L
ABORATORIUM
T
ECHNOLOGII
Strona
7 - 1
7
Obróbka uzębień
walcowych frezem
ślimakowym
i dłutakiem Fellows’a
Ryszard Kuryjański
Cel ćwiczenia:
o
zapoznanie z typowymi uzębieniami walcowymi wy-
stępującymi w przemyśle oraz metodami ich wyko-
nywania,
o
omówienie podstaw teoretycznych obróbki uzębień,
o
przedstawienie zasad działania i budowy najbardziej
typowych obrabiarek do uzębień walcowych (frezar-
ka obwiedniowa i dłutownica Fellows’a),
o
przegląd narzędzi stosowanych do obróbki uzębień.
L
ABORATORIUM
T
ECHNOLOGII
Ć
WICZENIE
7
Strona
7 - 2
7.1 Wiadomości podstawowe
Przekładnią nazywa się mechanizm słuŜący do przenoszenia
ruchu obrotowego z wału czynnego (napędzającego) na wał
bierny (napędzany) albo przekształcający ruch obrotowy na
prostoliniowy lub odwrotnie.
Przekładnie dzieli się na:
a)
mechaniczne,
b)
elektryczne,
c)
hydrauliczne,
d)
pneumatyczne.
Przekładnie mechaniczne dzielimy na:
a)
cięgnowe (pasowe płaskie i klinowe, linowe i łańcuchowe),
b)
cierne,
c)
zębate.
Wśród przekładni mechanicznych największe zastosowanie ma-
ją przekładnie zębate.
Do ich zalet naleŜy:
•
moŜliwość przenoszenia mocy sięgających 50.000 kW (na-
stępny napęd łańcuchowy moŜe przenosić ok. 5.000 kW),
•
praca przy duŜych prędkościach obwodowych (ok. 50 m/s),
•
b. wysoka sprawność (około 99% dla jednego stopnia przeło-
Ŝenia), najwyŜsza wśród wszystkich typów przekładni,
•
zwartość budowy,
•
stałość przełoŜenia przekładni (tą zaletę posiada jeszcze
tylko przekładnia łańcuchowa); w innych przekładniach
występują poślizgi zmieniające przełoŜenie przekładni,
•
stosunkowo niski koszt (droŜsza od innych przekładni me-
chanicznych, ale duŜo tańsza od innych typów przekładni).
Do wad przekładni zębatych moŜna zaliczyć:
•
głośność,
•
generowanie drgań,
•
przenoszenie napędu na stosunkowo niewielką odległość.
O
BRÓBKA UZĘBIEŃ WALCOWYCH FREZEM ŚLIMAKOWYM I DŁUTAKIEM
F
ELLOWS
’
A
Strona
7 - 3
Przekładnie zębate są częściami składowymi rozmaitych ma-
szyn lub są wykonywane jako odrębne, całkowicie lub częścio-
wo obudowane urządzenia zwane skrzyniami przekładniowymi.
Podział przekładni zębatych
Przekładnie zębate moŜna podzielić na 4 zasadnicze grupy:
a)
przekładnie walcowe, w tym przekładnie zębatkowe oraz
przekładnie o osiach wichrowatych (np. przekładnie typu
Torsen),
b)
przekładnie ślimakowe,
c)
przekładnie stoŜkowe, w tym hipoidalne,
d)
przekładnie spiroidalne.
Przekładnie walcowe moŜna podzielić na:
a)
zewnętrzne,
b)
wewnętrzne,
c)
zębatkowe,
przy czym w kaŜdej z tych grup występują przekładnie o zę-
bach prostych i śrubowych.
Zarys zębów moŜe być ewolwentą (najbardziej spotykane roz-
wiązanie), cykloidą (przekładnie takie stosuje się w zegarach,
do mechanizmów podziałowych typu krzyŜ maltański oraz w
przekładniach wolnoobrotowych przenoszących niewielkie ob-
ciąŜenia) lub łukiem koła tzw. zazębienie Wildhabera-
Nowikowa.
Specjalnymi odmianami konstrukcyjnymi przekładni walco-
wych są przekładnie daszkowe (strzałkowe) oraz przekładnie
śrubowe (o osiach wichrowatych).
Przekładnie walcowe przenoszą napęd między wałami o osiach
równoległych. Ich sprawność przekracza 99%. Są najtańsze z
wszystkich przekładni zębatych. Stanowią ok. 90% wszystkich
wytwarzanych przekładni zębatych. Znalazły zastosowanie
m.in. w skrzyniach biegów pojazdów mechanicznych, samolo-
tów i statków, we wszelkiego typu skrzyniach przekładniowych
(zwykle w reduktorach, znajdujących się między silnikiem a
urządzeniem napędzanym np. wciągarką, windą górniczą itp.),
obrotnicach dźwigów, kranów portowych, i koparek.
L
ABORATORIUM
T
ECHNOLOGII
Ć
WICZENIE
7
Strona
7 - 4
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
Rysunek 7.1.1 Rodzaje przekładni walcowych:
a) przekładnia walcowa o z
ę
bach prostych,
b) przekładnia walcowa o z
ę
bach
ś
rubowych,
c) przekładnia walcowa o z
ę
bach daszkowych,
d) przekładnia z
ę
bata
ś
rubowa,
e) przekładnia z
ę
batkowa o z
ę
bach prostych,
f) przekładnia z
ę
batkowa o z
ę
bach
ś
rubowych,
g) przekładnia walcowa wewn
ę
trzna o z
ę
bach prostych,
Przekładnie walcowe wewnętrzne wykorzystuje się przede
wszystkim w przekładniach obiegowych, przekładniach sumu-
jących oraz w zwolnicach, występujących w napędzie kół cią-
gników i samochodów cięŜarowych.
Przekładnie zębatkowe wykorzystuje się do zamiany ruchu ob-
rotowego na ruch prostoliniowy (np. napęd posuwu suportu na-
rzędziowego w tokarkach).
O
BRÓBKA UZĘBIEŃ WALCOWYCH FREZEM ŚLIMAKOWYM I DŁUTAKIEM
F
ELLOWS
’
A
Strona
7 - 5
Gabaryty kół walcowych wahają się od kilku milimetrów (m.in.
przekładnie do zegarków, zabawek oraz modeli śmigłowców,
parowozów i samochodów, a takŜe przekładnie do napędu na-
rzędzi pneumatycznych) do ok. 4 - 5 m (m.in. przekładnie okrę-
towe, obrotnice dźwigów). W technice spotyka się takŜe koła
walcowe o średnicach sięgających nawet ponad 30 m (obrotnice
w parowozowniach, obrotowe mosty zwodzone, obrotnice kopa-
rek stosowanych w górnictwie odkrywkowym).
PrzełoŜenia pojedynczych przekładni walcowych nie przekra-
czają zwykle 1:12. W celu uzyskania większych redukcji kon-
struowane są skrzynki przekładniowe, zawierające zwykle dwa
lub trzy stopnie walcowe i dające przełoŜenia nie przekraczają-
ce zwykle 1:100. Wyjątkiem są przekładnie sumujące, w któ-
rych moŜna uzyskać przełoŜenia sięgające 1:500.
Konstrukcja kół walcowych
W celu skonstruowania koła walcowego niezbędna jest znajo-
mość następujących parametrów konstrukcyjnych:
•
liczby zębów
z
,
•
odległości montaŜowej
a
(odległości osi kół przekładni)
•
modułu normalnego
m
n
•
normalnego kąta przyporu
α
n,
•
szerokości uzębienia
b
,
•
kierunku pochylenia linii zęba,
•
kąta pochylenia linii zęba
β
m
,
•
proporcji zęba,
•
grubości zęba.
Przyjmując, Ŝe przekładnia ma uzębienie ewolwentowe o typo-
wej dla kół walcowych wartości normalnego kąta przyporu
α
n
,
=
20
o
oraz typowych proporcjach zęba przy projektowaniu koła
walcowego obowiązują następujące ograniczenia i zaleŜności:
a)
liczba zębów „
z
” nie powinna być mniejsza od
z
min
=17 (w wy-
jątkowych przypadkach nie powinna być mniejsza od
z
min
=14); przyjmowanie mniejszych wartości liczby zębów
powoduje wystąpienie podcięcia zęba u podstawy,
b)
moduły normalne
m
n
są znormalizowane podobnie jak na-
rzędzia do obróbki uzębień; przyjęcie modułu normalnego
L
ABORATORIUM
T
ECHNOLOGII
Ć
WICZENIE
7
Strona
7 - 6
spoza znormalizowanego szeregu modułów wymaga zamó-
wienia narzędzi specjalnych do obróbki takiego uzębienia,
c)
szerokość uzębienia nie powinna przekraczać
b
max
< 30
m
n
lub
b
max
< 3
d
m1
, gdzie
d
m1
– średnica podziałowa zębnika
(mniejszego koła),
d)
kąt pochylenia linii zęba
β
m
jest równy
β
m
= 0
o
dla kół o zę-
bach prostych, nie powinien przekraczać
β
max
=20
o
dla kół o
zębach śrubowych, zaś dla kół daszkowych powinien się
zawierać w zakresie
β
m
=30-40
o
. Od wartości kąta
β
m
zaleŜy
płynność pracy przekładni (im większy kąt tym jest ona
większa) i obciąŜające łoŜyska siły osiowe (im większy kąt
tym są one większe),
e)
kierunek pochylenia linii zęba określamy patrząc na koło od
czoła: jeśli linia śrubowa odchyla się zgodnie z ruchem
wskazówek zegara to kierunek linii zęba jest prawy, a jeśli
przeciwnie do ruchu wskazówek zegara – to lewy; w prze-
kładni zawsze jedno koło ma prawy, a drugie – lewy kieru-
nek pochylenia linii zęba,
f)
proporcje zęba określa się, w odniesieniu do modułu nor-
malnego
m
n
, przy pomocy współczynników. Współczynnik
głowy zęba
h
a
*=1.0, stopy zęba
h
f
*=1.25, a luzu wierzchoł-
kowego
c
*=0.25.
Stąd:
wysokość głowy zęba:
h
a
=
h
a
* ·
m
n
,
wysokość stopy zęba:
h
f
=
h
f
* ·
m
n
,
luz wierzchołkowy:
c
=
c
* ·
m
n
.
g)
średnicę podziałową koła oblicza się ze wzoru:
d
m
=
z
·
m
t
,
gdzie:
m
t
– moduł czołowy równy:
m
t
=
m
n
/cos
β
m
h)
Średnicę wierzchołków (głów), niezbędną do określenia ga-
barytów otoczki koła, wyznacza się z zaleŜności:
d
a
=
d
m
+ 2
h
a
Średnicę podstaw (stóp), podawaną na rysunku wykonaw-
czym koła, określa wzór:
d
f
=
d
m
– 2
h
f
i)
odległość osi (wymiar montaŜowy a), przy załoŜeniu braku
korekcji zębów, wyznacza się ze wzoru:
a
= 0.5(
d
m1
+
d
m2
)
gdzie:
d
m1,2
- średnice podziałowe zębnika (mniejszego koła)
i koła
O
BRÓBKA UZĘBIEŃ WALCOWYCH FREZEM ŚLIMAKOWYM I DŁUTAKIEM
F
ELLOWS
’
A
Strona
7 - 7
Rysunek 7.1.2 Przykładowy rysunek techniczny koła walcowego
7.2 Metody obróbki przekładni
walcowych
Obróbka uzębień przekładni walcowych
Obróbka uzębień przekładni walcowych
Obróbka uzębień przekładni walcowych
Obróbka uzębień przekładni walcowych
Wstępna lub na gotowo
Wstępna lub na gotowo
Wstępna lub na gotowo
Wstępna lub na gotowo
Metody kształtowe
Metody Obwiedniowe
Frezowanie frezem
modułowym
Przeciąganie
Struganie metodą Maaga
Dłutowanie dłutakiem Fellows’a
Frezowanie frezem ślimakowym
Wykańczająca
Wykańczająca
Wykańczająca
Wykańczająca
Uzębienie Miękkie
Uzębienie Twarde
Wiórkowanie
Szlifowanie kształtowe
Szlifowanie obwiedniowe
Osełkowanie
Frezowanie „na twardo”
Dłutowanie „na twardo”
L
ABORATORIUM
T
ECHNOLOGII
Ć
WICZENIE
7
Strona
7 - 8
Frezowanie kształtowe uzębień walcowych
Frezowanie uzębień walcowych zarówno wewnętrznych jak ze-
wnętrznych frezami modułowymi krąŜkowymi i palcowymi mo-
Ŝe być prowadzone na frezarkach uniwersalnych lub narzę-
dziowych i jest stosowane w 3 przypadkach:
•
wykonywanie uzębień o małej dokładności na obrabiarkach
nie przeznaczonych w zasadzie do obróbki uzębień,
•
wykonywania uzębień, których nie moŜna obrobić innymi
narzędziami (uzębienia daszkowe przy uŜyciu frezów pal-
cowych) lub gdy obróbka taka jest bardzo utrudniona (uzę-
bienia wewnętrzne przy uŜyciu frezów krąŜkowych),
•
wykonywanie uzębień o bardzo duŜych modułach (do modu-
łu normalnego m
n
=50 - 60 mm).
Przeciąganie uzębień walcowych
Przeciąganie uzębień odbywa się na przeciągarkach pionowych.
Dotyczy obróbki uzębień walcowych zewnętrznych i wewnętrz-
nych o zębach prostych oraz zębatek o prostej linii zęba w pro-
dukcji wielkoseryjnej i masowej. Jest jedyną metodą wykony-
wania uzębień wewnętrznych o średnicach mniejszych od ok.
40 mm. Metoda ta jest teŜ stosowana do wykonywania wielo-
wypustów ewolwentowych wewnętrznych, które róŜnią się od
uzębień głównie większym normalnym kątem przyporu (zwykle
α
n
= 30
o
).
a)
b
)
c)
Rysunek 7.2.1 Obróbka kształtowa uz
ę
bie
ń
walcowych:
a) frezowanie modułowym frezem kr
ąż
kowym,
b) frezowanie modułowym frezem palcowym,
c) przeci
ą
ganie uz
ę
bie
ń
i wielowypustów wewn
ę
trznych
O
BRÓBKA UZĘBIEŃ WALCOWYCH FREZEM ŚLIMAKOWYM I DŁUTAKIEM
F
ELLOWS
’
A
Strona
7 - 9
Struganie obwiedniowe
Struganie obwiedniowe uzębień odbywa się na strugarkach
Maaga, narzędziem którym jest nóŜ zębatkowy. Dotyczy ono
głównie uzębień zewnętrznych o prostej lub śrubowej linii zę-
bów. Zastosowanie metody strugania uzębień, mimo stosunko-
wo duŜej dokładności, ze względu na małą wydajność staje się
coraz bardziej ograniczone.
Obszarem, gdzie strugarki Maaga są konkurencyjne w stosun-
ku do innych metod są koła o duŜych modułach (nawet do 70
mm) i średnicach (do 12 m, a w szczególnych przypadkach na-
wet więcej), dla których wykonanie innych narzędzi niŜ noŜe
zębatkowe jest trudne i kosztowne.
Rysunek 7.2.2 Struganie uz
ę
bienia walcowego na strugarce Maaga
Dłutowanie obwiedniowe
Dłutowanie obwiedniowe uzębień odbywa się na dłutownicach
Fellowsa dłutakami modułowymi. Dotyczy ono obróbki uzę-
bień wewnętrznych o prostej i śrubowej linii zęba oraz we-
wnętrznych wielowypustów ewolwentowych o średnicach od 40
mm do 800 mm. Na dłutownicach Fellowsa obrabia się równieŜ
uzębienia zewnętrzne o ograniczonym wybiegu (uzębienia
daszkowe oraz tzw. „choinki”).
Frezowanie obwiedniowe
Frezowanie obwiedniowe uzębień odbywa się na frezarkach
obwiedniowych frezem ślimakowym. Jest to najbardziej wydaj-
na metoda obróbki kół walcowych zewnętrznych o prostej i śru-
L
ABORATORIUM
T
ECHNOLOGII
Ć
WICZENIE
7
Strona
7 - 10
bowej linii zębów, kół walcowych wewnętrznych o średnicach
powyŜej 800 mm, kół ślimakowych (ślimacznic), kół łańcucho-
wych, zębatek oraz wielowypustów ewolwentowych zewnętrz-
nych.
dłutak Fellowsa
nacinane koło
Rysunek 7.2.3 Nacinanie z
ę
bów w walcowym kole z
ę
batym wg metody
Fellowsa
Rysunek 7.2.4 Frezowanie obwiedniowe w walcowym kole z
ę
batym
Wiórkowanie
Wiórkowanie uzębień odbywa się na specjalnych obrabiarkach
– wiórkarkach, przeznaczonych do wykańczającej obróbki uzę-
bień kół miękkich, tj. takich, których twardość nie przekracza
40 HRC.
MoŜe być takŜe stosowane jako ostatnia operacja przed osta-
teczną obróbką cieplną (wiórkując, uzyskuje się „niewłaściwy”
ślad współpracy zębów przekładni, który w wyniku odkształceń
O
BRÓBKA UZĘBIEŃ WALCOWYCH FREZEM ŚLIMAKOWYM I DŁUTAKIEM
F
ELLOWS
’
A
Strona
7 - 11
powstałych podczas obróbki cieplnej otrzymuje zadany kształt i
połoŜenie).
Narzędzie do
wiórkowania
Obrabiane
koło
a)
b)
Rysunek 7.2.5 Wiórkowanie kół walcowych : a) metoda Red Ring, b) me-
toda Michigan Tools
Współcześnie stosowane są dwie znaczące metody wiórkowania
uzębień: Red Ring (wiórkarki krąŜkowe), przeznaczone do ob-
róbki uzębień zewnętrznych i wewnętrznych w kołach o prostej
i śrubowej linii zębów oraz Michigan Tools (wiórkarki zębatko-
we), przeznaczona do wiórkowania uzębień zewnętrznych o
prostej lub śrubowej linii zębów.
Szlifowanie kształtowe
Szlifowanie uzębień metodą kształtową prowadzi się na szli-
fierkach o uproszczonym układzie kinematycznym, lecz wypo-
saŜonych w specjalny przyrząd do kształtowania zarysu ścier-
nicy i mechanizm podziałowy. Stosowane są dwa róŜne sposoby
ustawienia ściernicy względem kształtowanego uzębienia:
ustawienie ściernicy symetrycznie względem zarysów dwóch
sąsiednich zębów koła lub ustawienie ściernicy lub dwóch
ściernic niesymetryczne względem zarysów sąsiednich zębów
koła. W tym drugim przypadku obróbka obydwóch boków zę-
bów wymaga albo zastosowania dwóch ściernic albo odwrócenia
koła po wykonaniu jednych boków zębów. Szlifowanie kształ-
towe uzębień jest mającą ostatnio coraz większe zastosowanie,
bardzo wydajną metodą obróbki wykańczającej kół twardych,
hartowanych po obróbce wstępnej.
L
ABORATORIUM
T
ECHNOLOGII
Ć
WICZENIE
7
Strona
7 - 12
Rysunek 7.2.6 Metody szlifowania kształtowego uz
ę
bie
ń
walcowych
a. ustawienie
ś
ciernicy symetrycznie w luce mi
ę
dzyz
ę
bnej
b. ustawienie niesymetryczne z jedn
ą
ś
ciernic
ą
c. ustawienie niesymetryczne z dwiema
ś
ciernicami
Szlifowanie obwiedniowe
Szlifowanie uzębień metodą obwiedniową prowadzi się jedną z
trzech metod: metodą Maaga (szlifierka kształtuje uzębienie
dwiema ściernicami, z których kaŜda reprezentuje jeden bok
zęba zębatki), metodą Nilesa (szlifierka kształtuje uzębienie
jedną ściernicą reprezentującą jeden bok zęba zębatki) oraz
najbardziej wydajną, metodą Reishauera (szlifierka kształtuje
uzębienie ściernicą ślimakową). Szlifowanie obwiedniowe sto-
suje się, podobnie jak szlifowanie kształtowe, do obróbki wy-
kańczającej kół twardych, hartowanych po obróbce wstępnej.
Rysunek 7.2.7 Obwiedniowe szlifowanie uz
ę
bie
ń
walcowych
a) metoda Nilesa
b) metoda Maaga
c) metoda Reishauera
Osełkowanie
Osełkowanie uzębień odbywa się na specjalnych obrabiarkach
– osełkownicach, przeznaczonych do obróbki wykańczającej kół
twardych, hartowanych po obróbce wstępnej. Narzędziem są
osełki krąŜkowe w kształcie koła zębatego albo osełki pierście-
niowe w kształcie wieńca zębatego z uzębieniem wewnętrznym.
O
BRÓBKA UZĘBIEŃ WALCOWYCH FREZEM ŚLIMAKOWYM I DŁUTAKIEM
F
ELLOWS
’
A
Strona
7 - 13
Osełkowanie zastępuje proces szlifowanie. Producentem oseł-
kownic jest m.in. szwajcarska firma Fässler.
Frezowanie i dłutowanie uz
ę
bie
ń
w stanie zahartowanym
Jest to obróbka wykańczająca prowadzona na tych samych ob-
rabiarka co frezowanie i dłutowanie uzębień na miękko. Ob-
róbka ta wymaga jednak obrabiarek o podwyŜszonej dokładno-
ści i sztywności oraz narzędzi wykonanych z materiałów mogą-
cych skrawać stal w stanie zahartowanym (węglików spieka-
nych lub cermetali).
Rysunek 7.2.8 Osełkowanie walcowych uz
ę
bie
ń
wewn
ę
trznych na oseł-
kownicy f-my Fässler
7.3 Dłutownica Fellowsa
Dłutownice Fellowsa są przeznaczone przede wszystkim do ob-
róbki uzębień walcowych i wielowypustów ewolwentowych we-
wnętrznych o średnicach od ok. 40 mm do 800 mm, oraz do
uzębień zewnętrznych o ograniczonym wybiegu (w tym kół
daszkowych i tzw. „choinek”, blisko siebie połoŜonych dwóch
lub więcej kół walcowych o róŜnych średnicach). Przy uŜyciu
dodatkowych urządzeń moŜna na nich obrabiać równieŜ seg-
menty zębate, koła zapadkowe, krzywki tarczowe oraz otwory
L
ABORATORIUM
T
ECHNOLOGII
Ć
WICZENIE
7
Strona
7 - 14
nieokrągłe. Mogą być równieŜ uŜywane do nacinania uzębień
kół walcowych zewnętrznych, ale ze względu na niską wydaj-
ność w porównaniu z frezowaniem obwiedniowym robi się to
rzadko i tylko w produkcji jednostkowej i małoseryjnej.
Narzędzie, zwane dłutakiem, ma postać koła zębatego i wyko-
nuje ruch główny prostoliniowo-zwrotny oraz ruch obrotowy,
powiązany kinematycznie z ruchem obrotowym przedmiotu ob-
rabianego.
Rysunek 7.3.1 Schemat kinematyczny dłutownicy Fellowsa
Dłutownica Fellowsa wymaga, dla nacięcia ewolwentowego
uzębienia walcowego, dokonania następujących ustawień:
a)
przekładni gitarowej ruchu odtaczania,
b)
przekładnia ruchu głównego,
c)
przekładni posuwu obwodowego,
d)
wielkości skoku dłutaka
H
,
e)
połoŜenia skoku dłutaka
H
,
f)
głębokości wcinania,
g)
przełoŜenia łańcucha kinematycznego rodzaju cyklu
(mogą być cykle jedno-, dwu- lub trzyprzejściowe),
O
BRÓBKA UZĘBIEŃ WALCOWYCH FREZEM ŚLIMAKOWYM I DŁUTAKIEM
F
ELLOWS
’
A
Strona
7 - 15
h)
załoŜenia odpowiedniej krzywki rodzaju cyklu,
i)
załoŜenia śrubowego zespołu prowadnicowego wrzeciona
narzędziowego przy nacinaniu uzębień śrubowych.
Wyznaczanie przełożenie przekładni gitarowej ruchu odtaczania
Łańcuch kinematyczny ruchu odtaczania łączy ze sobą ruch ob-
rotowy narzędzia z ruchem obrotowym przedmiotu. Celem jego
istnienia jest generowanie ewolwentowego zarysu zęba nacina-
nego koła. Uzyskanie ewolwenty polega na wzajemnym „zazę-
bieniu” nacinanego koła z dłutakiem, który naleŜy traktować
jak koło współpracujące. Wynika z tego następujący warunek
kinematyczny:
jeśli narzędzie (dłutak) obróci się o jeden ząb to nacinane koło
jeśli narzędzie (dłutak) obróci się o jeden ząb to nacinane koło
jeśli narzędzie (dłutak) obróci się o jeden ząb to nacinane koło
jeśli narzędzie (dłutak) obróci się o jeden ząb to nacinane koło
musi obrócić się (bez poślizgu) takŜe o jeden ząb,
musi obrócić się (bez poślizgu) takŜe o jeden ząb,
musi obrócić się (bez poślizgu) takŜe o jeden ząb,
musi obrócić się (bez poślizgu) takŜe o jeden ząb,
co zapisujemy:
N obraca się o
N obraca się o
N obraca się o
N obraca się o φ
φ
φ
φ
N
N
N
N
= 1/z
= 1/z
= 1/z
= 1/z
N
N
N
N
(o
(o
(o
(obr)
br)
br)
br) ⇒
⇒
⇒
⇒
PO obraca się o
PO obraca się o
PO obraca się o
PO obraca się o φ
φ
φ
φ
PO
PO
PO
PO
= 1/z
= 1/z
= 1/z
= 1/z
PO
PO
PO
PO
(obr).
(obr).
(obr).
(obr).
PrzełoŜenie całkowite łańcucha kinematycznego, licząc od na-
rzędzia do przedmiotu musi być równe stosunkowi obrotów
elementu wyjściowego do elementu wejściowego:
PO
N
N
PO
PO
N
z
z
I
=
=
−
ϕ
ϕ
PrzełoŜenie to musi być zrealizowane przez przekładnie znaj-
dujące się w obrabiarce, tworzące łańcuch kinematyczny ruchu
odtaczania. W łańcuchu tym są przekładnie o stałym przełoŜe-
niu oraz przekładnia gitarowa ruchu odtaczania, której przeło-
Ŝenie moŜna zmieniać w dość szerokim zakresie. MoŜna więc
zapisać, Ŝe:
I
st
PO
N
i
i
I
⋅
=
−
gdzie:
i
st
– iloczyn wszystkich przełoŜeń stałych występujących
w łańcuchu (schemat kinematycznym dłutownicy),
i
I
– przełoŜenie przekładni gitarowej ruchu odtaczania,
oznaczane indeksem „I”, który wskazuje, Ŝe prze-
kładnia ta umoŜliwia generowanie tzw. I linii
charakterystycznej, którą w tym przypadku jest
zarys zęba nacinanego koła.
L
ABORATORIUM
T
ECHNOLOGII
Ć
WICZENIE
7
Strona
7 - 16
PrzełoŜenie przekładni gitarowej
i
I
obliczamy porównując prze-
łoŜenia
I
N
-PO
:
PO
N
I
st
z
z
i
i
=
⋅
i ostatecznie:
st
PO
N
I
i
z
z
i
=
Wyznaczenia przełożenia przekładni ruchu głównego
Ruch główny, posuwisto-zwrotny, wykonuje dłutak. Łańcuch
kinematyczny ruchu głównego łączy ze sobą silnik z tarczą
korbową, napędzającą segment zębaty współpracujący z zębat-
ką naciętą na wrzecionie narzędziowym. Celem jego istnienia
jest umoŜliwienie procesu skrawania. Dla jego wyznaczenia
niezbędna jest określenie zalecanej prędkości skrawania v oraz
wartości skoku
H
. Skok
H
obliczamy ze wzoru:
H = l
dob
+ b + l
wyb
gdzie:
l
dob
– długość dobiegu narzędzia,
b
– szerokość nacinanego uzębienia,
l
wyb
– długość wybiegu narzędzia.
Podczas jednego obrotu tarczy korbowej narzędzie przebywa
drogę równą podwojonemu skokowi. Oznacza to, Ŝe prędkość
skrawania wynosi:
1000
2
TK
n
H
v
⋅
⋅
=
[m/min]
gdzie:
n
TK
– obroty tarczy korbowej w [obr/min],
H
– skok narzędzia w [mm].
Z tego wzoru wyznaczamy, wymaganą dla uzyskania zadanej
prędkości skrawania, liczbę obrotów tarczy korbowej na minu-
tę:
H
v
n
TK
⋅
⋅
=
2
1000
PrzełoŜenie łańcucha kinematycznego ruchu głównego, łączą-
cego silnik z tarczą korbową, dla zadanej prędkości skrawania
v
i skoku narzędzia
H
wynosi:
s
s
TK
v
n
H
v
n
n
I
⋅
⋅
⋅
=
=
2
1000
gdzie:
n
s
– prędkość obrotowa silnika w [obr/min]
O
BRÓBKA UZĘBIEŃ WALCOWYCH FREZEM ŚLIMAKOWYM I DŁUTAKIEM
F
ELLOWS
’
A
Strona
7 - 17
PrzełoŜenie to jest realizowane w obrabiarce pokazanej na
schemacie przez przełoŜenia stałe oraz przekładnię ruchu
głównego z wymiennymi kołami zmianowymi
i
v
:
v
st
v
i
i
I
⋅
=
PrzełoŜenie i
v
obliczamy porównując ze sobą przełoŜenia I
v
:
s
v
st
n
H
v
i
i
⋅
⋅
⋅
=
⋅
2
1000
, skąd:
st
s
v
i
n
H
v
i
⋅
⋅
⋅
⋅
=
2
1000
.
W niektórych rozwiązaniach technicznych dłutownic Fellowsa
łańcuch kinematyczny ruchu głównego składa się wyłącznie z
przekładni z kilkoma kołami pasowymi o róŜnych średnicach,
na której ustawia się wymagane przełoŜenie
i
v
.
Wyznaczanie przełożenia przekładni posuwu obwodowego
Łańcuch kinematyczny posuwu obwodowego łączy ze sobą ruch
posuwisto-zwrotny dłutaka (ruch obrotowy tarczy korbowej) z
ruchem obrotowym dłutakiem. Posuw obwodowy jest to długość
łuku, o jaki obróci się dłutak, mierzony na jego kole podziało-
wym przypadająca na jeden podwójny skok dłutaka. WyraŜa
się go w [mm/2xskok]. Od jego wartości zaleŜy dokładność ob-
róbki z jednej, a czas obróbki z drugiej strony. Zalecany zakres
posuwów wynosi: p
s
= 0.04 – 1 [mm/2xskok].
Warunek kinematyczny łańcucha posuwu obwodowego jest na-
stępujący:
jeśli narzędzie wykona jeden podwójny skok to tarcza korbowa
jeśli narzędzie wykona jeden podwójny skok to tarcza korbowa
jeśli narzędzie wykona jeden podwójny skok to tarcza korbowa
jeśli narzędzie wykona jeden podwójny skok to tarcza korbowa
wykona 1 obrót, zaś narzędzie obróci się o kąt
wykona 1 obrót, zaś narzędzie obróci się o kąt
wykona 1 obrót, zaś narzędzie obróci się o kąt
wykona 1 obrót, zaś narzędzie obróci się o kąt φ
φ
φ
φ
N
N
N
N
, wyraŜony w
, wyraŜony w
, wyraŜony w
, wyraŜony w
radianach, będący stosunkiem posuwu obwodowego do obwodu
radianach, będący stosunkiem posuwu obwodowego do obwodu
radianach, będący stosunkiem posuwu obwodowego do obwodu
radianach, będący stosunkiem posuwu obwodowego do obwodu
koła podziałowego narzędzi
koła podziałowego narzędzi
koła podziałowego narzędzi
koła podziałowego narzędzia,
a,
a,
a,
co moŜna zapisać symbolicznie:
TK obraca się o kąt
TK obraca się o kąt
TK obraca się o kąt
TK obraca się o kąt φ
φ
φ
φ
TK
TK
TK
TK
= 1 [obr]
= 1 [obr]
= 1 [obr]
= 1 [obr] ⇒
⇒
⇒
⇒
N obraca się o kąt
N obraca się o kąt
N obraca się o kąt
N obraca się o kąt
]
[obr
d
p
N
s
N
⋅
=
π
ϕ
PrzełoŜenie łańcucha kinematycznego posuwu obwodowego, łą-
czącego tarczę korbową z kołem ślimakowym napędzającym
ruch obrotowy wrzeciona narzędziowego wynosi:
L
ABORATORIUM
T
ECHNOLOGII
Ć
WICZENIE
7
Strona
7 - 18
N
s
TK
N
p
d
p
I
⋅
=
=
π
ϕ
ϕ
,
gdzie:
d
N
– średnica podziałowa dłutaka w [mm],
p
s
– przyjęty posuw obwodowy w [mm/2xskok].
W obrabiarce pokazanej na schemacie przełoŜenie to realizo-
wane jest przez kilka przełoŜeń stałych i przekładnię z kołami
wymiennymi
i
p
:
p
st
p
i
i
I
⋅
=
PrzełoŜenie i
p
znajdujemy porównując przełoŜenia
I
p
:
N
s
p
st
d
p
i
i
⋅
=
⋅
π
skąd:
st
N
s
p
i
d
p
i
⋅
⋅
=
π
Literatura
1.
Jaśkiewicz Z., Wąsiewski A.:
Przekładnie walcowe
WKŁ
1992
2.
Ochęduszko K.:
Koła zębate. T1. Konstrukcja
. WNT 1974
3.
Wójcik Z. i In.:
Laboratorium technik wytwarzania. Obrób-
ka skrawaniem i obrabiarki
. Wyd. PW, 1980