PL218402B1 - Sposób walcowania uzębień stożkowych kół zębatych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób walcowania uzębień stożkowych kół zębatych.

Dotychczas znane i stosowane są sposoby kształtowania uzębień stożkowych kół zębatych, które w większości opierają się na metodach obróbki skrawaniem, gdzie otrzymanie zarysu zęba koła uzyskuje się przez zdjęcie kolejnych warstw materiału. Procesy obróbki mechanicznej stożkowych uzębień kół zębatych opisane są w literaturze Ochęduszko K. „Koła zębate. Wykonanie i montaż” T. 2. WNT Warszawa 2009. Mechaniczną obróbkę uzębień stożkowych kół zębatych dzieli się na dwie grupy w zależności od kształtu narzędzi oraz kinematyki ruchu wyrobu i narzędzia. Pierwsza grupa obejmuje metody kształtowe, które polegają na zastosowaniu narzędzi skrawających o części roboczej posiadającej kształt wrębu obrabianego koła zębatego. Do tej grupy zalicza się takie procesy jak: frezowanie krążkowe, palcowe, dłutowanie, przeciąganie. Druga grupa obejmuje metody obwiedniowe nacinania uzębień kół zębatych, w których wykorzystuje się współpracę narzędzia z kształtowanym kołem. Zarys zębów powstaje w wyniku zazębiania się i współpracy koła z narzędziem. Do najczęściej spotykanych sposobów obwiedniowej obróbki uzębień stożkowych kół zębatych zalicza się dłutowanie obwiedniowe metodą Gleasona - uzębienia proste, frezowanie obwiedniowe metodą Fiat Mammano oraz Oerlikona zębów spiralno-łukowych.

Znane są również plastyczne sposoby obróbki uzębień stożkowych kół zębatych. Charakterystyka procesów plastycznego kształtowania wieńców stożkowych kół zębatych opisana jest w literaturze Turno A., Romanowski M., Olszewski M. „Obróbka plastyczna kół zębatych” WNT, Warszawa 1973. Do najczęściej spotykanych metod plastycznego kształtowania zalicza się między innymi procesy kucia matrycowego i walcowania. Proces kucia polega na wywarciu nacisku na półfabrykat narzędziami, które posiadają kształt wewnętrzny odpowiadający zarysowi odkuwki. W wyniku wywieranego nacisku metal wypełnia wykrój narzędzi, dzięki czemu następuje ukształtowanie koła zębatego. Cechą charakterystyczną procesów kucia kół zębatych jest to, że wyroby są odbiciem - negatywem narzędzi. Drugim sposobem kształtowania wieńców zębatych jest proces walcowania, w którym kształt wyrobu jest obwiednią kolejnych punktów styku zębów obracającego się narzędzia. Kształtowanie następuje stopniowo, a maksymalne naciski niezbędne do uformowania zębów są znacznie mniejsze niż przy kuciu.

Istotą sposobu walcowania uzębień stożkowych kół zębatych jest to, że kształtowany półfabrykat - w postaci wstępnie ukształtowanej przedkuwki umieszcza się w obrotowym uchwycie, który wraz z półfabrykatem wykonuje ruch posuwisty ze stałą prędkością w kierunku narzędzi - trzech, jednakowych rolek roboczych z uzębieniem stożkowym, zaś narzędzia - rolki robocze z uzębieniem stożkowym obracają się w tym samym kierunku ze stałą prędkością, wprawiając w ruch obrotowy w przeciwnym kierunku ze stałą prędkością przesuwający się półfabrykat i kształtują na powierzchni stożkowej półfabrykatu uzębienie, przy czym trzy narzędzia - rolki robocze z uzębieniem stożkowym rozmieszczone są na obwodzie co 120°, natomiast ruch postępowy obrotowego uchwytu z umieszczonym w nim półfabrykatem odbywa się do chwili osiągnięcia położenia końcowego, w którym kształtowane zęby uzyskują nominalną wysokość, po tym wyłącza się ruch postępowy obrotowego uchwytu, natomiast pozostawia się ruch obrotowy narzędzi - trzech rolek roboczych z uzębieniem stożkowym, które w tym czasie kalibrują stożkowy wieniec zębaty - wyrób.

Proces realizowany jest w układzie, w którym narzędzia - trzy rolki robocze oraz półfabrykat są napędzane, przy czym kierunek obrotów półfabrykatu jest przeciwny do kierunku obrotu narzędzi trzech rolek roboczych z uzębieniem stożkowym, a prędkość obrotowa półfabrykatu jest równa iloczynowi prędkości obrotowej narzędzi - rolek roboczych oraz przełożenia między narzędziami - rolkami roboczymi i wyrobem.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że zastosowanie obrotowych narzędzi o prostej konstrukcji umożliwia kształtowanie prostych, spiralnych i łukowych uzębień na kołach stożkowych. Ukształtowane plastycznie uzębienia stożkowych kół zębatych posiadają korzystniejszą strukturę wewnętrzną w stosunku do uzębień wytwarzanych metodami obróbki mechanicznej, dzięki czemu wytrzymałość i trwałość uformowanych w ten sposób elementów jest znacznie wyższa.

Sposób walcowania uzębień stożkowych kół zębatych został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia początek procesu kształtowania, fig. 2 - koniec procesu walcowania uzębienia na stożkowym kole zębatym, natomiast fig. 3a - widok półfabrykatu, zaś fig. 3b - ukształtowany wyrób.

PL 218 402 B1

Sposób walcowania uzębień stożkowych kół zębatych polega na tym, że kształtowany półfabrykat 3 - w postaci wstępnie ukształtowanej przedkuwki umieszcza się w obrotowym uchwycie 2, który wraz z półfabrykatem 3 wykonuje ruch posuwisty ze stałą prędkością V w kierunku narzędzi - trzech, jednakowych rolek roboczych 1a, 1b oraz 1c z uzębieniem stożkowym. W tym czasie narzędzia - rolki robocze 1a, 1b i 1c z uzębieniem stożkowym obracają się w tym samym kierunku ze stałą prędkością Π1 i wprawiają w ruch obrotowy w przeciwnym kierunku ze stałą prędkością przesuwający się półfabrykat 3. W wyniku przemieszczania się półfabrykatu 3 obracające się narzędzia - rolki robocze 1a, 1b oraz 1c kształtują na jego powierzchni stożkowej uzębienie. Obracające się narzędzia - rolki robocze 1a, 1b i 1c z uzębieniem stożkowym rozmieszczone są na obwodzie co 120°. Ruch postępowy obrotowego uchwytu 2 z umieszczonym w nim półfabrykatem 3 odbywa się do chwili osiągnięcia położenia końcowego, w którym kształtowane zęby uzyskują nominalną wysokość. Po czym następuje wyłączenie ruchu postępowego obrotowego uchwytu 2, natomiast pozostawia się ruch obrotowy n1 narzędzi trzech rolek roboczych 1a, 1b i 1c z uzębieniem stożkowym, które w tym czasie kalibrują stożkowy wieniec zębaty - wyrób 4, nadając mu żądaną dokładność i usuwając powstałe w procesie niedokładności.

Proces może być realizowany w układzie, w którym narzędzia - trzy rolki robocze 1a, 1b i 1c oraz półfabrykat 3 są napędzane, przy czym kierunek obrotów półfabrykatu 3 jest przeciwny do kierunku obrotu narzędzi - trzech rolek roboczych 1a, 1 b oraz 1c z uzębieniem stożkowym. Prędkość obrotowa n₂ półfabrykatu 3 jest równa iloczynowi prędkości obrotowej m narzędzi - rolek roboczych 1a, 1 b i 1c oraz przełożenia między narzędziami - rolkami roboczymi 1a, 1b, 1c i wyrobem 4.

Claims (2)

1. Sposób walcowania uzębień stożkowych kół zębatych , znamienny tym, że kształtowany półfabrykat (3) - w postaci wstępnie ukształtowanej przedkuwki umieszcza się w obrotowym uchwycie (2), który wraz z półfabrykatem (3) wykonuje ruch posuwisty ze stałą prędkością (V) w kierunku narzędzi trzech, jednakowych rolek roboczych (1a), (1b) oraz (1c) z uzębieniem stożkowym, zaś narzędzia rolki robocze (1a), (1b) i (1c) z uzębieniem stożkowym obracają się w tym samym kierunku ze stałą prędkością (Π1), wprawiając w ruch obrotowy w przeciwnym kierunku ze stałą prędkością (n₂) przesuwający się półfabrykat (3) i kształtują na powierzchni stożkowej półfabrykatu (3) uzębienie, przy czym trzy narzędzia - rolki robocze (1a), (1b) oraz (1c) z uzębieniem stożkowym rozmieszczone są na obwodzie co 120°, natomiast ruch postępowy obrotowego uchwytu (2) z umieszczonym w nim półfabrykatem (3) odbywa się do chwili osiągnięcia położenia końcowego, w którym kształtowane zęby uzyskują nominalną wysokość, po tym wyłącza się ruch postępowy obrotowego uchwytu (2), natomiast pozostawia się ruch obrotowy (n.1) narzędzi - trzech rolek roboczych (1a), (1b) i (1c) z uzębieniem stożkowym, które w tym czasie kalibrują stożkowy wieniec zębaty - wyrób (4).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces realizowany jest w układzie, w którym narzędzia - trzy rolki robocze (1a), (1b) i (1c) oraz półfabrykat (3) są napędzane, przy czym kierunek obrotów półfabrykatu (3) jest przeciwny do kierunku obrotu narzędzi - trzech rolek roboczych (1a), (1b) oraz (1c) z uzębieniem stożkowym, a prędkość obrotowa (n₂) półfabrykatu (3) jest równa iloczynowi prędkości obrotowej (m) narzędzi - rolek roboczych (1a), (1b) i (1c) oraz przełożenia między narzędziami - rolkami roboczymi (1a), (1b), (1c) i wyrobem (4).