OZUBENÁ KOLA ČELNÍ. Výroba ozubených kol

Transkript

1 Poznámka: tyto materiály slouží pouze pro opakování STT žáků SPŠ Na Třebešíně, Praha 10; s platností do r v návaznosti na platnost norem. Zákaz šíření a modifikace těchto materiálů. Děkuji Ing. D. Kavková Výroba ozubených kol OZUBENÁ KOLA ČELNÍ

2 Ozubené převody ozubená kola přenášejí kroutící momenty bezprostředně z jednoho hřídele na druhý přenos sil - tvarovým stykem - bez prokluzu

3 Ozubené převody čelní převodovka

4 Ozubené převody planetová převodovka kuželočelní převodovka

5 Ozubené převody dvojicí ozubených kol dosáhneme - požadovaného převodu - změnu kroutícího momentu - změnu počtu otáček - změnu smyslu otáčení

6 Tvar boku zubů evolventní bok zubu je malou částí evolventy vzniká odvalováním bodu tvořící přímky po základní kružnici evolventní ozubení - necitlivé na malé změny vzdálenosti os hřídelů - snadná výroba - silná pata zubu

7 Tvar boku zubů cykloidní tvar boku zubu je malou částí cykloidy cykloida vzniká odvalováním bodu tvořící kružnice po základní kružnici (méně časté použití)

8 Ozubený hřeben roztečná kružnice kola s evolventním ozubením přejde v přímku boky zubů přímé ozubené hřebeny s kruhovým průřezem a s přímým ozubením

9 Soukolí spoluzabírající ozubená kola tvoří soukolí (rozdílný průměr kol - malé kolo pastorek) rozdělení podle vzájemné polohy os hřídelů - osy rovnoběžné (soukolí čelní s vnějším či vnitřním ozubením, hřebenové) - osy různoběžné (soukolí kuželové) - osy mimoběžné (soukolí šnekové či šroubové)

10 Rozdělení dle polohy os hřídelů osy rovnoběžné osy různoběžné osy mimoběžné

11 Výroba ozubených kol obrábění tvarových, většinou evolventních nebo cykloidních ploch vícebřitým nástrojem

12 Tvary zubů čelních kol přímé šikmé dvojnásobně šikmé šípové dvojnásobně šípové

13 Šípové ozubení - poznámka Během své svatební cesty v Polsku si André Citroen všiml, že tu jsou parní mlýny poháněny ozubenými převody s dvojitě šikmými zuby, které připomínají krovky. Po svém návratu do Paříže upravil tento systém pro potřeby ocelárenského průmyslu a nechal si ho patentovat. Když v roce 1919představil svůj první vůz, na jeho kapotě se skvěly dvojité krovky. Přestože byl v roce 1935 Citroen odkoupen Michelinem a v roce 1976 Peugeotem, Dvojité krovky zůstaly logem značky. POUŽITÍ - pro přenos velkých výkonů a točivých momentů - možnost střídavého smyslu otáčení - dobře snáší rázy a změnu velikosti zatížení - ruší axiální zatížení ložisek NEVÝHODY - malá přesnost výroby - větší hlučnost převodů - vysoká cena při výrobě

14 Metody výroby podle druhu ozubených kol čelní kola - zuby přímé, šikmé, dvojnásobně šikmé, šípové, dvojnásobně šípové, kruhové kuželová kola s přímými, šikmými nebo zakřivenými zuby šneky a šneková kola s přímými, šikmými nebo zakřivenými zuby

15 Metody výroby podle kinematiky obrábění dělící způsob - méně přesné (kusová a malosériová výroba) odvalovací způsob - přesné a výkonnější obrábění - sériová a hromadná výroba podle profese obrábění - frézování, obrážení, protahování (tváření, odlévání)

16 Čelní ozubená kola - výpočet

17 Čelní ozubená kola - výpočet ø roztečné kružnice.ød = m. z [mm] výška hlavy zubu...h a = m [mm] výška paty zubu.h f = 1,25.m [mm] výška zubu..h = 2,25.m [mm] ø hlavové kružnice...ød a = D + 2.m [mm] ø patní kružnice...ød f = D - 2,5.m [mm] hlavová vůle.c = 0,25.m [mm] rozteč.t = π.m [mm]

18 Modul normalizován

19 Příklad Vypočtěte základní rozměry čelního ozubeného kola - materiál s přímým evolventním ozubením (stupeň přesnosti 5), jeli dáno: modul m = 4, počet zubů z = 30, úhel záběru α = 20 a navrhněte způsob výroby (schéma, kinematika).

20 Čelní ozubená kola - výroba frézování - tvarové frézy - odvalovací frézy obrážení - hřebenové nože - kotoučové nože protahování - kotoučové protahováky - protahovací trny

21 ŠKODA - ozubená kola unikátní ozubené kolo s dvojitě šikmým ozubením ød ~ 4 metry váha ~ 35 tun maďarský zákazník hodnota kola ~ 10 7 Kč

22 Frézování dělícím způsobem frézka konzolová vodorovná - zuby přímé univerzální - zuby šikmé modulová tvarová kotoučová fréza profil frézy - tvar zubové mezery geometrie - γ = 0 nejčastěji 16) - α = (10 až

23 Kinematika fréza - hlavní řezný pohyb otáčivý obrobek - vedlejší přímočarý pohyb, upnut v dělícím přístroji - po vyfrézování zubové mezery pootočení o 1 rozteč nízká přesnost - sady fréz téhož modulu m - úhlu záběru α pro určité rozmezí zubů - pro modul m 8 sada s 8 členy - pro modul m 9 sada se 16 členy

24 Frézování dělícím způsobem konzolová frézka svislá fréza modulová tvarová stopková výroba i šípového ozubení označení fréz na boku (modul, úhel záběru, rozsah počtu zubů) použití - malé výkony

25 Frézování odvalovacím způsobem nejrozšířenější způsob přesná výroba kola bez ohledu na počet zubů daného modulu a úhlu záběru vysoká produktivita - všechny zuby kola se obrábějí současně nástroj - odvalovací fréza stroj - odvalovací frézka

26 Odvalovací frézy tvar evolventního šneku břity vytvořeny (8 až 12) drážkami - kolmé na směr stoupání šneku profil zubu lichoběžníkový (neodpovídá tvaru mezery) jedna fréza - všechna kola stejného modulu m a úhlu záběru α

27 Odvalovací frézy

28 Odvalovací frézy na ozubené hřebeny na šneková kola

29 Odvalovací frézka - kinematika fréza - současný otáčivý a posuvový pohyb obrobek - otáčivý pohyb za jednu otáčku obrobku naříznuty všechny zubové mezery

30 Kinematika

31 Frézování přímého ozubení osa frézy skloněna k ose obrobku o úhel β - úhel stoupání šroubovice frézy vyklonění frézy dle pravého či levého sklonu zubů

32 Frézování odvalovacím způsobem

35 Odvalovací frézky frézování ozubených kol čelních s přímými i šikmými zuby, šnekových kol frézovaných radiálním způsobem a jiných druhů ozubení frézovaných odvalovacím způsobem

36 Odvalovací frézky stroj - TOS ČELÁKOVICE OFA 16 CNC

37 Odvalovací frézky stroj - TOS ČELÁKOVICE OFA 32 CNC 6

38 Frézování šikmého ozubení fréza vykloněna o úhel (β + λ) nebo (β - λ) λ - úhel sklonu zubů kola

39 Frézování šikmého ozubení odvalovací fréza FETTE stopková speciálně seřízená odvalovací frézka - provedení náhonu vřetene se zvýšenými otáčkami - vysokorychlostní stůl - hydraulické upínací zařízení

40 Obrážení ozubených kol hřebenovým nožem nejpřesnější způsob výroby odvalovacím způsobem odvalovací obrážecí stroj - systém Maag obrážecí hřebenový nůž - 3 až 8 zubů lichoběžníkového tvaru základního profilu - geometrie γ = 0, α = 12 (v držáku nakloněn o úhel γ H = 6 30 => α = 5 30 )

41 Obrážení ozubených kol hřebenovým nožem nástroj - přímočarý vratný pohyb ve směru sklonu zubů obrobek - upnutý na otočném stole - otáčí se kolem osy - posouvá se podél nástroje

42 Obrážení ozubených kol kotoučovým nožem použití - vnější i vnitřní ozubení - zuby přímé i šikmé - ozubená čelní kola s několika věnci nad sebou (malý výběh nástroje) odvalovací obrážecí stroj - systém Fellows kotoučový obrážecí nůž - nástroj - tvar čelního kola s přímým ozubením - čelo vybroušeno kuželovitě

43 Kotoučový obrážecí nůž čelo vybroušeno kuželovitě vnější povrch kuželový - α = 6 kotoučové nože - stopkové - nástrčné

44 Kotoučové nože stopkové

45 Kotoučový nůž nástrčný

46 Obrážecí stroje - odvalovací obrážení ozubení různého druhu - nůž typu Fellows

47 Obrážení vnějšího ozubení

48 Obrážení vnějšího ozubení

49 Obrážení vnitřního ozubení

50 Protahování ozubených kol použití - hromadná výroba - vysoká výkonnost - přesnost nástroje - protahovací trn - kotoučový protahovák stroje - hydraulické protahovačky

51 Nástroje protahovací trn kotoučový protahovák - sada odstupňovaných tvarových nožů - vysoká trvanlivost

52 Kinematika protahování ozubených kol nástroj - hlavní pohyb přímočarý vratný (řezná rychlost až 10 m.min -1 ) obrobek - upnutý na otočném stole vedlejší pohyb - pootočení po výrobě zubové mezery - odsunutí při zpětném pohybu protahováku - zpětné nastavení do pracovní polohy

53 Materiály ozubených kol oceli na odlitky - málo zatížená kola (nevhodná struktura litého materiálu) konstrukční oceli tř.11 uhlíkové oceli tř.12 (většinou povrchové kalení) , ušlechtilé oceli - zušlechtěné , tepelně zpracované , , , , ,

54 Materiály ozubených kol šedá litina - málo zatížená soukolí - malé obvodové rychlosti (malá pevnost v ohybu, nebezpečí křehkého lomu) mosaz, bronz - použití v přístrojové technice

55 Materiály ozubených kol plasty - textolit, kapron, nyton, sylon - pro kinematické tj. bezsilové převody výhody - lehké, odolné proti korozi a chemickým vlivům, dobře tlumí vibrace, malá hlučnost nevýhody - nízká pevnost, špatná tepelná vodivost - zadírání

56 Tepelné zpracování povrchové kalení (HRC = 45 55) - malé moduly m < 3 (jen boky) - větší a velké m 3 (boky i pata zubu) - následuje nízkoteplotní popouštění cementování, kalení, popouštění (HRC = 58 63) - tloušťka cementační vrstvy max. 2 mm nitridování (HRC = 60 65) - tloušťka nitridované vrstvy (0,1 až 0,3)mm

57 Tepelné zpracování iontová nitridace (HRC = 58 62) nitrocementování (HRC =63 66) kola s povrchem tepelně zpracovaným - po tepelném zpracování nutno brousit vyjímka - iontová nitridace (nevykazuje zhoršenou kvalitu povrchu po tepelném zpracování a má velmi malou tloušťku tvrzené vrstvy)

58 Stupně přesnosti oz.kol 8 stupňů přesnosti dle max. dosažené drsnosti povrchu max. dovolené rychlosti (viz. ST 1 str. 665)

59 Dokončovací metody ozubená kola ve stupni přesnosti (1 až 4) dokončovací metody - ševingování - broušení - lapování - zaběhávání

60 Ševingování použití - nekalená ozubená kola - výroba odvalovacím frézováním či obrážením - zvýšení jakosti povrchu a geometrického tvaru zubů přídavek na ševingování (0,04 až 0,1)mm

61 Ševingování nástroj - ševingovací kolo - tvar přesného ozubeného kola daného modulu - drážky na bocích zubů tvoří břity

62 Kinematika ševingování ševingovací kolo je poháněné (rychlost až 140 m.mim -1 ) obrobek unášený osy mimoběžné - křížení s úhlem (5 až 15) nástroj nebo obrobek přídavný vratný pohyb v úvrati radiální přísuv kola

63 Ševingování osy mimoběžné osy mimoběžné

64 Broušení použití - po tepelném zpracování ozubených kol odstranění deformací - přesná ozubená kola - dstranění nepřesností po obrábění způsoby broušení - dělící způsob tvarovými kotouči - odvalovací způsob

65 Broušení dělícím způsobem brousící kotouč - tvar zubové mezery - méně přesné tvarový kotouč pro jeden bok zubu dva kotouče najednou - přesnější a výkonnější způsob l závisí na počtu zubů

66 Broušení odvalovacím způsobem přesné způsoby lichoběžníkový kotouč - jeden bod záběru po přímce a kotouč ve tvaru šneku - výkonný způsob další způsoby méně používané

67 Brusky na ozubení 6-profilová bruska 5-profilová bruska

68 Lapování lapovací kolo litinové lapovací pasta - brusivo s petrolejem či olejem dokončovací způsob kalených kol

69 Odjehlování ozubených kol stroj - GT 500 Gratomat parametry - průměr kola max. 400 mm - rozsah sražení (0,2 až 2) mm

70 Nové možnosti obrábění pětiosé obráběcí centrum C 50 U dynamik se speciálním trojrozměrným softwarem a čelním ozubeným kolem ø 800 mm

71 Nové možnosti obrábění 5 osé centrum dynamik + softwer + nástroj + NC program + chladící mazivo a sladění řezných parametrů = přesné polohování a dodržení přesnosti

72 Zdroje