na frezarkach obwie-
dniowych jest zastosowanie jako narzędzia freza ślimakowego, którego
ostrza są rozmieszczone na linii śrubowej freza.
5.1.1. Wielkości charakterystyczne
Największa średnica obrabianego koła o zębach prostych:
- z założoną podtrzymką ............................................................. 450 [mm]
- ze zdjętą podtrzymką ................................................................ 800 [mm]
Największy moduł obrabianego koła .............................................. 6 [mm]
Największa średnica obrabianego koła o zębach śrubowych:
- o kącie 30� ................................................................................ 500 [mm]
- o kącie 60� ................................................................................ 190 [mm]
Największa szerokość frezowania ................................................275 [mm]
Odległość między osiami freza i obrabianego koła:
- największa ................................................................................ 500 [mm]
- najmniejsza ................................................................................. 30 [mm]
Odległość osi freza od powierzchni stołu:
- największa ................................................................................ 510 [mm]
- najmniejsza ............................................................................... 200 [mm]
Średnica powierzchni roboczej stołu .......................................... 475 [mm]
Średnica otworu w stole ................................................................ 80 [mm]
Gniazdo w stole ......................................................... stożek Morse'a nr 5
59
Średnica trzpienia do mocowania obrabianego koła ..................... 35 [mm]
Największe wymiary freza Ć x L ...................................... 120 x 140 [mm]
Średnica trzpienia freza .................................................... 22, 27, 32 [mm]
Gniazdo we wrzecionie frezarskim ............................ stożek Morse'a nr 4
Kąt skręcenia suportu pionowego ....................................................... ą60�
Liczba stopni prędkości obrotowych freza ............................................... 8
Zakres prędkości obrotowych freza .......................... 47.5�192 [obr/min]
Liczba posuwów wgłębnych ................................................................... 10
Zakres posuwów wgłębnych ................................................ 5�3 [mm/obr]
Zakres posuwów stycznych ............................................. 0.25�1 [mm/obr]
Silnik napędu głównego ...................................... 2.8 [kW]/1420 [obr/min]
5.1.2. Widok ogólny frezarki obwiedniowej
Widok ogólny frezarki obwiedniowej przedstawiono na rys. 5.1.
Na łożu 1 jest umieszczony stojak suportowy 13, stół obrotowy 2
oraz ramię podtrzymki 4. Przedmiot obrabiany mocuje się bezpośrednio
na stole lub w kłach. Górny kieł może być przesuwny razem z podtrzym-
ką 5.
Frez ślimakowy jest mocowany na wrzecionie 9, które może być
ustawiane pod żądanym kątem. Koło zamachowe 8 zabezpiecza prze-
kładnie zębate łańcuchów napędowych przed drganiami wywołanymi
przerywaną pracą freza.
5.1.3. Schemat kinematyczny i przebieg ruchów napędowych
Schemat kinematyczny tokarki przedstawiono na rys. 5.2, natomiast
przebieg ruchów napędowych obrazuje rys. 5.3.
Prędkość wszystkich ruchów roboczych zależy od przełożeń w prze-
kładniach gitarowych, które są napędzane od silnika E.
Stół ST wraz z przedmiotem otrzymuje napęd od przekładni ślima-
kowej o przełożeniu 1/96. Suport promieniowy SUP.PR jest napędzany
przekładnią śrubową o skoku hp2, suport pionowy SUP.P przekładnią
śrubową o skoku hp1, natomiast suport styczny SUP.ST przekładnią śru-
bową o skoku hp3.
Posuwy przyspieszone uzyskuje się za pomocą silnika E1.
60
7 9 10 11 12
8 13 22
14
6
15
5
16
17
4
3
18
19
2
1
20
21
23
Rys. 5.1. Widok ogólny frezarki ZFA-75: 1 - korpus łoża, 2 - stół, 3 - trzpień do mocowania przedmiotu obrabianego, 4 - podtrzym-
ka, 5 - ramię podtrzymki, 6 - obrotnica, 7 - belka, 8 - koło zamachowe, 9 - wrzeciono, 10 - suport styczny, 11 - zderzak automatycz-
nego wyłączania obrabiarki, 12 - dz
wignia automatycznego wyłączania obrabiarki, 13 - stojak suportowy, 14 - pulpit sterowania
elektrycznego, 15 - rękojeść włączania posuwu pionowego suportu, 16 - rękojeść ręcznego przesuwu stojaka, 17 - rękojeść włączania
opadającego ślimaka, 18 - rękojeść przesuwu poprzecznego stojaka, 19 - gitara posuwów, 20 - gitara ruchu odtaczania,
21 - gitara mechanizmu różnicowego, 22 - suport pionowy, 23 - dz
wignia posuwu roboczego i ruchów przyspieszonych
61
62
z
K
Rys. 5.2. Schemat kinematyczny frezarki ZFA-75
63
Rys. 5.3. Przebieg ruchów napędowych frezarki ZFA-75
5.1.4. Ustawienie osi freza względem przedmiotu
Oś freza musi być ustawiona tak, aby linia jego zwojów stanowiła prze-
dłużenie linii zęba obrabianego koła. Wtedy w przekroju prostopadłym
do linii zęba występuje zębatka trapezowa. Warianty ustawienia osi freza
w zależności od kąta � pochylenia linii śrubowej zęba koła i kąta ł
wzniosu linii śrubowej zwojów freza przedstawiono w tab. 5.1.
Tabela 5.1. Ustawienie osi freza względem obrabianego koła
z uzębieniem śrubowym
Koło
z zębami prostymi
lewozwojnym
prawozwojnym
Frez
prawo-
zwojny
lewo-
zwojny
W przypadku obróbki ślimacznic oś freza jest ustawiona prostopadle
do osi obrabianej ślimacznicy.
5.1.5. Koła zmianowe przekładni gitarowych
Frezarka ma następujące zespoły kół zmianowych do doboru przełożenia
w poszczególnych łańcuchach kinematycznych:
- przekładnia gitarowa prędkości skrawania iv:
18, 22, 25, 28, 32, 35, 38, 42 (suma zębów S = 60),
- przekładnie gitarowe odtaczania iI, kształtowania linii śrubowej iII, po-
suwu ip:
20, 20, 23, 24, 25, 25, 29, 30, 33, 34, 37, 40, 41, 43, 45, 47, 48, 50, 53,
55, 58, 59, 60, 61, 62, 65, 67, 70, 71, 73, 75, 79, 80, 83, 85, 89, 90, 92,
95, 97, 98, 100.
64
-
+
+
-
5.2. Obliczenia przełożeń przekładni gitarowych
5.2.1. Obróbka kół walcowych o zębach prostych
- A
ańcuch prędkości skrawania: E N
obr 105 32 24 24 17 16 obr 1000 v
Ą# ń# =
1420Ą# ń# �" �" �" iv �" �" �" �" = n
f
ó#min Ą# ó#min Ą#
224 48 24 24 17 64 Ą dN
Ł# Ś# Ł# Ś#
v
a1
stąd iv = C1 = , C1 E" 2.87
dN b1
gdzie: v - prędkość skrawania, [m/min],
dN - średnica freza, [mm].
- A
ańcuch odtaczania: N PO
64 17 24 24 46 23 23 a2 1 k
1 [obr] �" �" �" �" �" �" �" �" �" iI �" = [obr]
16 17 24 24 46 23 23 b2 96 z
Przełożenie gitary pomocniczej a2/b2 zależy od liczby zębów z obra-
bianego koła. Dla z < 161 przyjmuje się a2/b2 = 1 = 36/36, natomiast dla
z > 161 przyjmuje się a2/b2 = 1/2 = 24/48. Stąd otrzymuje się odpowied-
nio:
24k a3 c3 48k a3 c3
iI = = �" dla z < 161 lub iI = = �" dla z > 161
z b3 d3 z b3 d3
gdzie: k - krotność freza,
z - liczba zębów obrabianego koła.
- A
ańcuch posuwu pionowego: PO SUP.P
96 2 45 19 16 4 5 mm
1[obr]�" �" �" ip �" �" �" �" �" �" 10 Ą# ń# = f [mm]
p
ó#obr Ą#
1 24 36 19 16 20 30
Ł# Ś#
a4 c4
stąd ip = C2 �" f = �" , C2 = 0.3
p
b4 d4
gdzie: fp - posuw pionowy.
65
5.2.2. Obróbka kół walcowych o zębach śrubowych
W obróbce kół o zębach śrubowych oprócz łańcuchów występujących
przy obróbce zębów prostych dodatkowo występuje łańcuch kształtowa-
nia linii śrubowej. W tym przypadku na jarzmo mechanizmu różnicowe-
+
go jest podawany napęd łańcucha kształtowania linii śrubowej (S2b ) .
- A
ańcuch kształtowania linii śrubowej zęba: SUP. P PO
Ą m z 1 obr 30 20 16 19 36 1 2 a2 1
Ą# ń#
[mm] �"
�" �" �" �" �" �" iII �" �" �" �" iI �" = 1 [obr]
ó#mmĄ#
sin � 10 5 4 16 19 45 30 1 b2 96
Ł# Ś#
C3 sin � a5 c5
stąd iII = = �" , C3 = 25
Ą mk b5 d5
gdzie: � - kąt pochylenia linii śrubowej zęba.
5.2.3. Obróbka ślimacznic
Obróbka ślimacznic może być przeprowadzona metodą promieniową lub
styczną.
" Metoda promieniowa
W metodzie promieniowej frez jest dosuwany do ślimacznicy promie-
niowo przez posuw mechaniczny suportu promieniowego SUP.PR (sto-
jaka).
Oprócz łańcucha prędkości skrawania i ruchu odtaczania ustawia się
dodatkowo łańcuch posuwu promieniowego.
- A
ańcuch posuwu promieniowego: PO SUP.PR
96 2 45 19 16 4 10 4 10 20 mm
Ą# ń# = fr [mm]
1 [obr] �" �" �" ip �" �" �" �" �" �" �" �" �" 10
ó#obr Ą#
1 24 36 19 16 20 20 20 20 25
Ł# Ś#
a4 c4
stąd ip = C4 �" fr = �" , C4 = 1.25
b4 d4
gdzie: fr - posuw promieniowy.
66
 Metodę promieniową stosuje się do obróbki ślimacznic o kącie po-
chylenia zębów � = 6 �8o ze względu na niekorzystne częściowe ścina-
nie boków zębów o większych kątach.
" Metoda styczna
W metodzie stycznej suport styczny SUP.ST przesuwa się wraz z frezem
w kierunku stycznym do obrabianej ślimacznicy. W metodzie tej nie wy-
stępuje częściowe ścinanie boków zębów. Oprócz łańcucha prędkości
skrawania i ruchu odtaczania ustawia się łańcuch posuwu stycznego oraz
łańcuch dodatkowego ruchu obrotowego przedmiotu pochodzącego od
ruchu stycznego freza.
- A
ańcuch posuwu stycznego: PO SUP.ST
96 2 45 19 16 16 30 20 1 mm
Ą# ń#
1[obr]�" �" �" ip �" �" �" �" �" �" �" �" 5 = fs[mm]
ó#obr Ą#
1 24 36 19 16 16 20 30 50
Ł# Ś#
a4 c4
stąd ip = fs = �"
b4 d4
gdzie: fs - posuw styczny.
- A
ańcuch dodatkowego ruchu obrotowego przedmiotu od ruchu stycz-
nego freza: SUP.ST PO
1 obr 50 30 20 16 16 19 36 1 2 a2 1 fs
Ą# ń#
fs[mm]�" [obr]
ó#mmĄ#�" �" �" �" �" �" �" �"is �" �" �" �"iI �" =
5 1 20 30 16 16 19 45 30 1 b2 96 Ą �"mc �"z
Ł# Ś#
C5 a5 c5
stąd is = = �" , C5 = 7.5
Ą �" mc �" k b5 d5
gdzie: mc - moduł czołowy koła.
Dodatkowy ruch obrotowy przedmiotu jest uzyskiwany za pomocą
nie wykorzystanego w obróbce ślimacznic łańcucha kształtowania linii
śrubowej.
67
5.3. Przykłady nastawiania parametrów kinematycznych
5.3.1. Obróbka koła zębatego o zębach prostych
Przykład: dobrać koła zmianowe potrzebnych przekładni gitarowych do
obróbki koła zębatego, mając dane:
- moduł m = 3 [mm],
- liczbę zębów z = 28,
- średnicę freza dN = 63 [mm],
- prędkość skrawania v = 25 [m/min],
- posuw pionowy fp = 1 [mm/obr],
- krotność freza k = 1.
- Dobór przekładni gitarowej prędkości skrawania
v
25 71.75 32 a1
iv = 2.87 = 2.87 �" = E" 1.13 E" =
dN 63 63 28 b1
stąd a1 = 32, b1 = 28
- Dobór przekładni gitarowej odtaczania
24k 24 �"1 24 8 3 80 30 a3 c3
iI = = = = �" = �" = �"
z 28 28 4 7 40 70 b3 d3
stąd a 3 = 80, b 3 = 40, c 3 = 30, d 3 = 70
- Dobór przekładni gitarowej posuwu pionowego
3 3 30 5 6 25 48 a4 c4
ip = f = �"1 = = �" = �" = �"
p
10 10 100 10 10 50 80 b4 d4
stąd a 4 = 25, b 4 = 50, c 4 = 48, d 4 = 80
68
5.3.2. Obróbka koła zębatego o zębach śrubowych
Przykład: dobrać koła zmianowe potrzebnych przekładni gitarowych do
obróbki koła zębatego, mając dane:
- moduł m = 3 [mm],
- liczbę zębów z = 28,
- kąt pochylenia linii zęba � = 20�,
- średnicę freza dN = 63 [mm],
- prędkość skrawania v = 25 [m/min],
- posuw pionowy fp = 1 [mm/obr],
- krotność freza k = 1.
- Dobór przekładni gitarowej prędkości skrawania
v
25 71.75 32 a1
iv = 2.87 = 2.87 �" = = =
dN 63 63 28 b1
stąd a1 = 32, b1 = 28
- Dobór przekładni gitarowej odtaczania
24k 24 �" 1 24 8 3 80 30 a3 c3
iI = = = = �" = �" = �"
z 28 28 4 7 40 70 b3 d3
stąd a 3 = 80, b 3 = 40, c 3 = 30, d 3 = 70
- Dobór przekładni gitarowej posuwu pionowego
3 3 30 5 6 25 48 a4 c4
ip = f = �"1 = = �" = �" = �"
p
10 10 100 10 10 50 80 b4 d4
stąd a 4 = 25, b 4 = 50, c 4 = 48, d 4 = 80
- Dobór przekładni gitarowej kształtowania linii śrubowej
25 sin � 25 �" sin 20o 90 45 a5 c5
iII = = = 0.9072366 E" �" = �"
Ą m k Ą �" 3 �"1 60 75 b5 d5
stąd a 5 = 90, b 5 = 60, c 5 = 45, d 5 = 75
69
5.3.3. Obróbka ślimacznicy
Przykład: dobrać koła zmianowe potrzebnych przekładni gitarowych do
obróbki ślimacznicy, mając dane:
- moduł m = 2 [mm],
- liczbę zębów z = 28,
- kąt pochylenia linii zęba � = 20�,
- średnicę freza dN = 63 [mm],
- prędkość skrawania v = 25 [m/min],
- posuw promieniowy f r = 0.5 [mm/obr],
- krotność freza k = 1.
- Dobór przekładni gitarowej prędkości skrawania
v
25 71.75 32 a1
iv = 2.87 = 2.87 �" = = 1.13 E" =
dN 63 63 28 b1
stąd a1 = 32, b1 = 28
- Dobór przekładni gitarowej odtaczania
24k 24 �" 1 24 8 3 80 30 a3 c3
iI = = = = �" = �" = �"
z 28 28 4 7 40 70 b3 d3
stąd a 3 = 80, b 3 = 40, c 3 = 30, d 3 = 70
- Dobór przekładni zmianowej posuwu promieniowego
5 5 5 1 5 45 25 a4 c4
ip = fr = �"0.5 = = �" = �" = �"
4 4 8 2 4 90 20 b4 d4
stąd a 4 = 45, b 4 = 90, c 4 = 25, d 4 = 20
70