Reklama
tachomatt
A A A

NACINANIE ZĘBÓW KÓŁ ZĘBATYCH WALCOWYCH

Istnieje kilka sposobów nacinania zębów prostych i skośnych na ko­łach zębatych walcowych, z których najważniejszymi są: a)nacinanie modułowym frezem tarczowym (metoda kształtowa), b)nacinanie metodą obwiedniową. Nacinanie zębów modułowym frezem tarczowym. Sposób ten polega na kolejnym frezowaniu wrębów między zębami kształtowym, tarczowym frezem modułowym. Obróbkę wykonuje się na poziomych lub uniwer­salnych frezarkach z głowicą podziałową. Sposób ten nie jest stosowany w fabrykach samochodów i ciągników ze względu na małą dokładność i niską wydajność. Nacinanie zębów metodą obwiedniową. Obróbka metodą obwiedniową polega na odtwarzaniu zazębiania się przekładni zębatej. Jednym z pary kół jest narzędzie skrawające, a drugim nacinane koło zębate. Zęby kół walcowych można nacinać metodą obwiedniową za pomocą: a) freza ślimakowego, b) koła zębatego strugającego, c) zębatki strugają­cej. Każde z tych narzędzi może być zastosowane do nacinania walco­wych kół zębatych z zębami prostymi lub skośnymi. Frezem ślimakowym można nacinać również zęby ślimacznic. Nacinanie zębów metodą obwiedniową za pomocą freza ślimakowego pozwala na wykonanie jednym i tym samym narzędziem kół zębatych o dowolnej liczbie zębów przy danym module. Musi być wtedy zacho­wany warunek podstawowy gdzie: z — liczba zębów obrabianego koła zębatego; n — liczba obrotów na jednostkę czasu; i — liczba zwojów freza. Przy nacinaniu walcowych kół zębatych frezami ślimakowymi ko­nieczne są następujące ruchy robocze: ruch obrotowy freza i półfabry­katu oraz postępowy ruch freza wzdłuż osi koła zębatego. Oś freza ślimakowego powinna być ustawiona pod określonym kątem względem osi nacinanego koła w taki sposób, aby w punkcie zetknięcia się walców podziałowych freza i koła zębatego kierunek zwojów freza i zębów koła pokrywały się. Tak więc proces skrawania odbywa się w sposób ciągły przy udziale kilku zębów skrawających narzędzia, co wpływa na wysoką wydajność nacinania zębów (rys. 315). W fabrykach samochodów i ciągników do nacinania kół walcowych wg tej metody stosuje się frezy jedno i dwuzwojne. Te ostatnie są sto­sowane do wstępnego nacinania zębów. W tym przypadku wydajność obróbki jest wyższa niż przy stosowaniu frezów jednozwojnych, ale jed­nocześnie obniża się dokładność obróbki. Jest to spowodowane tym, że we frezach dwuzwojnych kąt wzniosu linii śrubowej jest większy niż we frezach jednozwojnych i wskutek tego również odchylenia od prawidło­wego zarysu nacinanych kół zębatych będą większe. Jednakże dokładność obróbki frezami dwuzwojnymi można zwiększyć przez odpowiednie sko­rygowanie profilu zębów na frezach. Koła zębate o module poniżej 2,5 mm nacina się od razu na gotowo, koła zaś o module powyżej 2,5 mm zgrubnie i na gotowo w dwóch ope­racjach. Po nacięciu zgrubnym pozostawia się naddatek na późniejszą obróbkę zębów wynoszący 0,8 1,0 mm na grubości zęba. Do nacinania na gotowo zębów kół walcowych stosowane jest zwy­kle frezowanie jednozwojnymi frezami ślimakowymi lub struganie zę­bów (patrz dalej). W tych przypadkach można uzyskać dokładność obrób­ki zębów wg 2 klasy ł). Dokładność obróbki dwuzwojnymi (nie korygowa­nymi) frezami ślimakowymi nie przekracza 4 klasy. Frez ślimakowy zbiera krótkie wióry o kształcie trójkątnym, co wpływa na pozostawianie grzebieniastych śladów na obrobionej powierz­chni. Ze zwiększeniem posuwu freza pogarsza się jakość powierzchni (patrz rys. 322). W celu zmniejszenia wielkości wcinania się, w odniesieniu do jed­nego obrabianego koła zębatego, stosuje się nacinanie na trzpieniu na raz kilku kół zębatych, jak to przedstawiono na rys. 316. Jednakże spo­sób ten wykazuje następujące wady: a) konieczność dokładnej obróbki czół półfabrykatów, ponieważ w razie ich nierównoległości odchylenia wskutek przekoszenia będą się sumować; b) przy obróbce kilku części osadzonych na trzpieniu długość jego wzrasta i wobec tego zmniejsza się sztywność; ogranicza to możliwość zdzierania wiórów o większych prze­krojach. W przemyśle samochodowym niekiedy stosowane są frezy ślimakowe o tzw. profilu zamkniętym, przeznaczone nie tylko do kształtowania wrę­bu międzyzębnego, ale i do obróbki zewnętrznych walcowych powierz­chni wieńca. Stosowanie takich frezów pozwala na wyeliminowanie ope­racji toczenia walcowej powierzchni wieńca zębatego. Stosowanie tej metody jest jednak możliwe tylko w razie stosunkowo dokładnego wykonania półfabrykatów, przy niewielkim naddatku na po­wierzchni zewnętrznej, a ponadto obrabiana część powinna być dosta­tecznie sztywna. W szczególności metodę tą stosuje się przy obróbce wień­ców zębatych do rozruszników, których półfabrykaty są zwijane z mate­riału prętowego walcowanego, o podwyższonej dokładności. Wadą tej metody jest złożony kształt stosowanych frezów, gdyż wy­stępuje w nich dodatkowa krawędź skrawająca. Inżynierowie radzieccy opracowali nowy rodzaj wysoko wydajnych frezów ślimakowych specjalnej konstrukcji, o różnej wysokości zębów. Frezy te mają dwie robocze części — krzywoliniową, na której rozmiesz­czone są zęby zgrubne o różnej wysokości i część walcową z zębami kali­brującymi o jednakowej wysokości (rys. 317). Zaleta tych frezów w porównaniu ze zwykłymi frezami ślimakowymi polega na lepszym wykorzystaniu krawędzi skrawających. Obciążenie zębów zwykłego walcowego freza ślimakowego rozkłada się nierównomiernie i liczba zębów biorących udział w skrawaniu jest stosunkowo niewielka. Wobec tego zwiększanie posuwu freza na jeden obrót nacinanej części jest stosunkowo ograniczone. W razie stosowania frezów o różnej wysokości zębów obciążenie (głębokość skrawania) rozkłada się bardziej równomiernie i liczba zębów biorących jednocześnie udział w skrawaniu może być zwiększona. Osiąga się to przez oprofilowanie skrawającej części freza wg krzywej o kształ­cie zbliżonym do hiperboli (rys. 317), co właśnie prowadzi do otrzymania zębów skrawających o różnej wysokości. Zwiększenie liczby zębów bio­rących udział w skrawaniu pozwala na zwiększenie posuwu od 1,5 do 2,5 razy, przy stosowaniu omawianych frezów na zwykłych frezarkach do kół zębatych. Efekt stosowania tych frezów jest największy przy obróbce kół zęba­tych o dużych modułach i wielkiej liczbie zębów (w produkcji samocho­dów i ciągników koła zębate przekładni głównych i reduktorów, wieńce rozruszników). Drugą cechą szczególną tych frezów jest zmniejszenie kąta zarysu zębów w porównaniu z kątem przyporu nacinanego koła. Przy obróbce kół zębatych z kątem przyporu 20° frezy te wykonuje się z kątem zarysu zębów 12 15°, zmieniając w odpowiedni sposób podziałkę zębów. Zastosowane środki prowadzące do zmiany profilu zębów pozwoliły na użycie frezów dwuzwojnych przy obróbce kół zębatych podlegających następnie wiórkowaniu zamiast zwykle stosowanych jednozwojnych. Również koła zębate wykonywane wg trzeciej klasy dokładności (wieńce rozruszników) można obecnie nacinać na gotowo w jednym przejściu fre­zem dwuzwojnym. Przy nacinaniu zębów tymi frezami błąd podziałki obrobionych kół zębatych nie przekraczał 0,02 — 0,03 mm. Do frezowania zębów metodą obwiedniową wyprodukowano w ZSRR szereg obrabiarek poziomych i pionowych (modele 534, 5U34, 5617, 5618, 531, 532, 5321 i 533). Do produkcji masowej radzieckie zakłady budowy obrabiarek produkują pionowe, dwuwrzecionowe frezarki do kół zęba­tych. Takie obrabiarki są w rzeczywistości połączeniem dwóch obrabiarek na jednym łożu. Znane są również wielowrzecionowe, pionowe frezarki do kół zęba­tych o działaniu ciągłym (z liczbą wrzecion 4, 6, 8 i 12). Każde wrzeciono wyposażone jest w oddzielny napęd i obróbka na nim ma przebieg nie­zależny od pozostałych wrzecion. Wrzeciona są obracane dookoła piono­wego stojaka obrabiarki i są kolejno doprowadzane do stanowiska, na którym bez zatrzymywania obrabiarki zdejmuje się koła z naciętymi zę­bami i na ich miejsce zakłada następne półfabrykaty. Obrabiarki te są bardzo wydajne i zajmują stosunkowo niewiele miejsca. Nacinanie zębów metodą obwiedniową za pomocą zębatego koła stru­gającego jest stosowane przy obróbce kół zębatych o zębach prostych i skośnych z uzębieniem wewnętrznym i zewnętrznym. Moduł koła strugającego jest taki sam, jak koła nacinanego; zęby koła stanowiącego narzędzie są zataczane. Dla spowodowania ruchów obrotowych jak przy normalnym zazę­bieniu narzędziu strugającemu i półfabrykatowi nadaje się obroty o licz­bach określonych równaniem n= Zk gdzie nk, nn i Zk, Zn odpowiadają liczbie obrotów i liczbie zębów koła nacinanego i narzędzia. Koła zębate wykonywane wg 3 klasy dokładności mogą być obrabiane na strugarkach do kół zębatych w dwóch zabiegach — zgrubnie i na gotowo w ramach jednej operacji. Obróbkę w dwóch zabiegach wykonuje się automa­tycznie za pomocą specjalnych krzywek do kopiowania. Nato­miast w produkcji masowej przy nacinaniu zębów wg 3 klasy do­kładności, struganie zgrubne i wy­kańczające wykonuje się zwykle w dwóch operacjach: na jednej obrabiarce struga się zgrubnie, a na dru­giej wykańczaj ąco. Zęby kół zębatych wykonywanych wg drugiej klasy dokładności stru­ga się również w dwóch operacjach, ale w tym przypadku struganie na gotowo odbywa się w dwóch zabiegach przy zastosowaniu obrabiarek z odpowiednimi kopiałami dla dwóch całkowitych obrotów koła nacina­nego 1). Naddatek na struganie wygładzające zwykle wynosi 0,9 1,1 mm na grubości zęba. Koła zębate o małych modułach (do 2,5 mm) struga się zwykle od razu w jednym lub dwóch zabiegach w zależności od wymaganej dokład­ności. Przy struganiu wygładzającym zębów kół zębatych o modułach ma­łych i średnich można otrzymać dokładność zarysu i podziałki zęba w gra­nicach 0,003 0,005 mm (2 klasa dokładności). Struganie zębów narzę­dziem w postaci koła jest jedynym sposobem stosowanym do nacinania zębów kół z uzębieniem wewnętrznym (rys. 319 i 320). W kołach zębatych w postaci zespołów z blisko położonymi wieńcami lub w kołach zębatych z wałkami i kołnierzami niemożliwe jest stoso­wanie frezów ślimakowych z powodu braku miejsca do wyprowadzenia freza przy końcu obróbki. Zęby takich kół obrabia się wyłącznie przez struganie, gdyż do wyprowadzenia narzędzia strugającego wystarcza wtedy odległość 5 mm (rys. 321). Na strugarkach do kół zębatych można też wykonywać szereg innych robót (struganie wpustów, rowków kształtowych itd). Grubość wióra przy struganiu nie zmienia się w ciągu całego skoku roboczego, jak to ma miejsce przy frezowaniu zębów (rys. 322). Wsku­tek tego łatwiej jest uzyskać wyso­ką klasę gładkości powierzchni przy struganiu niż przy frezowaniu zę­bów. Natomiast skomplikowany układ ruchów roboczych wykonywa­nych z dużą prędkością i znaczny wysięg wrzeciona narzędzia obniżają sztywność strugarki. Dlatego w ra­zie konieczności zbierania znacznych ilości materiału (wstępne nacinanie zębów) frezarki do kół zębatych okazują się często wydajniejsze. Stosowane w fabrykach samochodów i ciągników szybkobieżne stru­garki do kół zębatych o 600700 skokach narzędzia na minutę (model 5A12) zapewniają stosunkowo wysoką wydajność nacinania zębów. Przy nacinaniu zębów kół zębatych o module poniżej 2,5 mm (kiedy zbierana ilość materiału jest stosunkowo niewielka) strugarki do kół zębatych oka­zują się zwykle wydajniejsze niż frezarki, przy nacinaniu kół zębatych 0 średnich modułach obydwa rodzaje obrabiarek są równoważne pod względem wydajności, a przy obróbce kół zębatych o module powyżej 5 mm strugarki do kół zębatych ustępują pod względem wydajności frezarkom. W celu zwiększenia wydajności przy struganiu zębów o małych 1 średnich modułach stosuje się kombinowane koła strugające o zwięk­szonej średnicy do zgrubnego i wygładzającego nacinania w czasie jednego obrotu narzędzia. W tym przypadku część zębów narzędzia służy do stru­gania zgrubnego, a część do wygładzającego. Pomiędzy tymi częściami narzędzia znajduje się wykrój, pozwalający na zdjęcie i ustawienie koła obrabianego bez odsuwania stołu i zatrzymywania obrabiarki (rys. 323). W wyniku dalszego rozwoju metody strugania zębów zastosowano obrabiarki, na których struga się kilka kół zębatych w układzie kolej norównoległym za pomocą jednego narzędzia strugającego (rys. 324). Ostatnie dwa sposoby nie znalazły szerokiego zastosowania ze względu na złożony kształt i wielkość narzędzia (zwłaszcza w drugim przypadku, gdy średnica narzędzia do nacinania kół o średnich modułach musi być większa od 500 mm). W szeregu zakładach stosowany jest kombinowany sposób nacinania zębów na kołach: wstępne frezowanie frezami dwuzwojnymi i struganie wykańczające w jednym zabiegu. Struganie kół zębatych walcowych narzędziemzębatką różni się od opisanej poprzednio metody tym, że zamiast narzędzia okrągłego narzę­dziem skrawającym jest zębatka. W tym przypadku narzędzie zamiast ruchu obrotowego wykonuje ruch postępowozwrotny (rys. 325). Zębatka obrabia ząb koła zębatego tylko przy ruchu w jednym kie­ runku; w czasie ruchu powrotnego zębatka zostaje odsunięta od koła obra­bianego, czyli proces obróbki przy tej metodzie jest przerywany. Metoda ta wykazuje szereg zalet w porównaniu z innymi metodami nacinania zębów (łatwość wykonania dokładnego na­rzędzia, większa dokładność zarysu i wysoka jakość powierzchni obrobionego zęba). Jednakże obróbka tym sposobem kół zębatych używanych w samocho­dach i ciągnikach jest mało wydajna i dlatego nie jest stosowana w oddziałach produkcyjnych fabryk samochodów i ciągników.J) Struganie metodą kopiowania jednocześnie wszystkich zębów obrabianego koła zębatego może być wykonywane na obrabiarkach model 5110. Za­sadniczy układ roboczej części tej obrabiarki przed­stawiono na rys. 326. Na obrabiarce tej koło zębate 1 mocuje się na pionowym trzpieniu wrzeciona 2, wykonującego ruch postępowozwrotny ( w górę i w dół). Przy każdym narzędziem — zębatką ruchu trzpienia do góry koło obrabiane jest wprowadzane do wnętrza nieruchomej głowicy nożowej 3, wyposażonej w zespół noży kształto­wych 4, rozmieszczonych dokładnie w jej promieniowych wykrojach, przy czym liczba noży jest równa liczbie zębów obrabianego koła zębatego. Przed rozpoczęciem ruchu roboczego wszystkie noże zostają jednocześnie dosunięte promieniowo w kierunku koła. W ten sposób jest kopiowany kształt narzędzi skrawających w wycinanych wrębach obrabianego koła zębatego. Przy każdym ruchu w dół trzpienia z kołem obrabianym noże rozsuwają się promieniowo w celu zmniejszenia tarcia powierzchni przy­łożenia noży o obrabiane powierzchnie zębów. Dzięki jednoczesnej pracy większej liczby noży, na obrabiarkach tych osiąga się znacznie zwiększoną wydajność w porównaniu ze zwy­kłymi obrabiarkami do nacinania kół zębatych. Dokładność obróbki na tych obrabiarkach nie jest wysoka w porównaniu ze zwykłymi strugar­kami do kół zębatych (4 klasa dokładności). Toteż obróbkę taką stosuje się zasadniczo do wstępnego nacinania zębów kół zębatych. Koła zębate obrobione na tych obrabiarkach podlegają następnie wiórkowaniu (patrz dalej). Stosowanie omawianych obrabiarek wykazuje następujące wady: c)zbyt skomplikowana konstrukcja głowicy nożowej z ruchomymi nożami, konieczność bardzo dokładnej obróbki wykrojów i samych noży; ponadto obrabiarka musi być wyposażona w nie mniej niż trzy bardzo kosztowne głowice (jedna na obrabiarce, jedna w ostrzeniu i jedna zapasowa); d)przy zmianie liczby zębów lub modułu koła należy wykonać nowy komplet specjalnych głowic, wobec czego stosowanie tych obrabiarek jest celowe tylko przy bardzo dużej skali produkcji danych kół zębatych; 3) ostrzenie narzędzia jest bardzo skomplikowane; 4) głowice nożowe są niezbyt sztywne; obrabiarka nadaje się zatem do obróbki wyłącznie małych kół zębatych o średnim module. Wymienione wady nowej metody nacinania zębów na walcowych kołach zębatych stanowią przeszkodę dla jej stosowania w produkcji samo­chodów i ciągników.