Wiórkowanie
Wiórkowanie zębów polega na skrawaniu z powierzchni zębów cienkich, włoskowatych wiórków (o grubości 0,0010,005 mm) za pomocą narzędzia stalowegowiórkownika.
Ten sposób obróbki stosowany jest tylko do wykańczania zębów takich kół zębatych, których twardość powierzchniowa (HRC < 30) pozwala na obróbkę narzędziem stalowym.
W produkcji samochodów i ciągników wiórkowanie stosuje się do obróbki kół zębatych o niewielkiej twardości zęba (pracujących w stanie nieutwardzonym), jak również do obróbki kół zębatych podlegających utwardzeniu po wiórkowaniu.
Narzędzie ma kształt koła zębatego (wiórkownik krążkowy) lub zębatki (wiórkownik zębatka).
Na powierzchni zęba wiórkownika nacięte są wąskie rowki. Krawędzie tych rowków są skrawającymi ostrzami wiórkownika.
Skrawanie wiórków krawędziami rowków odbywa się w czasie ruchu obrotowego obrabianego koła i wiórkownika, wzajemnie zazębionych. Obok ruchu obrotowego powoduje się względny poślizg powierzchni zazębiających się zębów koła zębatego i narzędzia.
Obrabiarki, na których jako narzędzie służy wiórkownik zębatka, mają stoły prostokątne poruszające się ruchem postępowo zwrotnym. Na stole umieszczony jest wiórkownikzębatka składający się z 50=70 oddzielnych hartowanych stalowych zębów wykonanych z dużą dokładnością.
W wiórkownikach, przeznaczonych do obróbki kół zębatych o zębach prostych, zęby skrawające ułożone są pod kątem (zwykle 25°) względem osi zębatki. Do obróbki walcowych kół zębatych o zębach skośnych stosowane są zębatki o zębach prostych.
Obrabiane koło zębate osadza się na trzpieniu i zakłada w kłach głowicy obrabiarki. W toku obróbki wiórkownik zębatka porusza się ruchem zwrotnopostępowym, a obrabiane koło zębate obraca się w wyniku zazębienia z wiórkownikiem.
Na rys. 328 przedstawiono schemat, który wyjaśnia, w jaki sposób następuje wzdłużny ruch względny zębów wiórkownika zębatki po zębach obrabianego koła. Jeśli obrabiane koło zębate będzie swobodnie toczone po wiórkownikuzębatce poczynając od położenia I, to może znaleźć się w położeniu III. Ponieważ jednak koło zębate jest pozbawione możliwości przesuwania się wzdłuż swej osi, to przesunie się ono do położenia II. W rezultacie następuje względny ruch poślizgu zębów obrabianego koła zębatego i wiórkownika, o wielkości określonej przez odcinek IIIII. Koło i zębatka stanowią jakby śrubową przekładnię zębatą o osiach skrzyżowanych. W wyniku poślizgu zębów krawędzie wiórkownika skrawają cienkie wiórki z powierzchni obrabianych zębów.
Po każdym skoku stołu głowica obrabiarki przesuwa się pionowo w dół o wielkość równą 0,0250,05 mm.
W celu zapewnienia równomiernego zużywania się zębów wiórkownika zębatki na całej jego szerokości, nadaje się obrabianemu kołu po każdym podłużnym przejściu stołu jeszcze posuw prostopadły względem osi zębatki.
Naddatek promieniowy zostawiany na wiórkowanie płaskim wiórkownikiem waha się w granicach 0,140,3 mm. Naddatek ten zbiera się zwykle w 1020 podwójnych przejściach stołu.
Wiórkowane koła zębate wykonywane są wg l2 klasy dokładności (w zależności od dokładności nacinanych zębów). W ten sposób przez wiórkowanie można uzyskać następującą dokładność:
a)odchyłka zarysu i podziałki — 0,0080,02 mm;
b)bicie średnicy podziałowej — 0,020,025 mm.
Wiórkowniki wykonuje się ze stali narzędziowych wysokiej jakości, R 18 lub E 12 M.
Wiórkownikiemzębatką można obrobić 1500020000 części, po czym wymaga on ostrzenia. Wiórkownik można ostrzyć 1520 razy.
Przy wiórkowaniu stosuje się zwykle ciecz do smarowania i chłodzenia — sulfofrezol lub olej wrzecionowy.
Wiórkowanie płaskim wiórkownikiem wykazuje następujące zalety:
a) staranne wykończenie zębów dzięki dużej dokładności i sztywności
narzędzia;
b) długi okres pracy narzędzia (duża liczba dopuszczalnych ostrzeń);
c) stykanie się narzędzia z obrabianą częścią wzdłuż linii pozwala
na wykonywanie pracy przy większych niż dla wiórkownika okrągłego
kątach skrzyżowania, co zapewnia możliwość zbierania większych nad
datków i tym samym usunięcia większych odchyleń wynikających z po
przedniej obróbki;
d) możliwość wymiany zużytych i połamanych zębów wiórkownika;
e) możliwość, wykonania wiórkownika zębatki z dużą dokładnością
(oddzielne płytki, zęby z rowkami szlifowanymi).
Wiórkowanie takie wykazuje jednak również wady, a mianowicie: a) wysoki koszt wytwarzania narzędzia;
c)skomplikowana konstrukcja obrabiarki;
d)utrudnione usuwanie wiórów przywierających do narzędzia w toku obróbki; •
e)brak możliwości obróbki uzębienia wewnętrznego;
f)brak możliwości obróbki zębów beczkowatych normalnym wiórkownikiem zębatką.
Ze względu na wymienione wady metoda ta nie znalazła szerokiego zastosowania.
Bardziej rozpowszechniona jest metoda wiórkowania narzędziem okrągłym. Wykorzystuje się wówczas jako narzędzia skrawające wiórkownik w kształcie koła zębatego, na którego zębach nacięte są rowki o głębokości 0,6 i 1,0 mm (rys. 329).
Do wiórkowania kół zębatych walcowych o zębach prostych stosuje się wiórkownik krążkowy z zębami śrubowymi o kącie nachylenia względem osi wiórkownika 10=15°. Do obróbki kół zębatych o zębach skośnych stosowane są wiórkowniki b zębach prostych lub skośnych z zachowaniem kąta skrzyżowania osi wiórkownika z kołem zębatym w granicach 1015° (wartości mniejsze przy wiórkowaniu kół żeliwnych, większe przy wiórkowaniu kół stalowych). Skrzyżowanie osi jest niezbędne dla wywołania podłużnego poślizgu zębów wiórkownika wzdłuż zębów kół zębatych, co powoduje skrawanie cienkich wiórków.
Wiórkownik krążkowy zazębia się w czasie pracy z obrabianym kołem zębatym, osadzonym na trzpieniu. Trzpień obraca się swobodnie w kłach wrzeciennika i konika, które są umieszczone na stole obrabiarki (koła zębate z wałkami zakłada się bezpośrednio w kłach obrabiarki). Obrabiane koło napędzane jest przez wiórkownik. Jego zetknięcie z wiókownikiem krążkowym następuje nie wzdłuż linii prostej, jak to ma miejsce przy wiórkowaniu wiórkownikiem zębatką, lecz w jednym punkcie (praktycznie biorąc na bardzo małej płaszczyźnie).
Każdy ząb wiórkownika pozostawia przy obróbce ślad na powierzchni zęba obrabianego koła zębatego w postaci krzywej przedstawionej na rys. 330. Powoduje to konieczność osiowego przesuwania obrabianego koła dla rozszerzenia działania wiórkownika na całą długość zęba; ten ruch postępowo zwrotny w kierunku osi koła osiąga się przy pomocy stołu, któremu nadaje się odpowiedni posuw 0,15 S 0,3 mm na jeden obrót obrabianego koła.
Po zakończeniu każdego wzdłużnego skoku stół przesuwa się w kierunku pionowym. Wielkość tego przesuwu wynosi 0,025 0,04 mm na jeden skok stołu. Po każdym skoku zmienia się kierunek obrotów wiórkownika i obrabianego koła w celu umożliwienia wykończenia obu stron zębów.
Zwykle pozostawia się mniejsze naddatki promieniowe na wiórkowanie wiórkownikami krążkowymi niż płaskimi; wynoszą one 0,1 0,22 mm. Naddatek ten jest zbierany w 5 10 roboczych skokach.
Okres pracy wiórkowników krążkowych jest krótszy niż płaskich; mogą one zwykle być ostrzone 5 razy i obrabiać w okresie między ostrzeniami od 1000 do 2000 kół zębatych. Czas obróbki wiórkownikiem krążkowym jednego zęba wynosi 1,5 do 2,5 sekund.
W ZSRR produkuje się kilka modeli obrabiarek do wiórkowania narzędziami krążkowymi (571A, 571B, 5715).
Stosowanie wiórkowania narzędziami krążkowymi wykazuje następujące zalety:
g)tańsze narzędzie w porównaniu z wiórkownikiem zębatką;
h)niższy koszt ostrzenia wiórkownika;
i)prostsza i mniejsza obrabiarka;
j)możliwość wiórkowania uzębienia wewnętrznego;
k)możliwość wiórkowania zębów beczkowatych normalnym wiórkownikiem (przy pomocy specjalnego przyrządu);
l)niezawodne usuwanie wiórów przez strumień cieczy.
Wymienione zalety spowodowały, że obróbka wiórkownikami krążkowymi znalazła szerokie zastosowanie.
Wiórkowanie takie wykazuje jednak również wady, a mianowicie:
m)stosunkowo mała trwałość narzędzia;
n)brak możliwości wymiany poszczególnych zębów narzędzia;
o)trudność zbierania znacznych naddatków.
W celu zmniejszenia wpływu przekoszenia osi kół zębatych na ich współpracę, zębom nadaje się w czasie wiórkowania kształt beczkowaty (rys. 295). Kształt ten można nadać zębom przy pomocy specjalnego przyrządu umożliwiającego wahliwy obrót stołu obrabiarki pracującej wiórkownikiem krążkowym dookoła osi poziomej, prostopadłej do kierunku ruchu zwrotnopostępowego. Na rys. 331 przedstawiono schemat takiego przyrządu ustawionego na maszynie typu 571. Na płycie 3, umieszczonej na stole 4 obrabiarki, znajduje się wspornik 5, którego rolka jest prowadzona w skośnym rowku tarczy 6. Gdy środkowa część wiórkownika krążkowego 1 znajduje się dokładnie nad środkową częścią obrabianego koła zębatego 2, płytka 3 zajmuje położenie poziome. Rolka, prowadzona w skośnym rowku tarczy 6 przechyla płytę 3 w miarę oddalania się stołu od położenia środkowego. Powoduje to odpowiednie nachylenie również osi obrabianego koła. Tak więc wiórkownik głębiej wcina się przy wiórkowaniu końców obrabianych zębów, wobec czego końce zębów stają się cieńsze od ich części środkowej.
Znacznie rzadziej dla otrzymania zębów beczkowatych stosuje się specjalne wiórkowniki krążkowe o odpowiednim kształcie. Opisany wyżej przyrząd nie jest w tym przypadku potrzebny. Konieczność wykonywania skomplikowanych, specjalnych wiórkowników ogranicza jednak stosowanie tej metody.
Szerokość zwykłych wiórkowników jest znormalizowana i wynosi 19 mm. Wiórkowniki te wykonuje się o średnicach podziałowych 150167 mm.