Výroba ozubených kol odvalováním

Další způsob výroby ozubených kol je pomocí odvalovací frézy.

Jedná se o nástroj, který má jednotlivé zuby po obvodě uspořádané do šroubovice. K postupnému vyřezávání jednotlivých zubů kola pak dochází při synchronním otáčení odvalovací frézy a otáčení budoucího ozubeného kola. Výhodou tohoto způsobu je to, že na libovolný počet zubů daného modulu stačí jedna odvalovací fréza. Díky postupnému zařezávání lichoběžníkového tvaru zubu frézy a otáčení ozubeného kola dochází právě k tomu vzájemnému odvalování. Výsledkem je vytvoření přesné evolventy zubu kola v zubové mezeře.

Takto popsané to vypadá vcelku jednoduše, musí se však dodržet několik podmínek:

1.otáčky frézy a ozubeného kola musí být synchronní.

2.vzájemný směr otáčení musí být takový, aby se fréza "šroubovitě zařezávala" do budoucího kola.

3.počet zubů je dán vzájemným poměrem otáček frézy a ozubeného kola.

4.při výrobě přímého ozubení se fréza musí naklonit o úhel její šroubovice tak, aby z pohledu od ozubeného kola byla šroubovice frézy kolmá na osu otáčení ozubeného kola.

5.při výrobě šikmého ozubení se fréza musí naklonit navíc o úhel sklonu zubů a dodržet předcházející bod.

Všechny tyto podmínky pro výrobu ozubení splňuje stroj s názvem "odvalovací frézka". Jedná se v mechanickém provedení o poměrně složitý stroj, kde se uvedených bodů dosahuje několika sadami ozubených převodů, pro šikmé ozubení pak pomocí přidaného diferenciálu nebo nesynchronních otáček. V moderním provedení existují samozřejmě i odvalovačky v CNC provedení, kde se stejného efektu dosahuje programově.

Obě řešení jsou pro mě výrobně poměrně složitá (mechanické vyžaduje řádově stovky ozubených kol, aby se mohl nastavit libovolný převod pro vzájemné otáčení frézy a kola, diferenciál..., CNC provedení pak počítačem řízené pohony, speciální program...) Proto jsem se rozhodl jít vlastní cestou a vyrobit něco co by splnilo uvedené body i v mých podmínkách.

Základ tvoří stolní frézka PROMA FP-25, ve které je upevněná odvalovací fréza. Otáčení ozubeného kola zajišťuje rotační osa, která je poháněna servem, posuv do řezu pak krokový motor.

K jednotlivým bodům podmínek:

1.na vřetenu frézky je opevněn enkoder, který snímá otáčky vřetena (25 000 pulsů na otáčku) a posílá je do obvodu 7486. Na jeho výstupu je pak 50 000 pulsů na otáčku. Rotační osa má šnekový převod 1:50, servo je nastaveno na 1 000 pulsů na otáčku. Tím je zajištěn synchronní převod mezi frézou a ozubeným kolem 1:1.

2.z impulsů enkoderu je vyhodnocovaný směr otáčení frézy a výběrem přímého nebo negovaného výstupu se dá nastavit správný směr otáčení rotační osy, aby byla podmínka splněna.

3.z obvodu 7486 jsou impulsy přiváděny do třímístné synchronní děličky 74192. Podle nastaveného dělícího poměru 1:1 - 1:999 je možné vytvořit odpovídající počet zubů.

4.frézka bohužel nemá naklápění vřetena,proto je na jejím stole upevněn pomocný posuvný stůl s děličkou, který se naklápí obdobně jako sinusové pravítko podložkou. Její tloušťka je vypočítaná podle sklonu šroubovice. Jejím umístěním pod pravou nebo levou částí stolu se volí podle toho, zda je fréza pravotočivá nebo levotočivá, případně zda se frézuje přední nebo zadní strana ozubení.

5.rotační osu je na pomocném posuvném stole možné naklápět a tím nastavit požadovaný sklon šikmého ozubení.

Celá sestava se chová trochu odlišně než klasická mechanická odvalovací fréza. Na klasické odvalovačce se fréza pohybuje do řezu kolmo na osu kola a sklon šroubovice se eliminuje naklopením frézy. Při frézování šikmého ozubení se kromě dalšího naklopení frézy vůči ose kola, fréza a kolo ještě šroubovitě pootáčejí, aby vznikly šikmé zuby. U mého pojetí je to mnohem jednoduší. Ozubené kolo se pohybuje a je nakloněno tak, aby jeho zuby byly rovnoběžné srovinou šroubovice frézy. Nevýhodou tohoto způsobu je, že se frézované kolo jako by posouvá po povrchu frézy a není možné vytvořit kolo širší než je dáno tím posuvem a šířkou frézy. Tento nedostatek se projeví hlavně při velkém úhlu šikmých zubů, větších modulech a širokých kolech. Zatím co jsem zkoušel frézovat kola, tak jsem se na tento limitní stav nedostal.

První zuby

Na těchto pastorcích je krásně vidět podříznutí zubů, které vzniklo díky tomu, že pastorek nebyl korigován.

 

Další pokus, tentokrát zda to bude použitelné i na malá kolečka. Průměr 1,4mm, modul 0,1. Středový otvor 0,5mm mi bohužel trochu "utekl". Hodináři mají můj obdiv, já měl co dělat abych to kolečko neztratil při focení.

Pokračování a další fotky příště :-)

Návrat do menu