Techniki wytwarzania kół zębatych

Pośród klasycznych metod wytwarzania kół zębatych można spotkać się z pewnymi rozwiązaniami rozwojowymi. Nie bez znaczenia jest tu zmieniający się charakter produkcji. Z punktu widzenia technologicznego przygotowania produkcji konieczne jest dysponowanie metodami obróbkowymi sprawdzającymi się w produkcji jednostkowej i małoseryjnej.

Dłutowanie i przeciąganie

Specjalne głowice umożliwiają operację dłutowania na obrabiarkach CNC. Dłutowanie jest jednak metodą czasochłonną ze względu na fakt, że narzędzie wykonuje ruchy posuwisto-zwrotne, z których tylko pierwszy jest ruchem roboczym usuwającym materiał. W konsekwencji tego typu metoda dedykowana jest do zastosowania w produkcji jednostkowej.

Dzięki zastosowaniu narzędzi o liczbie zębów równej liczbie wrębów koła zwiększa się wydajność dłutowania. Konieczne jednak jest zastosowanie specjalnej dłutownicy. Noże w korpusie głowicy są ruchome, co pozwala na uzyskanie określonej wartości grubości warstwy skrawanej dla poszczególnych skoków roboczych. Podczas ruchu powrotnego noże są częściowo cofane w celu minimalizowania wystąpienia kolizji z przedmiotem obrabianym. Kwestia dokładności każdorazowego pozycjonowania ostrzy oraz konieczność wykorzystania specjalnej obrabiarki spowodowały niewielkie zainteresowanie takim rozwiązaniem.

W produkcji seryjnej w przypadku uzębień wewnętrznych można stosować przeciąganie. Obróbka ta odbywa się w dwóch suwach, pierwszym wstępnym i drugim wykańczającym.

Przeciągacz do obróbki wykańczającej nie jest narzędziem monolitycznym, lecz poszczególne poziomy to oddzielne pierścienie. Dzięki temu możliwa jest wymiana uszkodzonych elementów. Konieczne jest jednak dokładne wzajemne ustawienie pierścieni.

Współcześnie rzadko można spotkać określenia typu obrabiarka do obróbki kół zębatych metodą Maaga, Sunderlanda czy Fellowsa. Współczesne obrabiarki CNC dedykowane dla kół zębatych realizują: obróbkę kształtową, dłutowanie, wiórkowanie, szlifowanie lub obróbkę obwiedniową. Choć wykorzystują klasyczne metody obróbkowe obrabiarki CNC do uzębień kół, dysponują większymi zdolnościami wytwórczymi.

Przepychanie oscylacyjne

Przykładem innej metody jest przepychanie oscylacyjne. Metoda ta należy do grupy obróbek skrawaniem i można uznać, że jest to odmiana obróbki obwiedniowej. Zarys narzędzia nie jest tożsamy z zarysem wykonywanego uzębienia. Na fot. 1 pokazano przykład głowicy do przepychania oscylacyjnego. Narzędzie tworzone jest pod określone zadanie technologiczne. Czas obróbki powoduje, że ta metoda sprawdzi się zarówno w produkcji seryjnej, jak i jednostkowej.

Po załączeniu obrotów przepychaczowi nadawany jest ruch obrotowy i wahadłowy. Połączenie ruchu obrotowego z wahadłowym oraz ruch posuwowy powodują stopniowe wchodzenie narzędzia w przedmiot obrabiany. Metoda ta wymaga wykonania otworu wstępnego.

Zaletą przepychania oscylacyjnego jest to, że obróbka tą metodą może być przeprowadzona na obrabiarkach konwencjonalnych i CNC. W kontekście produkcji jednostkowej firma Poliangolar oferuje różne narzędzia do wykonywania standardowych kształtów, jak np. wpust pod klucz imbusowy. W przypadku wykonywania uzębienia koszt wykonania narzędzia uzasadnia zastosowanie tej metody do produkcji małoseryjnej i seryjnej. Wydajność tej metody w zależności od zadania technologicznego może wynieść od 150 do 300 przedmiotów/godzinę. Dokładność obróbki wynosi +/-0,05 mm [4].

WEDM

W produkcji jednostkowej w pewnym zakresie rodzajów uzębienia można stosować elektroerozyjne cięcie drutem. Charakter tej metody obróbkowej powoduje, że wydajność uniemożliwia jej szersze zastosowanie w warunkach przemysłowych.

Jednak metoda ta doskonale sprawdza się w wytwarzaniu przekładni zębatych o zmiennym przełożeniu. Przekładnie tego typu wykorzystują tzw. nieokrągłe koła zębate. Współcześnie przekładnie tego typu stosowane są m.in. w: maszynach włókienniczych, układach potencjometrów (nieliniowa charakterystyka sterowania), a także transporcie technologicznym [2].

Powyższe metody nie należą jednak do typowych technik wykonywania uzębień i za wyjątkiem WEDM umożliwiają wyłącznie obróbkę uzębień o zębach prostych. Głównymi ograniczeniami w wykorzystaniu technologii WEDM w wytwarzaniu kół zębatych są:

• wysokie koszty,
• niska wydajność,
• średnica drutu.

Teoretycznie najmniejszy promień wykonywanego zarysu powinien być nie mniejszy niż promień użytego drutu. Jednak, o ile to możliwe, należy unikać zbyt dużego styku drutu z powierzchnią obrabianą. W konsekwencji uznaje się, że minimalny promień zaokrąglenia zarysu uzębienia powinien być nie mniejszy niż podwojona wartość promienia drutu.  

Galeria

Zobacz więcej