Kuželové ozubené kolo je součástí planetového soukolí diferenciálu automobilu a je vyrobeno z materiálu12 020.9

1. Vyjmenujte a popište jednotlivé způsoby výroby ozubení kuželových kol
2. Charakterizujte použitý materiál, navrhněte vhodné tepelné zpracování a podrobně ho popište
3. Uveďte a popište dokončovací metody obrábění ozubení
4. Vyjmenujte a popište nástroje, které se používají pro výrobu ozubení

a)

Vyrábí se:

• obrážením, frézováním, protahováním

 

Obrážení

Metoda Bilgran

Obrážení jedním nožem lichoběžníkového profilu. Nástroj vykonává pohyb přímočarý vratný, kolo se otáčí kolem své osy a osy stroje. Po zhotovení jedné zubové mezery se kolo pootočí dělícím přístrojem o zubovou rozteč.

Metoda Harbeck

Nože konají přímočarý vratný pohyb, obrobek se otáčí kolem své osy a ještě se musejí natáčet nožové saně

Dva nože lichoběžníkového tvaru jsou upnuty v otočné nožové hlavě a vykonávají střídavý řezný pohyb. Kolo je upnuto ve vřeteníku pod vrcholovým úhlem kužele. Každý nůž obrobí jeden bok zubu. Po zhotovení jedné zubové mezery se vrátí nožová hlava i obrobek do výchozí polohy a obrobek se dělícím přístrojem otočí o jednu rozteč a děj se opakuje.

Kopírování podle šablony

Používá se pro zuby velkých modulů, výroba není příliš přesná.

Nůž lichoběžníkového profilu koná pohyb přímočarý vratný a současně kopíruje tvar šablony přes vodící váleček a smýkadlo

 

Frézováním

Tvarovou frézou

Používá se pro výrobu kol velkých modulů, průměrů a pro kola, která nevyžadují velkou přesnost. Zubová mezera se dělá natřikrát, natáčením stolu frézky.

Dvěma kotoučovými frézami

Kotoučové frézy velkého průměru mají lichoběžníkový profil zubu. Frézy se otáčejí a konají přísuv na hloubku zubové mezery.  Obrobek vykonává  po nástroji odvalovací pohyb. Po vyfrézování zubové mezery se kolo pootočí a frézuje se další. Pro frézování je nutno použít zvláštních frézek se dvěma upínacími vřeteny na obrobky, což umožňuje jejich výměnu  během pracovního cyklu.

 

Protahováním

Kotoučovým protahovákem

Používá se v hromadné výrobě. Protahovák má na obvodu  odstupňované zuby tvaru zubové mezery, které na jedno otočení nástroje vyrobí úplně jednu  zubovou mezeru. Nástroj se otáčí a přitom se posouvá do předem daných poloh. Protahovák má také zuby dokončovací, které mezeru zkvalitní. Po dokončení se obrobek otočí o rozteč a jede se dál.

 

 

b)

Ocel konstrukční, uhlíková ušlechtilá, nelegovaná

• bližší určení je v tabulkách str. 224
• k cementování (nízký obsah uhlíku)

–  4. číslo – obsah uhlíku v %

 

Tepelné zpracování:

• cementování, kalení, popuštění

 

Cementování

• V povrchové vrstvě dojde ke změně chem. složení a výsledkem je to, že po následném kalení součást má velmi tvrdý povrch a současně houževnaté jádro
• nasycování povrchu součásti uhlíkem
• pro oceli s nízkým obsahem uhlíku
• provádí se v pevném, kapalném prostředí a plynném

 

Kapalné prostředí

• pro menší součásti s požadovanou menší hloubkou vrstvy
• v kyanidových lázních, ale je to zakázané(nebezpečné vůči životnímu prostředí)

 

Pevné prostředí

• cementování v prášku
• Cementační prášek – směs dřevěného uhlí se 7% až 20% uhličitanu barnatého
• teploty jsou zřídka větší než 900^oC
• nevýhoda – zdlouhavé

 

Plynné prostředí

• Pece – Monocarb
• do pece se vpouští bohatý na uhlík
• Plyny – svítiplyn, koksárenský plyn
• Cementační teploty – kolem 850 až 950, čím je teplota vyšší tím rychleji probíhá cementování, tím více uhlíku obsahuje cementovaná vrstva a tím je větší cementační hloubka
• Doba cementování závisí na požadované hloubce cementované vrstvy

 

Kalení

• záměrný ohřev na kalící teplotu, výdrž na této teplotě a následné velmi rychlé ochlazování.
• zvyšuje se tvrdost materiálu a toho dosáhneme vytvořením nerovnoměrného stavu vnitřní struktury
• Oceli s obsahem uhlíku do 0,2% jsou nekalitelné a s obsahem uhlíku do 0,35% jsou dobře kalitelné
• Pásmo kalících teplot – pro oceli podeutektoidní (C= 0,02 až 0,765%) – 30 až 50 ^oC nad teplotou A₃; pro oceli nadeutektoidní (C=0,765 až 2,14) – 30 až 50^oC nad teplotou A₁
• Kalící prostředí – vnitřní struktura, kterou požadujeme při kalení je závislá na způsobu a rychlosti ochlazování, na tvaru a velikosti součásti
• Rychlost ochlazování – určuje kalicí prostředí
• oceli s malou prokalitelností se musí chladit rychle
• oceli s velkou prokalitelností se mohou chladit pomaleji
• Prokalitelnost – schopnost ocelí dosáhnout po kalení určitou požadovanou tvrdost do určité požadované hloubky; je závislá na obsahu uhlíku a obsahu legujících (přísadových) prvků (za zakalený materiál se považuje ten, který má ve středu součásti 50% martenzitu)

 

Prostředí v kterém se chladí

• Voda
• je limitována teplotním rozmezím
• vodní sprcha nebo v kádi
• musíme pohybovat součástí, abychom vířili vodu (kdybychom nehýbali, voda by se okolo součásti ohřála a nemělo by to chladící efekt)
• pro uhlíkové nebo legované oceli

 

• Oleje, olejové lázně
• rozsah teplot 50 až 150^oC

 

• Solné lázně
• soli rozpuštěné ve vodě
• rozsah teplot 150 až 350^oC

 

• Lázně z roztavených kovů
• nejvíce se používá olovo
• rozsah teplot 400 až 500^oC

 

• Vzduch
• samokalitelné oceli
• nebezpečí oxidace

 

Popouštění

• ocel zakalená na martenzitickou struktura je velmi tvrdá , velmi křehká a náchylná k popraskání. To je způsobeno vnitřním pnutím(strukturním pnutím + teplotní pnutí). Proto je vhodné materiál po kalení popouštět.
• je rovnoměrný ohřev na popouštěcí teplotu (pod A₁), výdrž na této teplotě a následné ochlazování(voda, olej, vzduch)

 

 

c)

broušení, ševingování, lapování, zalapovávání(vzájemné zaběhávání)

 

Broušení

• pro kola, která přenášejí velké výkony a velké obvodové rychlosti
• provádí se:
• Dělícím způsobem

1. jedním tvarovým brousícím kotoučem

• brousíme oba boky zubů současně

1. dvěma tvarovými brousícími kotouči

• přesnější a výkonnější
• dva kotouče jsou od sebe vzdáleny, velikost této vzdálenosti se řídí podle počtu zubů. Každý kotouč brousí jeden bok zubů(každý kotouč brousí jiný zub)

 

• Odvalovacím způsobem
• přesnější než tvarovými kotouči

1. broušení lichoběžníkovým kotoučem

• brousící kotouč se dotýká zubu v jednom bodě, který se při odvalování posunuje po dráze záběrové přímky

1. broušení kotoučem tvaru evolventního šneku

• podobné jako frézování s odvalovací frézou

1. broušení zubů dvěma kotouči skloněnými pod úhlem záběru

• velmi přesné a často používané
• kotouče mají kuželovitou čelní plochu, takže brousí jen čelní hranou

1. broušení dvěma kotouči postavenými kolmo

• je rychlejší než předchozí

 

Ševingování

• pro měkké ozubení(nekalená kola, po cementaci před kalením)
• nástrojem je ševingovací kolo s odpovídajícím modulem, má po bocích drážky k odvodu třísky. Vůči obrobku je upnuto mimoběžně. Obrobek se ještě posouvá, aby se obrobil po celé šířce

 

Lapování

• lapovací nástroj je ozubené kolo, které spoluzabírá obrobkem, používá se lapovací pasta, která se nanese na obrobek a pomocí lapovacího stroje obrobek a nástroj spoluzabírají. Obrobek ještě koná posuv podélně s osou

 

Zalapovávání(vzájemné zaběhávání)

• lapovací pasta se nanese přímo mezi 2 součásti a ty se navzájem lapují

 

 

d)

Frézy

• tvarové
• kotoučové a čepové
• mají tvar zubové mezery
• používají se pro dělící způsob
• pro čelní kola s přímým ozubením a pro šípové ozubení
• pokud se použije různých přípravků tak lze frézovat i kola kuželová(pro kotoučovou frézu)
• nevýhoda je malá přesnost(každá fréza slouží k výrobě několika ozubených kol v určitém počtu zubů) a náročnost nastavení vzájemné polohy obrobku s nástrojem

 

• odvalovací fréza
• má tvar evolventního šneku
• pro čelní s přímými, šikmými zuby(fréza se natočí pod určitým úhle) a šneková ozubení
• při řezání zubů se fréza otáčí kolem své osy a koná řezný pohyb

 

Obrážecí nástroje

–          Hřebenový nůž (Maag)

• používá se při obrážení
• pro zuby čelních kol s přímými , šikmými a šípovými zuby
• má tvar ozubeného hřebene s lichoběžníkovým profilem, koná řezný pohyb ve směru kolmém k čelní rovině obrobku

 

• Kotoučový nůž(Fellow)
• je to v podstatě ozubené kolo s řeznými úhly
• hlavně pro vnitřní ozubení
• nástroj vykonává postupný vratný pohyb, který je u čelních kol s přímými zuby přímočarý, u kol se šikmými natáčivý. Obrobek a nástroj se vzájemně odvalují. Odebírá třísku když se posouvá dolů

 

Protahovák

• nástroj na kterém jsou odstupňované tvarové zuby za sebou. Odstupňování jednotlivých břitů je závislé na odebírané třísce, na druhu materiálu kola a na řezné rychlosti
• protahovák je velmi drahý