Výroba ozubení

Jak vyrobit ozubení?

V rychle se měnícím prostředí výroby ozubení je nejdůležitější volba nejefektivnější a nejpřesnější metody obrábění a nástroje na výrobu ozubení. Pro volbu nástroje a metody výroby ozubení jsou rozhodující obráběná součást, výrobní proces a velikost výrobní dávky.

Obrábění ozubení je součástí procesů prováděných v měkkém stavu, kde je častým problémem dosažení přísných rozměrových tolerancí. Pečlivá příprava na obrábění v tvrzeném stavu však umožňuje relativně klidný průběh soustružnických operací prováděných u tvrzených součástí, po kterých následuje obrábění ozubení v tvrzeném stavu. Při soustružení tvrzených součástí má naprosto zásadní význam předvídatelnost obráběcího procesu a dobrá kvalita obrobené plochy. To vše je třeba kombinovat s efektivitou nákladů.

Díky elektronické mobilitě, novým konstrukčním typům ozubených převodů a potřebě být současně flexibilní i produktivní, prochází proces obrábění ozubení podstatnými změnami. Středem zájmu přestanou být běžné konvenční stroje na výrobu ozubení a namísto toho se stane normou víceúčelové obrábění součástí s ozubením/drážkováním. Pozornost se zaměří na metodu Power skiving, jelikož do určité míry nahradí obrážení, protahování a válcování drážkovaných profilů a současně i odvalovací frézování.Kvalita ozubení

Klasifikace ozubených kol se obvykle provádí podle normy, která stanoví požadované tolerance ozubených kol, kterých má být obráběcí operací dosaženo. Nejrozšířenější normou používanou pro klasifikaci válcových ozubených kol je DIN 3962, která jednotlivé parametry ozubení posuzuje a hodnotí na stupnici 1–12. Časté jsou také další normy používané určitým okruhem zákazníků, ale všechny využívají víceméně stejná hodnotící kritéria jako norma DIN 3962.

Požadovaná třída přesnosti ozubení se obvykle řídí požadavkem zákazníka a závisí na oblasti použití ozubeného kola.

Vysoká kvalita ozubení vyžaduje splnění dalších požadavků, kterými jsou:

• Vysoce kvalitní nástroje
• Čisté styčné plochy
• Minimální obvodové házení nástroje i obrobku
• Stabilní upnutí
• Přesný a stabilní obráběcí stroj

Postup výroby ozubení

Profil nástroje je vždy třeba přizpůsobit konkrétním ozubeným kolům. To znamená, že nástroj musí zcela odpovídat velikosti a tvaru zubové mezery.

Důležité údaje, které je třeba znát před objednáním nástroje pro frézování ozubených kol jsou:

• Velikost modulu
• Úhel záběru
• Profil zubu (protuberantní úprava paty, zaoblení nebo zkosení hrany hlavy zubu)
• Součinitel modifikace hlavy zubu
• Průměr roztečné kružnice
• Úhel sklonu zubů
• Požadavky na kvalitu ozubení
• Vhodný rozsah průměrů nástroje (min.-max.)
• Velikost a typ upínací spojky

Nejlepší je úplná výkresová dokumentace ozubeného kola nebo nástroje, která nabízí veškeré potřebné informace.

Metody výroby ozubení

Připraveny jsou nové technologie obrábění, které mají potenciál změnit oblast výroby ozubení. To, jaká bude reakce výrobců na tyto technologické změny, dá konečnou podobu budoucímu konkurenčnímu prostředí.

• InvoMilling™
• Power skiving
• Frézování kotoučovými frézami v případě malých a středně velkých výrobních dávek
• Odvalovací frézování ozubených kol

InvoMilling™

Co je to InvoMilling™ ?

Klasický způsob výroby ozubení obvykle vyžaduje použití speciálních nástrojů pro každý jednotlivý typ ozubeného profilu. InvoMilling™ je metoda určená pro obrábění vnějších ozubených a drážkovaných profilů a kuželových ozubených kol s přímými zuby, která umožňuje frézování ozubení s využitím stávajících strojů přímo ve vlastním závodu. Díky změně CNC programu namísto výměny nástroje lze jednu sadu nástrojů použít pro výrobu mnoha různých ozubených profilů. S využitím víceúčelových strojů a pětiosých obráběcích center lze celou součást obrobit na jediné upnutí, díky čemuž metoda InvoMilling™ umožňuje podstatně zkrácení přípravných časů a celkové doby výroby.Výhody metody InvoMilling™

• Flexibilita – stejné nástroje pro výrobu celé řady ozubených profilů
• Obrábění ozubení na víceúčelových obráběcích strojích a pětiosých obráběcích centrech
• Dokončení součástí na jednom stroji na jediné upnutí
• Šetrnější k životnímu prostředí - obrábění probíhá za sucha, nepoužívá se řezný olej

Možnosti použití metody InvoMilling™

• Pro obrábění vnějšího i vnitřního ozubení a drážkování, ozubených kol s dvojitým šikmým ozubením, kol se šípovým ozubením a kuželových kol s přímými zuby
• Je-li třeba vyrobit požadované součásti s ozubením bez nutnosti použití speciálních nástrojů nebo strojů
• Jsou-li rozhodující krátké dodací lhůty
• Umožňuje použití s korekcí boků zubů nebo bez korekce
• Rozsah modulů: 0.8‒100
• Hrubování až dokončování
• Pro malé až středně velké výrobní dávky

Postup obrábění metodou InvoMilling™

Podívejte se na film a seznamte se s tím, jak s pomocí InvoMilling™ CAD/CAM softwaru vytvořit kompletní CNC program ve třech jednoduchých krocích:

1. Provedením importu údajů o ozubeném převodu z výkresu součásti určete geometrii ozubeného profilu.
2. Zvolte si svou strategii obrábění, přidejte hrubovací a dokončovací operace a z knihovny nástrojů vyberte nástroje, které budou použity.
3. Před automatickým vygenerováním CNC programu pro váš stroj proveďte simulaci obráběcího procesu a ověření dráhy nástroje.

Metoda Power skiving

Co je to Power skiving?

Power skiving je kontinuální obráběcí proces, který je několikrát rychlejší než obrážení a mnohem flexibilnější než protahování. I když je koncepce Power skiving známá už více než sto let, je to teprve nedávno, co se její vývoj začal ubírat novým směrem. V důsledku rychlého nástupu robustnějších a tužších strojů a synchronizovaných vřeten se nyní širší využití metody Power skiving stává rychle realitou.

Metodu Power skiving lze použít pro výrobu vnějšího i vnitřního ozubení a drážkování, ale obzvláště produktivní je především v případě vnitřního obrábění. Zvláště dobře tato metoda funguje v hromadné výrobě, kde jsou rozhodující krátké dodací lhůty. Pro výrobu malých až středně velkých sérií je doporučeno použití flexibilní technologie InvoMilling™.Výhody metody Power skiving

• Obrábění na jediné upnutí, které umožňuje zkrácení doby výroby, zvýšení kvality a snížení nákladů na manipulaci a logistiku
• Umožňuje obrábění v blízkosti rohů, což poskytuje větší volnost při konstrukci součástí
• Uživatelsky komfortní a šetrná k životnímu prostředí
• Velice efektivní, pokud obrábění probíhá za sucha
• Podstatné zkrácení celkové doby výroby ve srovnání s metodami jako protahování, obrážení nebo odvalovací frézování
• Snadno kontrolovatelné a předvídatelné obrábění součástí
• Dosahovaná kvalita obrobených součástí je zcela srovnatelná, nebo dokonce lepší, než kvalita dosahovaná s pomocí srovnatelných řešení pro frézování ozubení
• Lze ji použít na jednoúčelových i víceúčelových obráběcích strojích a obráběcích centrech

Možnosti použití metody Power skiving

• Vnější i vnitřní ozubené a drážkované profily
• Čelní ozubená kola s přímými a se šikmými zuby
• Hrubování až dokončování

Frézování kotoučovými frézami

Co je to frézování kotoučovými frézami?

Frézování kotoučovou frézou je postup, při kterém se jednotlivé zubové mezery obrábějí celé najednou. Metody frézování kotoučovými frézami umožňují obrobení celé součásti na jediné upnutí a lze je snadno použít na obráběcích centrech, víceúčelových obráběcích strojích a soustružnických centrech. Díky použití technologie frézování kotoučovými frézami lze součásti s drážkováním, vyráběné na odvalovacích frézkách nebo subdodavatelsky, namísto toho obrábět přímo ve vlastním závodu s využitím stávajících strojů. Frézování kotoučovými frézami proto nevyžaduje velké počáteční investice.Výhody frézování kotoučovými frézami

• Frézování drážkovaných profilů na obráběcích centrech, víceúčelových obráběcích strojích a soustružnických centrech
• Nízké investiční náklady
• Obrábění drážkovaných profilů na stávajících strojích namísto investice do odvalovací frézky
• Méně času a nákladů vynakládaných na logistiku
• Není třeba přesouvat obráběné součásti mezi stroji nebo dílnami
• Není nutné provádět přeostření a přepovlakování nástrojů z rychlořezných ocelí (HSS)
• Vysoké řezné rychlosti
• Možnost obrábění různých typů materiálů
• Obrábění za sucha umožňuje zkrácení celkové doby výroby a odstranění nákladů spojených s použitím řezné kapaliny a kromě toho také přispívá k ekologičtějšímu a pro obsluhu strojů příznivějšímu pracovnímu prostředí
• Cenově efektivní řešení pro výrobu menších a středně velkých dávek

Možnosti použití postupů frézování kotoučovými frézami

• Vnější drážkované profily
• Hrubování až dokončování
• Všechny typy strojů
• Obrábění za sucha

Sousledné frézování

Nesousledné frézování

Odvalovací frézování ozubených kol

Co je odvalovací frézování ozubených kol?

Odvalovací frézování je metoda výroby ozubení, při které jsou zuby ozubeného kola vytvářeny sérií řezů prováděných s pomocí šroubovitého obráběcího nástroje. Odvalovací fréza a polotovar ozubeného kola se nepřetržitě otáčejí, dokud nejsou zcela obrobeny všechny zuby. Odvalovací frézování lze použít pouze pro výrobu vnějšího ozubení.Výhody odvalovacího frézování ozubení

• Nižší celkové náklady na ozubené kolo ve srovnání s HSS nástroji
• Vysoké řezné rychlosti
• Delší životnost nástrojů, zkrácení prostojů
• Jednoduchost a opakovatelnost při výměnách břitů a manipulaci
• Žádné vícenáklady spojené s přeostřováním a obnovou povlaku

Možnosti použití postupů odvalovacího frézování ozubení

• Hrubování, polodokončování, dokončování
• Ozubené profily dle DIN 3972-2
• Rozsah modulů: 3–10
• Odvalovací frézky, víceúčelové stroje, 5osé stroje

Postup při odvalovacím frézování ozubení

• Každý zub odřezává jinou třísku. Pro životnost nástroje jsou určující nejtěžší řezy s největšími tloušťkami třísek. K určení tloušťky třísky použijte výpočet maximální tloušťky třísky hex, která umožňuje stanovení axiální rychlosti posuvu. Max. hex se vypočítá podle Hoffmeisterovy rovnice
• Doporučená max. hodnota hex = 0.18–0.22 mm (0.007–0.009 inch)
• Je-li to možné, využívejte k dosažení delší životnosti nástroje změnu polohy odvalovací frézy (v axiálním a tangenciálním směru)
• Při obrábění pomocí karbidových nástrojů má přednost obrábění za sucha, které ve srovnání s obráběním za mokra umožňuje dosažení delší životnosti nástroje
• Je-li to možné, využívejte s ohledem na delší životnost nástroje sousledné frézování