PL250011B1 - Sposób obróbki koła zębatego walcowego o zębach prostych i dowolnym zarysie - Google Patents

Abstract

Sposób obróbki koła zębatego walcowego o zębach prostych i dowolnym zarysie na obrabiarce sterowanej numerycznie charakteryzuje się tym, że otoczka koła zębatego mocowana jest w uchwycie na obrabiarce sterowanej numerycznie, oś sterowana obrotu C koła zębatego odbywa się wokół osi sterowanej liniowo Z obrabiarki, i początek układu współrzędnych przedmiotu obrabianego (X, Y, Z) umiejscowiony w dowolnym punkcie związanym geometrycznie z osią obrotu koła zębatego a następnie frez walcowy (2) korzystnie pełnowęglikowy na skutek powiązania ruchów Xn, Yn symultanicznie z ruchem C koła zębatego (1) przemieszcza się we wrębie międzyzębnym koła zębatego usuwając naddatek zgrubny w następujących po sobie równoległych przejściach przy czym pozostawiony zostaje naddatek na obróbkę wykończeniową (4), następnie podczas przejścia wykończeniowego obróbki frez walcowy pełnowęglikowy (2) na skutek powiązania ruchów Xn, Yn symultanicznie z ruchem C koła zębatego (1) przemieszcza się we wrębie międzyzębnym po trajektorii ekwidystanty względem zaprojektowanego zarysu zęba usuwając naddatek na obróbkę zgrubna w jednym ciągłym przejściu, a po wykonaniu obróbki kompletnej jednego wrębu międzyzębnego obrabiany jest kolejny wrąb koła zębatego.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki koła zębatego walcowego o zębach prostych i dowolnym zarysie.

Sposób według wynalazku stanowi proces technologiczny wytwarzania kół zębatych polegający na obróbce zębów koła zębatego przy użyciu prostego narzędzia z wykorzystaniem obrabiarki sterowanej numerycznie, pozwalający na uzyskanie w sposób wydajny gotowego wyrobu - koła zębatego.

Znany jest z amerykańskiego opisu patentu nr US 45294 stosowany obecnie sposób obróbki koła zębatego za pomocą freza kształtowego krążkowego polegający na odwzorowaniu kształtu krawędzi skrawającej narzędzia na zarys obrabianego zęba, wadą którego jest niska dokładność zależna od kształtu zarysu narzędzia podlegającego stałemu zużyciu podczas obróbki oraz brak uniwersalności metody, w której jednym zestawem narzędzi można obrabiać koło zębate o stałym module. Zaletą metody jest możliwość stosowania na prostych nie skomplikowanych obrabiarkach.

Znany jest z polskiego opisu zgłoszeniowego wynalazku nr PL 232 725 sposób obróbki koła zębatego z możliwością modyfikacji jego zarysu z zastosowaniem narzędzia kształtowego - krążkowego z zastosowaniem obrabiarki sterowanej numerycznie.

Znany jest sposób obróbki kół zębatych na obrabiarkach sterowanych numerycznie według patentu amerykańskiego US 9352406. Narzędziem wykorzystywanym w procesie, jest frez tarczowy z płytkami wymiennymi. Podczas frezowania profilu zęba oś frezu jest ustawiona w płaszczyźnie prostopadłej do obrabianego boku zęba, płytki skrawające obracają się w zakresie kątowym obejmującym wszystkie normalne do profilu powierzchni zęba. Narzędzie nie jest geometrycznie powiązane z zarysem obrabianego zęba.

Znany jest z amerykańskiego opisu patentu nr US 2014/0314504 sposób obróbki kół zębatych za pomocą narzędzia stożkowego o zarysie hiperboidalnym, z wykorzystaniem obrabiarek sterowanych numerycznie symultanicznie w 5 osiach. Obróbka wrębów koła zębatego odbywa się poprzez obwiednię kolejnych położeń ostrzy freza. Według sposobu obrabiać można wiele geometrycznych wariantów kół zębatych.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu obróbki koła zębatego walcowego o zębach prostych i dowolnym zarysie, który pozwoli na realizację procesu wykonania na tokarce sterowanej numerycznie ze sterowaną osią C oraz Y z wykorzystaniem narzędzi napędzanych. W sposobie obróbki narzędziem jest frez pełnowęglikowy walcowy o średnicy adekwatnej do rozmiaru obrabianego koła zębatego. Narzędzie nie jest geometrycznie powiązane z zarysem (kształtem) obrabianego zęba koła.

Sposób według wynalazku polega na obróbce koła zębatego walcowego o zębach prostych o dowolnym zarysie, za pomocą prostego geometrycznie narzędzia - freza walcowego pełnowęglikowego. Otoczka koła zębatego zamocowana jest w uchwycie na obrabiarce sterowanej numerycznie, oś sterowana obrotu C koła zębatego odbywa się wokół osi sterowanej liniowo Z obrabiarki. Początek układu współrzędnych przedmiotu obrabianego (X, Y, Z) umiejscowiony jest w dowolnym punkcie związanym geometrycznie z osią obrotu koła zębatego.

Podczas obróbki narzędzie na skutek powiązania ruchów Xn, Yn symultanicznie z ruchem C koła zębatego przemieszcza się we wrębie międzyzębnym koła zębatego usuwając naddatek zgrubny w następujących po sobie równoległych przejściach. Pozostawiony zostaje naddatek na obróbkę wykończeniową.

Podczas przejścia wykończeniowego obróbki narzędzie na skutek powiązania ruchów Xn, Yn symultanicznie z ruchem C koła zębatego przemieszcza się we wrębie międzyzębnym po trajektorii ekwidystanty względem zaprojektowanego zarysu zęba usuwając naddatek na obróbkę zgrubna w jednym ciągłym przejściu.

Po wykonaniu obróbki kompletnej jednego wrębu międzyzębnego obrabiany jest kolejny wrąb koła zębatego.

W sposobie według wynalazku znamienne jest iż narzędzie jakim jest frez walcowy nie jest geometrycznie powiązany z zarysem obrabianym koła zębatego, może być stosowany w wielu wariantach obróbki koła zębatego. W sposobie według wynalazku możliwe jest obrabianie dowolnych zarysów koła zębatego, z dowolną modyfikacją zarysu stopy i głowy zęba.

W sposobie według wynalazku znamienne jest to, iż w procesie obróbki wykończeniowej narzędzie przemieszcza się po linii idealnego obliczonego zarysu, przy czym rozdzielczość zarysu który zbu dowany jest z odcinków prostych może dążyć do nieskończoności. W konsekwencji dokładność obrobionego zarysu w sposobie według wynalazku zależy wyłącznie od konfiguracji warunków technologicznych obróbki na obrabiarce.

Sposób został przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat obróbki koła zębatego, fig. 2 schemat obróbki zgrubnej, a fig. 3 schemat obróbki wykończeniowej, gdzie poszczególne oznaczenia na rysunku przedstawiają:

1. otoczka koła zębatego

2. frez walcowy pełnowęglikowy

3. frez walcowy pełnowęglikowy po zakończeniu obróbki wrębu

4. naddatek pozostawiony na obróbkę wykończeniową

Przykład. W procesie obróbki wytworzono koło zębate walcowe o zębach prostych z zarysem ewolwentowym o parametrach: liczba zębów z = 17 moduł m = 6 mm, kąt przyporu a = 20° szerokość wieńca b = 10 mm.

Współrzędne zarysu ewolwentowego zębów (w układzie współrzędnych X, Y) otrzymano po przeprowadzeniu obliczeń. Program sterowania obrabiarką obróbki jednego wrębu międzyzębnego koła (strona lewa i prawa zarysu), obróbki zgrubnej przebiegał według sposobu - Rys. 2, oraz obróbki wykończeniowej według sposobu - Rys. 3.

Obróbka zgrubna przebiega następująco: narzędzie na skutek powiązania ruchów Xn, Yn symultanicznie z ruchem C koła zębatego przemieszcza się we wrębie międzyzębnym koła zębatego usuwając naddatek zgrubny w następujących po sobie równoległych przejściach (obróbka ostrzami na walcowej części freza). Pozostawiony zostaje naddatek na obróbkę wykończeniową w postaci ekwidystanty do zarysu zaprojektowanego -obliczeniowego. Narzędzie nie jest geometrycznie powiązane z zarysem (kształtem) obrabianego zęba koła, obróbka realizowana jest częścią walcowa freza.

Obróbka wykończeniowa przebiega następująco: narzędzie na skutek powiązania ruchów Xn, Yn symultanicznie z ruchem C koła zębatego przemieszcza się we wrębie międzyzębnym po trajektorii ekwidystanty względem zaprojektowanego zarysu zęba usuwając naddatek na obróbkę zgrubna w jednym ciągłym przejściu. Narzędzie nie jest geometrycznie powiązane z zarysem (kształtem) obrabianego zęba koła, obróbka realizowana jest częścią walcowa freza.

Obróbkę poszczególnych wrębów międzyzębnych wykonano metodą powtórzeń sekwencji programu obróbki zgrubnej i wykończeniowej.

Obróbkę przeprowadzono na tokarce sterowanej numerycznie DMG MORI CLX 350V4, sterowanej w osiach X, Y, Z, C z zastosowaniem oprawki prostej napędzanej. Kod programu według sposobu obróbki zaadoptowano do programu sterującego obrabiarką.

Obróbka jednego wrębu międzyzębnego (obejmująca ruch roboczy oraz szybki pozycjonujący) przebiegała w czasie 15 sekund, natomiast obróbka całego koła zębatego w czasie 4 min. 25 sekund.

Sprawdzenia koła zębatego dokonano na współrzędnościowej maszynie pomiarowej przy wykorzystaniu modułu GEAR PRO Involute oprogramowania ZEISS C ALYPSO. Na podstawie wprowadzenia do modułu oprogramowania podstawowych parametrów koła zębatego wytworzony został analityczny model 3D na podstawie którego przeprowadzono pomiary. Ocenie poddano także jakość obrobionych powierzchni zęba, do tego celu wyko rzystano profilografometr stykowy Taylor Hobson Talysurf 120.

Zgodnie z normą: ISO 1328-1:2020. Cylindrical gears - ISO system of flank tolerance classification - Part 1 : Definitions and allowable values of double flank radial composite deviations. Na podstawie otrzymanych odchyłek obrobione koło zębate zostało zaklasyfikowane do klasy dokładności 7.

W wyniku badań stereometrycznych powierzchni boków zęba otrzymano uśredniony wynik parametru chropowatości Ra=0,25 μm.

Claims (1)

1. Sposób obróbki koła zębatego walcowego o zębach prostych i dowolnym zarysie na obrabiarce sterowanej numerycznie znamienny tym, że otoczka koła zębatego mocowana jest w uchwycie na obrabiarce sterowanej numerycznie, oś sterowana obrotu C koła zębatego odbywa się wokół osi sterowanej liniowo Z obrabiarki, i początek układu współrzędnych przedmiotu obrabianego (X, Y, Z) umiejscowiony w dowolnym punkcie związanym geometrycznie z osią obrotu koła zębatego a następnie frez walcowy (2) korzystnie pełnowęglikowy na skutek

PL 250011 Β1 powiązania ruchów Xn, Yn symultanicznie z ruchem C koła zębatego (1) przemieszcza się we wrębie międzyzębnym koła zębatego usuwając naddatek zgrubny w następujących po sobie równoległych przejściach przy czym pozostawiony zostaje naddatek na obróbkę wykończeniową (4), następnie podczas przejścia wykończeniowego obróbki frez walcowy pełnowęglikowy (2) na skutek powiązania ruchów Xn, Yn symultanicznie z ruchem C koła zębatego (1) przemieszcza się we wrębie międzyzębnym po trajektorii ekwidystanty względem zaprojektowanego zarysu zęba usuwając naddatek na obróbkę zgrubna w jednym ciągłym przejściu, a po wykonaniu obróbki kompletnej jednego wrębu międzyzębnego obrabiany jest kolejny wrąb koła zębatego.