PL221248B1

PL221248B1 - Method for rolling internal teeth with axial displacement of tools

Info

Publication number: PL221248B1
Application number: PL398235A
Authority: PL
Inventors: Janusz Tomczak; Zbigniew Pater
Original assignee: Lubelska Polt
Priority date: 2012-02-27
Filing date: 2012-02-27
Publication date: 2016-03-31
Also published as: PL398235A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób walcowania uzębień wewnętrznych z osiowym przesuwem narzędzi.The subject of the invention is a method of rolling internal gearing with axial movement of the tools.

Dotychczas znane i stosowane są sposoby kształtowania uzębień wewnętrznych kół zębatych, które opierają się na obróbce skrawaniem, gdzie otrzymanie wewnętrznego zarysu zębatego koła uzyskuje się przez zdjęcie kolejnych warstw materiału. Procesy obróbki mechanicznej wewnętrznych uzębień kół zębatych opisano w książce autorstwa Ochęduszko K. „Koła zębate. Wykonanie i montaż” T. 2. WNT, Warszawa 2009. Mechaniczną obróbkę wewnętrznych uzębień kół zębatych autor podzielił 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. Druga grupa obejmuje metody obwiedniowe nacinania uzębień kół zębatych, w których wykorzystuje się współpracę narzędzia z kształtowanym kołem. Zarys zębów powstaje poprzez zazębianie się koła z narzędziem. Do najczęściej spotykanych sposobów obwiedniowej obróbki wewnętrznych kół zębatych zalicza się dłutowanie obwiedniowe metodą Fellowsa, w której narzędzie ma kształt koła zębatego wykonującego ruch roboczy postępowo-zwrotny oraz obrotowy. Natomiast obrabiane koło zębate wykonuje ruch obrotowy oraz postępowy w kierunku narzędzia. Znane są również plastyczne sposoby obróbki uzębień wewnętrznych kół zębatych. Charakterystyka procesów plastycznego kształtowania wewnętrznych kół zębatych opisana jest w książce autorstwa Turno A., Romanowski M., Olszewski M. „Obróbka plastyczna kół zębatych” WNT, Warszawa 1973. Do najczęściej spotykanych zalicza się między innymi procesy kucia, przepychania, wgniatania, przeciągania oraz zgniatania na kowarkach. Ze znanych i stosowanych procesów obróbki plastycznej kształtowania elementów z wewnętrznymi wieńcami zębatymi, w których zewnętrzna część wyrobu jest gładką powierzchnią walcową jest proces zgniatania na kowarkach rotacyjnych, który odznacza się dużą dokładnością kształtowanych wyrobów. Ograniczeniem w stosowaniu technologii kucia uzębień wewnętrznych na kowarkach rotacyjnych jest stosunkowo niewielka średnica zewnętrzna wyrobów, która nie przekracza 130-150 mm.Hitherto known and used methods of shaping internal gear teeth are machined, where the internal profile of the gear wheel is obtained by removing successive layers of material. The processes of mechanical machining of internal gear teeth are described in the book by Ochęduszko K. "Tooth wheels. Fabrication and assembly ”T. 2. WNT, Warsaw 2009. The author has divided the mechanical processing of internal gear teeth into two groups depending on the shape of the tools and the kinematics of the product and tool movement. The first group includes shaping methods, which consist in the use of cutting tools with a working part having the shape of a groove of the machined gear. The second group covers the envelope cutting methods of gear teeth, which use the cooperation of the tool with the shaped wheel. The contour of the teeth is created by the meshing of the wheel with the tool. The most common methods of circumferential machining of internal gears include circumferential chiselling using the Fellows method, in which the tool has the shape of a gear that performs reciprocating and rotational working motion. On the other hand, the machined gear wheel makes a rotary and translational movement towards the tool. Plastic methods of machining internal gear teeth are also known. The characteristics of the processes of plastic shaping of internal gears are described in the book by Turno A., Romanowski M., Olszewski M. "Plastic processing of gear wheels" WNT, Warsaw 1973. The most common processes include forging, pushing, indenting, broaching and crushing on swaging machines. From the known and used plastic working processes for shaping elements with internal toothed rims, in which the outer part of the product is a smooth cylindrical surface, there is a process of crushing on rotary foraging machines, which is characterized by high accuracy of the shaped products. The limitation in the use of the technology of forging internal gears on rotary forging machines is the relatively small outer diameter of the products, which does not exceed 130-150 mm.

Z polskiego zgłoszenia patentowego nr P.392273 znany jest również sposób kształtowania plastycznego uzębień wewnętrznych kół zębatych metodą walcowania poprzecznego, który polega na walcowaniu uzębienia wewnętrznego za pomocą rolki uzębionej. Półfabrykat w kształcie tulei umieszczony jest na trzech rolkach oporowych lub między trzema rolkami oporowymi. Wewnątrz półfabrykatu umieszczone jest narzędzie - rolka z uzębieniem zewnętrznym, które wykonuje ruch obrotowy i postępowy w kierunku półfabrykatu, wprawiając półfabrykat w ruch obrotowy i kształtując uzębienie wewnętrzne.From the Polish patent application No. P.392273 there is also known a method of plastic shaping of internal gear teeth by the transverse rolling method, which consists in rolling internal gearing with a toothed roller. The sleeve-shaped blank is placed on three support rollers or between three support rollers. Inside the blank there is a tool - a roller with external toothing, which performs a rotary and translational movement towards the blank, making the blank rotate and shaping the internal gearing.

Istotą sposobu walcowania uzębień wewnętrznych z osiowym przesuwem narzędzi jest to, że półfabrykat w kształcie tulei umieszcza się między dwoma pierścieniami mocującymi, które zaciska się z dwóch stron na półfabrykacie, zaś przed półfabrykatem w jego osi umieszcza się trzy jednakowe narzędzia w kształcie rolek uzębionych, następnie pierścienie mocujące oraz zamocowany między nimi półfabrykat wprawia się w ruch obrotowy ze stałą prędkością i jednocześnie uruchamia się ruch obrotowy zębatego koła napędowego ze stałą prędkością w kierunku przeciwnym do ruchu obrotowego pierścieni mocujących oraz zaciśniętego między nimi półfabrykatu i napędza się narzędzia ze stałą prędkością, przy czym stosunek prędkości obrotowej narzędzi do prędkości obrotowej pierścieni mocujących i zaciśniętego między nimi półfabrykatu równy jest stosunkowi liczby zębów kształtowanego wieńca zębatego do liczby zębów narzędzi, jednocześnie narzędzia w kształcie rolek uzębionych wprawia się w ruch postępowy ze stałą prędkością wzdłuż osi półfabrykatu i zagłębia się narzędzia w półfabrykat o stałą wartość gniotu, przypadającą na jeden pełny obrót pierścieni mocujących i zaciśniętego między nimi półfabrykatu, po osiągnięciu przez narzędzia położenia końcowego wyłącza się ich ruch postępowy, a pozostawia się ruch obrotowy narzędzi i pierścieni mocujących oraz zaciśn iętego między nimi półfabrykatu i kalibruje się ukształtowane uzębienie wewnętrzne wieńca zębatego. Narzędzia oraz zębate koło są przemieszczane obrotowo w wyniku ruchu obrotowego pierścieni mocujących i zaciśniętego między nimi półfabrykatu. Pierścienie mocujące i zaciśnięty między nimi półfabrykat są przemieszczane obrotowo w wyniku ruchu obrotowego narzędzi oraz zębatego koła napędowego.The essence of the method of rolling internal gearing with axial movement of tools is that the sleeve-shaped blank is placed between two clamping rings, which are clamped on both sides on the blank, and in front of the blank in its axis, three identical toothed roller tools are placed, then The clamping rings and the blank fixed between them are set in rotation at a constant speed and at the same time the drive gear is rotated at a constant speed in the opposite direction to the rotation of the clamping rings and the blank clamped between them, and the tools are driven at a constant speed, while the ratio of the rotational speed of the tools to the rotational speed of the clamping rings and the blank clamped between them is equal to the ratio of the number of teeth of the shaped toothed rim to the number of teeth of the tools, at the same time the tools in the form of toothed rolls are set in translational motion with the constant p along the axis of the blank and the tools are immersed in the blank by a constant value of compaction per one full revolution of the clamping rings and the blank clamped between them, after the tools have reached their final position, their translational movement is turned off and the tools and clamping rings are left rotating and the blank clamped between them is clamped and the shaped internal toothing of the toothed ring is calibrated. The tools and the toothed wheel are rotated as a result of the rotational movement of the clamping rings and the blank clamped between them. The clamping rings and the blank clamped between them are rotatably displaced as a result of the rotational movement of the tools and the toothed drive wheel.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że pozwala na kształtowanie uzębień wewnętrznych metodą walcowania przy wykorzystaniu narzędzi w kształcie rolek uzębionych. Ukształtowane plastycznie uzębienia wewnętrznych wieńców zębatych posiadają korzystniejszą strukturę wewnętrznąThe advantageous effect of the invention is that it allows the internal gearing to be formed by rolling using tools in the shape of toothed rolls. The plastically shaped internal gear teeth have a more advantageous internal structure

PL 221 248 B1 w stosunku do uzębień wytwarzanych metodami obróbki mechanicznej, dzięki czemu wytrzymałość wytworzonych w ten sposób elementów jest znacznie wyższa. Zastosowanie obrotowych narzędzi kształtujących - rolek uzębionych pozwala na kształtowanie jednym kompletem narzędzi wieńców wewnętrznych o różnych liczbach zębów w zakresie jednego modułu. Dodatkowo możliwe jest kształtowanie wieńców wewnętrznych z uzębieniami prostymi i śrubowymi oraz innych kształtów powtarzających się okresowo.Due to the fact that the strength of the elements produced in this way is much higher. The use of rotating shaping tools - toothed rolls allows for shaping internal rims with different numbers of teeth within one module with one set of tools. Additionally, it is possible to shape internal rims with straight and helical toothing and other shapes that repeat periodically.

Sposób walcowania uzębień wewnętrznych z osiowym przesuwem narzędzi został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia początek procesu kształtowania uzębienia wewnętrznego w widoku z przodu, fig. 2 - początek procesu kształtowania uzębienia wewnętrznego w przekroju cząstkowym izometrycznym, fig. 3 - koniec procesu walcowania uzębienia wewnętrznego w widoku z przodu, a fig. 4 - koniec procesu walcowania uzębienia wewnętrznego w przekroju cząstkowym izometrycznym.The method of rolling internal gearing with axial displacement of the tools is shown in the embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows the beginning of the shaping process of the internal tooth in a front view, Fig. 2 - the beginning of the internal tooth shaping process in partial isometric section, Fig. 3 - end of the internal gear rolling process in front view, and Fig. 4 the end of internal gear rolling process in partial isometric section.

Sposób walcowania uzębień wewnętrznych z osiowym przesuwem narzędzi polega na tym, że półfabrykat 4 w kształcie tulei umieszcza się między dwoma pierścieniami 3a i 3b mocującymi, które zaciska się z dwóch stron na półfabrykacie 4. Przed półfabrykatem 4 w jego osi umieszcza się trzy jednakowe narzędzia 2a, 2b i 2c w kształcie rolek uzębionych. Następnie pierścienie 3a i 3b mocujące oraz zamocowany między nimi półfabrykat 4 wprawia się w ruch obrotowy ze stałą prędkością n₃i jednocześnie uruchamia się ruch obrotowy zębatego koła 1 napędowego ze stałą prędkością n-i w kierunku przeciwnym do ruchu obrotowego pierścieni 3a i 3b mocujących oraz zaciśniętego między nimi półfabrykatu 4 i napędza się narzędzia 2a, 2b i 2c ze stałą prędkością n₂. Stosunek prędkości n₂obrotowej narzędzi 2a, 2b i 2c do prędkości n₃ obrotowej pierścieni 3a i 3b mocujących i zaciśniętego między nimi półfabrykatu 4 równy jest stosunkowi liczby zębów kształtowanego wieńca 5 zębatego do liczby zębów narzędzi 2a, 2b i 2c. Jednocześnie narzędzia 2a, 2b i 2c w kształcie rolek uzębionych wprawia się w ruch postępowy ze stałą prędkością V, wzdłuż osi półfabrykatu 4 i zagłębia się narzędzia 2a, 2b i 2c w półfabrykat 4 o stałą wartość gniotu, przypadającą na jeden pełny obrót pierścieni 3a i 3b mocujących i zaciśniętego między nimi półfabrykatu 4. Po osiągnięciu przez narzędzia 2a, 2b i 2c położenia końcowego wyłącza się ich ruch postępowy, a pozostawia się ruch obrotowy narzędzi 2a, 2b, 2c i pierścieni 3a i 3b mocujących oraz zaciśniętego między nimi półfabrykatu 4 i kalibruje się ukształtowane uzębienie wewnętrzne wieńca 5 zębatego. Narzędzia 2a, 2b i 2c oraz zębate koło 1 są przemieszczane obrotowo w wyniku ruchu obrotowego pierścieni 3a i 3b mocujących i zaciśniętego między nimi półfabrykatu 4. Pierścienie 3a i 3b mocujące i zaciśnięty między nimi półfabrykat 4 są przemieszczane obrotowo w wyniku ruchu obrotowego narzędzi 2a, 2b i 2c oraz zębatego koła 1 napędowego.The method of rolling internal gearing with axial movement of the tools consists in placing a sleeve-shaped blank 4 between two clamping rings 3a and 3b, which are clamped on two sides on the blank 4. Before the blank 4, three identical tools 2a are placed in its axis. , 2b and 2c in the form of toothed rolls. Then, the fastening rings 3a and 3b and the blank 4 fixed between them are set in rotation with a constant speed n _3, and at the same time the drive gear 1 is rotated at a constant speed n in the opposite direction to the rotational movement of the fastening rings 3a and 3b and clamped between blank 4 and the tools 2a, 2b and 2c are driven at a constant speed n ₂ . The ratio of the rotational speed n _{2 of the} rotational tools 2a, 2b and 2c to the rotational speed n _{3 of the} fastening rings 3a and 3b and the blank 4 clamped between them is equal to the ratio of the number of teeth of the shaped rim 5 to the number of teeth of the tools 2a, 2b and 2c. At the same time, the tools 2a, 2b and 2c in the form of toothed rolls are set in translation at a constant speed V along the axis of the blank 4 and the tools 2a, 2b and 2c are plunged into the blank 4 by a constant value of compaction per one complete revolution of the rings 3a and 3b and the clamping blank 4 between them. After the tools 2a, 2b and 2c have reached their final position, their translational movement is stopped, and the rotational movement of the tools 2a, 2b, 2c and the clamping rings 3a and 3b and the blank 4 clamped between them is allowed. the shaped internal toothing of the toothed wheel is calibrated. The tools 2a, 2b and 2c and the toothed wheel 1 are rotated as a result of the rotational movement of the clamping rings 3a and 3b and the blank 4 clamped between them. 2b and 2c and the drive gear 1.

Claims

1. Method of rolling internal gearing with axial movement of tools, characterized in that the sleeve-shaped blank (4) is placed between two clamping rings (3a) and (3b), which are clamped on both sides on the blank (4), and in front of with the blank (4) in its axis, three identical tools (2a), (2b) and (2c) are placed in the shape of toothed rolls, then the fastening rings (3a) and (3b) and the blank (4) fixed between them are set in motion rotating with a constant speed (n ₃ ) and at the same time the rotation of the toothed wheel (1) with a constant speed (n-ι) in the opposite direction to the rotational movement of the fastening rings (3a) and (3b) and the blank (4) clamped between them ) and the tools (2a), (2b) and (2c) are driven at a constant speed (n ₂ ), the ratio of the rotational speed (n ₂ ) of the tools (2a), (2b) and (2c) to the speed (n ₃₎ ) of the rotating rings (3a) and (3b) and the blank (4) clamped between them is equal to the ratio to the number of teeth of the shaped rim (5) to the number of teeth of the tools (2a), (2b) and (2c), at the same time the tools (2a), (2b) and (2c) in the form of toothed rolls are set in translation at a constant speed (V) along the axis of the blank (4) and the tools (2a), (2b) and (2c) are plunged into the blank (4) by a constant value of crushing for one full turn of the clamping rings (3a) and (3b) and the blank (4) clamped between them, after the tools (2a), (2b) and (2c) have reached their final position, their translational movement is turned off, and the rotary movement of the tools (2a), (2b), (2c) and rings is left (3a) and (3b) of the fastening elements and the blank (4) clamped between them, and the shaped internal toothing of the toothed rim (5) is calibrated.

PL 221 248 B1

2. The method according to p. A method as claimed in claim 1, characterized in that the tools (2a), (2b) and (2c) and the toothed wheel (1) are rotatably displaced as a result of the rotational movement of the fastening rings (3a) and (3b) and the blank (4) clamped therebetween.

3. The method according to p. The method of claim 1, characterized in that the fastening rings (3a) and (3b) and the blank (4) clamped therebetween are rotatably displaced as a result of the rotational movement of the tools (2a), (2b) and (2c) and the drive gear (1).