CZ33931U1 - Equipment for machining tooth flanks - Google Patents

Description

Oblast technikyField of technology

Technické řešení se týká zařízení pro obrábění boků zubů ozubeného kola zejména s větším modulem, obsahující souvisle natáčenou dvouosou frézovací hlavu k upnutí kotoučového nástroje.The technical solution relates to a device for machining the tooth flanks of a gear wheel, in particular with a larger module, comprising a continuously rotated biaxial milling head for clamping a disk tool.

Dosavadní stav technikyPrior art

Mezi základní technologie výroby ozubených kol patří výroba frézováním, obrážením, protahováním, broušením. Zuby mohou být obráběny dělícím způsobem, kdy je obráběn každý zub zvlášť a po dokončení jednoho zubu dojde k natočení ozubeného kola o jeden zub. Následně je možné obrábět sousední zub. Dělícím způsobem je možné obrábět svislou protahovačkou, stopkovou frézou, či kotoučovou frézou. U většiny ze zmíněných způsobů se obrábí tvarovým nástrojem a jeden nástroj je potom využitelný pouze pro jeden modul ozubení (jedna velikost profilu zubu). Výjimku tvoří způsob obrábění speciálním kotoučem od společnosti známý jako invomilling, kdy je kotouč univerzální a umožňuje obrábět různé moduly ozubení. U této metody koná kotoučová fréza hlavní řezný pohyb a přísuv do řezu, posuv vykonává obráběné kolo (hřídel). Metoda invomiling je určena a využívána pro vysoce produktivní obrábění malých ozubených kol s přímými, či šikmými zuby. Nástroj je v tomto případě upnut přímo ve vřetení stroje (není použita frézovací hlava, či jiné zařízení). Standartní nástroje pro tuto metodu dosahují největšího průměru 140 mm a umožňují obrábět ozubená kola s modulem profilu zubu do 20 až 26 mm. Tato metoda je proto aplikovatelná na malá obráběcí centra a na lehké obrobky, které lze na stroji snadno polohovat.The basic technologies of gear production include production by milling, embossing, broaching, grinding. The teeth can be machined in a dividing manner, where each tooth is machined separately and after the completion of one tooth, the gear is rotated by one tooth. Subsequently, it is possible to machine an adjacent tooth. It is possible to machine in a dividing way with a vertical broaching machine, shank milling machine or disk milling machine. In most of the mentioned methods, it is machined with a shaping tool and one tool is then usable only for one gear module (one tooth profile size). An exception is the method of machining with a special wheel from the company known as invomilling, where the wheel is universal and allows machining of various gear modules. In this method, the disc cutter performs the main cutting movement and the feed into the cut, the feed is performed by the machined wheel (shaft). The invomiling method is designed and used for highly productive machining of small gears with straight or helical teeth. In this case, the tool is clamped directly in the machine spindle (no milling head or other device is used). Standard tools for this method reach a maximum diameter of 140 mm and allow machining of gears with a tooth profile module of up to 20 to 26 mm. This method is therefore applicable to small machining centers and light workpieces that can be easily positioned on the machine.

Další možností je výroba odvalovacím způsobem. Nástrojem může pro odvalování být hřeben, kotouč, či odvalovací fréza. U hřebenu dochází k obrábění několika zubů při současném otáčení kola a posuvném pohybu hřebenu. U kotouče dochází k obrábění za současného pohybu ozubeného kola a rotačního pohybu kotouče. U odvalování je několik zubů frézováno odvalovací frézou, přičemž natáčení ozubeného kola a hlavní řezný pohyb probíhají současně.Another option is rolling production. The tool for rolling can be a comb, a disc or a rolling cutter. The comb machines several teeth while rotating the wheel and sliding the comb. The wheel is machined while the gear is moving and the wheel is rotating. In rolling, several teeth are milled by a hobbing machine, the rotation of the gear and the main cutting movement taking place simultaneously.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Podstatou technického řešení zařízení pro obrábění boku zubů ozubeného kola je, že obsahuje pinolu s přírubou otočnou kolem podélné osy vřetene, kdy k pinole s přírubou je připevněna frézovací hlava, v níž je výkyvné kolem osy kolmé k ose vřeteníku a pinoly s přírubou otočně kolem své vlastní podélné osy upnut rotační kotoučový nástroj pro obrábění boků zubů. Všechny základní pohyby, hlavní pohyb, posuv i přísuv, potřebné pro obrobení jednoho zubu v tomto případě vykonává frézovací nástroj navržený pro tento typ obrábění, který je analogický s univerzálním frézovacím nástrojem určeným pro metodu invomilling, souvisle natáčená dvouosá frézovací hlava je uzpůsobena k upnutí kotoučového nástroje o poloměru alespoň dvojnásobného násobku modulu obráběného ozubeného kola. Břity kotoučového nástroje se dotýkají definovaných trajektorií, které odpovídají tvarů boků zubů ozubeného kola.The essence of the technical solution of the device for machining the flank of gear teeth is that it comprises a quill with a flange rotatable about the longitudinal axis of the spindle, where a milling head is attached to the quill with a flange, in which it is pivotable about an axis perpendicular to the headstock axis. own longitudinal axis clamped rotary disc tool for machining tooth flanks. All basic movements, main movement, feed and feed required to machine one tooth in this case are performed by a milling tool designed for this type of machining, which is analogous to a universal milling tool designed for the invomilling method, continuously rotated two-axis milling head is adapted to clamp disk tools with a radius of at least twice the module of the gear being machined. The blades of the disc tool touch defined trajectories that correspond to the shapes of the flanks of the gear teeth.

Řešení je vhodné pro obrábění rozměrných ozubených kol, která mohou být součástí například rotorů parních turbín. Použití tohoto řešení se eliminuje nutnost manipulovat při procesu obrábění s rozměrnými obrobky, neboť všechny pohyby jsou vykonávány frézovací hlavou. To má za následek snížení spotřeby elektrické energie, neboť pohony frézovací hlavy mají mnohonásobně menší výkon než pohon pro otáčení obrobkem. Další výhodou je zvýšení produktivity obrábění a zejména přesnosti obrobeného ozubení. Další výhodou tohoto řešení je možnost obrábět ozubení s modulem vyšším než 60 mm s využitím jednoho nástroje pro různé moduly.The solution is suitable for machining large gears, which can be part of, for example, steam turbine rotors. The use of this solution eliminates the need to manipulate large workpieces during the machining process, as all movements are performed by the milling head. This results in a reduction in the consumption of electrical energy, since the milling head drives have many times less power than the drive for rotating the workpiece. Another advantage is the increase in machining productivity and in particular the accuracy of the machined gearing. Another advantage of this solution is the possibility to machine gears with a module higher than 60 mm using one tool for different modules.

- 1 CZ 33931 U1- 1 CZ 33931 U1

Řešení zařízení pro obrábění boku zubů ozubeného kola:Gear tooth side gear solution:

- vykazuje významnou úsporu energie při obrábění rozměrných ozubených kol.- shows significant energy savings when machining large gears.

- umožňuje vytvářet ozubení s různým modulem na těžkých obrobcích pomocí jednoho speciálního nástroje- allows to create gears with different modulus on heavy workpieces using one special tool

- vykazuje významný nárůst produktivity při obrábění rozměrných ozubených kol.- shows a significant increase in productivity when machining large gears.

- zmíněné řešení souvisle natáčené dvouosé frézovací hlavy se speciálním nástrojem je možné uplatnit na různých typech obráběcích strojů, například na multifunkčním soustružnickém obráběcím centru, kde soustružnická část stroje slouží jako manipulátor s obrobkem a zařízení je umístěno na frézovací věži.- the mentioned solution of a continuously rotated two-axis milling head with a special tool can be applied on various types of machine tools, for example on a multifunctional turning machining center, where the turning part of the machine serves as a workpiece manipulator and the device is placed on a milling tower.

- zmíněné řešení je možné uplatnit na různých typech obráběcích strojů, například na horizontálním frézovacím a vyvrtávacím centru, kde otočný stůl slouží jako manipulátor s obrobkem a zařízení je umístěno na pinole vřetenního horizontálního frézovacího centra.- the mentioned solution can be applied on various types of machine tools, for example on a horizontal milling and boring center, where the rotary table serves as a manipulator with the workpiece and the device is placed on the quill of the spindle horizontal milling center.

-je převážně vhodné pro obrábění rozměrných ozubených kol, či hřídelů na těžkých obráběcích strojích, ale zařízení lze připojit i na jiná těžká obráběcí centra.-is mostly suitable for machining large gears or shafts on heavy machine tools, but the device can also be connected to other heavy machining centers.

Objasnění výkresůExplanation of drawings

Na Obr. 1 a Obr. 2 je znázorněna poloha obrábění obou boků zubu zubové mezery ozubeného kola v horní a spodní poloze. Na Obr. 3 je znázorněno ozubené kolo upnuté v otočném stole.In FIG. 1 and FIG. 2 shows the machining position of both tooth flanks of the gear tooth gap in the upper and lower positions. In FIG. 3 shows a gear clamped in a turntable.

Příklady uskutečnění technického řešeníExamples of technical solution

Příkladné provedení 1Exemplary Embodiment 1

Zařízení pro obrábění boku zubů ozubeného kola O, s modulem 80 mm, obsahuje pinolu s přírubou P otočnou kolem podélné osy vřetene. K pinole s přírubou P je připevněna frézovací hlava H, v níž je výkyvné kolem osy kolmé k ose vřeteníku a pinoly s přírubou P otočně kolem své vlastní podélné osy upnut rotační kotoučový nástroj K o poloměru 200 mm. Ozubené kolo O je upnuto ve sklíčidle soustruhu, variantně může být uloženo v otočném stole. Brity kotoučového nástroje K se dotýkají definovaných trajektorií TI a T2. které odpovídají tvarů boků zubů ozubeného kola O. Poloha ozubeného kola O je při obrábění jedné zubové mezery fixní, nejprve se obrábí první bok zubové mezery po trajektorii TI a poté druhý bok zubové mezery po trajektorii T2. Po obrobení zubové mezery se ozubené kolo O pootočí o úhel β. hodnotu zubové rozteče tak, aby mohla být obráběna další zubová mezera.The device for machining the tooth flank O, with a module of 80 mm, comprises a quill with a flange P rotatable about the longitudinal axis of the spindle. A milling head H is attached to the quill with a flange P, in which a rotary disk tool K with a radius of 200 mm is clamped for rotation about an axis perpendicular to the axis of the headstock and the quill with a flange P rotatably about its own longitudinal axis. The gear O is clamped in the lathe chuck, alternatively it can be stored in the turntable. The blades of the disc tool K touch the defined trajectories T1 and T2. which correspond to the tooth flank shapes of the gear O. The position of the gear O is fixed when machining one tooth gap, first the first flank of the tooth gap along the trajectory T1 and then the second side of the tooth gap along the trajectory T2 is machined. After machining the tooth gap, the gear O is rotated by an angle β. the value of the tooth pitch so that another tooth gap can be machined.

Příkladné provedení 2Exemplary Embodiment 2

Zařízení pro obrábění boku zubů ozubeného kola O, s modulem 60 mm, obsahuje pinolu s přírubou P otočnou kolem podélné osy vřetene. K pinole s přírubou P je připevněna frézovací hlava H, v níž je výkyvné kolem osy kolmé k ose vřeteníku a pinoly s přírubou P otočně kolem své vlastní podélné osy upnut rotační kotoučový nástroj K o poloměru 200 mm. Ozubené kolo O je v uloženo manipulátoru. Brity kotoučového nástroje K se dotýkají definovaných trajektorií TI a T2. které odpovídají tvarů boků zubů ozubeného kola O. Poloha ozubeného kola O je při obrábění jedné zubové mezery fixní, nejprve se obrábí první bok zubové mezery po trajektorii TI a poté druhý bok zubové mezery po trajektorii T2. Po obrobení zubové mezery se ozubené kolo O pootočí o úhel β. hodnotu zubové rozteče tak, aby mohla být obráběna další zubová mezera.The device for machining the tooth side of a gear wheel O, with a module of 60 mm, comprises a quill with a flange P rotatable about the longitudinal axis of the spindle. A milling head H is attached to the quill with a flange P, in which a rotary disk tool K with a radius of 200 mm is clamped for rotation about an axis perpendicular to the axis of the headstock and the quill with a flange P rotatably about its own longitudinal axis. Gear O is stored in the manipulator. The blades of the disc tool K touch the defined trajectories T1 and T2. which correspond to the tooth flank shapes of the gear O. The position of the gear O is fixed when machining one tooth gap, first the first flank of the tooth gap along the trajectory T1 and then the second side of the tooth gap along the trajectory T2 is machined. After machining the tooth gap, the gear O is rotated by an angle β. the value of the tooth pitch so that another tooth gap can be machined.

-2 CZ 33931 U1-2 CZ 33931 U1

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Technické řešení nachází své uplatnění zejména při obrábění rozměrných ozubených kol na těžkých obráběcích strojích.The technical solution finds its application especially in the machining of large gears on heavy machine tools.

Claims (1)

NÁROKY NA OCHRANUCLAIMS FOR PROTECTION 1. Zařízení pro obrábění boků zubů ozubeného kola (O) zejména s větším modulem, obsahující souvisle natáčenou dvouosou frézovací hlavu (H) k upnutí kotoučového nástroje (K), vyznačující 15 se tím, že obsahuje pinolu s přírubou (P) otočnou kolem podélné osy vřetene, přičemž k pinole s přírubou (P) je připevněna frézovací hlava (H), v níž je výkyvné kolem osy kolmé k ose vřeteníku a pinoly s přírubou (P) otočně kolem své vlastní podélné osy upnut rotační kotoučový nástroj (K) pro obrábění boků zubů.Device for machining tooth flanks of a gear wheel (O), in particular with a larger module, comprising a continuously rotated biaxial milling head (H) for clamping a disk tool (K), characterized in that it comprises a quill with a flange (P) rotatable about a longitudinal a milling head (H) is attached to the spindle quill (P), in which a rotary disc tool (K) is rotatably clamped about an axis perpendicular to the headstock axis and the flanged quill (P) for its own longitudinal axis. machining of tooth flanks.