Nacinanie walcowych kół zębatych na frezarce obwiedniowej

Transkrypt

1 Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania Instytut Technologii Mechanicznej Maszyny i urządzenia technologiczne laboratorium Nacinanie walcowych kół zębatych na frezarce obwiedniowej Cykl I Ćwiczenie 3 Opracował: dr inż. Krzysztof Netter

2 1. Cel wiczenia Celem wiczenia jest zapoznanie si z budow, sposobem nastawiania i zastosowaniem frezarki obwiedniowej uniwersalnej oraz sposobem obliczania przełoenia, doboru kół zmianowych i nastawiania przekładni gitarowych: podziałowej, posuwowej i rónicowej. 2. Stanowisko badawcze wiczenie jest przeprowadzane na frezarce obwiedniowej dyferencjałowej firmy MODUL ZFWZ 250x2,5, która ma klasyczny układ kształtowania z mechanizmem sumujcym. 3. Wiadomoci podstawowe 3.1. Ruch toczny Narzdziem skrawajcym stosowanym do obróbki uzbienia na frezarkach obwiedniowych jest frez limakowy modułowy N (rys. 1), którego ostrza s rozmieszczone wzdłu linii rubowej zwoju frezu, a rowki wiórowe rozdzielajce poszczególne ostrza frezu s do tej linii prostopadłe. Krawdzie skrawajce ostrzy frezu limakowego wzdłu rowków wiórowych maj zarys zbatek. Podczas ruchy obrotowego frezu zarys Z kolejnych zbatek kształtuj zarys uzbienia tak, jakby przesuwały si ruchem prostoliniowym stycznie do walca tocznego obrabianego koła obracajcego si dookoła własnej osi. W wyniku sprzenia ruchów obrotowych frezu limakowego oraz obrabianego koła powstaje ruch toczny zapewniajcy uzyskanie zarysu ewolwentowego. Rys. 1. Współpraca frezu limakowego N i zbatkowego zarysu Z ostrzy frezu z zarysem obrabianego koła PO i ich powizanie przez łacuch kinematyczny ruchu tocznego o przełoeniu I I 2

3 3.2. Układ napdowy frezarki obwiedniowej Układ napdowy frezarki obwiedniowej obejmuje m.in. napdy: ruchu głównego do nadania wrzecionu narzdziowemu wymaganej prdkoci obrotowej n N i po uwzgldnieniu rednicy frezu prdkoci skrawania V C, ruchu posuwowego wzdłunego, wgłbnego i stycznego suportu narzdziowego, ruchu kształtowania linii rubowej. Rys. 2. Układ kształtowania frezarki obwiedniowej uniwersalnej obejmujcy łacuchy kinematyczne: ruchu tocznego I I oraz kształtowania rubowej linii zbów I II, z mechanizmem sumujcym. N narzdzie, PO przedmiot obrabiany, f kierunek posuwu wzdłunego narzdzia, SP1 ruba pocigowa ruchu posuwowego wzdłunego 3.3. Ustawienie frezarki obwiedniowej do obróbki Przez ustawienie frezarki obwiedniowej do obróbki rozumie si te wszystkie czynnoci, które naley wykona, aby obrabiarka wykonała dan prac. Wchodz tu czynnoci nastawcze mechanicznych połcze w układach kinematycznych; ustawianie kół zmianowych gitar: podziałowej, mechanizmu rónicowego, posuwu; ustawienie głbokoci skrawania; itd. 3

4 Nastawianie przekładni gitarowej ruchy podziałowego Dobór kół zmianowych gitary ruchu podziałowego nastpuje wg tablic zawartych w dokumentacji obrabiarki. Dobór nastpuje wg liczby zbów z obrabianego koła. Przełoenie i jest zgodne z ogóln zalenoci: a c i =. b d Podczas zakładania kół zmianowych naley pamita, e koła podane w liczniku s kołami napdzajcymi, a znajdujce si w mianowniku napdzanymi Nastawianie przekładni gitarowej napdu posuwowego Posuwy wzdłune, wgłbne i styczne w zalenoci od konstrukcji frezarki obwiedniowej mog by podawane w milimetrach na obrót koła obrabianego lub w milimetrach na minut. W pierwszym przypadku napd posuwu jest pobierany od wałka limaka podziałowego, natomiast w drugim przypadku napd jest pobierany od silnika elektrycznego lub hydraulicznego. We frezarce wykorzystanej podczas wiczenia wykorzystany jest pierwszy przypadek. Wartoci posuwów wzdłunych, wgłbnych i stycznych s dobierane z odpowiednich tablic zawartych w dokumentacji obrabiarki. W tablicy na rys. 3 podano zalecane posuwy wzdłune w mm/obrót koła obrabianego. Rys. 3. Zalecane posuwy wzdłune w mm/obr koła obrabianego Posuw wgłbny i styczny odczytuje si z odpowiednich tabel lub okrela si na podstawie posuwu wzdłunego korzystajc ze wzorów uproszczonych. 4

5 Nastawianie przekładni gitarowej mechanizmu rónicowego Podczas obróbki walcowych kół zbatych o zbach rubowych wystpuj dodatkowe dwa problemy: kt ustawienia osi frezu wzgldem powierzchni czołowej obrabianego koła zaley od kta pochylenia linii rubowej zba β, kta wzniosu linii rubowej zwoju frezu γ oraz kierunków linii rubowych zba koła obrabianego oraz zwoju frezu. Naley pamita, e linia zwoju frezu musi pokrywa si z lini zba (wrbu) w obrabianym kole. poniewa przesunicie wrzeciennika narzdziowego nastpuje wzdłu osi obrabianego koła, musi nastpi dodatkowy obrót koła. W tym przypadku (rys. 4), gdy frez przesunie si o p to koło obrabiane musi si dodatkowo przekrci o f. Rys. 4. Dodatkowy ruch obrotowy koła obrabianego o zbach rubowych We frezarce obwiedniowej uywanej podczas zaj przełoenie przekładni mechanizmu rónicowego oblicza si z zalenoci: 5,72958 sin β a2 c2 i2 = =, m k b d gdzie: m moduł, k krotno frezu, β kt pochylenia linii zba. Na podstawie powyszej zalenoci otrzymuje si przełoenie przekładni mechanizmu rónicowego, które naley zamieni na odpowiednie liczby zbów kół zmianowych. Zamiany mona dokona za pomoc jednej z metod: 1. Dobór przełoe za pomoc rozłoenia ułamka zwyczajnego na czynniki proste (stosowana w przypadku przyblionego doboru kół zmianowych, gdy wykorzystuje si przyblione wartoci liczb takich jak cal lub π). 2. Dobór przełoe za pomoc specjalnych tablic (stosowana do przyblionego doboru kół zmianowych, gdy przełoenie wyraone jest ułamkiem dziesitnym) 3. Dobór przełoe szczególnie dokładny (do zastosowania tej metody potrzebne s pomocnicze tablice liczbowe zawierajce zamian ułamków dziesitnych na ułamki zwyczajne) 2 2 5

6 Nastawianie prdkoci ruchu głównego Frezarka obwiedniowa stosowana na zajciach ma cztery prdkoci obrotowe narzdzia. Napd jest przenoszony od silnika elektrycznego dwubiegowego przez przekładni pasow o dwóch rednicach skutecznych. Pozwala to na uzyskanie nastpujcych prdkoci obrotowych frezu limakowego modułowego: 100, 140, 200 i 280 obr/min. Prdko obrotowa zaley od prdkoci skrawania. Natomiast prdko skrawania zaley od: własnoci materiału narzdzia, geometrii narzdzia, materiału przedmiotu obrabianego. Dla frezów ze stali szybkotncej SW18 prdko skrawania wynosi: ~30 m/min dla stali, ~35 m/min dla eliwa. Nowoczesne frezy limakowe ze stali o duej zawartoci molibdenu, kobaltu i duej liczbie krawdzi tncych (12 15) pozwalaj na stosowanie prdkoci skrawania m/min, co wydatnie zwiksza wydajno skrawania. Przy obróbce zgrubnej prdko skrawania s mniejsze o około 30% ni przy obróbce wykaczajcej Nastawianie kta skrcenia obrotnicy suportu narzdziowego Suport narzdziowy frezarki obwiedniowej wyposaony jest w obrotnic z osadzonym na niej wrzecionem, w którym mocuje si trzpie z frezem (rys. 5). Obrotnica suportu narzdziowego słuy do nastawiania kta skrcenia osi frezu w stosunku do przedmiotu obrabianego tak, aby linia zwoju narzdzia była styczna do linii zbów obrabianego koła. W zalenoci od kierunku linii zbów oraz od kierunku zwoju frezu limakowego kt skrcenia osi frezu jest róny (rys. 6). Rys. 5. Suport narzdziowy frezarki obwiedniowej z obrotnic 6

7 Rys. 6. Zestawienie moliwych wariantów kta η skrcenia osi wrzeciona z frezem, w zalenoci od kierunku i kta γ wzniosu zwoju frezu limakowego oraz od kierunku i kta β PO pochylenia linii rubowej nacinanego uzbienia Ustawianie głbokoci skrawania Podczas obróbki obwiedniowej dla niewielkich modułów głboko skrawania jest równa wysokoci zba. Głboko skrawania najczciej ustawia si nastpujcymi sposobami: ustawienie odległoci osi narzdzia skrawajcego i przedmiotu obrabianego (otoczki) według schematu przedstawionego na rys. 7, dosunicie narzdzia do styku z otoczk. Przy ustawieniu głbokoci skrawania metod na styk postpujemy w nastpujcy sposób: 1. Ustawiamy suport narzdziowy na takiej wysokoci tak, aby rodek frezu znalazł si poniej górnej powierzchni czołowej obrabianego koła. 2. Uruchamiamy napd główny frezarki obwiedniowej i dosuwamy powoli frez do koła obrabianego, a do styku si koła z frezem. Oznak styku jest pojawienie si na wiecu koła lekkich rys (drani) wykonanych przez narzdzie. Głboko rys oceniamy orientacyjnie, jednak nie powinna ona przekracza 0,1 0,2 mm. 3. Nastpnie na skali ruby pocigowej posuwu wgłbnego ustawiamy zero, odsuwamy frez od przedmiotu obrabianego, suport narzdziowy podnosimy do góry (przy frezowaniu przeciwbienym), po czym frez dosuwamy ponownie ju na odpowiedni wymiar głbokoci nacinania uwzgldniajcy wysoko wcicia si freza w koło. Poniewa trudno jest zmierzy rzeczywist głboko wcicia naley j oszacowa (oceni orientacyjnie) i ustawi głboko nacinania mniejsz od rzeczywistej wysokoci zba. 4. Po próbnym naciciu na dostatecznej szerokoci koła takiej, aby był wykształcony pełen zarys zba, naley zmierzy grubo zba mikrometrem talerzykowym przez n zbów, a nastpnie zbliy osie frezu i koła obrabianego o potrzebn wielko. Wielko dosunicia, dla uzbienia o nominalnym kcie zarysu =20, obliczamy z nastpujcej zalenoci: przesunicie promieniowe koła o 1 mm zmienia grubo zba o 0,73 mm. 7

8 a Dn Hz Dw Rys. 7. Ustawienie odległoci osi narzdzia skrawajcego i przedmiotu obrabianego 3.4. Błdy ustawienia obrabiarki Gdy podział obwodu koła jest le ustawiony (błdny dobór kół zmianowych gitary ruchu podziałowego), to objawia si to po kilku obrotach przedmiotu w postaci szeregu nieregularnych ci powstaje efekt obfrezowywania koła. Przy błdnym ustawieniu kta skrtu suportu zarys zba wychodzi skaony. 4. Przebieg wiczenia Zadanie polega na wykonaniu na frezarce obwiedniowej koła walcowego o zbach rubowych lub prostych. Zadania w ramach wiczenia s nastpujce: 1. Dla otrzymanych danych koła obrabianego: modułu m, liczby zbów z, kta pochylenia linii zba β obliczy wymiary rednicowe koła zbatego oraz wysoko zba. 2. Z tablic zawartych w dokumentacji frezarki obwiedniowej uywanej podczas wiczenia naley dobra koła zmianowe gitary ruchu podziałowego a, b, c i d oraz koła przełcznikowe e i f według liczby zbów koła obrabianego. 3. Z tablic zawartych w dokumentacji frezarki obwiedniowej uywanej podczas wiczenia naley dobra koła zmianowe gitary ruchu posuwowego a 1, b 1, c 1 i d 1 odpowiednie dla ustalonego posuwu wzdłunego. 4. Powysze dane wpisa do karty informacyjnej. 5. Zamontowa koła zmianowe do odpowiednich przekładni gitarowych. 6. Dobra prdko skrawania i obliczy prdko obrotow narzdzia. 7. Dobra narzdzie skrawajce. 8. Zamocowa na stole podziałowym przedmiot obrabiany. 9. Ustawi głboko skrawania (głboko skrawania jest równa wysokoci zba) 10. Przeprowadzi obróbk uzbienia. 11. Na wykonanym kole zbatym sprawdzi poprawno wykonanie uzbienia. 8

9 5. Sprawozdanie Sprawozdanie winno zawiera: temat wiczenia oraz dat wykonania wiczenia, oznaczenie grupy, nazwiska osób wykonujcych wiczenie, cel wiczenia, warunki wykonania wiczenia (zadane dane), niezbdne obliczenia, rysunek frezarki obwiedniowej, rysunek przedstawiajcy wzajemne usytuowanie koła nacinanego i narzdzia, opis wykonywanych czynnoci, wnioski UWAGA! Sprawozdanie naley przygotowa bez uycia komputera. 6. Przygotowanie do wicze Przed przystpieniem do wiczenia wymagana jest znajomo wiadomoci podstawowych z walcowych kół zbatych: klasyfikacja walcowych kół zbatych, zastosowanie, zalety i wady przekładni zbatych, podstawowe wymiary uzbienia i kół o zbach prostych i rubowych, współpraca uzbie, zarys boków zba. Wymagana jest take znajomo metod obróbki kształtujcych uzbienie walcowych kół zbatych ze szczególnym uwzgldnieniem obróbki skrawaniem. 7. Literatura 1. Instrukcja obsługi frezarki obwiedniowej. 9

10 KARTA INFORMACYJNA 10

11 11