Masini pentru danturat roti conice cu dinti drepti si inclinati

Masini pentru danturat roti conice cu dinti drepti si inclinati.

Generalitati. Prelucrarea danturii rotilor conice prin rulare este mult mai raspandita decat prin copiere intrucat este mai productiva, iar dantura prelucrata are o precizie mai mare.

Principiul generarii profilului evolventic al dintilor se bazeaza pe metoda rularii intre roata plana de referinta (roata plana imaginara) si roata piesa de prelucrat.

Roata plana de referinta este un caz particular al rotii conice (fig. 16.59) si are semiunghiul conului de rulare = 90°. In unele cazuri , unde , este unghiul piciorului dintelui rotii piesa.

Taisurile sculelor (cutite de rabotat sau freze disc) materializeaza profilul unui gol sau al unui dinte al rotii plane de referinta. Din acest motiv muchiile aschietoare ale sculelor sunt rectilinii, fapt ce usureaza executarea si ascutirea lor.

Intre roata piesa P si roata plana de referinta rularea se poate rea­liza prin:

a) rotirea rotii plane pe roata piesa, axul acesteia din urma fiind fix;

b) rotirea rotii piesa pe roata plana care este fixa. In acest caz axul rotii piesa descrie un con avand semiunghiul egal cu 90° - (fig. 16.59);

c) rotirea atat a rotii plane cat si a rotii piesa in jurul axelor proprii.

Majoritatea masinilor existente prelucreaza dupa metoda c, insa exista si masini construite pe baza metodei b. Astfel, masinile de danturat prin rabotare, cu unul sau cu doua cutite, prelu­creaza totdeauna dupa metoda c, insa cele care prelucreaza cu doua freze pot fi construite sa dantureze fie dupa metoda c, fie dupa metoda b.

Masini de danturat prin rabotare. Dintre masinile de rabotat cele mai utili­zate sunt cele cu doua cutite. Cutitele S₁ si S₂ materializeaza profilul a doi dinti alaturati ai rotii plane de referinta R_pr (fig. 16. 60).

Pentru prelucrarea dintelui 1 al piesei P, sculele S₁ si S₂ executa miscarile A si C iar piesa miscarea B si D (fig.16.61). Miscarea A a cutitelor este mis­carea principala de aschiere si este necesara pentru obtinerea liniei flancului dintelui (directoarea). S-ar putea considera ca prin aceasta miscare se materia­lizeaza pe roata plana de referinta flancurile a doi dinti alaturati pe intreaga latime a rotii.

Fig.16.59 Roata plana de referinta

Fig. 16.60 Materializarea generatoarelor unui dinte al rotii plane prin muchiile aschietoare ale cutitelor

Fig. 16.61. Miscarile necesare la danturarea rotilor conice prin rabotare cu doua cutite

Pentru ca dintele 1 sa rezulte cu profil evolventic, cutitele au miscare de rotatie C`, iar piesa miscarea B. Miscarea C<sup>`</sup> a cutitelor corespunde miscarii de rotatie a rotii plane de referinta in jurul axului propriu. Miscarile B si C` sunt astfel corelate incat reproduc angrenarea intre roata plana de referinta, avand turatia n_rp si z_rp dinti, si roata piesa cu z_p dinti si turatia n_v. Vitezele tan­gentiale la conurile de rulare ale celor doua roti dintate sunt egale in fiecare punct. De aici rezulta relatia:

n_rpz_rp = n_pz_p.

Relatia (16.58) exprima conditia de inchidere a lantului cinematic de rulare
care coreleaza cele doua miscari B si C`.

Roata piesa mai executa si miscarea D pentru apropierea si respectiv indepartarea ei de taisul sculelor.

Masinile de acest tip prelucreaza dinte cu dinte, fiind necesara divizarea periodica.

Pe masinile de rabotat cu doua cutite este posibila prelucrarea de degrosare si de finisare dintr-o singura trecere sau numai finisarea respectiv degrosarea. In toate cazurile cutitele executa, pe tot ciclul de lucru, miscarea princi­pala A. Acestea prelucreaza in contratimp, adica atunci cand unul din cutite aschiaza, celalalt se retrage.

In cazul prelucrarii de degrosare si finisare dintr-o singura trecere sau a prelucrarii de finisare, ciclul de lucru pentru prelucrarea unui dinte se com­pune din patru faze:

- rotirea piesei P in directia sagetii B si a sculelor fixate pe platoul P_T in directia sagetii C` pana in momentul cand sculele ies din contact cu piesa (punctul 1, fig. 16.62), realizandu-se astfel prelucrarea flancurilor dintelui;

- deplasarea rapida a piesei m directia sagetii D` cu o distanta h egala cu inaltimea dintelui;

Fig. 16.62. Miscarile platoului portcutite.

Fig. 16.63. Cutite pentru degrosare.

- rotirea rapida a sculelor in directia sagetii C' pana cand acestea ajung in pozitia 2 (fig. 16.62). In acest timp piesa continua rotirea in directia sagetii B realizand divizarea;

- deplasarea rapida a piesei in directia sagetii D' cu distanta h.

Dupa terminarea ultimei faze, piesa s-a rotit cu un pas unghiular, astfel ca se poate relua ciclul.

Pentru prelucrarea de degrosare, miscarea de rulare lipseste complet sau este incetinita, in primul caz piesa avanseaza continuu spre cutite pana ce se prelucreaza dintele. In acest scop se utilizeaza doua cutite avand profil simetric fata de axele mm si respectiv nn (fig. 16.63, a). Divizarea se reali­zeaza, in acest caz, din doi in doi dinti.

Folosirea acestei metode se recomanda la degrosarea danturii rotilor conice avand = 4590°, deoarece cand < 45° rezulta un adaos neuniform pentru prelucrarea de finisare.

Pentru module mari si foarte mari se utilizeaza metoda de prelucrare dat, in figura 16.63, b, urmata de o prelucrare cu cutite simetrice (fig. 16.63, a).

Prelucrarea de degrosare prin metoda rularii, in principiu, nu se deose­beste de prelucrarea de finisare, cu deosebirea ca grosimea cutitelor este mai mica pentru a ramane un adaos de prelucrare suficient pentru executarea operatiei de finisare. Pentru realizarea acestei operatii este necesara o rotire a sculelor si piesei (miscarile B si C`) cu viteze reduse.

Cand ambele cutite prelucreaza in acelasi gol este recomandata divizari dinte cu dinte. Cand cutitele prelucreaza flancurile aceluiasi dinte, numai unul dintre cutite va fi mai solicitat si din acest motiv se recomanda folosirea cutitelor cu profilul dat in figura 16.63, a si divizarea sa se realizeze dupa doi dinti.

La masinile de rabotat roti conice, cele doua cutite sunt asezate pe platoul 2, prin intermediul a doua ghidaje radiale g (fig. 16.64), formand unghiul intre ele, a carei valoare depinde de parametrii rotii de prelucrat [32].

Cele doua cutite executa miscarea rectilinie-alternativa A in lungul celor doua ghidaje si in acelasi timp miscarea C de rotatie impreuna cu platoul 2 in jurul axei acestuia. Miscarea D o are sania 4 (fig. 16.64) pe ghidajele 3, para­lele cu axa 1 a platoului 2.

Piesa P se fixeaza in papusa portpiesa 7, care se inclina in plan orizontal pe masa 4, prin interme­diul ghidajelor 5, avand centrul O' situat pe sania 4. Cele trei axe I, II si III, care reprezinta axa pla­toului (rotii plane de referinta), a piesei si axa in jurul careia se in­clina capul portpiesa 7, sunt concu­rente intr-un punct 0_M denumit centrul masinii

Axa III a piesei face cu per­pendiculara pe axa I a platoului unghiul care are diferite valori, in functie de metoda de prelucrare.

O prima situatie este aceea in care piesa se aseaza astfel incat . In acest caz, varful conului de rulare al piesei trebuie sa se afle in centrul 0_M al masinii. Sania 4 se aseaza astfel incat centrul O' sa fie pe aceeasi verticala cu centrul 0_M al masinii. Intrucat varful cutitelor 1 trebuie sa urmareasca generatoarea conului interior al rotii-piesa, este necesar ca ghidajele g ale cutitelor sa se incline cu un unghi egal cu fata de planul frontal al platoului 2 (fig. 16.65).

Fig. 16.64. Vedere generala simplificata a masinii de rabotat cu doua cutite.

In cea de-a doua situatie de prelucrare, capul portpiesa se inclina cu unghiul astfel incat generatoarea conului interior al rotii piesa sa fie perpendiculara pe axa I a platoului. in acest caz ghidajele cutitelor nu se mai inclina, ci raman paralele cu planul frontal al platoului. Varful conurilor piesei si axa O' a saniei 4 au aceeasi pozitie ca pentru cazul precedent de prelucrare.

Schema cinematica structurala a unei masini de danturat, prin rabotare, cu doua cutite este reprezentata in figura 16.66.

Miscarea principiala A se obtine prin lantul cinematic antrenat de moto­rul M_B si reglat prin rotile de schimb A_p si B_p. Miscarea de rotatie este trans­formata in miscare rectilinie-alternativa prin intermediul mecanismului M_T.

Din ecuatia de transfer a lantului cinematic principal

se. obtine

(16.59)

in care este constanta lantului cinematic principal. Lantul cinematic de avans (ro­tirea discului de comanda D_c) are un capat la motorul electric M_B si celalalt capat la discul D_c.

Fig. 16.65. Pozitionarea ghidajelor pe platou.

Fig. 16.66. Schema cinematica structurala a masinii de rabotat cu doua cutite.

In timpul fazei de lucru (prelucrarea unui dinte), discul se roteste cu 160°, iar in timpul fazei de gol cu 200°.

Considerandu-se ca marime de intrare unghiul de rotire a rotorului motorului in timpul necesar executarii fazei de lucru si ca marime de iesire, unghiul de 160°, cu care se roteste discul , cu notatiile din figura 16.66 ecuatia de transfer este:

(16.60)

Din relatia (16.60) se obtine:

(16.61)

in care este constanta lantului cinematic de avans.

Pentru rotirea rapida a cutitelor si a piesei, cuplajul C trece in pozitia 2, ocolindu-se astfel rotile de schimb .

Lantul cinematic de divizare are un capat la discul de comanda si cealalta la piesa. In timp ce discul se roteste cu 360° (o rotatie) piesa trebuie sa se roteasca cu dinti, adica cu unghiul . Ecuatia de transfer a acestui lant:

permite obtinerea formulei de reglare:

(16.62)

Numarul de dinti K_d peste care se face divizarea trebuie sa fie prim fata de numarul de dinti ai piesei, pentru a se putea prelucra toti dintii piesei.

Lantul cinematic de rulare, care coreleaza miscarea C a cutitelor cu mis­carea B a piesei (v. fig. 16.64), se regleaza cu rotile A_R si B_R. Rularea se rea­lizeaza in faza de lucru, adica atunci cand pinionul angreneaza cu sectorul al rotii compuse R. Ecuatia de transfer intre piesa P si platoul P_T este:

(16.63)

Inlocuind in (16.63) si apoi din relatia (16.58) si din relatia (16.62) dupa calcule simple se obtine.

(16.64)

in care este constanta lantului cinematic de rulare.

Intrucat numarul de dinti ai rotii plane de referinta se poate calcula, in functie de caracteristicile rotii piesa, cu formula:

relatia (16.64) devine:

(16.65)

Platoul se roteste cu unghiul (v. fig. 16.62) in timpul fazei de lucru, adica atunci cand discul se roteste cu 160°. Din ecuatia de transfer a lantului cinematic cuprins intre si platoul , folosind (16.62), se obtine:

,

din care rezulta numarul de dinti prin inlocuirea valorii unghiului .

Pentru determinarea unghiului se folosesc relatiile:

pentru finisarea dintilor care in prealabil au fost degrosati,

pentru prelucrarea de finisare sau degrosare.

Masini care prelucreaza cu doua freze-disc. La aceste masini profilul evolventic se realizeaza prin metoda rularii cu roata plana fixa (masinile Klingelnberg BF 201-A, 203, 204) sau cu roata plana mobila (masinile WMW, Gleason, Heidenreich-Harbeck etc). Dantura poarta denumiri specifice si anume Spheroid, Konvoid, Coniflex, in functie de tipul masinii si firma pro­ducatoare.

Cele doua freze-disc S₁ si S₂ (fig. 16.69) au forma unor capete multicutite, ale caror cutite se intrepatrund in zona de aschiere. Muchiile aschietoare sunt rectilinii, materializand un dinte al rotii plane de referinta cu care, in timpul generarii unui gol dintre dinti, se reproduce angrenarea cu roata piesa.

In acest caz, generarea profilului evolventic prin metoda rularii cu roata plana mobila comporta aceleasi miscari ca si in cazul prelucrarii prin rabotare cu doua cutite. Locul celor doua cutite (v. fig. 16.61) este luat de doua capete multicutite care au numai miscarea principala de rotatie A, continua. Cele­lalte miscari de generare raman aceleasi, asa incat structura cinematica a masi­nilor de danturat cu doua freze-disc prin metoda rularii cu roata plana mobila este asemanatoare celei reprezentate in figura 16.66.

Prin metoda rularii pe roata plana fixa piesa executa miscarea B in jurul axei proprii, simultan cu miscarea de rotatie C a conului sau de rulare pe planul de referinta al rotii plane, axa conului deplasandu-se din pozitia 1 in 2 (fig. 16.69).

Fig. 16.69. Prelucrarea danturii rotilor dintate conice

cu dinti drepti folosind doua freze disc.

Fig. 16.70 Generarea danturii bombate la prelucrarea cu doua freze disc.

Ciclul de lucru pentru prelucrarea unui gol dintre dinti este constituit la majoritatea masinilor din urmatoarele faze: pozitionarea piesei, prelucrarea flancurilor prin rulare, retragerea piesei, rularea in sens invers si divizarea discontinua.

Folosind scule la care cutitele 1 (fig. 16.70) sunt dispuse in capul de fre­cat 2, dupa un con, se poate realiza, fara alte miscari de corectie, bombarea dintelui rotii-piesa P. Marimea bombarii depinde de unghiul conului C.

In figura 16.71 este reprezentata schema cinematica structurala a masinii BF-201-A. Masina este destinata prelucrarii rotilor conice cu dantura dreapta, la productia in serie.

Lantul cinematic principal se regleaza cu rotile A_p/B_p si antreneaza sculele S_x si S₂, care sunt dispuse intr-o carcasa fixa pe batiul masinii.

Miscarea de rotatie C a rotii-piesa P in jurul axei rotii plane R_p, este asi­gurata ca urmare a rotirii tamburului T. Acesta primeste miscare de la motorul M_e2 prin mecanismul de multiplicare M_m mecanismul planetar M_P si angrenajul z₁lz₂, constituite in lantul cinematic de avans circular.

Fig. 16.71. Schema cinematica structurala a masinii BF 201-A Klingelnberg.

Pentru obtinerea miscarii de rotatie B a rotii-piesa, simultan cu miscarea C roata melcata este fixa, melcul avand miscare de rotatie in jurul axei sale si a rotii . Angrenajul z₁lz₂ impreuna cu mecanismul M_P constituie mecanismul care permite ca roata-piesa sa efectueze, pe timpul rularii, simul­tan cele doua miscari B si C. Astfel, in calculul raportului de transmitere i_mp al intregului mecanism planetar se considera si raportul z₁lz₂.

Raportul de transmitere i_m se determina in functie de timpul in secunde care corespunde rotirii tamburului T cu unghiul , in grade, pentru rulare. Acesta determina viteza cu care se face rularea intre roata piesa si roata plana. Din ecuatia de transfer a lantului cinematic de avans

rezulta marimea raportului i_m al mecanismului M_m.

Dupa prelucrarea unui gol, tamburul T isi schimba sensul de rulare ( pe pozitia Pentru divizare, cuplajul C₂ este decuplat pe o perioada de timp cit roata z₄ din lantul cinematic de divizare executa o rotatie completa, timp in care piesa nu se roteste. Roata-piesa ajunge astfel in pozitia initiala rotita cu un dinte. Din aceasta pozitie se reia ciclul pentru prelucrarea golului urmator.

Lantul cinematic de rulare este format din tamburul T, angrenajele , , , si piesa (cuplajul C₂ inchis). Raportul rotilor de schimb A_r si B_r se determina din conditia ca la o rotatie a tamburu­lui sa corespunda rotatii ale piesei.

Pozitionarea axei piesei pe masina se realizeaza astfel ca suprafata conu­lui sau de rulare sa ajunga in contact cu planul de referinta (imaginar) al rotii plane.

Pe masina sunt dispuse doua ansambluri S_P identice. In timp ce piesa se prelucreaza, piesa P₂ se evacueaza si se face alimentarea cu un nou semifabricat.