b rÉsz fogazott alkatrÉszek gyÁrtÁsa És szerszÁmai · fogaskerékhajtások alak szerinti...

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

B RÉSZ

FOGAZOTT ALKATRÉSZEKGYÁRTÁSA ÉS SZERSZÁMAI


12. FOGASKEREKEK ELŐÁLLÍTÁSA ÉSSZERSZÁMAI

12.1. Bevezetés

A fogazatok általában kinematikai párok – mozgástátvivő elemek – működő felületei. Ebben azértelemben fontos feladatuk, hogy e mozgásokat az

előírt mozgástörvényeknek megfelelően vigyék át.Ez a kapcsolódó fogazatok geometriai jellemzőitől –közöttük a geometriai pontosságtól – függelsősorban, mivel ezek jelentik a mechanikaikényszereket a mozgások számára.


A fogazott elemek e mozgásokat rendszerint jelentősenergia- és erőátvitel mellett viszik át. A fogazott elemekgeometriai és szilárdságtani méretezésén túl ez afogazatkialakítás technológiája szempontjából semlényegtelen.

Pl.:• képlékenyen alakított azonos geometriájú

fogazat teherbírása nagyobb, mint aforgácsolással előállított,

• a fogazat geometriai pontatlanságai a dinamikushatásokat is fokozzák, stb.


A fogazatok működés közbeni viselkedésére (kopás,

kifáradás, zaj, stb.) nagymértékben hatnak a

megmunkálás során kialakított 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.


Fogazatok megmunkálása a gépiparban tömegesen

előforduló feladat. Ezért a fogazatkialakítás megmunkálási

előírásainak fontos jellemzője a megmunkálási

teljesítmény is.

A felületminőség, a geometriai pontosság és a

megmunkálási teljesítmény (termelékenység) – mint

elsőrendű célok – eleve meghatározzák az alkalmazásra

kerülő gyártási eljárást.

A fogaskerékhajtásokat az egymással kapcsolódó

kerekek tengelyvonalainak (forgástengelyeinek)

viszonylagos helyzete és a fogazatot hordozó felület alakja

szerint osztályozhatjuk.


Fogaskerékhajtások alak szerinti felosztása

A fogazatot hordozó alak szerinti felosztásnál közösszempont, hogy forgástest alakúak, így az alaptest esztergánmindig megmunkálható. A forgástest jellemző alakja alapjánhárom alapvető változatot különböztetünk meg:• henger (ide tartoznak a hengereskerekek külső vagy

belső, valamint egyenes, ferde, illetve nyílfogazattal és ahengeres csigák),

• kúp (ide tartoznak az egyenes, a ferde és az ívelt fogúkúpkerekek és tányérkerekek, hipoid és spiroid hajtások),

• globoid (valamint a különböző toroid hajtások),• tányér (hengeres kerék tányérkerékkel, helikon-hajtás).alakúak.


Határesetként említjük a végtelen fogszámú

hengereskerekeknél a fogaslecet, 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.


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, ha metszenék

egymást.


E két fő jellemző mellett még számos tulajdonság alapján

osztályozhatjuk a fogaskerék hajtásokat, amelyek

struktúráját a 12.1. táblázat mutatja.


12.1 táblázat

Alak szerint(áll. áttételnél forgástest)

Henger Kúp Toroid

tengelyhelyzet szerint párhuzamos, kitérő metsző, kitérő kitérő

fogazat iránya a tengelyhez viszonyítva

egyenes, ferde, nyílegyenes, ferde,

ívelt-

fogazat elhelyezkedése szerint

külső belső

homlokon paláston

kapcsolódás gördülő csúszó

profil egyenes alkotójú nem egyenes alkotójú

párhuzamoshengeres kerék:

-külső: egyenes, ferde-belső: egyenes, ferde

- -

metsző -kúpkerékpár:

egyenes, ferde, ívelt

-

kitérőcsavarkerékpár

csigahajtáshipoid (kúp)

spiroid (csiga)globoid

Fogaskerékhajtások struktúrája


A teljesség igénye nélkül a besorolás szerint néhány hajtást ésjellemzőit a következőkben bemutatunk.

12.1.1. Párhuzamos tengelyvonalú fogaskerékhajtások

(hengereskerekek)

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 atengelyirányú erőkre figyelni kell

• belső fogazatú hengeres kerekek nagyteljesítményátvitelre képesek a nagyobb kapcsolódófelület miatt, de méretük is nagyobb


Jellemzőjük az a tengelytávolság és a 0° vetületi szög,valamint a 20°(15°) értékű kapcsolószög, a gördülő

kapcsolódás. Szilárdsági szempontból profileltolástalkalmaznak, amely kihat a tengelytávra is. Különbözőfogazatmegoldások 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. ábraKülső fogazatúhengereskerék

12.2. ábraBelső fogazatú hengereskerék


12.3. ábraFogasléc

12.4. ábraHengeres fogasív


12.1.2. Metsződő tengelyvonalú fogaskerékhajtások

(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 nem

köszörülhetőek.


Jellemzőjük, hogy tengelytávolságuk nulla, gördülőkapcsolódásuk van, rendszerint palást éshomlokfelületű fogazat kapcsolódik (kúpkerék-tányérkerék), 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 hajtásoktengelyvonalai által bezárt szög a tengelyszög Σw,amely vagy 90o (derékszögű hajtások), vagy attól eltérő(12.9. ábra).


12.5. ábraKülső fogazatú kúpkerekek

12.6. ábraBelső fogazatú kúpkerekek


12.7. ábraSíkkerék

12.8. ábraKúpos fogasív


Σw

Σw

12.9. ábraMetsződő tengelyvonalú hajtások, tengelyszög Σ

a) Metsződő tengelyű fogaskerékpár (kúpkerékpár)

b) Kitérő tengelyű fogaskerékpár (csavarkerékpár)


12.1.3. Kitérő tengelyvonalú fogaskerékhajtások(csavarhajtások)

Kitérő tengelyű hajtások jellemzői:• csigahajtópárok hengeres és globoid alakkal,

jelentős felületi teherbírással, nagyáttétellel,

• csavarkerékpárok, kis teljesítményűek,foghajlásszögük azonos,

• hipoid hajtások, amelyek ívelt fogú kúpkerekekkitérő tengellyel, így kétoldaltcsapágyazhatóak, emiatt teherbírásuk nagy,zajszintjük kicsi,

• spiroid hajtópárok, amelyek kúpos csigából éstányérkerékből állnak; ez átmenet a hipoid éscsigahajtás között. Áttételi tartománya nagy,akár 1:300 is lehet.


A fenti megoldások jellemzője, hogy tengelytávjuk éstengelyszögük is van, rendszerint csúszó kapcsolódássalérintkeznek, így radiális és tengelyirányú erők is ébredneka fogazaton. Különböző kitérőtengelyű fogaskerékhajtásokláthatók 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. ábraCsavarkerékpár

12.11. ábraHipoidkerékpár


a w

12.12. ábraHengeres csigahajtópár

12.13. ábraToroidhajtópár


12.14. ábraSpiroid hajtópár [49]


12.2. Fogazás előtti műveletek

Mint ismeretes, a fogaskerék jellemző körei (12.15.,12.16., 12.17. ábra) az ISO R 701 illetve MSZ 7490/2szabvány ajánlása alapján:

a) a furatkör (száras és tengelyes keréknélcsapkör),

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, míg a c) pontban felsorolt körök

egyszerre készülnek el. Ezért azok egymással

koncentrikusak, viszont központossági hibájuk van a

konstrukciós bázis szerepét játszó furatkörhöz

(csapkörhöz) képest. (12.18. ábra) Ez szögsebesség-

ingadozást és dinamikus ütőhatást okoz, ezért a

fogaskerékgyártás valamennyi fázisában gondot kell

fordítani a helyes bázisválasztásra.


Evolvens

Osztókör

Alapkör

Evolvens

Osztókör

Alapkör

Evolvens

Osztókör

Alapkör

12.15. ábraEvolvens fogprofil

különböző alapprofil

és azonos osztó- és

alapkör esetén


12.16. ábraEvolvens fogazatok kapcsolódása és nevezetes körei


Fejkör

GördülõkörOsztókör

HatárkörLábkör

Fogfelület

FejszalagFogárok

Határpont

Fogtõfelület Fenékszalag

Fog

Fogprofil

Alapkör

12.17. ábraFogaskerekek jellegzetes felületei, élei és körei


H7

B

BD 1

2

2B 0,01 1B 1B

2B

a) b)

12.18. ábra Bázisfelületek megmunkálása

a) egyenes b) kúpkerék esetén


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 vagyexpanziós tüskén lehetőleg csúcsok között végezzük(merev csúcsok). Célszerű a csúcsfészket köszörülni.

A keréktest külső átmérőjének tűrése mindig negatívelhelyezkedésű legyen, hogy a fejhézag ne csökkenjen. Aszáras és tengelyes keréktest megmunkálását acsúcsfuratról végezzük. A B bázis mindig a csapágyhely(IT6) és egy, a fogaskerék tengelyvonalára merőleges sík.A fogaskoszorúnál először az illeszkedő felületeketnagyoljuk és simítjuk, majd a koszorút sajtolással vagymelegítéssel az agyra húzzuk és a további megmunkálásta főbázisról vagy a segédbázisról végezzük.


12.3. Hengeres fogazatok előállítási módjai és

szerszámai

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.


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. A választott fogazási módszer

törvényszerűségei pedig befolyásolják a 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 (pakettként) munkálják meg, vagy

darabonként finomkivágással készülnek. A

műanyagkerekek általában fröccsöntéssel készülnek.


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 felület: az alakító szerszámot

helyettesítő általános modell. A helyettesítés

alapkövetelménye, hogy a különböző megjelenésű (egy-

és sokélű felületű, különböző szögű, stb.) szerszámokat

olyan felülettel helyettesítse, amely ugyanazon relatív

mozgások mellett ugyanazon munkadarab felületet

generál, mint a valódi szerszám.


F1

sz

a

k

F

12.19. ábraSzármaztató felület és munkadarab kapcsolata

F1 munkadarab felület; FSZ származtató felület; k szerszámgép

kinematikai lánca; a alakító mechanizmus


A származtató felület – munkadarab felületpár sokesetben azonos a burkoló és burkolt felületpár rég ismertfogalmával, annyival általánosabb, hogy értelmezhető olyanesetekben is, amikor matematikai értelemben vettburkolásról nem beszélhetünk, tehát szélek által metszett,élekben metsződő felületeknél is.

A származtató felület és a munkadarab kapcsolatátjellemzi:

• 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 elvetalkalmazunk 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 gyártásalefejtő marógépen). Ebben az esetben a kinematikaipárok egyikét szerszámként alakítják ki, a relatívmozgásokat és helyzetet beállítva - amely jellemző akinematikai párok működés közbeni állapotára -munkáljuk meg a másik párt (12.20 ábra).


12.20 ábraPélda közvetlen mozgásleképezésre

Csigakerék tangenciális eljárással való megmunkálása


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.


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 ugyanazon felület különböző

szerszámokkal – természetesen különböző relatív

mozgások mellett – történő megmunkálására, vagy

fordítva, ugyanazon szerszámmal különböző relatív

mozgást megvalósító kinematikai párok (felületek)

előállítására 12.21 ábra.


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 történő

előállításakor a származtató felület egy fogasléc.


1

v

v f

mdb.

I.II.

Sz

ω

.

fv

.

ω

Sz

v

12.21. ábraKözvetett mozgásleképzés elve


Ebben az esetben közvetlenül leképezzük az SZ

származtató felület (szerszám) ωωωω 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.


1

mdb.

szsz

körí

v

közé

pvon

al

görd

. hen

ger

ellip

szis

met

tsze

te

görd

. hen

ger

ellip

szis

met

tsze

te

A Novikovfogazásközvetítő

származtatófelülete

12.23. ábraKözvetett leképzés Novikov fogazás esetén


Látható, hogy ha az SZ származtató felület II. oldalátegyszer fésűskésként kialakítjuk, akkor előállíthatjuk vele akinematikai pár SZ1-el jelölt elemét, illetveköszörűkorongként (csak egy hornyot) kialakítvaelkészíthető az a metszőkerék, amely a kinematikai pármásik elemét (munkadarab) ki tudja alakítani.

Az SZ származtató felülettel a közvetett mozgásleképzéstovább fejleszthető, ha pl. az SZ1-el jelölt származtatófelületet helyettesítjük egy SZ2 származtató felülettel és egyrelatív mozgással 12.24 ábra.

Ezzel a leképzéssel előállíthatunk egy olyan SZ2

származtató felületet, amely megfelel a modul-

tárcsamarónak.


Sz

v

1

2Sz

f

12.24. ábraModul tárcsamaróval

való megmunkálás

származtató felületei


Jól érzékelhető, hogy a leképzésnek itt bemutatottsorozata révén a származtató felület egyre bonyolultabbprofilúvá válik, s velük ugyanannak a munkadarabnak azelőállítása egyszerűbb relatív mozgásokkal (egyszerűbbkinematikájú gépeken) valósítható meg. Ugyanezérzékelhető a másik irányba haladva a fogasléctől azegyélű illetve az egy ponton érintkező szerszám felé. Abemutatott legutolsó közvetlen leképezés során azonbanmár elmarad az az előny, hogy tetszőleges fogszámúkinematikai párokat állítunk elő ugyanazzal a származtatófelülettel úgy, hogy azok tökéletesen kapcsolódjanakegymással (modul – marók azonos modul esetén is afogszámtól függően eltérő profilúak).


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. ábraLefejtő maróval való gyártás származtató felületei


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.


12.2. táblázat

“Üregelő” alakadó eljárás

Profilozó eljárás Lefejtő eljárások

Osztó-profilozóKomplett profilozó

Folytonos lefejtőeljárás

Osztó-lefejtő

ÖntésFolyatás

Fröccsöntés

Marás tárcsamaróval

Marás ujjmaróval

Külső-, belsőfogazat:

üregelésekivágása

hideghúzása

Marás csigamaróval

(Pfauter)Köszörülés

csigakoronggal (Reishauer)

Köszö-rülés

(Maag) (kétko-rongos)

Kúpkerék süllyesztékes kovácsolása

Köszörülés alakos tárcsa-

koronggal-

Hántolás finom hengerlés

Köszö-rülés

(Niles)(egyko-rongos)

- - -Fogvésés (Fellows)

Fog-gyalulás(Maag)

Fogazási módszerek


"Üregelő"-alakadó eljárás Profilozó eljárás

Osztó-profilozó (1,2)profilozó (3,4)

ÖntésSajtolóöntésFolyatásSüllyesztékes kovácsolás

1) Tárcsával-marás -köszörülés2) Újjmaróval marás3,4) Üregelés, kivágás,hideghúzás

z1

21

34

z1

Lefejtő eljárás

komplett


Osztó-lefejtő eljárások Folytonos lefejtő eljárások

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

1) Lefejtés csigamaróval, köszörülés csigakoronggal2) Hántolás, lefejtőhámozás (simító hengerlés)3) Fogvésés, metszőkerékkel

z1

1

23

z1

z 2

1

z 2

3

2

z 2

Metszőkerék

Alternáló - egyenesvonalú mozgásElőre - hátra végzett lefejtő mozgásElőre - hátra végzett forgómozgás

Folytonos előtolásFolytonos lefejtőmozgásFolytonos forgómozgás

Szerszám

12.26. ábra Fogazási eljárások vázlatai a mozgásokkal


12.4. „Üregelő”-alakadó eljárás

Nem tévesztendő össze a forgácsoló üregelőeljárásokkal. A fogaskerék előállításhoz olyan „forma”(üreg) szükséges, amely a fogaskerék teljes térbeli alakjátmegjeleníti. Ez esetben a teljes fogaskerék (fogazat,homlokbütykök, körmök, stb.) öntéssel, porkohászati úton,sajtolással, vagy fröccsöntéssel készül. A módszer sajátosmegoldása a kisebb méretű, nem vastartalmú fém vagyműanyag anyagú fogaskerekek tömeggyártásbanielőállításának. Ide soroljuk a nagyszilárdságú acél kúp éshengeres fogaskerekek pontos kovácsolással éshidegfolyatással való gyártását is (12.26. ábra).


12.5. Profilozó eljárás

A fogfelületek kialakítása hengeres fogaskeréknélvégezhető profilozó vagy lefejtő eljárással.

A profilozó eljárások az egyedi és kissorozatgyártáseljárásai. A fogaskerék fogárok-profiljait alakos maróval,egymást követően, osztókészülékben alakítjuk ki.

A profilozó szerszámok olyan alakos szerszámok,amelyeknek az alakja megegyezik a készítendőfogaskerék fogárok normálmetszetével. A profilozó

szerszámok csak az adott modulhoz és a modulon

belül is egy adott fogszámú fogaskerék

megmunkálásakor adnak megfelelően pontos profilt.


A profilozó szerszámot egy adott modulon belül egymás fogszámú kerék gyártásához felhasználni csakbizonyos kötöttségekkel lehet. Az ebből adódó profil ésméreteltérés a gyártási tűréssel összegezve nem lehetnagyobb, mint az adott fogszámú fogaskeréktűrésosztályához tartozó tűrés értéke, továbbá azeltérésnek a tűrés alsó- és felső határain belül kellmaradniuk. A gyakorlatban fogcsoportokat alakítottak ki amegengedhető hibatartományokhoz.

Ide tartoznak:• profilozó modul tárcsamarók (12.27. ábra),• profilozó modul ujjmarók (12.30. ábra),• profilozó fogazókerék (üregelés) (12.34. ábra).


12.5.1. Osztó-profilozó eljárás

A szerszám (tárcsa vagy ujjmaró, véső vagykivágószerszám, üregelőtüske vagy köszörűkorong) egyfogüregben dolgozik és az osztást követően a folyamatismétlődik (12.27. ábra).Előny:

• viszonylag egyszerű a szerszám (lehet egyfogú vagyegyoldalas),

• az osztás pontossága csak az osztóberendezéstőlfügg,

• egyszerű gépen elvégezhető (egyedi kissorozatgyártás).

Hátrány:• minden fogszámhoz és profileltoláshoz más-más

szerszám kell (közelítésként fogszám csoportokatképzünk).


.

γ

α

h

n forg.

előtolóosztó

r 0

vn

h

forg.n

h

H

12.27. ábraFogaskerék

profilozómegmunkálása


Ez a módszer alkalmas a ferde és nyílfogazatok

megmunkálására. Zárt nyílfogazatok azonban csak

ujjmaróval készíthetők marógépeken 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, ami a pontos

kapcsolódáshoz kellene.


Ennek során a fogakat alakos tárcsamaróval alakítjuk

ki, amelynek profilja megfelel a fogárok alakjának. Modul-

tárcsamarókat (12.27 ábra, 12.28. ábra) vagy modul-

ujjmarókat (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, amelyekhez nem készülnek

lefejtőmarógépek. Nyílfogazatú fogaskerekek

gyártásához is alakos ujjmarókat használunk.


ε

r0

h

V

12.28. ábraEvolvens fogazatot készítő

tárcsamaró

12.29. ábraProfilozó fogazás osztó

készülékkel


r0

h

ε

12.30. ábraEvolvens fogazatot készítő

ujjmaró

12.31. ábraNyílfogazat marása ujjmaróval


Ezzel a módszerrel a ferde- és nyílfogazatok

megmunkálása történhet. Zárt 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 fogszám

tartományba eső fogaskerék gyártására alkalmas.


A fogprofil marókat a szabványos modulokhoz az MSZ-

05 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 αb = 2…4°

szükséges (12.32. ábra).


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:

A kerék alapkörének sugara:

A kerék fejkörének sugara:

20

zmr

⋅=

αcos⋅= rra

mrr f += 0


Az A pont derékszögű koordinátái a simítómaróprofilján az y tengelyre (amely azonos a fogároktengelyével) és arra merőleges x tengelyre

xa = rf ⋅sinδA; ya = rf ⋅cosδA


N

tg

N-Nαβ

N

tgαB

df

H

d0

V

κκ

κ

α

γH

h

α h

12.32. ábraForgprofil-tárcsamaró forgácsoló része


a

b

0 x

C

D

R

y

A

R

X

tg B

inv

inv a

rl

tg B

R

r

αα

δδ y

f 0

b

t

α

αR

A

a

αα

A

A

12.33. ábraA fogprofil meghatározása


A δA szög:

ααδδ invinv ARa −+=

ahol:

zzR

90

2

180=

⋅=δ

és az evolvens függvény:

ααα arcinv −= tg

AAA arcinv ααα −= tg

a δA szög fokokban:

( )ααπ

δδ invinv ARAo −+=

180


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.


előalakítófogalak

az előalakítófogalak profiljának

származtatása

kalibráló fog

12.34. ábraFogazat üregelő megmunkálása


Keskeny fogaskerekek fogazatainak kialakításáraalkalmas ez az eljárás, tömeggyártás viszonyai között. Amódszerből eredendően fogazathiba lép fel.

Ha ezt a megmunkálást hántolás vagy köszörülésköveti, akkor pontos fogazatok gyártásnál is használhatóaz eljárás előmunkálásra.

Az elmondottakon kívül számos más profilozófogazatmegmunkáló eljárás van még (pl. Grób, ShearSpeed, 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


c

cb

b

a

fa

af

a - Munkadarabb - Szerszám (hideghengerlő görgő)c - Szerszámpályaf a - Axiális előtolásU - Alakítási zóna

a bb

c c

a

bb

U


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 élek véges

száma miatt).


A művelet során a fogároknak megfelelő alakúszerszám a fogoldal irányába mozog. A szerszám és afogaskerék teljes fogprofilon érintkezik. A szerszámgéppedig egyszerűbb mint a lefejtéssel dolgozó gépek.

Mint már említettük a fogfelületek kialakítása hengeresfogaskeréknél végezhető profilozó vagy lefejtő eljárással.

A profilozó eljárások az egyedi és kissorozatgyártáseljárásai. A fogaskerék. Fogárok-profiljait alakos maróval,egymást követően, osztókészülékben alakítjuk ki. Nagyelőnyt jelent, hogy felhasználhatjuk az osztókészülékkelfelszerelt 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 kisméretűfogaskerekek külső vagy belső fogazatánaktömeggyártásbani előállítására alkalmas. A megoldáshátránya, hogy minden fogalak és méret más-máskülönleges 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 forgácsolóélek 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 profileltolásúmunkadarab előállítható,

• a jobb és a bal oldal külön-külön való előállításaesetén (pl. MAAG fogköszörülés éskúpfogazat előállításakor is) ugyancsakés tetszőleges fogszámú fogazat előállításá-hoz. 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-hátramozgás valósul meg, amikoris a fogaskerék egy vagy többfoggal való osztása után azonos módon újra kezdődik afolyamat.Előnye:

• az egyszerű és pontosan gyártható szerszám(fogasléc alakú fésűskés vagy egyenesoldalúköszörűkorong),

• a fogosztás pontossága független az asztal és aszerszám meghajtástól és azt csak azosztóberendezés befolyásolja,

• az osztáshiba nem periódikus.Hátrány:

• a visszafutás és osztómozgás miatti időveszteség.


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 lefejtéstháromféle módon végezhetjük (12.36 ábra):

• lefejtő maróval (a szerszám menetfelületenfogazott),

• metszőkerékkel (a szerszám véges fogazású kerék• megfelelő élszögekkel),• fésűskéssel (a szerszám fogasléc, megfelelő• élszögekkel kiképezve).


w

w

f w

vc

vc

f w

f

ft

a

vc

f f

ff

Maag FellowsPfauter

12.36. ábraFogaskerék megmunkálás 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 kialakíthatókegyenes és ferdefogazatú külső hengeres felületen lévőfogazatok, de más periodikus profilok is. A gépmunkatartományán belül azonos szerszámmalkülönböző fogszámú fogazatok állíthatók elő.Viszonylagos előnye a származtató felület„egyszerűsége” és a szakaszos osztás (a megmunkálásihibák kevésbé összegződnek). Az eljárás leírt jellemzői,de az ilyen gépeket gyártó cégek tradíciói isközrejátszanak abban, hogy a gazdaságosan elérhetőfogazat- pontosság megfelel az MSZ szabványbanrögzített IT6-os pontossági osztály előírásainak, vagyisvalamennyi univerzális fogazó eljárás között a legjobb.


A felületminőség jellemezői közül az érdesség

befolyásolható a legördülő mozgás sebességének

(velőtolás), illetőleg a véső mozgás 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).


. + vforg.

a0

123

4 5

I.II.

III.

0 0 0

0

velőt. fogásvételimozgás

n

III.II. I.123

4 5ismétlés

Maag-eljárásmozgás-ciklusa

12.37. ábraFogvésés fésűs késsel (MAAG-eljárás)


I. Induló helyzet.II. A szerszám első foga befejezte egy fogárok teljes

kimunkálását.III. A munkaciklus véghelyzete.

a – a teljes fogásmélységnek megfelelő helyzet,1 – gyors megközelítés,2 – egy fogárok lefejtése,3 – a fésűs kés hossza által meghatározott L = k ⋅ px

hosszúságú munkamenet (az osztás egész számútöbbszöröse),

4 – gyors visszagördülés,5 –gyors kigördülés és osztás annyi fogosztással,

amennyi fog a fésűskésen legördülhet.


ωmdb

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

hosszúlökethossz

mdb.

rövidlökethossz

a ) b )

ráfutás

vésés

kifutásmdb.

ráfutás

kifutás

vésés

β

12.39. ábra Ferde fogazat vésése

a) Egyenes fogú szerszámmal (hosszú lökethossz)

b) Ferde fogú szerszámmal (rövid lökethossz)


Ferde fogazatok előállítására „pótmozgás” nem

szükséges. A szerszám ferde elhelyezését a munkadarab

fogirányának megfelelően el kell fordítani. Ez pedig a 12.39-

es ábrának megfelelően a löket szükséges hosszát is

befolyásolja.

A származtató felület szabályos fogasléc. Ehhez

szerszám úgy konstruálható, hogy a forgácsoló él

kialakulásához szükséges homlok- illetve hátszögeket

biztosítjuk a forgácsoló élt kimetsző felületeken. Pl. evolvens

fogazatok megmunkálásához (12.40. ábra).


Hvsz vforg.

származtatófelület

szerszám

r

2A0

ps

ha f

α

γ H

2

α

A

α

r11

h

0

°=

⋅==

=

⋅=

20

25,12

0

00

α

π

mhh

tS

mp

fa

12.40. ábraMAAG fésűskés geometriai kialakítása


78

6

=5

30°

°

30° ,α

,

késtartó

Előtolás (löket) iránya

D

12.41. ábraFésűskés forgácsoló szögei, ferde befogással


A késen γ = 0o, ferde beállításkor γm = 6o30’ (homlokszög)

és αH = 5o30’-re kiadódik (12.41. ábra), mivel élezéskor a

kést α1S = 12o-ra kell beállítani (12.42 ábra).


12

< 0α α

°

12.42. ábraFésűskés élezése a hátfelületen


Ha γ ≠ 0, akkor a szerszám hátfelületének kialakításáhozszükséges

(vSZ irányban mozgatott) profil szöge α ≠ α0 (α < α0) (12.42ábra).

Szabványos fésűskéseknél αf = 6o30’ és γf = 4o

homlokszög esetén γA ≈ αA ≅ 2o-ra adódik.A származtató felületnek megfelelő szerszám fenti módon

történő kialakítása (vSZ irányú profileltolódása) abból azésszerű követelményből adódik, hogy a kopott szerszámokújraélezésével egyszerűen lehessen „újratermelni” az eredetiprofilt. Az újraélezés a homlokfelületen történik (ez alegegyszerűbb). Belátható, hogy ez a követelmény nemteljesülne, ha pl. ahhoz ragaszkodnánk, hogy a profilvonalmentén az α hátszög legyen állandó.


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

kis-és közepes modulok esetén nagyobb modulok eseténa ) b )

γ

γ

12.43. ábraFésűskés homlokfelület γ szögének növelése


γ

n

h

H

hH

12

3

4

5

n

h

h

α

α

t

α

x

α

t

h

12.44. ábraA fésűskés

szerszámszögeinek

meghatározása


Az 1. ∆-ból:

Hh cosγ

hh =

A 2. ∆-ból: ( )H

HHn cosγ

γαcoshh

+⋅=

A 3. ∆-ból: tgαhx ⋅=

A 4.∆-ból:n

n h

tgαhtgα

⋅=

Az 5. ∆-ból: tgh

hh

tgh αα

⋅=


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

1-2 1-2 °°

0.55

m::

12.45. ábra Szerszámprofil módosítása


Hasonló módon módosított profilúak azok a fésűskések,

amelyek nagyoláskor simítási vagy simításkor

köszörülési ráhagyással alakítják ki a fogazatot

(12.46. ábra).


.

.

.

1r

0.1√m

0.1√m0.

15√m

1.25

m

0.25

20 °

cb

a

a) nagyoló szerszám simítási és köszörülési ráhagyással

b) simító szerszám köszörülési ráhagyással

c) készremunkáló szerszám

( )

mrnél ⋅=−=

=

−⋅

=

⋅≈

⋅÷≈

38,025,0c

20α

sin α1

m0,25r

m0,2r

m0,370,36r

10

o0

01

2

1

12.46. ábraNagyoló-, simító-,

készremunkáló szerszámprofil


Adott fogazat megmunkálásához a fogazógépen különfélebeállításokat kell végezni.a) Legördülés beállítása oly módon, hogy

megmunkálás közben a munkadarab forgó- ésegyenes vonalú haladó mozgása azalaphengeren történő csúszásmentes legördülésfeltételeinek megfelelően legyen kinematikailagösszehangolva. Ezt a fogazógép kinematikailáncának kijelölt helyén a szükséges módosítástbiztosító cserekerék (rendszerint 4 db)felszerelésével lehet megoldani. A szükségescserekerekek kiválasztását gépkönyvi táblázatokteszik egyszerűvé.


b) A fogosztás beállítása annak függvényében, hogy amegmunkálandó fogaskerék osztóhengerénekkerülete hogyan viszonyul a fésűskés megmunkálóhosszához. A gépen a teljes kerület egész-számú„elosztásához” megfelelően beállíthatóosztószerkezet van.

c) A fogirány beállítása a vésőkosnak a munkadarabtengelyéhez viszonyított beállításával (elfordí-tásával) valósítható meg.Egyenes fogazatok megmunkálásakor a vésőkosmozgása (vezetékének iránya) párhuzamos afogaskerék 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:

H

v1000n max

löket

⋅≅ vagy

H

v1000n köz

löket

⋅= (12.2)(min-1)

ahol:n: - percenkénti löketszám.


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.


maxR

12.47. ábraAlakhiba a burkoló vágások számának függvényében


Az egy fogra jutó burkoló vágások száma alöketszámmal egyenesen, míg a legördülési sebességgelfordítottan arányos. Táblázatok vagy diagramok könnyítikmeg az Rmax előírt értékéhez a szükséges burkolóvágásokszámának (ib) meghatározását.

Ennek és a löketszámnak (n) az ismeretében alegördülési sebesség (kerületi előtolás) számítható.

Pl. evolvens fogazatokra:

ni2

πmf

bk ⋅

⋅⋅

= [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. ábraTöbbfog-méret

mérése

mérőműszerrel


A próbafogás után mérhető és a rajzon előírt

többfogméret ismeretében a szükséges korrekciós

fogásvétel nagysága számítható.

Pl. egyenesfogú hengeres evolvens fogazat esetében:

( ) ( )

sinα2

WW∆a tnn

⋅

−=

ahol:

∆a: tengelytáv változás

W(n): n fogszámnál a többfog-méret

W(n)t: többfog-méret fogásvétel előtt

α: kapcsolószög.

(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, acsavarmozgást biztosító vezérpályára és ferde fogazatúmetszőkerékre van szükség (pl. TOS 04 – 4 gépkinematikai vázlatán).

Valamennyi fogferdeséghez külön vezérpálya ésmetszőkerék szükséges. Ezért ritkán és csak tipizáltfogferdeségű kerekeknél vagy nagysorozatú gyártásbanalkalmazzák (pl. 15°, 23°, 30°). A ferde fogazásúmetszőkerekek előtolását (alapforgását) a gépbeállításával, a fogferdeségi szögnek megfelelőpótmozgást (pótfogás) pedig vezérpályával (spirálvezetékkel) biztosítjuk, amely e szerszámot minden egyeslöketnél megfelelően elforgatja.


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 párhuzamos tengelyek körüli állandó

szögsebességű forgómozgások révén leképezi). Pl.

evolvens fogazatú fogaskerekek esetében egy azonos

modulú kapcsolódó fogaskerék.


A metszőkerék felfogható egy olyan általános fogazásúfogaskerékként, amelynek profileltolódása (x) változó. Erreazért van szükség, hogy a szerszám a legegyszerűbben –homlok-felületén – többször újraélezhető legyen.

Belső fogazatok készítésekor különös gonddal kelleljárni a szerszám fogszámának kiválasztásánál. Ittugyanis felléphet fogtő alámetszés, fogfej lenyesődés (ún.előtolási interferencia), ha a szerszám fogszáma túl kicsi,vagy túl nagy a fogazandó belső felület fogszámáhozviszonyítva. Szabványos metszőkerekek használatakorezeket az interferenciákra ellenőrizni kell, míg új szerszámtervezésekor ezek elkerüléséből kell kiindulni (ennekbemutatására itt nincs mód).


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).


v

szekrény

kos

szerszám

állvány

forgó tárgyasztal

munkadarab

12.49. ábraFogmetsző gép kinematikai elrendezése


ωmdb.

ωsz.

i= zzv

löket

gyorselőtolásmunkadarab

nosztó

forg

.v

szerszám

mozg.fogásv.

előtolásn

kiemelése miatt

asztalmozgása szerszám

löketvégi

12.50. ábraMetszőkerekes fogvésés mozgásviszonyai


.

.

teljes fogásmélység

1

2

mdb. szerszám

1

2

h

12.51. ábraMetszőkerekes (Fellows) eljárás vezérlése


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).


szerszám

munkadarab

12.53. ábraBelső periodikus profilok előállítása Fellows eljárással


13

2

12.54. ábraFerde fogazat

előállítása

metszőkerékkel,

cserélhető

csavarvezeték

segítségével

1. csavarvezeték,

2. vezetőhüvelyt

forgató kerék,

3. vezetőcsap


Feltétel:

s21hsh2hl β β β ;mmm ====

A kapcsolódó párok ellentétes emelkedésűek.

A feltétel alapján is:

zmd h0 ⋅=

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.

(12.5)


β

β

d v

csavarvezeték

metszőkerék

miv

el e

gyüt

t kel

l moz

ogni

uk

csd

d cs

d v

π

π

.

.

H

s=

Hv

=d

os.

. ctg

s=

πβ

=d

v.

. ctg

vπ

β

()

v

s

12.55. ábraFerde fogazat előállításának feltétele


Avvs0s ctgβdctgβd ⋅=⋅

és a

v

s

s

v

v

0s

tgβ

tgβ

ctgβ

ctgβ

d

d== (12.7)

(12.6)

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 a metszőkerék

emelkedési szögével.


Ebből még az is következik, hogy különböző d0s1 és d0s2

átmérőjű metszőkerekekkel, ha ββββ0 szögük azonos,

ugyanaz a munkadarab megfogazható, de:

0s2

s2

0s1

s1

d

H

d

H=

egyenlet értelmében emelkedési szögük nem azonos,tehát a csavarvezetékek Hv1 és Hv2 emelkedése is eltérő. Agyakorlatban ez azt jelenti, hogy más-más átmérőjűmetszőkerekekhez más-más csavarvezeték kell mégakkor is, ha a metszőkerekek β0 fogferdeségi szögeegyébként azonos. A szerszám és mdb forgásiránya belsőfogazásnál azonos.A gép kinematikai láncába történő beavatkozással továbbilehetőségek nyílnak különleges fogazatok előállítására(12.56. ábra).


12.56. ábraDongásított, 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.


a

számítási sík

I.

II.

vsz

vékony fogasléc

fα

γ f

származtató felület

12.57. ábraMetszőkerék kialakítása


A metszőkerék felfogható egy olyan általánosfogazású fogaskerékként, amelynek profileltolódása (x)értéke változó. Erre azért van szükség, hogy a szerszáma legegyszerűbben – homlokfelületén – többszörújraélezhető legyen. Abból eredően, hogy rendszerint γf≠ 0, itt is fellép az a kapcsolószög korrekció, amelyet afogazó fésűskés kapcsán már bemutattunk.

A 12.57. és 12.58 ábrák alapján írható:

0a

0

αtg

mxx

⋅=

ahol:

x: - profileltolódási tényező

x0 = 0,2…0,4

(12.8)


12.58. ábraA metszőkerék forgácsoló éleinek szögelhelyezései és

profileltolásai


Ezt úgy kompenzálják, hogy a metszőkerék

előállításakor a hátfelület 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 (így a

legegyszerűbb).


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 szögsebesség

viszonyt.


Így:

mdb

szerszám

szerszám

mdb

z

z

ω

ω=

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.


c

1

d

D

c

o

φ

φ

osztókör

12.59. ábraBelső fogazat mérés elve


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).


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, Volman,

Boehringen, Niles, TOS, stb.


A mozgásleképzés vizsgálatakor már láttuk, hogy azún. közvetítő származatató felületet (pl. fogaslecet) lehethelyettesíteni egy csavarfelülettel rendelkező lefejtőcsigamaróval is, de természetesen akkor más relatívhelyzet és mozgás szükséges ugyanannak a megmunkálófelületnek (pl. evolvens fogaskerék) az előállításához. Ez amegoldás azért jelentős, mert a lefejtéshez, illetőlegosztáshoz szükséges mozgásokon kívül a forgácsolófőmozgást is folytonos forgómozgássá lehet tenni, s ilymódon az alternáló mozgásokra jellemző nagy tömegerőknem korlátozzák a forgácsolási sebesség fokozását,esetleg keményfém szerszámok forgácsoló képességéneka kihasználását.


Ellentámasz

Lefejtõ elõtolás

Munkadarabszán

FogásvételElõtolás

MarófejDönthetõ marószán

Állvány

Radiális elõtolás

lefejtõmozgása

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.


mdb

i,=

z öz

szv

ω

ω

δ

f

mdb

zö – bekezdések száma (maró)

z – mdb fogszáma

12.61. ábraPfauter eljárás kinematikai viszonyai


12.62. ábraLefejtő eljárás


v

v tang.előtolás

ax. előtolás

diff.

+ s

osztó

=forgó δ γ90°

v rad. fogásvételv. előtolás

vtang. előtolás

a

ω

ω

ω

12.63. ábraSzakaszos vagy folytonos

tangenciális mozgás a maró

teljes hosszának egyenletes

terhelése érdekében

(pl. diagonál fogmarás)


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.


s

jobb hajlású kerékjobb menetű maró

δ β γ= o-γδ β= o s+

jobb hajlású kerékbal menetű maró

δ o= β sγo=δ β sγ+-

bal hajlású kerékjobb menetű maró

bal hajlású kerékbal menetű maró

12.64. ábraPfauter 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.


vrad. előt.

vtang. előtolás

.

acsigakerék

mdbcsiga

szerszám

12.65. ábraCsigakerék előállítása Pfauter módszerrel


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 merőlegesen

megtestesítő csavar (csiga) felület.


• 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 szorosértelemben vett kinematikai elem, csak a célszerűmegmunkálás lehetősége miatt, a megmunkálásidőtartamára tekintjük annak.(Adva van a relatív mozgás és helyzet, a megmunkáltfelület és keressük a megfelelő származtató felületet).A származtató felületnek megfelelő szerszámot úgyképezzük ki, hogy a csigafelület hernyóira merőlegesenforgácshornyokat alakítunk ki, és ennek a forgásirány feléeső határfelülete lesz a vágóélt kimetsző egyik felület ahomloklap.Ún. készre munkáló lefejtő marók esetében a γ = 0szokásos, vagyis homloklapot alkotó egyenesek metszik

a maró forgástengelyét.


Ilyen alkotókkal rendelkező felület, vagyis a

homloklap archimedesi csavarfelület lenne.

Szerszámról lévén szó ezt a homlokfelületet csak

köszörüléssel lehet előállítani. Az archimedesi

csavarfelület azonban nem kifejthető, és emiatt

torzulásmentesen nem is lehet megköszörülni sík

koronggal. Leggyakrabban kúpos tányérkorong

kúpfelületével (12.66. ábra) köszörülik, illetve le kell

fejteni a [ ] bekezdésben foglalt eljárás szerint.


sík

kúpos oldalfelület

γ=0

szabályozás gyémánttal

nsz

12.66. ábraLefejtő maró homlokfelület utánélezése


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 (nem szokás a

tengellyel párhuzamos síklapú forgácshornyokat

köszörülni, mivel „-γ” nagy lenne és a forgácsoló erő

ingadozása is növekedne (lásd lapos trapézmenet

megmunkálás: 12.67. ábra).


+γ

α-γ

12.67. ábraA homlokszög, γ helyzete a tengellyel párhuzamos síklapú

forgácshoronnyal rendelkező maró esetén


A lefejtő marószerszámok másik igen fontos

kérdése a forgácshornyok számának magállapítása,illetve azok egyenletes elosztásának biztosítása akerület mentén. A lefejtő marás mozgásviszonyaibólkövetkezik, hogy a szerszám egy fordulata alatt amunkadarab egy fogosztással fordul el, ha a maró egybekezdésű. Ez azt jelenti, hogy egy fog lefejtése annyiburkoló vágással történik, ahány forgácshorony van akerületen. Itt tehát a burkoló vágások számát nem lehettechnológiai adatokkal (pl. kerületi előtolással)befolyásolni, úgy mint az előzőekben ismertetetteljárások esetében, ezt lényegében a forgácshornyokszáma határozza meg.


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 viszonylagoshelyzetének illetve a forgásiránynak beállítása azelőzőekben ismertetett módon (12.64. ábra) történik.

Ferde fogazatok esetén:

βγ90δ So ±+=

β: a fogferdeség szöge előjellel (+ ha aszerszám és a munkadarab emelkedésiiránya ellentétes, illetve – ha megegyezik).

(12.9)

ahol:


Csigakerekeknél:δ = 90o

A forgácsoló sebesség beállítása a marófordulatszámának beállításával (rendszerintcserekerekekkel) történik.

πd

1000vn

maró ⋅⋅

= (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 kerületisebességének iránya

a ) egyenirányú marás b ) ellenirányú marás

előtolásánakiránya

a kerék

f ax f ax

12.68. ábraMarási eljárások


A korszerű Pfauter gépen alkalmazzák az ún. diagonál

marást (átlós marás). Ennél az eljárásnál a lefejtő marónemcsak a mdb axiális irányában halad, hanem aszerszámtengely szerint is.

A 12.69. ábra a szerszám kezdeti- és véghelyzetétmutatja a diagonál marásnál. A fogaskerék szélességétől, afogferdeségtől β-tól, a lefejtő maró használható hosszátólfüggően az fax axiális, és ft tangenciális előtoláshányadosa 9 és 1,5 között van. Ezt váltókerékkel állítjákbe. Ez csak olyan gépen valósítható meg, amely ún.áthúzó szánnal rendelkezik.


ft

fax

lefejtőmaró

mdb.

lefejtőmaró

erf

12.69. ábraDiagonális marás


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

m,πt0 ⋅=• a két tag kapcsolószöge a normálsíkban α = 20o,

• a szögsebességek egyenesen arányosak a két tag

fordulatszámával és fordítva arányosak a

fogszámokkal, vagyis .z

z

n

n

ω

ω

1

2

2

1

2

1 ==


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

v

ax

l

h

v

rad

vax

v

12.70. ábraPfauter eljárás mozgásviszonyai


A legördülés (osztás) beállítása az előzőekben már

megfogalmazott feltételeknek megfelelően a cserekerekek

felszerelésével történik.

Cserekerekek fogszáma:

z

kC

d

c

b

a⋅=⋅

ahol:

C – gépállandó

k – csiga bekezdésének száma

z – megmunkálandó fogszám

a,b,c,d – a cserekerekek fogszámai

(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.


Rsz

x R sz -x

,

o

f

xα

mf

ford.] [mm/mdb sinα

R8X'f

R8

sinαfX'sinαXX'

2

fRRX

0

SZmf

SZ

02

mf0

2

mf2SZSZ

⋅⋅=

⋅⋅

≈→⋅=

−−=

(12.12)

12.71. ábraAz előtolás befolyása a felületi érdességre


Erre technológiai táblázatok ajánlásokat adnak.

Beállítása az előtolás cserekerekei segítségével

történik, a kinematikai lánc 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 technológiai adatként megvalósítható

(felületminőségi követelményekből 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:

tang.diff.0.mdb vωv =⋅ahol

ωdiff., vtang. - azonos időegységre vonatkoztatva és ωdiff.-t a

tárgyasztalon mérve.


Ezt a differenciálmű cserekerekei segítségével lehet

beállítani a kinematikai lánc gépállandóinak az

ismeretében (lásd gépkönyv).

Ferde fogazatok esetén az alábbi feltételeket kell

biztosítani:

0ax.

diff.0.mdb tgβv

ωv=

⋅

ωdiff. és vax. – azonos időegységre vonatkoztatva.

(12.13)


Szokás még az ωdiff. mozgást felhasználni az ωosztó

mozgás kiegészítésére olyan esetekben, amikor az

osztás cserekerekei segítségével nem lehet elég

pontosan beállítani a módosítást pl. a cserekerekekz

h

korlátozott száma 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:

( )b

SZ

0.mdb

bdiff. z

kn

v

zzπmω

⋅⋅

−⋅⋅=

ahol nSZ és ωdiff. –t azonos időegységre vonatkoztatjuk.

(12.14)


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 felület kialakítását valamilyen

származtató felület közbejöttével történő

mozgásleképzésként felfogva, felírható az alábbi

általános függvénykapcsolat:


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

ahol:MF: megmunkált felületSZF: származtató felületRSMI: relatív statikus mozgásinformációkRDMI: relatív dinamikus mozgásinformációkTK: teljes kapcsolódás

Nyilvánvalóan a függvény változóinak bármilyeneltérése valamilyen tervezett értéktől a függvénytervezett értékének megváltozását is maga után vonja.


A megmunkált felületet rendszerint több jellemző

(illetve azok mérőszáma) határozza meg: { }.xMF i=

Pl.: fogazatoknál: modul, fogszám, osztás, többfog-

méret, egytengelyűség, profiljellemzők, stb.

A megmunkálási hibát bármely xi jellemzőre a

megmunkáláskor (mozgásleképezéskor) megvalósult

(xm.i) és tervezett (xt.i) mérőszámok különbségeként

definiálhatjuk:

t.im.im.i xx∆x −= (12.15)


(Megvalósult mérőszámként a szükséges pontosságúméréssel megállapítható értéket fogadjuk el!)

A megmunkálási hibák okozói a fenti függvénykapcsolatértelmében:

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.


A megmunkált felületre nemcsak a tervezettmozgásinformációk képződnek le, közvetve vagyközvetlenül, hanem azoktól eltérő (a hibás)mozgásinformációk is. Ezek a megmunkált felületről –bizonyos feltételek esetén (pl. alámetszés nincs!) –ugyanúgy visszaszármaznak, mint a tervezettmozgásinformációi.

A megmunkált felület hibái tehát az azt hordozóalkatrész beépítése után, annak működésekor, mintfunkcionális hibák jelennek meg és örökítik tovább aza), b), c) stb. alatti hibákat (pl. fogazatok esetében:szögsebességingadozás, zajosság, fogakadás, fokozottkopás, dinamikai hatások, stb.).


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).


t

r

a

0

a

0

ϕ

ρ AB

C

AB = BC

12.72. ábraEvolvens fogazatok hibáinak paraméterezése


A körevolvens geometriai definiálás szerint:

( )rrρ a ϕ⋅=

r: az evolvens egyenletéből következik

A megmunkálási hibák miatt:

tm ρρ ≠

vagyis:

tm ρρ∆ρ −= (12.17)

(12.16)


Emiatt a megmunkálási hibával rendelkező fogaskerékállandó szögsebességű forgása esetén, egy velehézagmentesen kapcsolt hibátlan fogasléc mozgása nemegyenletes sebességű, hanem a hibáktól függőenpótlólagos elmozdulásokat észlelünk mind tangenciális,mind pedig radiális irányban.

Vagyis hibátlan profilok egymáson való legördülésekortörvényszerű mozgásokra ∆ρ összegezett fogazat hibákmiatt ∆r illetve ∆s pótlólagos elmozdulásokszuperponálódnak.


A ∆r és ∆s hibák a fogazott elem szerkezetbeniműködésekor jelentkeznek (pl. zaj, fokozott kopás afogakon, szögsebesség ingadozás, dinamikai hatások,stb.).

A következő ábrán a ∆ρ, ∆r és ∆s hibák közöttikapcsolatot definiáljuk.


12.73. ábraFogazat legördülési hibák


Az ábrából következnek az alábbi összefüggések is:

cosα2

∆ρ∆ρ∆s;

sinα2

∆ρ∆ρ∆r jbjb

⋅

−=

⋅

+=

(A b illetve j indexek a bal illetve a jobboldali

fogprofilra utalnak).

(12.18)


Ha most feltételezzük, hogy a fenti ábrán lévő hibátlan

fogasléc helyett egy nem tökéletes profilú metszőkerék

nem ütésmentes és nem ab-

szolút egyenletes mozgással gördül le a

munkadarabon, akkor szemléletessé válik, hogy az általa

megmunkált fogaskerék ∆ρ megmunkálási hibái miként

kapcsolják egységes rendszerbe a fogaskerék

megmunkáló rendszer és a 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.

( )0∆ SZ ≠ρ ( )0SZ ≠∆r

( )0s∆ ≠

b rÉsz fogazott alkatrÉszek gyÁrtÁsa És szerszÁmai · fogaskerékhajtások alak szerinti...

Documents