PL218402B1

PL218402B1 - Method of rolling conical toothing of toothed wheels

Info

Publication number: PL218402B1
Application number: PL394247A
Authority: PL
Inventors: Janusz Tomczak; Jarosław Bartnicki; Zbigniew Pater
Original assignee: Lubelska Polt
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2011-03-17
Publication date: 2014-12-31
Also published as: PL394247A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób walcowania uzębień stożkowych kół zębatych.The subject of the invention is a method for rolling bevel gear teeth.

Dotychczas znane i stosowane są sposoby kształtowania uzębień stożkowych kół zębatych, które w większości opierają się na metodach obróbki skrawaniem, gdzie otrzymanie zarysu zęba koła uzyskuje się przez zdjęcie kolejnych warstw materiału. Procesy obróbki mechanicznej stożkowych uzębień kół zębatych opisane są w literaturze Ochęduszko K. „Koła zębate. Wykonanie i montaż” T. 2. WNT Warszawa 2009. Mechaniczną obróbkę uzębień stożkowych kół zębatych dzieli się na dwie grupy w zależności od kształtu narzędzi oraz kinematyki ruchu wyrobu i narzędzia. Pierwsza grupa obejmuje metody kształtowe, które polegają na zastosowaniu narzędzi skrawających o części roboczej posiadającej kształt wrębu obrabianego koła zębatego. Do tej grupy zalicza się takie procesy jak: frezowanie krążkowe, palcowe, dłutowanie, przeciąganie. Druga grupa obejmuje metody obwiedniowe nacinania uzębień kół zębatych, w których wykorzystuje się współpracę narzędzia z kształtowanym kołem. Zarys zębów powstaje w wyniku zazębiania się i współpracy koła z narzędziem. Do najczęściej spotykanych sposobów obwiedniowej obróbki uzębień stożkowych kół zębatych zalicza się dłutowanie obwiedniowe metodą Gleasona - uzębienia proste, frezowanie obwiedniowe metodą Fiat Mammano oraz Oerlikona zębów spiralno-łukowych.So far, methods of shaping bevel gear teeth are known and used, most of which are based on machining methods, where the gear tooth profile is obtained by removing successive layers of material. The processes of machining conical gear teeth are described in the literature by Ochęduszko K. "Gear wheels. Fabrication and assembly ”T. 2. WNT Warszawa 2009. Mechanical processing of the toothing of conical gears is divided into two groups depending on the shape of the tools and the kinematics of the product and tool movement. The first group includes shaping methods, which consist in the use of cutting tools with a working part having the shape of a groove of the machined gear. This group includes processes such as: disk milling, finger milling, chiselling, broaching. The second group covers the envelope cutting methods of gear teeth, which use the cooperation of the tool with the shaped wheel. The tooth profile is created as a result of the gear meshing and cooperation between the wheel and the tool. The most common methods of circumferential machining of bevel gears include gear slotting using the Gleason method - straight teeth, gear hobbing using the Fiat Mammano and Oerlikon method of spiral-arc teeth.

Znane są również plastyczne sposoby obróbki uzębień stożkowych kół zębatych. Charakterystyka procesów plastycznego kształtowania wieńców stożkowych kół zębatych opisana jest w literaturze Turno A., Romanowski M., Olszewski M. „Obróbka plastyczna kół zębatych” WNT, Warszawa 1973. Do najczęściej spotykanych metod plastycznego kształtowania zalicza się między innymi procesy kucia matrycowego i walcowania. Proces kucia polega na wywarciu nacisku na półfabrykat narzędziami, które posiadają kształt wewnętrzny odpowiadający zarysowi odkuwki. W wyniku wywieranego nacisku metal wypełnia wykrój narzędzi, dzięki czemu następuje ukształtowanie koła zębatego. Cechą charakterystyczną procesów kucia kół zębatych jest to, że wyroby są odbiciem - negatywem narzędzi. Drugim sposobem kształtowania wieńców zębatych jest proces walcowania, w którym kształt wyrobu jest obwiednią kolejnych punktów styku zębów obracającego się narzędzia. Kształtowanie następuje stopniowo, a maksymalne naciski niezbędne do uformowania zębów są znacznie mniejsze niż przy kuciu.Plastic methods of machining bevel gear teeth are also known. Characteristics of the plastic shaping processes of conical gear rims is described in the literature of Turno A., Romanowski M., Olszewski M. "Plastic processing of gear wheels" WNT, Warsaw 1973. The most common methods of plastic shaping include die forging and rolling processes. The forging process consists in exerting pressure on the blank with tools that have an internal shape corresponding to the contour of the forging. As a result of the exerted pressure, the metal fills the tool blank, thus shaping the gear. A characteristic feature of the processes of forging gears is that the products are a reflection - negative of tools. The second method of shaping the toothed rims is the rolling process, in which the shape of the product is the envelope of successive points of contact of the teeth of the rotating tool. Shaping occurs gradually and the maximum pressures necessary to form the teeth are much lower than for forging.

Istotą sposobu walcowania uzębień stożkowych kół zębatych jest to, że kształtowany półfabrykat - w postaci wstępnie ukształtowanej przedkuwki umieszcza się w obrotowym uchwycie, który wraz z półfabrykatem wykonuje ruch posuwisty ze stałą prędkością w kierunku narzędzi - trzech, jednakowych rolek roboczych z uzębieniem stożkowym, zaś narzędzia - rolki robocze z uzębieniem stożkowym obracają się w tym samym kierunku ze stałą prędkością, wprawiając w ruch obrotowy w przeciwnym kierunku ze stałą prędkością przesuwający się półfabrykat i kształtują na powierzchni stożkowej półfabrykatu uzębienie, przy czym trzy narzędzia - rolki robocze z uzębieniem stożkowym rozmieszczone są na obwodzie co 120°, natomiast ruch postępowy obrotowego uchwytu z umieszczonym w nim półfabrykatem odbywa się do chwili osiągnięcia położenia końcowego, w którym kształtowane zęby uzyskują nominalną wysokość, po tym wyłącza się ruch postępowy obrotowego uchwytu, natomiast pozostawia się ruch obrotowy narzędzi - trzech rolek roboczych z uzębieniem stożkowym, które w tym czasie kalibrują stożkowy wieniec zębaty - wyrób.The essence of the method of rolling bevel gears is that the shaped blank - in the form of a pre-shaped slotted forging - is placed in a rotary holder, which together with the blank performs a sliding motion at a constant speed towards the tools - three identical working rolls with conical teeth, and the tools - the working rollers with conical toothing rotate in the same direction with a constant speed, setting the rotating movement in the opposite direction with a constant speed, the shifting blank and forming the teeth on the conical surface of the blank, while three tools - working rollers with conical toothing are arranged on circumference every 120 °, while the translational movement of the rotary handle with the blank placed in it takes place until the end position is reached, in which the shaped teeth reach their nominal height, then the translational movement of the rotary handle is turned off, while the rotation of the tools is left - three work rollers with conical toothing, which at that time calibrate the conical toothed rim - product.

Proces realizowany jest w układzie, w którym narzędzia - trzy rolki robocze oraz półfabrykat są napędzane, przy czym kierunek obrotów półfabrykatu jest przeciwny do kierunku obrotu narzędzi trzech rolek roboczych z uzębieniem stożkowym, a prędkość obrotowa półfabrykatu jest równa iloczynowi prędkości obrotowej narzędzi - rolek roboczych oraz przełożenia między narzędziami - rolkami roboczymi i wyrobem.The process is carried out in a system in which the tools - three working rollers and the blank are driven, where the direction of rotation of the blank is opposite to the direction of rotation of the tools of three working rolls with conical toothing, and the rotational speed of the blank is equal to the product of the rotational speed of the tools - working rolls and ratios between tools - work rollers and product.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że zastosowanie obrotowych narzędzi o prostej konstrukcji umożliwia kształtowanie prostych, spiralnych i łukowych uzębień na kołach stożkowych. Ukształtowane plastycznie uzębienia stożkowych kół zębatych posiadają korzystniejszą strukturę wewnętrzną w stosunku do uzębień wytwarzanych metodami obróbki mechanicznej, dzięki czemu wytrzymałość i trwałość uformowanych w ten sposób elementów jest znacznie wyższa.The advantageous effect of the invention is that the use of rotating tools of simple construction allows the formation of straight, spiral and curved toothing on the bevel wheels. The plastically shaped toothing of the bevel gears has a more favorable internal structure than the toothing produced by machining methods, thanks to which the strength and durability of the elements formed in this way is much higher.

Sposób walcowania uzębień stożkowych kół zębatych został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia początek procesu kształtowania, fig. 2 - koniec procesu walcowania uzębienia na stożkowym kole zębatym, natomiast fig. 3a - widok półfabrykatu, zaś fig. 3b - ukształtowany wyrób.The method of rolling the toothing of the bevel gears is shown in the example in the drawing, in which Fig. 1 shows the beginning of the shaping process, Fig. 2 - the end of the rolling process of the toothing on the bevel gear, while Fig. 3a - a blank view, and Fig. 3b - shaped article.

PL 218 402 B1PL 218 402 B1

Sposób walcowania uzębień stożkowych kół zębatych polega na tym, że kształtowany półfabrykat 3 - w postaci wstępnie ukształtowanej przedkuwki umieszcza się w obrotowym uchwycie 2, który wraz z półfabrykatem 3 wykonuje ruch posuwisty ze stałą prędkością V w kierunku narzędzi - trzech, jednakowych rolek roboczych 1a, 1b oraz 1c z uzębieniem stożkowym. W tym czasie narzędzia - rolki robocze 1a, 1b i 1c z uzębieniem stożkowym obracają się w tym samym kierunku ze stałą prędkością Π1 i wprawiają w ruch obrotowy w przeciwnym kierunku ze stałą prędkością przesuwający się półfabrykat 3. W wyniku przemieszczania się półfabrykatu 3 obracające się narzędzia - rolki robocze 1a, 1b oraz 1c kształtują na jego powierzchni stożkowej uzębienie. Obracające się narzędzia - rolki robocze 1a, 1b i 1c z uzębieniem stożkowym rozmieszczone są na obwodzie co 120°. Ruch postępowy obrotowego uchwytu 2 z umieszczonym w nim półfabrykatem 3 odbywa się do chwili osiągnięcia położenia końcowego, w którym kształtowane zęby uzyskują nominalną wysokość. Po czym następuje wyłączenie ruchu postępowego obrotowego uchwytu 2, natomiast pozostawia się ruch obrotowy n1 narzędzi trzech rolek roboczych 1a, 1b i 1c z uzębieniem stożkowym, które w tym czasie kalibrują stożkowy wieniec zębaty - wyrób 4, nadając mu żądaną dokładność i usuwając powstałe w procesie niedokładności.The method of rolling the toothing of the bevel gears is based on the fact that the shaped blank 3 - in the form of a pre-shaped slug, is placed in the rotary holder 2, which together with the blank 3 performs a sliding motion at a constant speed V in the direction of the tools - three identical working rolls 1a, 1b and 1c with conical toothing. At this time, the tools - working rollers 1a, 1b and 1c with conical toothing rotate in the same direction at a constant speed Π1 and set in rotation in the opposite direction at a constant speed, the moving blank 3. As a result of the movement of the blank 3, rotating tools - the working rollers 1a, 1b and 1c shape the toothing on its conical surface. Rotating tools - working rollers 1a, 1b and 1c with conical toothing are arranged on the circumference every 120 °. The translational movement of the rotary handle 2 with the blank 3 placed therein takes place until the end position is reached, in which the shaped teeth reach their nominal height. After that, the translational movement of the rotary handle 2 is turned off, while the rotary movement n1 of the tools of three working rollers 1a, 1b and 1c with conical toothing is left, which at this time calibrate the conical toothed rim - product 4, giving it the required accuracy and removing the resulting in the process inaccuracies.

Proces może być realizowany w układzie, w którym narzędzia - trzy rolki robocze 1a, 1b i 1c oraz półfabrykat 3 są napędzane, przy czym kierunek obrotów półfabrykatu 3 jest przeciwny do kierunku obrotu narzędzi - trzech rolek roboczych 1a, 1 b oraz 1c z uzębieniem stożkowym. Prędkość obrotowa n₂ półfabrykatu 3 jest równa iloczynowi prędkości obrotowej m narzędzi - rolek roboczych 1a, 1 b i 1c oraz przełożenia między narzędziami - rolkami roboczymi 1a, 1b, 1c i wyrobem 4.The process can be carried out in a system in which the tools - three working rollers 1a, 1b and 1c and the blank 3 are driven, and the direction of rotation of the blank 3 is opposite to the direction of rotation of the tools - three working rolls 1a, 1b and 1c with conical toothing. . The rotational speed n _{2 of the} blank 3 is equal to the product of the rotational speed m of the tools - working rolls 1a, 1 b and 1c and the ratio between the tools - working rolls 1a, 1b, 1c and the product 4.

Claims

1. The method of rolling the toothing of conical gears, characterized in that the shaped blank (3) - in the form of a pre-shaped slug, is placed in the rotary holder (2), which, together with the blank (3), performs a sliding motion at a constant speed (V) in the direction of the tools of the three identical work rollers (1a), (1b) and (1c) with a conical toothing, while the tools of the working rollers (1a), (1b) and (1c) with a conical toothing rotate in the same direction at a constant speed ( Π1), setting the moving blank (3) to rotate in the opposite direction at a constant speed (n ₂ ) and forming a tooth on the conical surface of the blank (3), with three tools - working rollers (1a), (1b) and ( 1c) with conical toothing are spaced on the circumference every 120 °, while the translational movement of the rotary handle (2) with the blank (3) placed in it takes place until the end position is reached, in which the shaped teeth reach their nominal height, then the translational movement of the rotary handle (2) is turned off, while the rotary movement (n.1) of the tools is left - three working rolls (1a), (1b) and (1c) with conical toothing, which at that time calibrate the conical toothed rim - product (4).

2. The method according to p. 3. The process according to claim 1, characterized in that the process is carried out in a system in which the tools - three working rollers (1a), (1b) and (1c) and the blank (3) are driven, and the rotation direction of the blank (3) is opposite to the tool rotation - three working rolls (1a), (1b) and (1c) with conical toothing, and the rotational speed (n ₂ ) of the blank (3) is equal to the product of the rotational speed (m) of tools - working rolls (1a), (1b ) and (1c) and the ratios between the tools - the working rolls (1a), (1b), (1c) and the product (4).