Transcript Snímek 1 - FSI Forum

DTB Technologie obrábění
Téma 11
VYBRANÉ METODY VÝROBY OZUBENÝCH KOL
RAPID PROTOTYPING
A Vybrané metody výroby čelních ozubených kol
B Rapid prototyping
A VYBRANÉ METODY VÝROBY ČELNÍCH
OZUBENÝCH KOL
• Obrábění ozubení – složitý proces – kinematika procesu
• Čelní ozubení – nejfrekventovanější
1 Frézování dělicím způsobem
• Frézuje se jedna zubová mezera, následuje pootočení obrobku
o rozteč a frézuje se další zubová mezera.
• Profil frézy odpovídá profilu zubové mezery
• Modulová fréza – kotoučová, čepová – dodávány v sadách pro
daný modul
• Konzolové frézky – dělicí přístroje.
Frézování čelního ozubení dělicím způsobem [H-I2-60]
a) přímé zuby b) šikmé zuby
Modulové frézy [H-I2-60]
a)kotoučová b) čepová (stopková)
Osmičlenná sada kotoučových modulových fréz [H-I2-60]
Frézování čelního ozubení se šikmými zuby – dělicí způsob
kotoučová modulová fréza- konzolová univerzální frézka
[H-I2-61]
2 Frézování odvalovacím způsobem
• Záběr válcového šneku (nástroj) s ozubeným kolem (obrobek)
• Nástroj – odvalovací modulová fréza
• Kinematika řezného pohybu
nk
zf

nf
zk
nk – otáčky obráběného kola [ min-1 ]
nf – otáčky odvalovací frézy [ min-1 ]
zk – počet zubů obráběného kola [ - ]
zf – počet chodů odvalovací frézy [ - ]
2.1 Frézování kol s přímými zuby
Kinematika odvalovacího frézování čelního ozubení s přímými zuby,
frézování nesousledné, pravochodá fréza [H- I2/62]
Úhel nastavení odvalovací frézy
ηf  βk
ηf
- úhel nastavení odvalovací frézy
β k - úhel sklonu zubů obráběného kola
Smysl nastavení odvalovací frézy závisí na užití sousledného resp.
nesousledného frézování.
Odvalovací frézování čelního ozubení s přímými zuby [H-I2/65]
1 - lože odvalovací frézky, 2 – otočný stůl, 3 – opěrné ložisko, 4 –
opěrný stojan, 5 – vřeteník, 6 – upínací trn
2.2 Frézování kol se šikmými zuby
Úhel nastavení odvalovací frézy je obecně vyjádřen vztahem
η f  βk  ω f
η f - úhel nastavení odvalovací frézy
β k - úhel sklonu zubů obráběného kola
ω - úhel stoupání odvalovací frézy
f
•
Znaménko plus resp. minus se použije v závislosti na kombinaci
pravochodé (levochodé) obráběné kolo a pravochodá (levochodá)
odvalovací fréza.
• Smysl úhlu nastavení odvalovací frézy závisí na užití sousledného
resp. nesousledného frézování.
3 Obrážení hřebenovým nožem
• Záběr ozubeného hřebene (nástroj) s ozubeným kolem
obrobek)
• Nástroj koná řezný pohyb přímočarý vratný.
• Odvalování je dosaženo složením otáčivého a posuvného
pohybu obrobku.
• Nástroj je nastaven na hloubku zubu a při obráběcím procesu
se vřezává do obrobku.
• Po obrobení několika zubových mezer se otáčení i posuv
obrobku zastaví a obrobek se vrátí zpět do výchozí polohy.
• Počet obrobených zubových mezer koresponduje s délkou
hřebenového nože.
• Jedním nástrojem daného modulu lze obrábět kola
s libovolným počtem zub.
• Relativně levný nástroj. Relativně složitý a nákladný stroj.
• Při obrážení čelních kol se šikmými zuby se pracuje
s vykloněným smýkadlem stroje.
Kinematika obrážení čelního ozubení hřebenovým nožem –
systém Maag [H-I2/67]
Obrážení čelního šikmého ozubení na stroji Maag [H-I2/68]
4 Obrážení kotoučovým nožem
• Nástroj (obrážecí kotoučový nůž) a obrobek (obrážené kolo) se
bez vůle po sobě odvalují jako by spolu zabírala dvě čelní
ozubená kola.
• Nástroj je koncipován jako korigované ozubené kolo, na jehož
čelní ploše jsou vytvořeny břity.
• Obrážecí kotoučové nože se vyrábějí jako stopkové nebo
nástrčné.
• Nástroj upnutý ve smýkadle koná přímočarý vratný pohyb a
přitom se otáčí.
• Kombinací translačního a rotačního pohybu se vytváří
evolventní profil zubů obráběného kola.
• Při zpětném zdvihu se nástroj oddaluje od obráběné plochy.
• Uplatnění při výrobě dvojkol (krátký náběh i přeběh) a při
obrážení vnitřního ozubení.
• Pro obrážení šikmého ozubení musí být odvalovací obrážečka
vybavena speciálním vedením smýkadla.
• Metoda je označovaná jako systém „Fellows“.
Vytvoření evolventy pří odvalovacím obrážení čelního ozubení
Odvalovací obrážení – schéma [KP-212]
1 – obrážecí kotoučový nůž, 2 – obrážené kolo
Kinematika odvalovacího obrážení čelního ozubení
Kinematika obrážení čelního ozubení kotoučovým nožem – systém
Fellows [H-I2/69]
Kinematické schéma odvalovací obrážečky [H-I2/70]
Odvalovací obrážečka OHA 50A [H-I2/70]
5 Protahování
• Nástroj – protahovací trn, zpravidla monolitní, pro větší moduly
skládaný.
• Nástroj je konstruován jako plochý nebo kruhový
• Pro každý modul a počet zubů je třeba speciální nástroj – vysoké
náklady.
• Po protažení jedné zubové mezery se obrobek pootočí o jednu
zubovou rozteč a cyklus se opakuje.
• Použití pro vnější i vnitřní ozubení
• Uplatnění ve velkosériové a hromadné výrobě.
Protahování vnitřního ozubení [KP-233]
1 – obráběné kolo, 2 – otočná hlava, 3 – tažné ústrojí,
4 – protahovací nástroj
6 Ševingování
• Uplatní se pro dokončovací obrábění čelních ozubených kol
(zpravidla nekalených) – zlepšení profilu zubů a kvality
povrchu.
• Nástroj – ševingovací kolo, břity jsou vytvořeny drážkami na
bocích zubů.
• Záběr ševingovacího kola (hnací kolo) s obrobkem (hnací,
brzděné kolo) lze modelovat jako záběr šroubového válcového
soukolí, pro které platí kinematické závislosti šroubového
pohybu.
• V závislosti na kinematických poměrech ševingovacího procesu
se rozliší ševingování podélné, diagonální, příčné a
zapichovací.
• Brousicí ševingování – zvláštní případ ševingování kalených kol
– honování ozubených kol. Nástroj (ševingovací kolo) má zuby
pokryté tenkou vrstvou diamantového brusiva vázaného
pryskyřičným nebo kovovým pojivem.
Ševingovací kola [H-I2/71]
Princip podélného ševingování [H-I2/72]
Ševingovací stroj [H-I2/72]
Nástroj s diamantovým brusivem pro honování
čelních ozubených kol [H-I2/73]
7 Broušení
Odstranění nepřesností po předchozím obrábění a deformací po
tepelném zpracování.
7.1 Broušení dělicím způsobem tvarovými kotouči
• Brousí se jeden resp. dva boky zubu, pak se obrobek pootočí o
rozteč a následuje broušení dalšího profilu.
• Brousicí kotouče mají tvar jednoho boku zubu nebo zubní
mezery.
• Profily kotoučů se vytváří diamantovým orovnávačem podle
zvětšené šablony nebo pomocí speciálního tvarovacího
zařízení.
• Metoda vysoce produktivní, přesnost broušených kol však
vykazuje nižší parametry přesnosti.
Broušení čelních ozubených kol dělicí způsobem
tvarovými kotouči [H-I2/74]
a) dva kotouče s profilem ve tvaru boku zubu
b) jeden kotouč s profilem ve tvaru zubové mezery
Broušení čelních ozubených kol se šikmými zuby dělicím
způsobem pomocí kotouče ve tvaru zubové mezery [H-I2/74]
a) vnější ozubení, b) vnitřní ozubení
7.2 Broušení dělicím způsobem s odvalem boku zubu
• Systém Maag – broušený zub se odvaluje po dvou brousicích
kotoučích, jejichž poloha modeluje boky zubu ozubeného
hřebene.
• Systém Niles – broušený zub se odvaluje po jednom brousicím
kotouči, jehož profil odpovídá profilu zubu ozubeného hřebene
Broušení čelního ozubení dělícím způsobem s odvalem boku zubu
[H-I2/75]
a) Maag - kotouče skloněné pod úhlem záběru
b) Maag - kotouče kolmo postavené
c) Niles
1 – obrobek, 2 – brousicí kotouče, 3 – příčný suport, 4 – podélný suport,
5 – odvalovací kotouč, 6 – ocelový pás, 7 – stojan odvalovacího
zařízení
Broušení Maag pomocí skloněných kotoučů [H-I2/75]
a) hranou kotouče, b) plochou kotouče
7.3 Broušení odvalovacím způsobem
• Brousicí kotouč ve tvaru modulového šneku – systém
Reishauer.
• Analogie s odvalovacím frézování, jednochodý nebo
dvouchodý brousicí šnek.
• Užití zejména pro menší moduly, pro m < 3 mm lze brousit do
plného materiálu
• Striktní podmínkou je zcela synchronní běh nástroje a
obrobku.
• Vysoké požadavky na přesnost tvarování kotouče a jeho
statické a dynamické vyvážení.
Odvalovací broušení čelních ozubených kol
– systém Reishauer [H-I2/76]
Bruska pro odvalovací broušení čelních ozubených kol [H-I2/77]
8 Lapování
• Lapované kolo (obrobek) je v záběru zpravidla slitinovým
kolem (nástroj) stejného modulu.
• Nástroj je hnaný, lapované kolo ja brzděno a koná kmitavý
pohyb ve směru osy.
• Do záběru je přiváděna lapovací pasta nebo směs oleje
s lapovacím brusivem.
• Přidavek na lapování je 0,02 až 0,05 mm.
• Lapováním se zlepšuje kvalita povrchu boku zubů, avšak tvar
evolventy se téměř nemění.
B RAPID PROTOTYPING
RP - Rychlá tvorba prototypů
Charakteristika
•
•
•
•
•
•
•
RP slouží k co nejrychlejší tvorbě prototypů a modelů
Výroba forem a nástrojů
Koncepční konstruování
Simulace nebo různé typy zkoušek (obtékání, namáhání)
Automobilní, letecký a elektrotechnický průmysl
Zkrácení vývojových časů, snížení nákladů a zvýšení kvality
Rychlejší a levnější výroba kovových funkčních modelů a
prototypů
Digitální model
• Konstrukce výrobku v některém z CAD programů
• Převedení dat do formátu STL (standardní formát dat pro RP)
• Rozložení 3D geometrie na jednotlivé příčné řezy definované
výšky (Siicem, SLI formát) – obvyklá výška vrstev je 0,1 až 0,2
mm
Vznik modelu
• Technologie RP pracuje na principu přidávání materiálu po
vrstvách
• Prostorový model je vytvářen přímo podle dat, která
přicházejí z počítače
• 3D model načtený z CAD/CAM systému je příslušným
postprocesorem rozdělen na geometrická data jednotlivých
vrstev
• Takto je možno vyrobit i velmi složité součásti s dutými
vnitřními prostorami, šikmými a vodorovnými stěnami a
žebry
DTB Technologie obrábění
Téma 11
VYBRANÉ METODY VÝROBY OZUBENÝCH KOL
RAPID PROTOTYPING
A Vybrané metody výroby čelních ozubených kol
B Rapid prototyping
Konec přednášky
Děkuji za pozornost