05. Zasada zazębienia. Zarysy zębów i ich wybór.

Punkt przyporu – miejsce chwilowego styku zębów (czyli przyporu).

Linia przyporu – tworzą ją kolejne punkty przyporu.

Czynna linia przyporu – odcinek tej linii, na którym odbywa się współpraca pary zębów.

Zarysem ewolwentowym – nazywa się krzywą, która zakreśla ustalony punkt prostej, toczącej się bez poślizgu po okręgu koła. Przy współpracy zębów o zarysie ewolwentowym linia przyporu jest linią prostą. Jest to podstawowa cecha tego zazębienia.

Kątem zarysu α – nazywamy kąt zawarty między styczną do ewolwenty w rozpatrywanym punkcie i promieniem przechodzącym przez rozpatrywany punkt.

Liczbą przyporu (wskaźnikiem przyporu, stopniem pokrycia) – nazywamy stosunek długości łuku przyporu do podziałki na kole tocznym. Z powodu kłopotu obliczania długości łuku przyporu, można określać liczbę przyporu jako stosunek długości czynnej linii przyporu e do podziałki na kole zasadniczym .

Spośród wielu różnych krzywych, które mogłyby stanowić zarysy boków zębów, znalazły zastosowanie jedynie krzywe cykliczne, a więc:

• cykloidy (epicykloidy, hypocykloidy i ortocykloidy) - w tym przypadku mówi się o uzębieniu cykloidalnym. Zęby o tym zarysie nie znajdują zastosowania w budowie maszyn

• ewolwenty -w tym przypadku występuje uzębienie ewolwentowe. Jest ono powszechnie stosowane w przekładniach maszynowych ze względu na wiele zalet, a mianowicie:

  • Prosta obróbka za pomocą narzędzi o prostokątnych krawędziach skrawających

  • uniwersalność metod obróbki obwiedniowej, tj. przy użyciu tego samego narzędzia można wykonać koła o różnych liczbach zębów
    (o tym samym module i kącie przyporu),

  • prostota sprawdzania, dzięki czemu istnieje możliwość wskazania, gdzie leży błąd wykonania, a przez to umożliwi się usunięcie błędnego ustawienia lub znalezienie źródła albo przyczyny powstałej niedokładności.

  • Można również poprawiać błędy w łatwy sposób warunki pracy przekładni.

  • Nieczułość przekładni o ewolwentowych zarysach zębów na zmianę odległości osi.

W przekładniach stosowanych w budowie maszyn stosuje się prawie wyłącznie zęby o zarysie ewolwentowym.

Zalety i wady w stosunku do zarysu ewolwentowego

Zalety	Wady
Mniejsze naciski powierzchniowe wskutek współpracy wypukłej powierzchni jednego zęba z wklęsłą powierzchnią drugiego. Możliwość wykonania kół o małej liczbie zębów (nawet z=2 w tzw. przekładni palcowej Grissona) .	Niedopuszczalna jest zmiana odległości osi (już przy minimalnych różnicach, wynikających z technologii wykonania i montażu, następuje znaczne pogorszenie współpracy zębów). Niemożność stosowania obwiedniowych metod obróbki uzębienia. Przekładnia może pracować tylko przy niewielkich obciążeniach i małych prędkościach obwodowych.

 

W uzębieniu wyróżnia się następujące wielkości:

• Głowę zęba

- część zęba zawartą pomiędzy powierzchnią podziałową i powierzchnią wierzchołków koła zębatego.

• Stopę zęba

- części zęba zawartą pomiędzy powierzchnią podziałową i powierzchnią podstaw koła zębatego.

• Wierzchołek zęba

– części powierzchni wierzchołków koła zębatego przynależną do zęba.

• Podstawę zęba

– część powierzchni podstaw przynależną do zęba

• Powierzchnię boczną (bok) zęba

– powierzchnia ograniczająca ząb od strony wrębu.

• Wrąb

– przestrzeń między dwoma sąsiednimi zębami.

• Dno wrębu

– część powierzchni podstaw koła zębatego zawartą z powierzchnią podziałową

• Zarys normalny zęba – linię przecięcia powierzchni bocznej zęba płaszczyzną normalną (tj. prostopadłą) do linii zęba.

Podstawowym sposobem wykonywania uzębień jest nacinanie blachy:

1. metodą kształtową

2. metodą kopiową

3. metodą obwiedniową.

Metoda kształtowa – nacinanie zębów narzędziem kształtowym (najczęściej frezem krążkowym modułowym), którego zarys odpowiada zarysowi wrębu. Ze względu na fakt, iż kształt zęba zależy od modułu i liczby zębów, należało by dla każdego modułu i każdej liczby zębów (by uzyskać prawidłowy zarys zęba) stosować osobne narzędzie. W praktyce dla danego modułu stosuje się komplet narzędzi składających się z 8, 15 lub 28 frezów (w zależności od żądanej dokładności zarysu wykonywanych zębów w porównaniu z zarysem teoretycznym). Metoda kształtowa jest obecnie rzadko stosowana z powodu konieczności dużej liczby narzędzi (frezów) i trudności wykonania uzębień, gdy liczba zębów w kole nacinanym jest mała.

Metoda kopiowa – prowadnice suportu narzędziowego są wodzone wzdłuż kopiału (wzornika).

Metoda obwiedniowa – nacinanie zębów narzędziem w kształcie zębatki, koła zębatego lub freza ślimakowego. Narzędzie wykonuje ruchy robocze skrawające, a jednocześnie zespół: narzędzie i przedmiot obrabiany wykonują ruchy odpowiadające współpracy dwóch kół zębatych, co zapewnia uzyskanie właściwego kształtu zębów. Stosowanie metod obwiedniowych umożliwia wykonywanie kół zębatych o różnej liczbie zębów jednym narzędziem (dla danego modułu), zapewniając przy tym dużą dokładność kształtu oraz dobrą gładkość powierzchni. W celu polepszenia warunków współpracy uzębień, zmniejszenia obciążenia dynamicznego oraz mniej hałaśliwej pracy przekładni stosuje się obróbkę wykańczającą (np. szlifowanie lub docieranie). Zwiększa to również dokładność kształtu i gładkości powierzchni zarysu zęba.

Rozróżniamy również:

1. obróbkę zgrubną (zdzieranie) – ma na celu zdjęcie zbytecznego, nadmiernego materiału i odbywa się na oddzielnych zgrubnych obrabiarkach (o mniejszej dokładności)

.

1. obróbka kształtująca – na obrabiarkach dokładnych (na ogół specjalnych) narzędziami specjalnymi, na ogół o dość złożonych kształtach, a tym samym bardzo kosztownych.

Z kinematycznego punktu widzenia cykl produkcyjny ma podwójne znaczenie:

• przy cyklu ciągłym ruch kształtowania odbywa się nieprzerwanie, a więc występuje prostszy układ kinematyczny obrabiarki, aniżeli przy cyklu przerwanym

• dzięki cyklowi ciągłemu nie traci się czasu na dokonywanie podziału po obróbce jednego wrębu, jak to występuje przy cyklu przerwanym.

03. Dłutowanie za pomocą narzędzia-zębatki wg metody Maaga

Narzędzie wykonuje jedynie ruch roboczy – dłutujący, natomiast koło nacinane wykonuje obydwa składowe ruchy toczne. Do metody tej używa się dłutownicy Maaga.

I – Moment, gdy narzędzie rozpoczyna nacinać pierwszy ząb, przy czym nacinane koło jak gdyby przetacza się po zębatce, wykonując jednocześnie obrót w kierunku A oraz przesunięcie w kierunku strzałki B.

II – Moment, gdy koło przesunęło się dokładnie o jedną podziałkę, a jednocześnie obróciło się o kąt odpowiadający tej jednej podziałce, a więc ząb został w części obrobiony.

III – Moment, gdy narzędzie zatrzymuje się u góry (nad nacinanym kołem), samo zaś koło przesuwa się (bez obrotu) wstecz o 1 podziałkę w kierunku strzałki C i w ten sposób następuje podział.

 

Po dokonaniu podziału następuje drugi cykl ruchów, a więc narzędzie rozpoczyna ruch roboczy, a nacinane koło ruchy toczne i w ten sposób zostanie obrobiony następny ząb itd.
aż zostaną nacięte wszystkie żeby, co nastąpi po pełnym obrocie koła nacinanego.

04. Struganie za pomocą narzędzia-zębatki wg metody Sunderlanda

W metodzie tej narzędzie oprócz ruchu roboczego (strugającego) wykonuje również ruch przesuwny, koło nacinane – tylko ruch obrotowy. Do wykonania tej metody stosuje się specjalną strugarkę Sunderlanda.

I – Cykl rozpoczyna się.

II – Końcowe położenie, gdy koło obróciło się w kierunku strzałki A o kąt odpowiadający jednej podziałce, narzędzie zaś przesunęło się o wielkość jednej podziałki obróbczo-tocznej w kierunku strzałki B.

III – Moment po dokonania podziału. Podział dokonywa się w ten sposób, że narzędzie odsuwa się w kierunku promieniowym od nacinanego koła, po czym obsuwa się ku dołowi (kierunek C) do początkowego położenia i dosuwa się ku nacinanemu kołu, które podczas tego było unieruchomione (nie obracało się). Odsuwanie się narzędzia było potrzebne z tego powodu, by nie zawadziło podczas przesuwu w kierunku strzałki C o nacinane zęby (dokonywania podziału nie przestaje wykonywać ruchów roboczych).

05. Dłutowanie wg metody Fellowsa

Metodę tą wykonuje się na dłutownicach Fellowsa (nowoczesne dłutownice zaopatrzone są w urządzenie do samoczynnego wyłączania ruchów obrabiarki po zakończonej obróbce koła zębatego). W metodzie tej narzędzie ma kształt koła zębatego. Wykonuje ono ruch roboczy dłutujący oraz powoli się obraca, przy czym obraca się jednocześnie nacinane koło w odpowiednim kierunku. Ruchy obrotowe narzędzia w kierunku strzałki A i nacinanego koła w kierunku strzałki B są ze sobą ściśle powiązane.

Podczas obróbki kół zębatych metodą Fellowsa występują następujące ruchy zasadnicze:

1. ruch roboczy narzędzia posuwisto-zwrotny wzdłuż lini zęba

2. obrotowy ruch narzędzia

3. obrotowy ruch nacinanego koła.

Oraz ruchy pomocnicze:

1. promieniowy – ruch dosuwowy wgłębny, mający na celu zbliżenie narzędzia ku kołu, aby wprowadzić narzędzie na odpowiednią głębokość w materiał nacinanego koła.

2. ruch odsuwający narzędzie od przedmiotu lub przedmiot od narzędzia w czasie powrotnego skoku narzędzia. Ruch ten jest potrzebny by uniknąć

tarcia zębów narzędzia
o zęby nacinanego koła.