Prelucrarea danturilor conice curbe pe mașinile KLINGELNBERG (I)

Scule

de Virgil Caramidaru , Aurel Bara

Prelucrarea danturilor conice curbe pe mașinile KLINGELNBERG (I)

Roţile dinţate sunt organe de maşini ce intră în componenţa marii majorităţi a maşinilor şi a aparatelor. Au ridicat întotdeauna o serie de probleme în ceea ce priveşte confecţionarea şi utilizarea lor, din cauza faptului că aceste organe de maşini au dimensiuni din cele mai variate, de la minuscule rotiţe de ceasornic până la imensele roţi şi coroane dinţate din industria grea, iar pe de altă parte, trebuie să transmită puteri foarte variate şi turaţii din game foarte largi.

1. Introducere

Angrenajul, adică o pereche de roţi dinţate, care lucrează împreună, poate fi foarte diferit şi ca formă geometrică, ceea ce face să existe diferite tipuri de angrenaje:

  • cilindrice;

  • elicoidale;

  • melcate;

  • conice;

  • hipoide.

Cerinţele de fabricaţie a angrenajelor pot fi, de asemenea, diferite în funcţie de caracterul producţiei:

  • de unicate;

  • de serie;

  • de masă.

De-a lungul timpului, apariţia şi evoluţia angrenajelor a fost impusă în primul rând de necesitatea schimbării direcţiei mişcării de rotaţie şi abia apoi de necesitatea modificării turaţiei. Varietatea de maşini şi aparate în construcţia cărora intră angrenajele, ca şi varietatea solicitărilor la care sunt supuse acestea, au impus utilizarea de materiale foarte diferite şi abordarea tehnologiilor de execuţie.

2. Clasificarea angrenajelor

Angrenajul este un mecanism care conţine două corpuri geometrice de revoluţie (cilindri sau conuri), tangent între ele în lungul unei generatoare comune, posedând o dantură care împiedică alunecarea între ele în jurul axei proprii, în timpul rotaţiei.

Rolul angrenajelor este de a transmite mişcarea între doi arbori. Perechile de arbori între care se transmite mişcarea prin angrenare pot avea următoarele poziţii relative:

  • arbori cu axe paralele (figura 1a);

  • arbori cu axe concurente (figura 1b);

  • arbori ale căror axe nu sunt nici paralele nici concurente – arbori cu axe încrucişate (figura 1c).

Forma dintelui în lungul flancului poate fi rectilinie sau curbilinie.

Dinţii rectilinii pot fi paraleli cu axa roţii (dinţi drepţi), sau înclinaţi faţă de aceasta (dinţi înclinaţi) aşa cum se prezintă şi în figura 2.

Ţinând cont de acestea, se poate face următoarea clasificare a angrenajelor:

Angrenaje cu roţi cilindrice:

a) angrenaje cu axe paralele:

  • angrenaje cilindrice cu dinţi drepţi;

  • angrenaje cilindrice cu dinţi înclinaţi;

  • angrenaje cilindrice cu dinţi curbi.

b) angrenaje cu axe neparalele şi neconcurente (axe încrucişate):

  • angrenaje elicoidale;

  • angrenaje melcate.

Angrenaje cu roţi conice:

a) angrenaje cu axe concurente:

  • angrenaje conice cu dinţi drepţi;

  • angrenaje conice cu dinţi înclinaţi;

  • angrenaje conice cu dinţi curbi.

b) angrenaje cu axe neparalele şi neconcurente (axe încrucişate):

  • angrenaje hipoide cu dinţi înclinaţi;

  • angrenaje hipoide cu dinţi curbi.

În ceea ce priveşte profilul danturii, în construcţia angrenajelor s-a impus utilizarea profilului evolventic.

Evolventa este curba descrisă de un punct al unei drepte care se rostogoleşte fără alunecare pe un cerc (figura 3).

3. Generarea danturilor conice cu dinţi curbilinii

Studiul teoretic al angrenajului conic este foarte complex în raport cu cel al angrenajului cilindric. Pentru a simplifica execuţia practică a angrenajelor conice se face o serie de aproximaţii.

Datorită diferitelor moduri de aproximare a teoriei angrenajelor conice, impuse de posibilităţile tehnice de realizare a acestora, construcţia reală în majoritatea cazurilor diferă foarte mult de concepţia teoretică.

Un element de bază în teoria şi execuţia angrenajelor conice îl are aşa-numita roată plană (roata dinţată conică, cu semiunghiul conului egal cu 90°), ce prezintă aceleaşi proprietăţi ca şi cremaliera în cazul angrenajelor cilindrice, în sensul că dacă două roţi conice angrenează cu o aceeaşi roată plană, atunci angrenează şi între ele, putând deci forma un angrenaj.

Principiul generării danturilor conice, în particular a celor cu dantură curbilinie, îl reprezintă generarea, printr-un anumit sistem de scule aşchietoare, a profilului danturii roţii plane corespunzătoare angrenajului conic respectiv şi apoi „angrenarea”, în timpul prelucrării, între roata conică de prelucrat şi roata plană al cărei profil al danturii este astfel generat.

Funcţie de tipul curbei ce descrie forma flancului roţii plane, danturile conice cu dinţi curbilinii se pot clasifica după cum se vede în figura 4.

Construcţia maşinilor de prelucrat roţi dinţate conice şi a sistemelor de scule aşchietoare pentru prelucrarea acestor tipuri de danturi conice este foarte diferită. Trebuie remarcat însă că, în cazul danturii conice cu dinţi în arc de cerc, pentru fiecare angrenaj este necesară execuţia unei scule specifice, ceea ce face ca acest procedeu să fie impropriu producţiei de unicate, pretându-se numai la producţia de masă.

4. Elemente geometrice ale danturilor conice ciclopaloidale şi hipoide

4.1 Roata plană

După cum s-a menţionat la punctul 3, generarea danturilor conice cu dinţi curbilinii este raportată la aşa-numita roată plană (roata dinţată conică, cu semiunghiul conului egal cu 90°), figura 5.

Numărul de dinţi al roţii plane Zp este o mărime de calcul şi niciodată nu este un număr întreg, ci se aproximează cu o anumită precizie.

Se observă că raza exterioară (Re), raza medie (Rm) şi raza interioară (Ri) ale roţii plane sunt egale cu lungimile corespunzătoare măsurate pe generatoarea comună a conurilor de divizare ale celor două roţi conice de angrenare, iar înălţimea danturii plane este egală cu lăţimea danturii celor două roţi conice.

4.2 Capul port cuţite

La prelucrarea unei roţi dinţate conice prin procedeul ciclopaloidal, unde linia flancului dintelui urmăreşte epicicloida alungită, se înlocuieşte roata plană într-o zonă mai mică cu un cap portcuţite rotative. Aceasta vine în angrenare cu piesa de prelucrat şi ambele angrenează ca şi când roata plană s-ar rostogoli peste roata conică de danturat. Ca urmare, cuţitele prelucrează flancurile dinţilor prin golurile dintre dinţi.

Pentru a se obţine o prelucrare continuă, cuţitele sunt grupate şi astfel ordonate în planul roţii plane, încât fiecare grupă să reproducă o mică porţiune a unei spire dintr-o spirală. Deoarece pe roata plană liniile flancurilor dinţilor sunt identice, flancul convex şi cel concav al unui dinte al roţii conice sunt prelucrate cu cuţite separate care sunt prevăzute cu o corecţie a razei capului portcuţit.

O importantă calitate a roţii conice cu dantura ciclopaloidală rezultă din următoarea posibilitate de corecţie: se foloseşte un cap portcuţite din două părţi, pe care cuţitele corespunzătoare flancului convex se găsesc pe una dintre părţi, iar cuţitele corespunzătoare flancului concave se găsesc pe cealaltă parte. Astfel, acestea se pot roti pe cercuri excentrice, care au razele puţin diferite şi care sunt tangente într-un punct.

4.3 Mărimi de bază

La roţile conice cu dantura ciclopaloidală, dinţii au pe întreaga lăţime o înălţime constantă, în schimb pasul (p) şi unghiul spiralei (β) se modifică în raport cu diametrul (d), respectiv lungimea generatoarei conului (R), care este egală cu raza corespunzătoare roţii plane. Toate mărimile geometrice sunt raportate la modulul normal (mn), care se consideră pe diametrul mediu (dm) al conului de divizare, în secţiune normală. O altă mărime de bază este diametrul cercului de divizare (do), care este diametrul exterior al conului de divizare. Acestuia îi corespunde un modul frontal exterior (mte), ce se utilizează la alte procedee de prelucrare ca mărime de bază.

4.4 Profilul de bază

Ca profil de bază se defineşte secţiunea normală pe roata plană, corespunzătoare razei medii (Rm). Se utilizează şi profile de bază cu modificarea grosimii dintelui, astfel încât pinionul conic are dintele mai gros, iar roata conică are dintele mai subţire, pentru a se obţine o egalizare a solicitării la baza dintelui. Profilul flancurilor dinţilor rămâne însă neschimbat, figura 6.

_________________________________________________________________________

VIRGIL CĂRĂMIDARU ing. drd., Şef Serviciu Managementul Calităţii Reșița Reductoare

AUREL BĂRA ing., Director Tehnic Reșița Reductoare

__________________________________________________________________________

BIBLIOGRAFIE

1. Drăghici, I., ş.a. Îndrumar de proiectare în construcţia de maşini, vol.I, Ed. Tehnică, Bucureşti, 1981

2. Gafiţanu M. ş.a. Organe de maşini, Bucureşti, Editura tehnică, 1982

3. Mladinescu M. ş.a. Organe de maşini şi mecanisme, Bucureşti, Editura didactică şi pedagogică, 1972


Accept cookie

www.ttonline.ro utilizează fişiere de tip cookie pentru a personaliza și îmbunătăți experiența ta pe Website-ul nostru.

Te informăm că ne-am actualizat politicile pentru a integra în acestea și în activitatea curentă a www.ttonline.ro cele mai recente modificări propuse de Regulamentul (UE) 2016/679 privind protecția persoanelor fizice în ceea ce privește prelucrarea datelor cu caracter personal și privind libera
circulație a acestor date. Înainte de a continua navigarea pe Website-ul nostru, te rugăm să aloci timpul necesar pentru a citi și înțelege conținutul Politicii de Cookie.

Prin continuarea navigării pe Website-ul nostru confirmi acceptarea utilizării fişierelor de tip cookie conform Politicii de Cookie. Îți mulțumim pentru acest accept și nu uita totuși că poți modifica în orice moment setările acestor fişiere cookie urmând instrucțiunile din Politica de Cookie.

Da, sunt de acord