B RÉSZ FOGAZOTT ALKATRÉSZEK GYÁRTÁSA ÉS SZERSZÁMAI

B RÉSZ FOGAZOTT ALKATRÉSZEK GYÁRTÁSA ÉS SZERSZÁMAI

Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

12. FOGASKEREKEK SZERSZÁMAI

ELŐÁLLÍTÁSA

ÉS

12.1. Bevezetés A fogazatok általában kinematikai párok – mozgást átvivő elemek – működő felületei. Ebben az értelemben fontos feladatuk, hogy e mozgásokat az előírt mozgástörvényeknek megfelelően vigyék át. Ez a kapcsolódó fogazatok geometriai jellemzőitől – közöttük a geometriai pontosságtól – függ elsősorban, mivel ezek jelentik a mechanikai kényszereket a mozgások számára. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A fogazott elemek e mozgásokat rendszerint jelentős energia- és erőátvitel mellett viszik át. A fogazott elemek geometriai és szilárdságtani méretezésén túl ez a fogazatkialakítás technológiája szempontjából sem lényegtelen. Pl.: • képlékenyen alakított azonos geometriájú teherbírása nagyobb, mint a fogazat forgácsolással előállított, • a fogazat geometriai pontatlanságai a dinamikus hatásokat is fokozzák, stb.


A fogazatok működés közbeni viselkedésére (kopás, kifáradás,

zaj,

megmunkálás

stb.) során

nagymértékben kialakított

hatnak

a

tulajdonságok,

mindenekelőtt a felületminőség. A fogazott elemek funkciója – a mozgás átvitelen kívül – a nyomatékok vagy erőhatások átvitelére alkalmas kötések létrehozása is lehet. Az ilyen fogazatok esetében a geometriai pontosságtól függ a fogakra jutó terhelések egyenletes vagy

egyenlőtlen

eloszlása.

Tehát

a

teherbírás

szempontjából fontos a szerelés (illesztés) zavartalan megvalósítása is. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Fogazatok megmunkálása a gépiparban tömegesen előforduló feladat. Ezért a fogazatkialakítás megmunkálási előírásainak

fontos

jellemzője

a

megmunkálási

teljesítmény is. A felületminőség, megmunkálási

a

geometriai

teljesítmény

pontosság

(termelékenység)

és –

a

mint

elsőrendű célok – eleve meghatározzák az alkalmazásra kerülő gyártási eljárást. A fogaskerékhajtásokat kerekek

az

tengelyvonalainak

egymással

kapcsolódó

(forgástengelyeinek)

viszonylagos helyzete és a fogazatot hordozó felület alakja szerint osztályozhatjuk. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Fogaskerékhajtások alak szerinti felosztása A fogazatot hordozó alak szerinti felosztásnál közös szempont, hogy forgástest alakúak, így az alaptest esztergán mindig megmunkálható. A forgástest jellemző alakja alapján három alapvető változatot különböztetünk meg: • henger (ide tartoznak a hengereskerekek külső vagy belső, valamint egyenes, ferde, illetve nyílfogazattal és a hengeres csigák), • kúp (ide tartoznak az egyenes, a ferde és az ívelt fogú kúpkerekek és tányérkerekek, hipoid és spiroid hajtások), • globoid (valamint a különböző toroid hajtások), • tányér (hengeres kerék tányérkerékkel, helikon-hajtás). alakúak. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Határesetként

említjük

hengereskerekeknél

a

a

végtelen

fogaslecet,

fogszámú valamint

kúpkerekeknél a 180o-os síkkereket. Fogaskerékhajtások tengelyhelyzet szerinti felosztása A

hajtópárok

forgástengelyeinek

egymáshoz

viszonyított helyzete szerint ugyancsak három eset lehetséges, a kapcsolódó hajtópár tengelyei lehetnek: • párhuzamosak, • metsződők, • kitérő helyzetűek. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Most már értelmezhetjük a • tengelytávolságot: ez bármilyen típusnál a két tengely normáltranszverzálisának a hossza (metsződő tengelyűeknél ez nulla), • tengelyszöget:

ez

vetületi

szög

valamelyik

tengelynek abban a síkjában, amelyet a másikkal

alkotna,

egymást.


ha

metszenék

E két fő jellemző mellett még számos tulajdonság alapján osztályozhatjuk

a

fogaskerék

hajtásokat,

struktúráját a 12.1. táblázat mutatja.


amelyek

12.1 táblázat Fogaskerékhajtások struktúrája Alak szerint (áll. áttételnél forgástest)

Henger

Kúp

Toroid

tengelyhelyzet szerint

párhuzamos, kitérő

metsző, kitérő

kitérő

fogazat iránya a tengelyhez viszonyítva

egyenes, ferde, nyíl

egyenes, ferde, ívelt

-

fogazat elhelyezkedése szerint

külső

belső

homlokon

paláston

kapcsolódás

gördülő

csúszó

profil

egyenes alkotójú

nem egyenes alkotójú

párhuzamos

hengeres kerék: -külső: egyenes, ferde -belső: egyenes, ferde

-

-

metsző

-

kúpkerékpár: egyenes, ferde, ívelt

-

kitérő

csavarkerékpár csigahajtás

hipoid (kúp) spiroid (csiga)

globoid


A teljesség igénye nélkül a besorolás szerint néhány hajtást és jellemzőit a következőkben bemutatunk. 12.1.1. Párhuzamos (hengereskerekek)

tengelyvonalú

fogaskerékhajtások

Párhuzamos tengelyű hajtások: • az egyenes fogú külső fogazatú evolvens hengereskerekek a mozgás átvitel során tengelytávra nem érzékenyek • a ferde– és nyíl fogazatú hengeres kerék zajszintje kisebb, nagyobb teljesítményátvitelre képesek, de a tengelyirányú erőkre figyelni kell • belső fogazatú hengeres kerekek nagy teljesítményátvitelre képesek a nagyobb kapcsolódó felület miatt, de méretük is nagyobb Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Jellemzőjük az a tengelytávolság és a 0° vetületi szög, valamint a 20°(15°) értékű kapcsolószög, a gördülő kapcsolódás. Szilárdsági szempontból profileltolást alkalmaznak, amely kihat a tengelytávra is. Különböző fogazatmegoldások találhatók a következő ábrákon: • külső fogazatú hengereskerék (12.1. ábra), • belső fogazatú hengereskerék (12.2. ábra), • fogasléc (12.3. ábra), • hengeres fogasív (12.4. ábra),


12.1. ábra Külső fogazatú hengereskerék Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

12.2. ábra Belső fogazatú hengereskerék

12.3. ábra Fogasléc

12.4. ábra Hengeres fogasív


12.1.2.

Metsződő

tengelyvonalú


(kúpkerekek) Metsződő tengelyű hajtások • az egyenes fogú kúpkerékhajtások gyengébbek, mint a hengeres hajtások, mert a fog vékonyodik a

kisebb átmérő felé;

• a ferde fogú kúpkerékhajtások teherbírása jobb, zajszintje kisebb; • az ívelt fogú kúpkerékhajtások teherbírása nagy, nagyobb sebességet bírnak, de a köríves fogazás

kivételével

köszörülhetőek. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

nem

Jellemzőjük, hogy tengelytávolságuk nulla, gördülő kapcsolódásuk van, rendszerint palást és homlokfelületű fogazat kapcsolódik (kúpkeréktányérkerék), például: • külső fogazatú kúpkerekek (12.5. ábra), • belső fogazatú kúpkerekek (12.6. ábra), • síkkerék (12.7. ábra), • kúpos fogasív (12.8. ábra). Metsződő tengelyvonalú fogaskerék hajtások tengelyvonalai által bezárt szög a tengelyszög Σw, o amely vagy 90 (derékszögű hajtások), vagy attól eltérő (12.9. ábra). Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

12.5. ábra Külső fogazatú kúpkerekek

12.6. ábra Belső fogazatú kúpkerekek


12.7. ábra Síkkerék

12.8. ábra Kúpos fogasív



Σw

Σw 12.9. ábra Metsződő tengelyvonalú hajtások, tengelyszög Σ a) Metsződő tengelyű fogaskerékpár (kúpkerékpár) b) Kitérő tengelyű fogaskerékpár (csavarkerékpár)

12.1.3. Kitérő (csavarhajtások)

tengelyvonalú


Kitérő tengelyű hajtások jellemzői: • csigahajtópárok hengeres és globoid alakkal, jelentős felületi teherbírással, nagy áttétellel, • csavarkerékpárok, kis teljesítményűek, foghajlásszögük azonos, • hipoid hajtások, amelyek ívelt fogú kúpkerekek kitérő tengellyel, így kétoldalt csapágyazhatóak, emiatt teherbírásuk nagy, zajszintjük kicsi, • spiroid hajtópárok, amelyek kúpos csigából és tányérkerékből állnak; ez átmenet a hipoid és csigahajtás között. Áttételi tartománya nagy, akár 1:300 is lehet.


A fenti megoldások jellemzője, hogy tengelytávjuk és tengelyszögük is van, rendszerint csúszó kapcsolódással érintkeznek, így radiális és tengelyirányú erők is ébrednek a fogazaton. Különböző kitérőtengelyű fogaskerékhajtások láthatók a következő ábrákon, például: • • • • •

csavarkerékpár (12.10. ábra), hipoidkerékpár (12.11. ábra), hengeres csigahajtópár (12.12. ábra), toroidhajtópár (globoidhajtópár) (12.13. ábra), spiroid hajtópár (12.14. ábra).


12.10. ábra Csavarkerékpár

12.11. ábra Hipoidkerékpár


aw

12.12. ábra 12.13. ábra Hengeres csigahajtópár Toroidhajtópár Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

12.14. ábra Spiroid hajtópár [49] Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

12.2. Fogazás előtti műveletek Mint ismeretes, a fogaskerék jellemző körei (12.15., 12.16., 12.17. ábra) az ISO R 701 illetve MSZ 7490/2 szabvány ajánlása alapján: a) a furatkör (száras és tengelyes keréknél csapkör), b) a fejkör, c) a lábkör és a közvetlenül nem mérhető körök (Ilyen a szerszámosztó kör, a talpkör, az alapkör).


A

fogazatok

jellemző

felületei

különböző

műveletekben készülnek, ezért az a), b) pontokban felsorolt körök egymáshoz képest szükségszerűen excentrikusak, egyszerre

míg

készülnek

a

c) el.

pontban Ezért

felsorolt

azok

körök

egymással

koncentrikusak, viszont központossági hibájuk van a konstrukciós

bázis

szerepét

játszó

furatkörhöz

(csapkörhöz) képest. (12.18. ábra) Ez szögsebességingadozást és dinamikus ütőhatást okoz, ezért a fogaskerékgyártás valamennyi fázisában gondot kell fordítani a helyes bázisválasztásra. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Evolvens

Evolvens

Osztókör

Osztókör Alapkör

Alapkör Evolvens

Osztókör Alapkör Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

12.15. ábra Evolvens fogprofil különböző alapprofil és azonos osztó- és alapkör esetén

12.16. ábra Evolvens fogazatok kapcsolódása Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illésés nevezetes körei

Fogárok

Fejszalag Fogfelület Fejkör Gördülõkör Osztókör Fog

Fogtõfelület

Fenékszalag

Határkör Lábkör Alapkör Fogprofil

Határpont

12.17. ábra Fogaskerekek jellegzetes felületei, élei és körei Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

D H7

B2 B1

a)

B2

B2

B1

0,01 B1

b)

12.18. ábra Bázisfelületek megmunkálása a) egyenes kúpkerék Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet,b) Prof. Dr. Dudás Illésesetén

Követelmény tehát az előírt alakhűség biztosítása, hogy a koncentrikus felületeket vagy egy műveletben, vagy a koncentrikus bázisról munkáljuk meg. Furatos keréken a bázis mindig a furat és a fogaskerék tengelyvonalára merőleges sík (az egyik homloklap), tengelyes és száras keréken pedig a csapágyhely és egy a fogaskerék tengelyvonalára merőleges sík. Követelmény ennek a két felületnek egy befogásban való nagyolása és simítása.


További megmunkálását azonban kúpos vagy expanziós tüskén lehetőleg csúcsok között végezzük (merev csúcsok). Célszerű a csúcsfészket köszörülni. A keréktest külső átmérőjének tűrése mindig negatív elhelyezkedésű legyen, hogy a fejhézag ne csökkenjen. A száras és tengelyes keréktest megmunkálását a csúcsfuratról végezzük. A B bázis mindig a csapágyhely (IT6) és egy, a fogaskerék tengelyvonalára merőleges sík. A fogaskoszorúnál először az illeszkedő felületeket nagyoljuk és simítjuk, majd a koszorút sajtolással vagy melegítéssel az agyra húzzuk és a további megmunkálást a főbázisról vagy a segédbázisról végezzük. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

12.3. Hengeres szerszámai

fogazatok

előállítási

módjai

és

A fogazott alkatrészek megmunkálása a gépgyártás legigényesebb

munkái

közé

tartozik.

Különleges

gépeket, nagy teljesítményű, pontos szerszámokat, jól képzett szakmunkásokat és technikusokat igényel. A fogaskerekek

a

legtöbb

gép,

szállítóeszköz

és

berendezés mozgató szerkezetének fontos részei. A fogaskerekektől nagy pontosságot, hosszú élettartamot, jó hatásfokot és zajtalan járást igénylünk. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A fogaskerekek gyártási módjának a megválasztásához figyelemmel kell lenni azok anyagára, méreteire a szükséges darabszámra, kialakítására (külső-, belső fogazat, tömbkerék, nyeleskerék, stb.) és megkívánt pontosságára. törvényszerűségei

A

választott pedig

fogazási

befolyásolják

a

módszer fogaskerék

konstrukcióját (pl. szerszámkifutás, előállítható modul, stb.).


A

gépgyártásban

általában

forgácsoló

eljárások

szokásosak a fogazat előállítására. A finommechanika (pl. számlálók, játékok és hasonlók) pontos fogaskerekei ugyancsak acélból készülnek, nagy darabszámok esetén a gyártáshoz automatákat alkalmaznak: alak-, vagy csigamarást, kisvastagságú fogaskerekeket csomagba összefogva darabonként

(pakettként)

munkálják

finomkivágással

meg,

készülnek.

műanyagkerekek általában fröccsöntéssel készülnek.


vagy A

Homlokfogaskerekek és fogaslécek megmunkálása A fogazáskor két fő eljárást alkalmazunk: • profilozó

eljárást,

amikor

a

fogaskerék

fogárokprofiljait alakos maróval, egymást követően, osztókészülékben alakítjuk ki, • lefejtő eljárást, amikor a fogárkok profiljait folyamatosan vagy szakaszos osztással, az alakító profilnak a fogaskerék gördülőkörén való

legördítésével hozzuk létre.


Alapfogalmak, értelmezések A

származtató

helyettesítő

felület:

általános

az

alakító

szerszámot

A

helyettesítés

modell.

alapkövetelménye, hogy a különböző megjelenésű (egyés sokélű felületű, különböző szögű, stb.) szerszámokat olyan felülettel helyettesítse, amely ugyanazon relatív mozgások mellett ugyanazon munkadarab felületet generál, mint a valódi szerszám.


F1

Fsz

k a 12.19. ábra Származtató felület és munkadarab kapcsolata F1 munkadarab felület; FSZ származtató felület; k szerszámgép a Dr. alakító mechanizmus Miskolci Egyetem, kinematikai Gyártástudományi lánca; Intézet, Prof. Dudás Illés

A származtató felület – munkadarab felületpár sok esetben azonos a burkoló és burkolt felületpár rég ismert fogalmával, annyival általánosabb, hogy értelmezhető olyan esetekben is, amikor matematikai értelemben vett burkolásról nem beszélhetünk, tehát szélek által metszett, élekben metsződő felületeknél is. A származtató felület és a munkadarab kapcsolatát jellemzi: • a kölcsönösség, • a megfordíthatóság, • a teljes kapcsolódás.


A hengeres fogaskerekek fogazata készülhet: • profilozó eljárással, • lefejtő eljárással. Pontosabb kerék lefejtő eljárással állítható elő, de a profilozó eljárást is használják.


A fogazat kialakítását tekintve alapvetően két elvet alkalmazunk a gyártásban: • közvetlen mozgásleképezés elvét, • közvetett mozgásleképezés elvét. a, Közvetlen mozgásleképzés: A kinematikai párok olyan megmunkálása, amikor a származtató felület ugyanolyan, mint a megmunkált felület kinematikai párja (pl.: csigakerekek gyártása lefejtő marógépen). Ebben az esetben a kinematikai párok egyikét szerszámként alakítják ki, a relatív mozgásokat és helyzetet beállítva - amely jellemző a kinematikai párok működés közbeni állapotára munkáljuk meg a másik párt (12.20 ábra). Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

12.20 ábra Példa közvetlen mozgásleképezésre tangenciális eljárással való megmunkálása MiskolciCsigakerék Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Alapvető hátránya e leképezésnek: • minden

különböző

kapcsolódó

párhoz

más

szerszám kell, • a gyártandó kapcsolódó párok alakját és méretét korlátozzák

a

szerszámkialakítások

és

méretek,

illetve a gépek szerszámtér

méretei. Minden folytonos megmunkálás relatív mozgások, illetve relatív mozgásinformációk leképezésének fogható fel, amely mozgások, illetve mozgásinformációk bizonyos feltételek

biztosítása

mellett

visszanyerhetők

egy

mechanizmusból, melynek része a megmunkált felület is. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A felületek kapcsolódási törvényeinek vizsgálata régi probléma, s több megoldási módszer is ismeretes. (Olivier [137], Altman [2], Litvin [120], stb.). b, Közvetett mozgásleképzés: A kinematikai párok olyan megmunkálása, amikor lehetőség

nyílik

szerszámokkal

ugyanazon –

felület

természetesen

különböző

különböző

relatív

mozgások mellett – történő megmunkálására, vagy fordítva, ugyanazon szerszámmal különböző relatív mozgást

megvalósító

kinematikai

előállítására 12.21 ábra. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

párok

(felületek)

Ez

a

lehetőség

arra

épül,

hogy

egy

adott

származtató felület (SZ) helyettesíthető egy másik származtató felülettel (SZ1), plusz a megfelelő relatív mozgásokkal.

Pl.

fogaskerék

fésűskéssel

előállításakor a származtató felület egy fogasléc.


történő

Sz

ω

Sz1 v

v

mdb.

.

. I.

II. vf

vf

ω

12.21. ábra Közvetett elve Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet,mozgásleképzés Prof. Dr. Dudás Illés

Ebben az esetben közvetlenül leképezzük az SZ származtató felület (szerszám) ω és v relatív mozgásait a munkadarab (mdb) megmunkált felületére. Megtehetjük azonban azt is, hogy ezzel az SZ származtató felülettel előbb előállítunk egy SZ1 származtató felületet (pl. egy metszőkereket) és ezzel munkáljuk meg a munkadarabot (12.22 ábra).


12.22. ábra Közvetett leképezés Az Sz és Sz1 származtató felülettel leképezett munkadarab


Ekkor azonban a munkadarab és SZ1 relatív mozgása a munkadarabhoz viszonyítva már más lesz, mint volt az SZ munkadarab párosításánál. Ez a második megoldás (metszőkerekes fogazás) az eredeti, ún. közvetítő származtató felületnek és relatív mozgásainak közvetett leképzése lesz a munkadarabra.


A közvetítő származtató felületet itt felfoghatjuk egy „vastagság nélküli felületnek”, amelynek I. oldalaival közvetlenül

mozgásképzés

útján

előállíthatjuk

a

munkadarabot, a II. oldalaival pedig a munkadarabbal is kapcsolódó másik származtató felületet (SZ1), amelyet akár szerszámként, akár a munkadarab kinematikai párjaként is egyaránt kezelhetünk. Ez a közvetett mozgásleképzésre

épített

szemlélet

a

technológus

számára különösen előnyös olyankor, amikor nem evolvens profilú fogazatok megmunkálása a cél. Vegyük például a Novikov fogazás esetét a 12.23. ábra alapján. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

sz 1

sz

A Novikov fogazás közvetítő származtató felülete

ger tszete n e . h me t d r ö g pszis elli

gör elli d. he psz nge is m r etts ze

te középvonal

körív

mdb.

12.23. ábra Közvetett leképzés Novikov fogazás esetén


Látható, hogy ha az SZ származtató felület II. oldalát egyszer fésűskésként kialakítjuk, akkor előállíthatjuk vele a jelölt elemét, illetve kinematikai pár SZ1-el köszörűkorongként (csak egy hornyot) kialakítva elkészíthető az a metszőkerék, amely a kinematikai pár másik elemét (munkadarab) ki tudja alakítani. Az SZ származtató felülettel a közvetett mozgásleképzés tovább fejleszthető, ha pl. az SZ1-el jelölt származtató felületet helyettesítjük egy SZ2 származtató felülettel és egy relatív mozgással 12.24 ábra. Ezzel a leképzéssel előállíthatunk egy olyan SZ2 származtató felületet, amely megfelel a modultárcsamarónak. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Sz1

12.24. ábra Modul tárcsamaróval való megmunkálás származtató felületei

v

f

Sz2 Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Jól érzékelhető, hogy a leképzésnek itt bemutatott sorozata révén a származtató felület egyre bonyolultabb profilúvá válik, s velük ugyanannak a munkadarabnak az előállítása egyszerűbb relatív mozgásokkal (egyszerűbb kinematikájú gépeken) valósítható meg. Ugyanez érzékelhető a másik irányba haladva a fogasléctől az egyélű illetve az egy ponton érintkező szerszám felé. A bemutatott legutolsó közvetlen leképezés során azonban már elmarad az az előny, hogy tetszőleges fogszámú kinematikai párokat állítunk elő ugyanazzal a származtató felülettel úgy, hogy azok tökéletesen kapcsolódjanak egymással (modul – marók azonos modul esetén is a fogszámtól függően eltérő profilúak). Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Természetesen az eredeti fogasléc alakú származtató felület (SZ) más módon is helyettesíthető egy SZ1 származtató felülettel, mint ahogyan azt az előzőekben megismertük 12.25 ábra. Ebben az esetben az SZ1 származtató felület relatív helyzete és mozgásai mások mint az előző példánál volt. Ez az eset megfelel az úgynevezett lefejtő fogmarás esetének.


12.25. ábra Lefejtő maróval Intézet, való Prof. gyártás származtató felületei Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Dr. Dudás Illés

Ezek után elemezzük a fogazatkialakító eljárásokat, melyek a technológiai gyakorlatban kialakultak és a fentebb

vázolt

mozgásleképezési

megoldások

valamelyikére épülnek. Fogazó eljárások (12.26. ábra) Mint

a 12.2.

táblázat

összefoglalásából

és

az

eljárásokat bemutató ábrából is látható, az eljárások három alapeljárásra a lefejtő-, a profilozó-, és az alakos üregelő eljárásra vezethetők vissza, melyeket a 12.25. ábrán vázolunk szemléletesen. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

12.2. táblázat Profilozó eljárás “Üregelő” alakadó eljárás Öntés Folyatás Fröccsöntés

Kúpkerék süllyesztékes kovácsolása

-

Osztó-profilozó Marás tárcsamaróval Marás ujjmaróval

Köszörülés alakos tárcsakoronggal

-

Lefejtő eljárások

Komplett profilozó

Folytonos lefejtő eljárás

Osztólefejtő

Külső-, belső fogazat: üregelése kivágása hideghúzása

Marás csigamaróval (Pfauter) Köszörülés csigakoronggal (Reishauer)

Köszörülés (Maag) (kétkorongos)

-

Hántolás finom hengerlés

Köszörülés (Niles) (egykorongos)

-

Fogvésés (Fellows)

Foggyalulás (Maag)

Fogazási módszerek


"Üregelő"-alakadó eljárás

Profilozó eljárás Osztó-profilozó (1,2) komplett profilozó (3,4)

2

1

z1

z1

4

1) Tárcsával-marás -köszörülés 2) Újjmaróval marás 3,4) Üregelés, kivágás, hideghúzás

Öntés Sajtolóöntés Folyatás Süllyesztékes kovácsolás

Lefejtő eljárás Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

3

Osztó-lefejtő eljárások

Folytonos lefejtő eljárások

1 1

z2

z1

3

1) Foggyalulás (Maag) 2) Köszörülés (Maag) 3) Köszörülés (Niles)

z2

z2

2

3

z1

2

Metszőkerék

1) Lefejtés csigamaróval, köszörülés csigakoronggal 2) Hántolás, lefejtőhámozás (simító hengerlés) 3) Fogvésés, metszőkerékkel

Alternáló - egyenesvonalú mozgás Előre - hátra végzett lefejtő mozgás Előre - hátra végzett forgómozgás

Folytonos előtolás Folytonos lefejtőmozgás Folytonos forgómozgás

Szerszám

12.26. ábra Fogazási eljárások vázlatai a mozgásokkal


12.4. „Üregelő”-alakadó eljárás Nem tévesztendő össze a forgácsoló üregelő eljárásokkal. A fogaskerék előállításhoz olyan „forma” (üreg) szükséges, amely a fogaskerék teljes térbeli alakját megjeleníti. Ez esetben a teljes fogaskerék (fogazat, homlokbütykök, körmök, stb.) öntéssel, porkohászati úton, sajtolással, vagy fröccsöntéssel készül. A módszer sajátos megoldása a kisebb méretű, nem vastartalmú fém vagy műanyag anyagú fogaskerekek tömeggyártásbani előállításának. Ide soroljuk a nagyszilárdságú acél kúp és hengeres fogaskerekek pontos kovácsolással és hidegfolyatással való gyártását is (12.26. ábra). Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

12.5. Profilozó eljárás A fogfelületek kialakítása hengeres fogaskeréknél végezhető profilozó vagy lefejtő eljárással. A profilozó eljárások az egyedi és kissorozatgyártás eljárásai. A fogaskerék fogárok-profiljait alakos maróval, egymást követően, osztókészülékben alakítjuk ki. A profilozó szerszámok olyan alakos szerszámok, amelyeknek az alakja megegyezik a készítendő fogaskerék fogárok normálmetszetével. A profilozó szerszámok csak az adott modulhoz és a modulon belül is egy adott fogszámú fogaskerék megmunkálásakor adnak megfelelően pontos profilt. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A profilozó szerszámot egy adott modulon belül egy más fogszámú kerék gyártásához felhasználni csak bizonyos kötöttségekkel lehet. Az ebből adódó profil és méreteltérés a gyártási tűréssel összegezve nem lehet nagyobb, mint az adott fogszámú fogaskerék tűrésosztályához tartozó tűrés értéke, továbbá az eltérésnek a tűrés alsó- és felső határain belül kell maradniuk. A gyakorlatban fogcsoportokat alakítottak ki a megengedhető hibatartományokhoz. Ide tartoznak: • profilozó modul tárcsamarók (12.27. ábra), • profilozó modul ujjmarók (12.30. ábra), • profilozó fogazókerék (üregelés) (12.34. ábra). Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

12.5.1. Osztó-profilozó eljárás A szerszám (tárcsa vagy ujjmaró, véső vagy kivágószerszám, üregelőtüske vagy köszörűkorong) egy fogüregben dolgozik és az osztást követően a folyamat ismétlődik (12.27. ábra). Előny: • viszonylag egyszerű a szerszám (lehet egyfogú vagy egyoldalas), • az osztás pontossága csak az osztóberendezéstől függ, • egyszerű gépen elvégezhető (egyedi kissorozat gyártás). Hátrány: • minden fogszámhoz és profileltoláshoz más-más szerszám kell (közelítésként fogszám csoportokat képzünk).


n forg.

γH

h

αh

r0

n osztó

h

. v előtoló

12.27. ábra Fogaskerék profilozó megmunkálása Miskolci Egyetem, Gyártástudományi n forg. Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Ez a módszer alkalmas a ferde és nyílfogazatok megmunkálására. ujjmaróval

Zárt

nyílfogazatok

készíthetők

azonban

marógépeken

csak

osztófej

segítségével. A marószerszám profilja függ a fogszámtól. Célszerűségi, gazdasági okokból csak

8-15 db-os

marókészleteket gyártanak azonos modullal. E miatt fogszám-csoportonként változatlan a származtató felület, tehát a megmunkált felület is egy adott fogszám kivételével

csak

közelítése

annak,

kapcsolódáshoz kellene. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

ami

a

pontos

Ennek során a fogakat alakos tárcsamaróval alakítjuk ki, amelynek profilja megfelel a fogárok alakjának. Modultárcsamarókat (12.27 ábra, 12.28. ábra) vagy modulujjmarókat (12.27. ábra, 12.30. ábra) használunk. A fogárok kimarása után a kereket egy fogosztással elforgatjuk, és marjuk a következő fogárkot.


Nagy

előnyt

jelent,

hogy

felhasználhatjuk

az

osztókészülékkel felszerelt, egyetemes marógépeket (12.29. ábra). Ezért ezt az eljárást kisebb üzemekben és javítóműhelyekben alkalmazzuk, ahol kis darabszámú fogaskereket kell készíteni, és a fogazásnak nem kell túlságosan pontosnak lennie. A profilozást alkalmazzuk olyan nagy átmérőjű és modulú homlokfogaskerekek gyártásához

is,

lefejtőmarógépek.

amelyekhez Nyílfogazatú

nem

készülnek fogaskerekek

gyártásához is alakos ujjmarókat használunk. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

h

V

ε r0

12.28. ábra 12.29. ábra Evolvens fogazatot készítő Profilozó fogazás osztó tárcsamaró készülékkel Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

h

r

0

ε

12.30. ábra 12.31. ábra Evolvens fogazatot készítő Nyílfogazat marása ujjmaróval Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés ujjmaró

Ezzel

a

módszerrel

megmunkálása

a

történhet.

ferdeZárt

és

nyílfogazatok

nyílfogazatok

csak

ujjmaróval készíthetők el. A megmunkálási feladat egyetemes marógépeken osztófej segítségével oldható meg. m > 7-8 mm esetén a 15 db-os szerszámsorozat használható.

Általában

5

m/s-ig

használhatók

a

profilozással gyártott kerekek. Pontosságuk 10. osztály szerintiek. Mindegyik

maró

több,

meghatározott

tartományba eső fogaskerék gyártására alkalmas. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

fogszám

A fogprofil marókat a szabványos modulokhoz az MSZ05

26.4670

szabvány

szerint

gyártják.

A

maró

homlokfelületén feltüntetik a modult, a kapcsolószöget és a kerék fogszám tartományát. Az alakos tárcsamarók homlokszöge γh = 0; a hátszöget a hát hátraesztergálásával képezzük ki, ennek nagysága αh = kb. 10°; ahhoz, hogy kellően nagy hátszög keletkezzék

a

fogoldalakon,

legalább

szükséges (12.32. ábra).


αb

=

2…4°

A szabványos fogprofil marók profilméreteit az MSZ-05 26.4671-es szabvány tartalmazza. A profil egyes pontjainak koordinátáit ki is lehet számítani. A számításban az m modulból kell kiindulni, figyelembe véve a kerék z fogszámát és az α kapcsolószöget. A következőket határozzuk meg: A kerék osztókörének sugara:

m⋅z r0 = 2

A kerék alapkörének sugara:

ra = r ⋅ cos α

A kerék fejkörének sugara:

r f = r0 + m


Az A pont derékszögű koordinátái a simítómaró profilján az y tengelyre (amely azonos a fogárok tengelyével) és arra merőleges x tengelyre xa = rf ⋅sinδA; ya = rf ⋅cosδA


γH N

αh H

N

κ αβ

V

N-N

d0 df

κ

κ

tgαB

tg α h

12.32. ábra Forgprofil-tárcsamaró forgácsoló része Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

y

XA

A a

l

R

12.33. ábra A fogprofil meghatározása

Rb

f

r0

R

rt

invα a invα

δR

δA

α 0


tg α B yA

b

tgα B

αa

D C x

A δA szög:

δ

= δ

a

ahol:

R

+ inv α

A

− inv α

180 90 δR = = 2⋅ z z

és az evolvens függvény:

invα = tgα − arcα inv α A = tg α A − arc α a δA szög fokokban:

δ

o

A

= δR +

180

(invα A − invα )

π Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A

Hasonló módon határozzuk meg a további pontok koordinátáit (12.33 ábra) a kerék fejköre és lábköre között választott sugarakon, mint pl. az R, a B és más pontok koordinátáit. A pontok koordinátáinak a felhasználásával alakos kést készítünk a maróalak hátraesztergálásához. Az átmenetet a fogcsúcs és a fogoldal között R1 sugárral kerekítjük le, ami függ a modultól és a kerék fogszámától. A profilozó eljáráshoz tartozik a fogazat üregelés is.


előalakító fogalak az előalakító fogalak profiljának származtatása

kalibráló fog

12.34. ábra FogazatIntézet, üregelő megmunkálása Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Prof. Dr. Dudás Illés

Keskeny fogaskerekek fogazatainak kialakítására alkalmas ez az eljárás, tömeggyártás viszonyai között. A módszerből eredendően fogazathiba lép fel. Ha ezt a megmunkálást hántolás vagy köszörülés követi, akkor pontos fogazatok gyártásnál is használható az eljárás előmunkálásra. Az elmondottakon kívül számos más profilozó fogazatmegmunkáló eljárás van még (pl. Grób, Shear Speed, külső profilozó gyalulás, állítható szerszámmal) vagy tervezhető meg.


Azok az eljárások, melyek tömeggyártás céljaira csak egy meghatározott fogazat kialakítására szolgálnak, pontosság és felületminőség biztosítása tekintetében egyenértékűek

lehetnek

a

lefejtő

eljárásokkal.

A

megmunkálási teljesítmény tekintetében viszont jóval felülmúlhatják

azokat,

mert

egyszerűbb

(elemibb)

mozgások közvetlen leképzése útján alakítanak és ezek a

mozgások

egymástól

kinematikailag

rendszerint

függetlenek. A következő oldalon, a 12.35. ábrán: Grób-féle hideghengerlés (ütőtestes hidegalakítás) kinematikája látható Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

c

a b

a

b

b

fa b

c

b

b

U a - Munkadarab b - Szerszám (hideghengerlő görgő) c - Szerszámpálya f a - Axiális előtolás U - Alakítási zóna

c

c


a

fa

Az eljárás megmunkálási hibáinak fő forrásai A profilozó

eljárás

jellegéből

adódóan

a

következő

hibaforrásokra kell számítani: •

a származtató felület hibái,

•

a relatív helyzetek (pl. osztás) pontatlanságai,

•

valamely irányban a mozgás leképzés szakaszos jellege (pl. maráskor a

forgácsoló

száma miatt).


élek

véges

A művelet során a fogároknak megfelelő alakú szerszám a fogoldal irányába mozog. A szerszám és a fogaskerék teljes fogprofilon érintkezik. A szerszámgép pedig egyszerűbb mint a lefejtéssel dolgozó gépek. Mint már említettük a fogfelületek kialakítása hengeres fogaskeréknél végezhető profilozó vagy lefejtő eljárással. A profilozó eljárások az egyedi és kissorozatgyártás eljárásai. A fogaskerék. Fogárok-profiljait alakos maróval, egymást követően, osztókészülékben alakítjuk ki. Nagy előnyt jelent, hogy felhasználhatjuk az osztókészülékkel felszerelt egyetemes marógépeket.


12.5.2. Komplett profilozás Az egész fogaskerék teljes fogazata egy kivágó-, húzó-, vagy üregelő szerszámmal készül el. A módszer előnye, hogy az acél vagy más fém alapanyagú kisméretű fogaskerekek külső vagy belső fogazatának tömeggyártásbani előállítására alkalmas. A megoldás hátránya, hogy minden fogalak és méret más-más különleges és drága szerszámot igényel. [62] Az eljárás megmunkálási hibáinak fő forrásai: • a származtató felület hibái és a relatív helyzetek (pl.: osztás) pontatlanságai, • esetleg valamely irányban a mozgás leképezésének szakaszos jellege (pl.: üregelésnél a forgácsoló élek véges száma) miatt.


12.6. A fogalak lefejtése A

lefejtőeljárás

burkolóvágással

hozza

létre

a

fogalakot. Ez esetben a szerszám forgácsoló mozgásán (gyalu, véső, maró, hántoló, köszörülő mozgás) és előtoló mozgásán kívül még lefejtő-(legördülő) mozgás is fellép az előállítani kívánt fogaskerékhez képest. Ez ugyanúgy valósul meg, mint ahogyan a vele járó keréken legördülve (pl. egy fogasléc is) tenné. A kerék fogoldala a szerszám-éllel való burkolással jön létre (12.35. ábra).


Az eljárás előnye: • valamely szerszámmal azonos modulú, de tetszőleges fogszámú és profileltolású munkadarab előállítható, • a jobb és a bal oldal külön-külön való előállítása esetén (pl. MAAG fogköszörülés és kúpfogazat előállításakor is) ugyancsak és tetszőleges fogszámú fogazat előállításához. egy szerszám kell adott modultartomány


Tudni kell, hogy bizonyos szerszámprofilok esetén (pl. alámetszett vagy tört profil esetén) a fej élszalag letörésének az előállításához, vagy hántoló keréknél a fogszám, profileltolás adott alkalmazási tartományával kell számolni.


12.6.1. Osztó-lefejtő eljárás A szerszám lefejtő mozgása szakaszos. Előre-hátra mozgás valósul meg, amikoris a fogaskerék egy vagy több foggal való osztása után azonos módon újra kezdődik a folyamat. Előnye: • az egyszerű és pontosan gyártható szerszám (fogasléc alakú fésűskés vagy egyenesoldalú köszörűkorong), • a fogosztás pontossága független az asztal és a szerszám meghajtástól és azt csak az osztóberendezés befolyásolja, • az osztáshiba nem periódikus. Hátrány: • Egyetem, a visszafutás és Intézet, osztómozgás időveszteség. Miskolci Gyártástudományi Prof. Dr. Dudásmiatti Illés

12.6.2. Folytonos lefejtés Ez esetben a lefejtő-mozgás állandó, azt az osztás nem szakítja meg. Szerszámként metsző-, hántoló-, hengerlőkerék, vagy maró-, köszörű-, és hántolócsiga szolgál. A megoldás előnye: nincs fogról fogra való osztás, így megszakítás nélküli a munka. A fogazás pontossága az osztócsiga, az előtolóorsó, a hajtólánc váltókerekei pontosságától függ (a hiba periodikusan változik).


Lefejtő eljárásnál a szerszám kinematikus nyoma hozza létre a fogprofilt. A szerszám és munkadarab egymáson legördül. A fogazó szerszám profilja a fogaslécnek vagy a fogaskeréknek felel meg, ezért minden modulhoz egyetlen szerszám elegendő bármely fogazáshoz, fogszámtól függetlenül. A szerszám lassú legördüléssel forgácsol és a fogárkot egyszerre csak két alkotón érinti.


A szerszám: • nagyoló, • elősimító, • simító kivitelben készül. Az alkalmazott szerszámtól függően a lefejtést háromféle módon végezhetjük (12.36 ábra): • lefejtő maróval (a szerszám menetfelületen fogazott), • metszőkerékkel (a szerszám véges fogazású kerék • megfelelő élszögekkel), • fésűskéssel (a szerszám fogasléc, megfelelő • élszögekkel kiképezve). Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Maag

Pfauter

Fellows

vc ft fa

vc vc fw

fw

f

fw

f

fw

12.36. ábra Fogaskerék megmunkálás Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés lefejtéssel

12.6.3. Fogvésés fésűs késsel (MAAG-eljárás) A foggyaluláshoz szükséges fogasléc alakú lefejtő gyalulószerszámokat Sunderland angol mérnök 1908-ban szabadalmaztatta. Mivel a zürichi MAAG-gyár a szerszám licencét kizárólagos joggal egész Európára megvette, a fésűskéseket általában Maag-kés néven ismerik, míg a módszert magát Maag eljárásnak.


Ezen az eljárási elven működő gépeken kialakíthatók egyenes és ferdefogazatú külső hengeres felületen lévő fogazatok, de más periodikus profilok is. A gép munkatartományán belül azonos szerszámmal különböző fogszámú fogazatok állíthatók elő. Viszonylagos előnye a származtató felület „egyszerűsége” és a szakaszos osztás (a megmunkálási hibák kevésbé összegződnek). Az eljárás leírt jellemzői, de az ilyen gépeket gyártó cégek tradíciói is közrejátszanak abban, hogy a gazdaságosan elérhető fogazat- pontosság megfelel az MSZ szabványban rögzített IT6-os pontossági osztály előírásainak, vagyis valamennyi univerzális fogazó eljárás között a legjobb. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A

felületminőség

befolyásolható (velőtolás),

a

illetőleg

jellemezői legördülő a

véső

közül mozgás

mozgás

az

érdesség

sebességének löketszámainak

változtatásával (burkoló vágások száma változik). A megmunkálási teljesítményt korlátozza az, hogy a forgácsoló főmozgás nem folytonos, hanem alternáló mozgás (tömegerők, egyik löket üresjáratú). Emiatt csak a gyorsacél szerszámok forgácsoló képességét lehet kihasználni.


A MAAG típusú gépen fogazatkialakítás m ≤ 4 mm-es modul esetében még „teliből” is egyetlen fogással történhet; az m > 4 mm esetén viszont a fogazatot célszerű

előmunkálni

(nagyolás).

Az

előmunkálás

rendszerint lefejtő marógépen a leggazdaságosabb, de egy használtabb MAAG fogazógépen is megvalósítható, ha csak ilyen gép áll rendelkezésre (12.37 ábra).


a

. + vforg.

n velőt.

fogásvételi mozgás

02

03

01 05

04 III.

II.

III. Maageljárás mozgásciklusa

I.

3

II. 4

2

1

I.

5

12.37. ábra Fogvésés Intézet, fésűsProf. késsel (MAAG-eljárás) Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Dr. Dudás Illés

ismétlés

I. Induló helyzet. II. A szerszám első foga befejezte egy fogárok teljes kimunkálását. III. A munkaciklus véghelyzete. a– 1– 2– 3–

a teljes fogásmélységnek megfelelő helyzet, gyors megközelítés, egy fogárok lefejtése, a fésűs kés hossza által meghatározott L = k ⋅ px hosszúságú munkamenet (az osztás egész számú többszöröse), 4 – gyors visszagördülés, 5 – gyors kigördülés és osztás annyi fogosztással, amennyi fog a fésűskésen legördülhet.


ω mdb

i (kin. kapcs.)

12.38. ábra A MAAG-eljárás kinematikája Ferde fogazat vésésekor lehet a 12.39. ábrán lévő megoldás (a rá és túlfutás különbözik).


β

β

hosszú lökethossz

ráfutás vésés

ráfutás rövid lökethossz

vésés mdb. kifutás

mdb. kifutás

a)

b)

12.39. ábra Ferde fogazat vésése a) Egyenes fogú szerszámmal (hosszú lökethossz) b) Gyártástudományi Ferde fogú Intézet, szerszámmal lökethossz) Miskolci Egyetem, Prof. Dr. Dudás(rövid Illés

Ferde

fogazatok

előállítására

„pótmozgás”

nem

szükséges. A szerszám ferde elhelyezését a munkadarab fogirányának megfelelően el kell fordítani. Ez pedig a 12.39es ábrának megfelelően a löket szükséges hosszát is befolyásolja. A származtató szerszám

úgy

kialakulásához

felület

szabályos

konstruálható, szükséges

hogy

homlok-

fogasléc. a

Ehhez

forgácsoló

illetve

él

hátszögeket

biztosítjuk a forgácsoló élt kimetsző felületeken. Pl. evolvens fogazatok megmunkálásához (12.40. ábra). Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

származtató felület

vsz

αH

szerszám γH

vforg.

r2 A

p = m ⋅π t0 S0 = 2 ha = h f = 1,25 ⋅ m

α 0 = 20°

2α 0

A

s0

p

α

r1 ha

hf

12.40. ábra MAAG fésűskés geometriai kialakítása


,

α=5°30

, ° 6 30

Előtolás (löket) iránya

78°

késtartó

D

12.41. ábra Fésűskés forgácsoló szögei, ferde befogással Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

o

o

A késen γ = 0 , ferde beállításkor γm = 6 30’ (homlokszög) és αH = 5o30’-re kiadódik (12.41. ábra), mivel élezéskor a kést α1S = 12o-ra kell beállítani (12.42 ábra).


12°

α< α0

12.42. ábra Fésűskés élezése a hátfelületen Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Ha γ ≠ 0, akkor a szerszám hátfelületének kialakításához szükséges (vSZ irányban mozgatott) profil szöge α ≠ α0 (α < α0) (12.42 ábra). Szabványos fésűskéseknél αf = 6o30’ és γf = 4o o homlokszög esetén γA ≈ αA ≅ 2 -ra adódik. A származtató felületnek megfelelő szerszám fenti módon történő kialakítása (vSZ irányú profileltolódása) abból az ésszerű követelményből adódik, hogy a kopott szerszámok újraélezésével egyszerűen lehessen „újratermelni” az eredeti profilt. Az újraélezés a homlokfelületen történik (ez a legegyszerűbb). Belátható, hogy ez a követelmény nem teljesülne, ha pl. ahhoz ragaszkodnánk, hogy a profilvonal mentén az α hátszög legyen állandó. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Gyakran a homlokszög profil menti kis értéke (γI) kedvezőtlen a forgácsolás feltételeire és ezért azt növelni törekszenek a 12.43. ábrán bemutatott megoldásokkal.


m<10 mm m>10 mm

γ γ a ) kis-és közepes modulok esetén

b ) nagyobb modulok esetén

12.43. ábra Fésűskés homlokfelület γ szögének növelése Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

αn

hn

4

t

αh

5

hh αH

12.44. ábra A fésűskés szerszámszögeinek meghatározása

γH 2 1

α x

3

t

h


Az 1. ∆-ból:

h hh = cosγ H

A 2. ∆-ból:

h ⋅ cos(α H + γ H ) hn = cosγ H

A 3. ∆-ból:

x = h ⋅ tgα

A

h ⋅ tgα tgα n = hn

4.∆-ból:

Az 5. ∆-ból:

h ⋅ tgα tg α h = hh


1-:2

°

12.45. ábra

1-: 2 °

0.55m

Különféle fogkorrekciókat vagy ráhagyásokat (pl. köszörülésre) oly módon lehet biztosítani, hogy módosítják a származtató felületet. Pl. az evolvens fogazat fejrészének lenyesése a 12.45. ábra szerinti szerszámprofil-módosítással oldható meg.

Szerszámprofil módosítása


Hasonló módon módosított profilúak azok a fésűskések, amelyek

nagyoláskor

köszörülési

ráhagyással

simítási alakítják

(12.46. ábra).


vagy ki

simításkor a

fogazatot

.

0.1√m

0.25

.

a b c

1.25m

r1

0.15√m

.

0.1√m

a) nagyoló szerszám simítási és köszörülési ráhagyással b) simító szerszám köszörülési ráhagyással c) készremunkáló szerszám

20

r1 ≈ (0,36 ÷ 0,37 ) ⋅ m °

12.46. ábra Nagyoló-, simító-, készremunkáló szerszámprofil

r2 ≈ 0,2 ⋅ m 0,25 ⋅ m r1 = 1 − sin α 0 α 0 = 20 o c = 0 , 25 − nél

0 Illés Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás

r1 = 0 ,38 ⋅ m

Adott fogazat megmunkálásához a fogazógépen különféle beállításokat kell végezni. a) Legördülés beállítása oly módon, hogy megmunkálás közben a munkadarab forgó- és egyenes vonalú haladó mozgása az alaphengeren történő csúszásmentes legördülés feltételeinek megfelelően legyen kinematikailag összehangolva. Ezt a fogazógép kinematikai láncának kijelölt helyén a szükséges módosítást biztosító cserekerék (rendszerint 4 db) felszerelésével lehet megoldani. A szükséges cserekerekek kiválasztását gépkönyvi táblázatok teszik egyszerűvé. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

b)

c)

A fogosztás beállítása annak függvényében, hogy a megmunkálandó fogaskerék osztóhengerének kerülete hogyan viszonyul a fésűskés megmunkáló hosszához. A gépen a teljes kerület egész-számú „elosztásához” megfelelően beállítható osztószerkezet van. A fogirány beállítása a vésőkosnak a munkadarab tengelyéhez viszonyított beállításával (elfordításával) valósítható meg. Egyenes fogazatok megmunkálásakor a vésőkos mozgása (vezetékének iránya) párhuzamos a fogaskerék tengelyével.


Ferde fogazatok megmunkálásakor az osztóhengeren mérhető β fogferdeségi szöggel kell elfordítani a kos vezetéket a fogazat emelkedési irányával ellentétes irányban (β = - βkos). d) Forgácsolósebességet a vésőkos percenkénti löketszámával állítjuk be a kerékszélesség által meghatározott lökethossztól (H) függően: n löket

1000 ⋅ v max ≅ H

vagy

n löket

1000 ⋅ v köz = H

ahol: n: - percenkénti löketszám. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

(min-1)

(12.2)

A legördülési sebesség (kerületi előtolás) beállítása cserekerekekkel

vagy

beépített

módosítások

bekapcsolásával lehetséges. Ilyenkor abból indulunk ki, hogy megmunkált fogfelület felületi egyenetlenségei egy adott értéket ne haladjanak meg. Ezen egyenetlenségek annál kisebbek, minél több burkoló vágással fejtjük le a fogaskerék fogát.


Rm

ax

12.47. ábra Alakhiba a burkoló vágások számának függvényében


Az egy fogra jutó burkoló vágások száma a löketszámmal egyenesen, míg a legördülési sebességgel fordítottan arányos. Táblázatok vagy diagramok könnyítik meg az Rmax előírt értékéhez a szükséges burkolóvágások számának (ib) meghatározását. Ennek és a löketszámnak (n) az ismeretében a legördülési sebesség (kerületi előtolás) számítható. Pl. evolvens fogazatokra:

m⋅π fk = ⋅n 2 ⋅ ib

[mm/min]


(12.3)

ahol: ib : egy fogoldal lefejtéséhez szükséges burkolóvágások száma m : modul n : löketszám. A fogazat

előírt

többfog-méretének

beállítása

(fogásvétel) egy vagy két próbafogás alapján a gép fogásvételi mechanizmusa segítségével végezhető el (12.48. ábrán az a méret beállítása).


12.48. ábra Többfog-méret mérése mérőműszerrel


A próbafogás többfogméret

után

mérhető és

ismeretében

a

a rajzon előírt

szükséges

korrekciós

fogásvétel nagysága számítható. Pl. egyenesfogú hengeres evolvens fogazat esetében:

∆a =

W(n ) − W(n )t 2 ⋅ sinα

ahol: ∆a: tengelytáv változás W(n): n fogszámnál a többfog-méret W(n)t: többfog-méret fogásvétel előtt α: kapcsolószög. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

(12.4)

Nem evolvens fogzatok esetében, vagy nagymodulú evolvens fogazatok esetén többfog-méret helyett más fogazat jellemző – pl. fogvastagság az osztóhengeren – mérésével valósítják meg a megmunkálás közbeni ellenőrzést (a rajz szerinti állapot beállítása céljából).


12.6.4. Fogvésés metszőkerékkel (Fellows-eljárás) Ez

a

fogazat-kialakítási

eljárás

megfelel

a

fogaslécnek, mint közvetítő- származtató felületnek. A közvetett leképezés egyszerűbb relatív mozgásokkal, de bonyolultabb szerszám segítségével valósul meg. Erre az eljárásra épülő gépeken külső és belső egyenes fogú (ferde fogú) hengeres fogazatok, de más periodikus profilok is előállíthatók. Fogasléc is előállítható korlátozott hosszban (metszőkerékkel).


Ferde fogazatok kialakításához külön gép-tartozékra, a csavarmozgást biztosító vezérpályára és ferde fogazatú metszőkerékre van szükség (pl. TOS 04 – 4 gép kinematikai vázlatán). Valamennyi fogferdeséghez külön vezérpálya és metszőkerék szükséges. Ezért ritkán és csak tipizált fogferdeségű kerekeknél vagy nagysorozatú gyártásban alkalmazzák (pl. 15°, 23°, 30°). A ferde fogazású metszőkerekek előtolását (alapforgását) a gép beállításával, a fogferdeségi szögnek megfelelő pótmozgást (pótfogás) pedig vezérpályával (spirál vezetékkel) biztosítjuk, amely e szerszámot minden egyes löketnél megfelelően elforgatja. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Ez azt jelenti, hogy más-más átmérőjű metszőkerekekhez más-más

csavarvezeték

kell

még

akkor

is,

ha

a

metszőkerekek ß0 fogferdeségi szöge egyébként azonos. A szerszám és munkadarab forgásiránya belső fogazásnál azonos. A gép kinematikai láncába történő beavatkozással további

lehetőségek

nyílnak

különleges

fogazatok

előállítására. Származtató felület: a megmunkált felület konjugáltja (amely

azt

szögsebességű

párhuzamos

tengelyek

forgómozgások

révén

körüli

állandó

leképezi).

Pl.

evolvens fogazatú fogaskerekek esetében egy azonos modulú kapcsolódó fogaskerék. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A metszőkerék felfogható egy olyan általános fogazású fogaskerékként, amelynek profileltolódása (x) változó. Erre azért van szükség, hogy a szerszám a legegyszerűbben – homlok-felületén – többször újraélezhető legyen. Belső fogazatok készítésekor különös gonddal kell eljárni a szerszám fogszámának kiválasztásánál. Itt ugyanis felléphet fogtő alámetszés, fogfej lenyesődés (ún. előtolási interferencia), ha a szerszám fogszáma túl kicsi, vagy túl nagy a fogazandó belső felület fogszámához viszonyítva. Szabványos metszőkerekek használatakor ezeket az interferenciákra ellenőrizni kell, míg új szerszám tervezésekor ezek elkerüléséből kell kiindulni (ennek bemutatására itt nincs mód). Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A munkadarab körbefogazása egy vagy több fogással történik a modultól függően (ennek megfelelően egy, kettő vagy három lépcsős vezértárcsát használunk, amely a fogásvételi mozgását vezérli).


kos szekrény

állvány v

munkadarab

szerszám forgó tárgyasztal

12.49. ábra elrendezése Miskolci Egyetem, Fogmetsző Gyártástudományigép Intézet,kinematikai Prof. Dr. Dudás Illés

v forg. munkadarab

ωmdb. nosztó

szerszám

ωsz.

nelőtolás

gyors előtolás fogásv. mozg. löket

löketvégi asztalmozgás a szerszám kiemelése miatt

12.50. ábra Metszőkerekes Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet,fogvésés Prof. Dr. Dudásmozgásviszonyai Illés

z i= z v

.1 szerszám

mdb. 2

teljes fogásmélység

.

h 1 2

12.51. ábra (Fellows) eljárás vezérlése Miskolci Egyetem,Metszőkerekes Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

a) egyenes alkotójú

b) ferde alkotójú

12.52. ábra Egyenes és ferde fogú hengeres fogazatok kialakításának (Fellows eljárás) mozgásviszonyai


A szerszám kettőslöketeinek a száma a kis tömegerők miatt nagy lehet. nkl = 400 ÷ 1000 1/min Erre az eljárásra épülő gépeken kialakíthatók külső és belső egyenes fogú (ferde fogú) hengeres fogazatok, de más periodikus profilok (pl. sokszög profilúak) is e mozgásleképzés elveinek megfelelően (12.52 és 12.53 ábrák).


munkadarab

szerszám

12.53. ábra Belső periodikus profilok előállítása Fellows eljárással Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

2

3

1


12.54. ábra Ferde fogazat előállítása metszőkerékkel, cserélhető csavarvezeték segítségével 1. csavarvezeték, 2. vezetőhüvelyt forgató kerék, 3. vezetőcsap

Feltétel:

mhl = mh2 = mhs ;

β1 = β 2 = β s

A kapcsolódó párok ellentétes emelkedésűek. A feltétel alapján is:

d0 = mh ⋅ z

(12.5)

Ábrázolva a βs és βv alapján az emelkedést és kapcsolatot a szerszám és a vezérpálya között, a 12.55. ábra alapján a szükséges összefüggések felírhatók.


βv

dv

metszőkerék

csavar vezeték d cs d cs .π d v .π Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

( mivel együtt kell mozogniuk )

βs

H s = Hv = d os .π . ctg β s = =d v . π . ctg β v

12.55. ábra Ferde fogazat előállításának feltétele

A

d 0s ⋅ ctgβ s = d v ⋅ ctgβ v

(12.6)

d 0s ctgβ v tgβ s = = d v ctgβ s tgβ v

(12.7)

és a

összefüggéssel írható fel az átmérők és szögek közötti arány.

A

metszőkerék

és

a

csavarvezeték

emelkedésszöge nem azonos, hanem annak tangensei egyenesen arányosak az átmérőkkel. A csavarvezeték emelkedési

szöge

nem

azonos

emelkedési szögével. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

a

metszőkerék

Ebből még az is következik, hogy különböző d0s1 és d0s2 átmérőjű metszőkerekekkel, ha β0 szögük azonos, ugyanaz a munkadarab megfogazható, de:

H s1 H s2 = d 0s1 d 0s2

egyenlet értelmében emelkedési szögük nem azonos, tehát a csavarvezetékek Hv1 és Hv2 emelkedése is eltérő. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy más-más átmérőjű metszőkerekekhez más-más csavarvezeték kell még akkor is, ha a metszőkerekek β0 fogferdeségi szöge egyébként azonos. A szerszám és mdb forgásiránya belső fogazásnál azonos. A gép kinematikai láncába történő beavatkozással további lehetőségek nyílnak különleges fogazatok előállítására (12.56. ábra). Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

12.56. ábra Dongásított, illetve ovális (ellipszis) alakú fogazatok előállítása


Fogasléc lefejtéséhez is külön készülék vagy speciális gép szükséges. Megmunkálási pontosság: IT7 Felületminőség

és

a

megmunkálási

teljesítmény:

ugyanaz, mint a MAAG eljárásnál. Származtató felület: a megmunkált felület közvetlen konjugáltja (amely azt párhuzamos tengelyek körüli állandó szögsebességű forgómozgások révén leképezi). Pl. evolvens fogazatú fogaskerekek esetében egy azonos modulú kapcsolódó fogaskerék. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

αf vsz vékony fogasléc

I. II.

12.57. ábra Metszőkerék kialakítása Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

γf

a

származtató felület számítási sík

A metszőkerék felfogható egy olyan általános fogazású fogaskerékként, amelynek profileltolódása (x) értéke változó. Erre azért van szükség, hogy a szerszám a legegyszerűbben – homlokfelületén – többször újraélezhető legyen. Abból eredően, hogy rendszerint γf ≠ 0, itt is fellép az a kapcsolószög korrekció, amelyet a fogazó fésűskés kapcsán már bemutattunk. A 12.57. és 12.58 ábrák alapján írható: x0 ⋅ m x= tgα 0a ahol: x: - profileltolódási tényező x0 = 0,2…0,4 Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

(12.8)

12.58. ábra A metszőkerék forgácsoló éleinek szögelhelyezései és profileltolásai Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Ezt

úgy

kompenzálják,

előállításakor

a

hátfelület

hogy

a

metszőkerék

köszörülését

α

>

α0

kapcsolószögű koronggal végzik el. A fogoldal menti α és

γ szögértékek – csakúgy mint a fésűskésnél – jóval kisebbek mint αf és γf értékei. A foglenyesés vagy ráhagyások biztosításához így csak

módosított

metszőkereket

használnak.

Ezt

a

módosítást a metszőkerék fogoldalait köszörülő korongon keresztül

viszik

át

a

metszőkerékre

legegyszerűbb). Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

(így

a

A

meszőkerekes

lefejtő

vésőgép

beállítása

fogazáshoz lényegét tekintve ugyanazokat a beállításokat tartalmazza, mint a MAAG típusú megmunkálásoknál, és ugyanúgy lehet azokat elvégezni, kivéve a fogirány beállítását, illetve az osztás beállítását. Arról már szóltunk, hogy ferde fogazatok megmunkálásához elvileg nem lehet megdönteni a vésőkost, és ezért a pótmozgást külön vezérpályák segítségével biztosítjuk. Az osztást pedig folytonos legördülés helyettesíti és ezért a gép kinematikai láncába olyan cserekerekeket szerelünk fel, amelyek biztosítják a munkadarab és a metszőkerék között a fogszámarányukkal

fordítottan

arányos

viszonyt. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

szögsebesség

Így:

ω mdb z szerszám = ω szerszám z mdb

Feladat még a szerszám és munkadarab egymáshoz viszonyított forgásirányának beállítása. Külső fogazatok megmunkálásakor a forgásirányok ellentétesek, míg belső fogazatok esetében azonosak. A vezértárcsa fordulatszámának beállítása pedig aszerint történik, hogy egy, két vagy három lépcsős-e a kívánt teljes fogmélységre állás.


Problémát jelent még a belső fogazatok megmunkálás közbeni ellenőrzése. A belső fogazat kialakításából eredően itt a többfog-mérés nem lehetséges. Vagy speciális mérőeszközzel fogvastagság mérhető (nagyobb kerekeknél),

vagy

kisebbek

esetén

csapos

csőrű

mérőeszközökkel az osztóhenger átmérőjének közvetett meghatározását végezhetjük el.


osztókör

c1

c

φ Do

φd

12.59. ábra Belső fogazat mérés elve Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

D0, valamint C (C1) d között geometriai összefüggések állnak fenn, és az alábbiak ismeretében D0 számolható. m≤2 mm esetén a megmunkálást általában egy fogással „teliből” megvalósíthatjuk. 2<m<6 esetén 2-3 fogással (többlépcsős vezértárcsával), de még mindig teliből végezhetjük. Nagyobb modulú kereket már gazdaságos Pfauter típusú gépen (előállítani) előmunkálni. Általában IT7-es pontossági osztályú fogazatok állíthatók elő ezzel a módszerrel (vannak kombinált vésőgépek). Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

12.6.5. Fogazás lefejtőmaróval (Pfauter eljárás) 1887-ben Pfauter szabadalmaztatta. Az első lefejtő marót Schiele szabadalmaztatta Angliában 1856-ban, de akkor lett általános, amikor Brown & Sharpe gyár az 1890-es években létrehozta az első hátraesztergákat. Ezenkívül még számos más ismert gyár is készít ilyen gépeket,

többek

között

Komszomolec,

Boehringen, Niles, TOS, stb.


Volman,

A mozgásleképzés vizsgálatakor már láttuk, hogy az ún. közvetítő származatató felületet (pl. fogaslecet) lehet helyettesíteni egy csavarfelülettel rendelkező lefejtő csigamaróval is, de természetesen akkor más relatív helyzet és mozgás szükséges ugyanannak a megmunkáló felületnek (pl. evolvens fogaskerék) az előállításához. Ez a megoldás azért jelentős, mert a lefejtéshez, illetőleg osztáshoz szükséges mozgásokon kívül a forgácsoló főmozgást is folytonos forgómozgássá lehet tenni, s ily módon az alternáló mozgásokra jellemző nagy tömegerők nem korlátozzák a forgácsolási sebesség fokozását, esetleg keményfém szerszámok forgácsoló képességének a kihasználását. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Marófej lefejtõmozgása

Dönthetõ marószán

Ellentámasz

Lefejtõ elõtolás

Állvány Elõtolás

Fogásvétel Radiális elõtolás

Munkadarabszán

12.60. ábra Lefejtő (Pfauter) marógép


A fogazat előállítására néhány irányelv: • m < 8 mm esetén egy fogásban fogazunk, • két fogás esetén 0,6/0,4 a fogmagasság-arány marásnál (1 bekezdésű maró), • simításra 0,5 ÷ 1 mm ráhagyást hagyunk az osztókörön mérve.


vf

ωsz

mdb δ

zö i = z ,

ω mdb

zö – bekezdések száma (maró) z – mdb fogszáma

12.61. ábra Pfauter kinematikai Miskolci Egyetem, eljárás Gyártástudományi Intézet, Prof.viszonyai Dr. Dudás Illés

12.62. ábra Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Lefejtő Intézet, Prof.eljárás Dr. Dudás Illés

tolás ő l e . v tang

ω diff.

v ax. előtolás δ = 90°+ γs

ω forgó

a

ω osztó

12.63. ábra Szakaszos vagy folytonos tangenciális mozgás a maró teljes hosszának egyenletes terhelése érdekében (pl. diagonál fogmarás)

v rad. fogásvétel v. előtolás

v tang. előtolás Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Irányértékek a technológiai jellemzőkre: Gyorsacél szerszámnál: v = 20 ÷ 50 m/min, fmf = 0,8 ÷ 1,5 mm/ford. Keményfém szerszámnál: v = 100 ÷ 200 m/min, fmf = 3 ÷ 5 mm/ford.


Ferde fogú (jobbos vagy balos) kerekek gyártásakor a lefejtőmaró döntési szögét a 12.64. ábra szerint határozzuk meg. γs –

a

csigamaró

osztóhengerén

mért

menetemelkedési szög, a fogak emelkedési iránya dönti el a bedöntés irányát. β0 –

fogferdeség szöge.


δ = β o+ γs

δ = β o- γs

jobb hajlású kerék jobb menetű maró

δ = β o+ γs

jobb hajlású kerék bal menetű maró

δ = β o - γs

bal hajlású kerék jobb menetű maró

bal hajlású kerék bal menetű maró

12.64. ábra Pfauter marási elrendezések


Az eljárásra épülő gépeken kialakíthatók: • egyenes vagy ferde fogú hengeres fogazatok, • különféle periodikus profilok (pl. bordázatok, sokszögprofilok, a származtató felületet illetve szerszámot a konjugáció elvén kell kialakítani; pl. Realux szerkesztése is erre épül), • csigakerekek (ez esetben δ = 0o) és a relatív helyzet (12.65. ábra). a–

a teljes fogmélységnek megfelelő tengelytávolság, azonos a hajtómű tengelytávolságával.


csigakerék mdb

a

csiga szerszám v rad. előt. .

v tang. előtolás

12.65. ábra Csigakerék előállítása Pfauter módszerrel Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A teljesség igénye nélkül néhány eljárás jellemzőjét ismertetjük: • Csigák, Pl. lefejtéssel evolvens csiga vagy úgynevezett globoid csiga. Ilyenkor a munkadarab van a szerszámorsón és a szerszám a munkadaraborsón. Csigát csigamaróval is lefejthetünk, de előállíthatjuk tárcsás profilmaróval is. (lásd: hosszú menetmarás)


• Különleges készülék segítségével előállíthatók (lásd: menetmarás) pl. ellipszis osztóhengerű fogazatok is, de az is megoldható, hogy vradiális előtolás kinematikai összekapcsolásával kúpos osztófelületű fogazatokat kapjunk (pl. érdemes így előnagyolni nagy modulú egyenes fogú kúpkerekeket profilos tárcsamaróval). • Származtató felület, Hengeres

külső

fogazatok

megmunkálásakor

a

közvetítő származtató felület pl. fogasléc (normál metszetben)

menetemelkedésre

megtestesítő csavar (csiga) felület. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

merőlegesen

• Csigakerekek

megmunkálásakor

a

közvetítő

származtató felületet (pl. fogasléc) tengely-metszetében megtestesítő csavar (csiga) felület. Ezekkel azonos modulok illetve átmérőhányadosok (osztás és fogmagasság) esetén különböző fogszámú elemek állíthatók elő. • Bordázatok és más periodikus profilok esetén a közvetlen mozgásleképzés alapján kiadódó konjugált pár profilját normál metszetben megtestesítő csavar (csiga) felület.


Itt a megmunkált felület rendszerint nem szoros értelemben vett kinematikai elem, csak a célszerű megmunkálás lehetősége miatt, a megmunkálás időtartamára tekintjük annak. (Adva van a relatív mozgás és helyzet, a megmunkált felület és keressük a megfelelő származtató felületet). A származtató felületnek megfelelő szerszámot úgy képezzük ki, hogy a csigafelület hernyóira merőlegesen forgácshornyokat alakítunk ki, és ennek a forgásirány felé eső határfelülete lesz a vágóélt kimetsző egyik felület a homloklap. Ún. készre munkáló lefejtő marók esetében a γ = 0 szokásos, vagyis homloklapot alkotó egyenesek metszik a maró forgástengelyét. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Ilyen

alkotókkal

rendelkező

felület,

vagyis

a

homloklap archimedesi csavarfelület lenne. Szerszámról lévén szó ezt a homlokfelületet csak köszörüléssel

lehet

csavarfelület

azonban

torzulásmentesen koronggal.

nem

előállítani. nem is

Leggyakrabban

Az

archimedesi

kifejthető,

lehet

és

emiatt

megköszörülni

kúpos

sík

tányérkorong

kúpfelületével (12.66. ábra) köszörülik, illetve le kell fejteni a [ ] bekezdésben foglalt eljárás szerint.


n sz sík

γ=0 kúpos oldalfelület

szabályozás gyémánttal

12.66. ábra Lefejtő maró homlokfelület utánélezése Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Ehhez

természetesen

bonyolult

számítások

szükségesek. Még olyan esetben is, ha a homloklapot archimedesi csavarfelületté köszörülnénk, lenne bizonyos torzulás a valóságos származtató felületen. A szerszám hátlapjait

alkotó

hátramunkált

csavarfelületek

és

a

homloklap metszésvonala – a vágóél – ugyanis nem lesz egy síkban lévő profilgörbe (pl. fogasléc), hanem térgörbe lesz. Ez a profiltorzulás is jelentkezik a lefejtő maráskor keletkező

megmunkálási

hibákban

tengellyel

párhuzamos

síklapú

(nem

szokás

a

forgácshornyokat

köszörülni, mivel „-γ” nagy lenne és a forgácsoló erő ingadozása is növekedne (lásd lapos trapézmenet megmunkálás: 12.67. ábra). Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

+γ

-γ α

12.67. ábra A homlokszög, γ helyzete a tengellyel párhuzamos síklapú forgácshoronnyal rendelkező maró esetén Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A lefejtő marószerszámok másik igen fontos kérdése a forgácshornyok számának magállapítása, illetve azok egyenletes elosztásának biztosítása a kerület mentén. A lefejtő marás mozgásviszonyaiból következik, hogy a szerszám egy fordulata alatt a munkadarab egy fogosztással fordul el, ha a maró egy bekezdésű. Ez azt jelenti, hogy egy fog lefejtése annyi burkoló vágással történik, ahány forgácshorony van a kerületen. Itt tehát a burkoló vágások számát nem lehet technológiai adatokkal (pl. kerületi előtolással) befolyásolni, úgy mint az előzőekben ismertetett eljárások esetében, ezt lényegében a forgácshornyok száma határozza meg. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A forgácshornyok egyenletes osztása azért fontos, hogy a burkoló vágások valóban burkolják az elméleti profilt, és közülük valamelyik nehogy belemetsszen a fogba. Ezért kell a lefejtő marókat mindig speciális élezőgép (Pl.: Klingelnberg) segítségével élezni úgy, hogy minden homloklapról ugyanannyit köszörülünk le (akkor is, ha egy fog sérült csak meg).


A lefejtő marógép beállítása fogazáshoz A munkadarab és a szerszám viszonylagos helyzetének illetve a forgásiránynak beállítása az előzőekben ismertetett módon (12.64. ábra) történik. Ferde fogazatok esetén: o

δ = 90 + γ S ± β

(12.9)

ahol: β:

a fogferdeség szöge előjellel (+ ha a szerszám és a munkadarab emelkedési iránya ellentétes, illetve – ha megegyezik).


Csigakerekeknél: δ = 90o A forgácsoló sebesség beállítása a maró fordulatszámának beállításával (rendszerint cserekerekekkel) történik.

v ⋅ 1000 n= d maró ⋅ π


(12.10)

A

korszerű

gépeken

akár

egyenirányú,

akár

ellenirányú marás végezhető. Egyenirányú marás előnye: •

nagyobb forgácsolási sebesség és előtolás alkalmazható,

•

simább felület,

•

maró éltartóssága nő.

Ellenirányú marás csak akkor indokolt, ha a nagy holtjátékot (régi gépen) már kiküszöbölni nem lehet.


a maró kerületi sebességének iránya f ax

a ) egyenirányú marás

f ax a kerék előtolásának iránya

b ) ellenirányú marás

12.68. ábra Marási eljárások Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A korszerű Pfauter gépen alkalmazzák az ún. diagonál marást (átlós marás). Ennél az eljárásnál a lefejtő maró nemcsak a mdb axiális irányában halad, hanem a szerszámtengely szerint is. A 12.69. ábra a szerszám kezdeti- és véghelyzetét mutatja a diagonál marásnál. A fogaskerék szélességétől, a fogferdeségtől β-tól, a lefejtő maró használható hosszától függően az fax axiális, és ft tangenciális előtolás hányadosa 9 és 1,5 között van. Ezt váltókerékkel állítják be. Ez csak olyan gépen valósítható meg, amely ún. áthúzó szánnal rendelkezik.


lefejtőmaró mdb. ft f er f ax

lefejtőmaró

12.69. ábra Diagonális marás Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A

munkadarabnak

egyenes

fogazás

esetén

is

pótfordulatot kell biztosítani, a marótengely tengelyirányú eltolásának megfelelően. A diagonál marás akkor a legkedvezőbb, ha a hosszú megmunkálási idővel nagy és széles kereket fogazunk. Előnyei: •

a maró minden foga minden egyes fogazásnál fogásba jut (egyenletes kopás),

•

a szerszám éltartama növekszik,

•

a felületi érdesség javul,

•

futáspontossága is kedvező.


A lefejtő maró és a megmunkált kerék kapcsolódására a következők érvényesek: • a kapcsolódó tagok fogosztása a normálsíkban

t 0 = π ⋅ m, • a két tag kapcsolószöge a normálsíkban α = 20o, • a szögsebességek egyenesen arányosak a két tag fordulatszámával

és

fogszámokkal, vagyis

fordítva

arányosak

ω1 n1 z 2 = = . ω 2 n 2 z1


a

A szerszám előtolását a munkaasztal egy fordulatára adjuk meg. Az új gépeknél alulról felfelé mutató az előtolás iránya. Ezzel a forgácsoló sebesség 20-40 %kal, az előtolás 80 %-kal növelhető. Hogy az l út megtételéhez

(12.70.

ábra)

szükséges

idő

ne

növekedjék, a lefejtő marógépeket úgy tervezték, hogy radiális előtolással legyen megvalósítható a mélységre állás.


n

v

h

v

l

vrad vax vax

12.70. ábra Pfauter eljárás mozgásviszonyai Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A legördülés (osztás) beállítása az előzőekben már megfogalmazott feltételeknek megfelelően a cserekerekek felszerelésével történik. Cserekerekek fogszáma:

a c k ⋅ = C⋅ b d z ahol: C – gépállandó k – csiga bekezdésének száma z – megmunkálandó fogszám a,b,c,d – a cserekerekek fogszámai Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

(12.11)

vax

előtolás

beállítása

független

technológiai

adatként történhet (cserekerekekkel) abból a feltételből kiindulva, hogy a fog hullámossága ne legyen nagyobb egy megengedhető (X; X’ adott) értékeinél (12.71. ábra). vax iránya: • egyenirányú, • ellenirányú marásnak megfelelően történhet.


fmf

Rsz

 f mf  2 X = R SZ − R SZ −    2 

2

2

x

f mf ⋅ sinα 0 X' = X ⋅ sinα 0 → X' ≈ 8 ⋅ R SZ

R sz -x

f mf =

(12.12)

X'⋅8 ⋅ R SZ [mm/mdb ford.] sinα 0

x, αo

12.71. ábra Az előtolás befolyása a felületi érdességre Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Erre technológiai táblázatok ajánlásokat adnak. Beállítása

az

előtolás

cserekerekei

történik,

a

kinematikai

lánc

segítségével gépállandóinak

figyelembevételével (lásd gépkönyvben). vtangenciális

előtolás

beállítása

csigakerekek

megmunkálásánál fordul elő, ha ún. tangenciális marással munkáljuk meg, (kúpos bekezdő résszel ellátott maró alkalmazásával) illetve akkor, ha a fogaskerekek marása esetén a maró teljes hosszán terhelni akarjuk a vágóéleket (ún. diagonál fogmarás).


Ez utóbbi esetben a vax.előtolás ≠ 0, vtang.előtolás [mm/mdb ford.]

értéke

(felületminőségi

technológiai

adatként

követelményekből

megvalósítható kiindulva,

vagy

technológiai ajánlások, tapasztalatok alapján).

ωdiff. beállítása vtang. ≠ 0 esetén a differenciálművön keresztül egy vele arányos ωdiff. pótló mozgást kell szuperponálni az ωosztó mozgásra. Ennek alapján:

v 0.mdb ⋅ ω diff. = v tang. ahol ωdiff., vtang. - azonos időegységre vonatkoztatva és ωdiff.-t a tárgyasztalon mérve. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Ezt a differenciálmű cserekerekei segítségével lehet beállítani

a

kinematikai

lánc

gépállandóinak

az

ismeretében (lásd gépkönyv). Ferde fogazatok esetén az alábbi feltételeket kell biztosítani:

v 0.mdb ⋅ω diff. = tgβ 0 v ax.

(12.13)

ωdiff. és vax. – azonos időegységre vonatkoztatva.


Szokás még az ωdiff. mozgást felhasználni az ωosztó mozgás kiegészítésére olyan esetekben, amikor az osztás

cserekerekei

pontosan beállítani a korlátozott

száma

segítségével

nem

lehet

elég

h módosítást pl. a cserekerekek z miatt, vagy ún. törzsfogszámú

kerekek megmunkálása esetén (pl. zt = 127).


Ilyenkor egy pontosan beállítható fogosztáshoz (pl. zb = 126 vagy z = 1) szereljük fel az osztás cserekerekeit, és a különbséget a differenciálművön keresztül „osztjuk be” a következő feltétel szerint:

ω diff.

m ⋅ π ⋅ (z − z b ) n SZ ⋅ k = ⋅ v 0.mdb zb

(12.14)

ahol nSZ és ωdiff. –t azonos időegységre vonatkoztatjuk.


A vradiális előtolást technológiai adatként megválasztva az

előtolás

cserekerekei

segítségével

állítjuk

be,

ugyanúgy, mint vax. beállításánál, de a gépállandó más érték lesz és egy átkapcsolás (axiálisról radiálisra) szükséges még. 12.7. Megmunkálási hibák fogazatok kialakításakor A

megmunkált

származtató

felület

felület

mozgásleképzésként

kialakítását

valamilyen

közbejöttével

felfogva,

felírható

általános függvénykapcsolat: Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

történő az

alábbi

MF = f (SZF; RSMI; RDMI; TK) ahol: MF: SZF: RSMI: RDMI: TK:

megmunkált felület származtató felület relatív statikus mozgásinformációk relatív dinamikus mozgásinformációk teljes kapcsolódás

Nyilvánvalóan a függvény változóinak bármilyen eltérése valamilyen tervezett értéktől a függvény tervezett értékének megváltozását is maga után vonja.


A megmunkált felületet rendszerint több jellemző (illetve azok mérőszáma) határozza meg: MF = {x i }. Pl.: fogazatoknál: modul, fogszám, osztás, többfogméret, egytengelyűség, profiljellemzők, stb. A megmunkálási hibát bármely xi jellemzőre a megmunkáláskor (mozgásleképezéskor) megvalósult (xm.i) és tervezett (xt.i) mérőszámok különbségeként definiálhatjuk:

∆x m.i = x m.i − x t.i Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

(12.15)

(Megvalósult mérőszámként a szükséges pontosságú méréssel megállapítható értéket fogadjuk el!) A megmunkálási hibák okozói a fenti függvénykapcsolat értelmében: a) a származtató felület hibái, b) a relatív statikus mozgásinformációk, azaz a relatív helyzet hibái, c) a relatív dinamikus mozgásinformációk, azaz a megmunkáló gép kinematikai hibái, d) a teljes kapcsolódás miatti hibák, e) a beállítás hibái, f) az erőbehatás okozta deformitások miatti hibák, g) a szerszámkopás-, a szerszám hibás élezése miatt keletkező hibák, stb. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A megmunkált felületre nemcsak a tervezett mozgásinformációk képződnek le, közvetve vagy közvetlenül, hanem azoktól eltérő (a hibás) mozgásinformációk is. Ezek a megmunkált felületről – bizonyos feltételek esetén (pl. alámetszés nincs!) – ugyanúgy visszaszármaznak, mint a tervezett mozgásinformációi. A megmunkált felület hibái tehát az azt hordozó alkatrész beépítése után, annak működésekor, mint funkcionális hibák jelennek meg és örökítik tovább az a), b), c) stb. alatti hibákat (pl. fogazatok esetében: szögsebességingadozás, zajosság, fogakadás, fokozott kopás, dinamikai hatások, stb.). Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A

fogazatkialakítás

megmunkálási

hibáinak

jellegzetességei (e témakört az evolvens fogazatok példáján keresztül tárgyaljuk). Evolvens fogazatok esetében meg van annak a lehetősége, hogy a megmunkált fogfelületet meghatározó valamennyi lényeges geometriai elem megmunkálási hibáit egyetlen paraméter változásain keresztül mutassuk be. Ez a paraméter a megmunkált evolvens felület bármely pontjához tartozó ρ görbületi sugár) (12.72. ábra).


ta C ρ A

B

0 ϕ

ra AB = BC

0

12.72. ábra Evolvens fogazatok hibáinak paraméterezése Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

A körevolvens geometriai definiálás szerint:

ρ = ra ⋅ ϕ (r )

(12.16)

r: az evolvens egyenletéből következik A megmunkálási hibák miatt:

ρ m ≠ρ t vagyis:

∆ρ = ρ m − ρ t


(12.17)

Emiatt a megmunkálási hibával rendelkező fogaskerék állandó szögsebességű forgása esetén, egy vele hézagmentesen kapcsolt hibátlan fogasléc mozgása nem egyenletes sebességű, hanem a hibáktól függően pótlólagos elmozdulásokat észlelünk mind tangenciális, mind pedig radiális irányban. Vagyis hibátlan profilok egymáson való legördülésekor törvényszerű mozgásokra ∆ρ összegezett fogazat hibák miatt ∆r illetve ∆s pótlólagos elmozdulások szuperponálódnak.


A ∆r és ∆s hibák a fogazott elem szerkezetbeni működésekor jelentkeznek (pl. zaj, fokozott kopás a fogakon, szögsebesség ingadozás, dinamikai hatások, stb.). A következő ábrán a ∆ρ, ∆r és ∆s hibák közötti kapcsolatot definiáljuk.


12.73. ábra Fogazat legördülési hibák Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Az ábrából következnek az alábbi összefüggések is:

∆r =

∆ρ b + ∆ρ j 2 ⋅ sinα

;

∆s =

∆ρ b − ∆ρ j 2 ⋅ cosα

(12.18)

(A b illetve j indexek a bal illetve a jobboldali fogprofilra utalnak).


Ha most feltételezzük, hogy a fenti ábrán lévő hibátlan fogasléc helyett egy nem tökéletes profilú metszőkerék nem ütésmentes (∆r SZ ≠ 0 ) és nem abszolút egyenletes mozgással (∆s ≠ 0) gördül le a

(∆ ρ SZ

≠ 0)

munkadarabon, akkor szemléletessé válik, hogy az általa megmunkált fogaskerék ∆ρ megmunkálási hibái miként kapcsolják megmunkáló

egységes rendszer

rendszerbe és

a

a

fogaskerék

fogaskerékkel

működő

rendszer hibáit. Vagyis a hibák ilyen komplex szemlélete hatékony segítség a hibák érdemi analíziséhez. A metszőkerekes lefejtő fogvésés megmunkálási hibáinak vizuális szemléltetésére is lehetőséget ad a fentebb ismertetett gondolatmenet. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

B RÉSZ FOGAZOTT ALKATRÉSZEK GYÁRTÁSA ÉS SZERSZÁMAI

Recommend Documents