Metoda styczna frezowania uzębienia ślimacznicy

Mniej wydajna od metody promieniowej, ale za to pozbawiona jej wad jest metoda, w której narzędzie zagłębia się w materiał przy posuwie stycznym. Metoda ta rzecz jasna nadaje się tylko do obróbki ślimacznic dla przekładni walcowych, przy czym mogą być stosowane zarówno frezy ślimakowe (rysunek), jak i pojedyncze noże (rysunek). Obróbka przebiega cały czas przy roztawie osi równym rozstawowi osi w przekładni, nie ma więc obawy, aby występowało niepotrzebne zeskrawywanie materiału. Narzędzie wykonuje nie tylko ruch obrotowy dokoła swej osi, ale również i ruch posuwisto-wzdlużny, dzięki czemu ostrza skrawające* zajmują jak gdyby położenia coraz to innych przekrojów ślimaka. W rezultacie nawet pojedynczy nóż jest w stanie ukształtować powierzchnię zębów bardzo zblir żoną do powierzchni ciągłej bez większych załamań. Z geometrycznego punktu widzenia różnice między „łamaną" powierzchnią uzyskaną w obróbce i żądaną powierzchnią ciągłą są oczywiście tym mniejsze, im wolniejszy jest posuw styczny narzędzia. Posuw nie może jednak być zbyt mały. Po pierwsze dlatego, że czas obróbki byłby bardzo duży, a po drugie, co jest jeszcze istotniejsze, ponieważ głębokość skrawania poszczególnego ostrza nie może być zbyt mała. W czasie frezowania przekrój wióra ma charakterystyczny kształt jak gdyby przecinka. Zbyt mały posuw przypadający na poszczególne ostrze utrudnia, a może nawet uniemożliwić zagłębienie się ostrza w materiał. Wynikiem zbyt małego posuwu, przypadającego na jedno ostrze narzędzia, są drgania i związane z nimi pogorszenie gładkości powierzchni, a więc zbyt mały posuw może nie tylko nie zmniejszyć chropowatości powierzchni, ale ją nawet powiększyć.

Frezowanie ślimacznicy grezem z posuwem stycznym

Wielkość posuwu stycznego, a tym samym i wydajność frezowania zależy od tego czy do obróbki użyty zostanie pojedynczy nóż, czy też frez ślimakowy. Frez ślimakowy ma (rysunek) stożkowy nakrój, dzięki czemu skrawany materiał rozkłada się na większą liczbę zębów.

Frez ślimakowy obrabia oczywiście wszystkie zęby przy każdym obrocie ślimacznicy, ponieważ ma tę samą liczbę zębów co ślimak. Natomiast pojedynczy nóż w czasie jednego dbrotu ślimacznicy obrabia tylko co n-ty ząb, przy czym n=z1. Jeśli więc w przekładni o ślimaku wielozębnym liczba zębów ślimacznicy z2 jest podzielna przez liczbę zębów ślimaka, to pojedynczy nóż stale obrabia jedne i te same wręby. Aby móc zatem obróbkę uzębienia wykonać na całym obwodzie trzeba po skończeniu obróbki jednych wrębów wrócić do położenia początkowego, obrócić ślimacznicę o jeden ząb, a następnie powtórnie rozpocząć obróbkę. Czynności te trzeba powtarzać tyle razy, ile wynosi największy wspólny dzielnik liczb zębów ślimacznicy i ślimaka. Obróbka traci charakter obróbki czysto obwiednio-wej, a staje się obróbką obwiedniowo-podziałową, co naturalnie jest kłopotliwe i stanowi dodatkowe źródło błędów. Uniknąć tego można stosując liczby zębów ślimacznicy i ślimaka, które nie mają wspólnych dzielników lub zastępując nóż pojedynczy frezem ślimakowym. Jest jednak jeszcze trzecie wyjście, a mianowicie zastosowanie tzw. jednorzędowego freza ślimakowego.

Jednorzędowy frez ślimakowy (rysunek), którego budowę wyjaśnia schematyczny rysunek można uważać za część freza ślimakowego ograniczoną tylko do jednego rzędu ostrzy (noży) na obwodzie. Każde ostrze przedstawia inny ząb ślimaka wielozębnego. Jest to więc jak gdyby uwielokrotniony nóż. Taki jednorzędowy frez ślimakowy jest znacznie tańszy i łatwiejszy do wykonania aniżeli normalny frez ślimakowy. Jednorzędowy frez ślimakowy oddaje olbrzymie usługi w małoseryjnej obróbce ślimacznic dla przekładni o dużej liczbie zębów ślimaka. Trudność w obróbce pojedynczym nożem ślimacznic o dużej liczbie zębów polega na tym, że bardzo często nie ma w obrabiarce dostatecznie wolnego posuwu stycznego. Najmniejszy, jaki istnieje, posuw styczny może okazać się zbyt duży. Przy dużej liczbie zębów ślimaka, gdy liczba zębów ślimacznicy nie ma z nią wspólnego dzielnika, ten sam wrąb skrawany jest dopiero po wykonaniu przez ślimacznicę zx obrotów, a zatem dopiero posuw przypadający na zx obrotów ślimacznicy charakteryzuje maksymalne obciążenie pojedynczego ostrza.

Przy zastosowaniu jednorzędowego freza ślimakowego sytuacja zmienia się zasadniczo, nie ma bowiem wrębu, który by nie był skrawany za każdym obrotem ślimacznicy. Maksymalne obciążenie zęba jest więc z1 razy mniejsze, co z kolei pozwala zastosować z1 razy większy posuw styczny w porównaniu z tym, jaki był dopuszczalny przy użyciu pojedynczego noża.

Pomimo dużych zalet freza jednorzędowego nie można go uważać za narzędzie najbardziej typowe dla obróbki ślimacznic metodą styczną. W produkcji jednostkowej bardziej typowe dla tej metody są tańsze od nich zwykłe noże pojedyncze, a w produkcji średnio- i wielkoseryjnej wydajniejsze od nich pełne frezy ślimakowe ze stożkowym nakrojem.

Posuw styczny narzędzia narusza współzależność między prędkością obrotową freza i prędkością obrotową ślimacznicy, jaka obowiązuje w metodzie promieniowej. W metodzie promieniowej ta współzależność jest identyczna z tą, jaka zachodzi w przekładni. W metodzie stycznej natomiast ruchy obrotowe freza i ślimacznicy muszą być tak dobrane, że w czasie gdy narzędzie przesunie się o jedną podziałkę, ślimacznica musi dodatkowo przyspieszyć lub opóźnić swój obrót o kąt odpowiadający podzialce. Praktycznie jest to zrealizowane w obrabiarce dzięki zastosowaniu mechanizmu różnicowego. Mechanizm ten znajduje się między układem napędowym stołu frezarki (wraz z którym w czasie obróbki obraca się obrabiana ślimacznica), a układem napędzającym śrubę pociągową suportu narzędziowego (wraz z którym narzędzie przesuwa się stycznie w stosunku do ślimacznicy).

Prędkość obrotową ślimacznicy obliczyć można za pomocą wzorów podanych dla metody promieniowej (wzór [420] i [421]). Wielkość posuwu stycznego dobiera się natomiast zależnie od liczby ostrzy narzędzia obrabiającego poszczególny wrąb ślimacznicy oraz od tego, jak często te same ostrza trafiają w te same wręby. Jeden i drugi czynnik wpływa bowiem zarówno na obciążenie poszczególnego ostrza w narzędziu, jak i na gładkość powierzchni zębów.

 

Drukuj