IT9020291A1

IT9020291A1 - Procedimento per la finitura dei fianchi di ingranaggi cilindrici mediante dentatura a rotolamento con coltello circolare, nonche' dispositivo per attuare detto procedimento

Info

Publication number: IT9020291A1
Application number: IT020291A
Authority: IT
Inventors: Ingo Faulstich
Original assignee: Pfauter Hermann Gmbh Co
Priority date: 1989-05-17
Filing date: 1990-05-14
Publication date: 1991-11-14
Also published as: JPH0398714A; GB9010962D0; GB2231520B; GB2231520A; IT9020291A0; FR2647041B1; CH681866A5; DE3915976C2; IT1239982B; DE3915976A1; DD297926A5; FR2647041A1

Description

Descrizione dell'invenzione avente per titolo:

"Procedimento per la finitura dei fianchi di ingranaggi cilindrici mediante dentatura a rotolamento con coltello circolare, nonché dispositivo per attuare detto procedimento"

RIASSUNTO

L'invenzione riguarda un procedimento ed un dispositivo per la finitura dei fianchi di ingranaggi cilindrici, a dentutura diritta od elicoidale, interna od-esterna , mediante dentatura a rotolamento col coltello circolare , in cui i fianchi destrorsi rispettivamente sinistrorsi vengono prodotti in distinte fasi di lavorazione e per produrre modifiche delle linee dei fianchi, come spoglia d'estremità e/oppure ritiro finale dei fianchi,e il dispositivo in dipendenza dello spostamento, della slitta assiale esegue una variazione della distanza assiale e/oppure una variazione della distanza assiale e/oppure una variazione della rotazione supplementare del pezzo rispetto all'attrezzo.

L'invenzione si pone il compito di sviluppare ulteriormente il procedimento ed il dispositivo del genere in questione in modo che si evita lo svergolamento dei fianchi o questo viene portato ad un valore trascurabilmente piccolo.

Ciò' si ottiene secondo l'invenzione per il fatto che durante lo spostamento della slitta assiale , vengono autómaticamente variate una oppure contemporaneamente più delle grandezze di impostazione: distanza assiale a, eccentricità e dell'attrezzo, angolo di orientamento ∑. e altezza ridotta del passo p per descrivere la rotazione supplementare, in modo che lo svergolamento del fianco del pezzo, che significa con la produzione della modifica delle linee dei fianchi viene compensato e per la lavorazione viene impiegato un attrezzo, la cui geometria di taglio, in corrispondenza dei fianchi destrorsi, rispettivamente sinistrorsi è adattata alle grandezze di impostazione attive durante l'asportazione di trucioli da parte del rispettivo tagliente.

DESCRIZIONE

L'invenzione riguarda un procedimento per la finitura dei fianchi di ingranaggi cilindrici mediante dentatura a rotolamento con coltello circolare conformemente alla definizione introduttiva della rivendicazione 1, nonché riguarda un dispositivo per attuare un procedimento conformemente alla definizione introduttiva della rivendicazione 2.

La dentatura a rotolamento con coltello circolare è un procedimento, a svolgimento continuo, per la produzione di * ruote dentate cilindriche con asportazione di trucioli. L'attrezzo è simile ad una ruota dentatrice con coltello circolare; tuttavia il suo asse di rotazione è disposto inclinato rispetto ;all*asse del pezzo. Durante la lavorazione l'attrezzo ed il pezzo eseguono una rotazione di base. In tal caso i numeri di giri stanno reciprocamente in proporzione inversa dei numeri dei denti di entrambi gli elementi. Sovrapposta alla rotazione -base l'attrezzo rispetto al pezzo esegue un movimento elicoidale. Questo movimento elicoidale si compone di uno spostamento dell'attrezzo in direzione dell'asse del pezzo e di una rotazione supplementare del pezzo proporzionale a questo spostamento. La rotazione supplementare è dimensionata in modo che nel caso della lavorazione di un pezzo senza modifiche delle linee dei fianchi, la rotazione supplementare è pari a 2 π , quando la corsa della slitta assiale è pari all'altezza del passo della dentatura da produrre. Pertanto vale la relazione

rispettivamente

e

In particolare: Δ Ζ = spostamento della slitta assiale <;>

Δ$ = rotazione supplementare

H = altezza del passo del pezzo

p = altezza di passo ridotta.

Nella pratica esiste spesso l'esigenza di non eseguire esattamente come superfici elicoidali evolventi i fiacchi di dentature cilindriche, ma di modificare la linea del profilo e dei fianchi. La dentatura ad esempio dovrà essere realizzata con spoglia di troncatura e spoglia d'estremità . La descrizione di queste modifiche avviene solitamente sulla base di diagrammi della.linea di profilo rispettivamente la linea dei fianchi.

Mediante dentatura a rottamente con coltello circolare è possibile produrre modifiche dei fianchi. In prima approssimazione : le modifiche di profilo vengono prodotte tramite una modifica del profilo dell'attrezzo e le modifiche della linea,dei fianchi vengono prodotte tramite una modifica del movimento della macchina.

Tuttavia considerando il tutto più dettagliatamente si riconosce che la modifica del movimento della macchina influenza anche il profilo del pezzo.

Questa influenza porta ad esempio al fatto che per la dentatura a rotolamento con coltello circolare di dentature a spoglia d'estremità si ottengono fianchi svergolati. Questo svergolamento fa si che in differenti sezioni frontali si ottengano profilo con differente scostamento dell'angolo di profilo e , su differenti cilindri , linee,dei fianchi con differenti scostamenti angolari delle linee dei fianchi.

In base alla figura 1 verrà illustrata la formazione di questo svergolamento.

La figura 1 il fianco destro di un ingranaggio cilindrico con inclinazione sinistrorsa.

In particolare:

b = larghezza del dente

z = coordinata nella direzione dell'asse del pezzo, con riferimento al centro della larghezza del dente,

= scostamento delle linee dei fianchi (rispettivamente modifiche),

I = lato anteriore della ruota

II = lato posteriore della ruota.

La definizione lato anteriore è necessaria per indicare il rispettivo fianco come fianco destrorso rispettivamente sinistrorso. Lo scostamento della linea dei fianchi, viene misuratosul cilindro di misurazione, nella figura 1 sulla linea F1 F1' , mentre lo scostamento del profilo viene misurato nella sezione frontale nel centro della larghezza del dente, ossia su una linea P1 P1 '. Scostamenti del fianco dalla relativa superficie elicoidale evolvente non modificata vanno immaginati perpendicolarmente al piano del disegno.

Per facilitare la comprensione si suppone in un primo momento che tutte le tracce su un fianco presentano lo stesso andamento e tutti i punti di una traccia presentino la stessa distanza dalla superficie elicoidale evolvente non modificata, ossia sono situati in ragione dello stesso importo al disopra rispettivamente al disotto del piano del disegno.

Per la descrizione della geometria dei fianchi con l 'ausilio di un calcolatore naturalmente non sono necessari le semplificazioni precedentemente formulate.

Si supponga prescritto un andamento dello "scostamento" delle linee dei fianchi corrispondentemente alla rappresentazione nella parte destra della figura 1. Sul cilindro di misurazione il punto alto del fianco è situato nel centro della larghezza del dente; nella zona d el piede della dentatura esso è situato presso , mentre nella zona della testa è situato presso S1 ' . Su ogni cilindro fra il cilindro di fondo e cilindro di troncatura è presente praticamente lo stesso-andamento dello scostamento della linea del fianco.· Unicamente il punto alto è spostato corrispondentemente alla componente z della traccia S1, S1 ' in direzione Z. Poiché la lunghezza del diagramma Fβ è sempre pari alla larghezza del dente, su differenti cilindri di misurazione si rileva sempre una zona leggermente diversa dell ' andamento prescritto.

Pertanto la caratteristica per descrivere l 'andamento

nella zona di testa della dentatura va prolungata sul lato I e per descrivere l'andamento nella zona del piede della dentatura va prolungato sul lato II rispetto all 'andamento sul prescritto cilindro di misurazione.

Lo scostamento di profilo in una determinata sezione frontale è la distanza del punto di volta in volta considerato dalla non modificata superficie elicoidale evolvente Corrispondentemente a quanto precedentemente indicato si ottiene ad esempio lo scostamento di profilo nel centro della larghezza del dente, in corrispondenza dei punti P ' (circonferenza di fondo} (rispettivamente P ' (circonferenza di troncatura} come distanza delle tracce, estendentesi attraverso questi punti, dalla non modificata superficie elicoidale evolvente.

P1 presenta pertanto la stessa distanza come il punto H6 dalla non modificata superficie elicoidale evolvente, e precisamente la distanza ; corrispondentemente

P1' presenta la distanza . Se ciò' viene considerato per ulteriori punti fra P e P1 ' si riconosce che: l'andamento dello scostamento di profilo nel centro della larghezza del dente è pari all'andamento dello scostamento della linea di fianco fra H'6 su H'1 verso H'2.

Se le considerazioni precedentemente formulate dagli scostamenti della linea del fianco vengono adottate sul cilindro di fondo rispettivamente sul cilindro di troncatura e relativamente agli scostamenti di profilo vengono adottati sui piani I e II, allora si ottengono i seguenti risultati:

Se si riportano graficamente i risultati allora si ottiene una rappresentazione corrispondentemente alla figura 2. In questa rappresentazione è indicato con q lo scostamento presente nel rispettivo punto, e pertanto

Inoltre

rappresenta gli scostamenti delle linee di fianco sul cilindro di fondo

rappresenta gli scostamenti delle linee del fianco sul cilindrodi troncatura.

Aprescindere dai punti sulla tracciaS1 ' tutti i punti del fianco modificato sono arretrati rispetto ad un non modificata superficie elicoidale evolvente; pertanto le grandezze q2 . q9 possiedono segno algebrico negativo.

Se si indica con fHβf lo scostamento angolare della linea del fianco sul cilindro di fondo e si indica con fH β a' quello sul cilindro di troncatura, allora si ottiene:

L'angolo dielicadelle linee dei fianchi è

Dagli scostamenti angolari di profilo

nel piano I , e

Nel piano II si ottiene l'angolo d'elica del profilo:

Si stabilisca inoltre che nell'esempio qui considerato A fH eΛ fHd abbiano segno algebrico positivo.

Cio' può'essere completato facilmente in base alle grandezze rappresentate nelle figure 1 e 2.

Quanto precedentemente illustrato riguarda i fianchi destrorsidi una dentatura elicoidale sinistrorsa .

Le considerazioni possono essere trasferite facilmente ai casi rimanenti, ossia ai fianchi sinistrorsi della dentatura elicoidale sinistrorsa e ad entrambi i fianchi di una dentatura elicoidale destrorsa rispettivamente di una dentatura diritta.

A tale scopo è unicamente necessario l'andamento della traccia dell'attrezzo , sul rispettivo fianco del pezzo.

La traccia può'essere calcolata nell'ambito del dimensionamento della treccia rispettivamente con la simulazione del processo di produzione. Anche nei casi rimanenti, ossia specialmente fra la dentatura diritta, essa si estende obliquamente sul fianco del pezzo. La figura 3 mostra l'andamento di principio delle tracce per i casi precedentemente indicati.

La dentatura diritta può' essere lavorata mediante dentatura a rotolamente con coltello circolare, soltanto con un attrezzo a dentatura elicoidale . Il segno algebrico del " passo" delle tracce di penne in particolare dal segno algebrico dell'angolo d'elica dell'attrezzo. Conseguentement per pezzi a dentatura diritta si hanno i due andamenti schematizzati delle tracce.

Mentre per il fianco destrorso della dentatura elicoidale sinistrorsa i punti della traccia nella zona della testa della dentatura del pezzo rispetto alla zona del piede sono situati più vicini al piano II, questi punti del fianco sinistrorso della dentatura elicoidale sinistrorsa sono situati più vicini al piano I. Utilizzando il calcolo precedentemente illustrato si trova che l'angolo d'elica delle linee dei fianchi e l'angolo d'elica del profilo del fianco sinistrorso: idella dentatura elicoidale sinistra possiedono segno algebrico negativo. Ε' già stato menzionato il fatto che le corrispondenti grandezze dei fianchi destrorsi possiedono segno algebrico positivo. Anche nei casi rimanenti vale: l'angolo d'elica delle linee di profilo e di fianco sul fianco destror so possiede segno algebrico opposto dell'angolo d'elica di queste grandezze sul fianco sinistrorso.

Lo svergolamento dei fianchi di ingranaggi cilindrrci rifiniti con dentatura a rotolamento, descrivibile tramite l'angolo d'elica delle linee di profilo e delle linee di fianco, è spesso indesiderato. Da ciò' scaturisce il compito di sviluppare ulteriormente il procedimento ed il dispositivo del genere in questione, in modo che lo svergolamento dei fianchi venga evitato o portato ad un valore trascurabilmente piccolo.

Per il procedimento del genere in questione second l'invenzione questo problema viene risolto con le caratteristiche della rivendicazione 1 e per il dispositivo del genere in questione viene risolto secondo l'invenzione con le caretteristiche della rivendicazione 2.

Secondo l'invenzione viene proposto il fatto di fare a meno di un'eccentricità dell'attrezzo (e = 0) e di varia re l'angolo di orientamento ∑ durante lo spostamento della slitta assiale, sia dinamicamente. In tal caso nel centro della larghezza del dente su entrambi i fianchi del pezzo si ottiene uno scostamento dell'angolo di profilo. Di questo si dovrà tenere conto in fase di dimensionamento dell'attrezzo. Contemporaneamente con la variazione dinamica dell'angolo di orientamento ∑ si ottiene una modesta spoglia d'estremità, Qualora questa comportasse un superamento delle tolleranze sul pezzo, se ne.deve tener conto per la definizione del movimento della macchina per produrre la spoglia desiderata ( su a (z) rispettivamente p (z)).

Per la soluzione qui proposta si ottiene aggiuntivamente un vantaggio consistente nel fatto che in molti casi si può' impiegare un attrezzo puramente cilindrico, ossia un attrezzo senza angolo di spoglia inferiore costruttivo.

E' anche possibile , tramite una variazione dell'eccentricità dell'attrezzo durante lo spostamento della slitta assiale, ossia tramite una variazione dinamica dell'eccentricità e, compensare uno svergolamento dei fianchi. A tale scopo sono necessarie variazioni relativamente grandi, dell'eccentricità. Ciò' porta al fatto che in differenti sezioni frontali si ottengono differenti circonferenze di fondo sul pezzo. Ciò' va contrastato tramite un adattamento della distanza assiale durante lo spostamento della slitta assiale.

Contemporaneamente una variazione dinamica dell'eccentricità e si ottiene un grande scostamento della linea del fianco. Cio va compensato tramite un adattamento dinamico della ridotta altezza di passo p.

L'attrezzo va dimensionato in modo che nel centro della larghezza del dente non si verifichi scostamento dell'angolo di profilo.

La simulazione precedentemente formulata del processo di produzione per l'adattamento dinamico dei dati di impostazione va ripetuta iterativamente , fino a quando sono , rispettate le tolleranze del pezzo.

Nelle figure 4 e 5 è rappresentata la dentatrice a rotolamento a coltello circolare prevista per attuare il procedimento descritto. Essa possiede un bancale 1 sul quale è scorrevole in direzione Z una slitta assiale 2. Essa reca una slitta radiale 3 scorrevole in direzione X rispetto alla slitta assiale 2. Sulla slitta radiale 3 è disposta orientabile attorno all'asse 5 una testa di dentatura 4 , che può' essere spostata con la slitta radiale in direzione X. Sul bancale 1 è fissata rigidamente un'unità 6 del fuso operatore del pezzo. La testa di dentatura 4 e l'unità 6 hanno-rispettivamente un fuso 7 e 8 per alloggiare un attrezzo 9 rispettivamente un pezzo 10.

Durante la lavorazione del pezzo 10 l'attrezzo 9 ed il pezzo 10 in maniera nota eseguono una rotazione di

base. Essi in particolare ruotano in proporzioni inversa del loro rispettivo numero di denti. Per la lavorazione durante un giro del pezzo si ottiene uno stretto nastro della dentatura definitiva del pezzo. Per la formazione della dentatura sul pezzo 10 sull'intera larghezza è necessario un movimento elicoidale.

Esso viene ottenuto per il fatto che la slitta assiale 2 vienè spostata in direzione Z e contemporaneamente il pezzo 10 esegue una rotazione supplementare. Gli assi dell'attrezzo 9 del pezzo IO durante la lavorazione in maniera nota sono recipròcernente orientati sotto l'angolo X. .

Claims

RIVENDICAZIONI 1.- Procedimento per la finitura dei fianchi di ingranaggi cilindrici a dentatura diritta od elicoidale, interna od esterna, mediante dentatura a rotolamento col coltello circolare, in cui i fianchi destrorsi rispettivamente sinistror si vengono prodotti in distinte fasi di lavorazione, ed in cui per produrre modifiche delle linee dei fianchi , come spoglia d'estremità e/oppure ritiro finale dei fianchi, il dispositivo in dipendenza dello spostamento della slitta assiale esegue una variazione della distanza e/oppure una variazione della rotazione supplementare del pezzo rispetto all'attrezzo, caratterizzato dal fatto che durante lo spostamento della slitta assiale vengono automaticamente variate una oppure contemporaneamente più delle grandezze di impostazione: distanza assiale (a), eccentricità (e) dell'attrezzo (9), angolo di orientamento (∑ ) e altezza di passo ridotta (p) per descrivere la rotazione supplementare, nonché dal fatto che lo svergolamento del fianco del pezzo , che si verifica con la produzione della modifica della linea del fianco, viene compensato e per la lavorazione viene impiegato un attrezzo (9), la cui geometria di taglio in corrispondenza dei fianchi destrorsi rispettivamente sinistrorsi è adattata alle grandezze di impostazione che agiscono durante l'asportazione di trucioli mediante il rispettivo tagliente. 2.- Dispositivo per attuare il procedimento secondo la rivendicazione 1 con un bancale , sul quale sono disposti un fuso per un attrezzo presentante denti e un fuso del pezzo, caratterizzato dal fatto che l'asse di rotazione dell'attrezzo (9) è variabile durante la lavorazione rispetto all'asse del pezzo. 3.- Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che l'eccentricità (e) dell'attrezzo (9) è variabile durante la lavorazione.