vědomosti

​​​​​​​

Broušení ozubených kol je přesný proces konečné úpravy ozubených kol. Používá vysokorychlostní rotující brusný kotouč jako řezný nástroj k jemnému broušení zubů ozubených kol, která prošla předběžným zpracováním, jako je odvalování nebo třískování, a byla tepelně zpracována. Tento proces koriguje deformace způsobené tepelným zpracováním a výrazně zlepšuje rozměrovou přesnost, přesnost profilu zubu a kvalitu povrchu ozubených kol. Jeho hlavními vlastnostmi jsou vysoká přesnost a vysoká integrita povrchu, díky čemuž se široce používá ve vysoce spolehlivých a špičkových oblastech výroby ozubených kol. Níže si jej představíme z hlediska principu fungování, procesních charakteristik, procesního zařízení a rozsahu použití.

I. Cíle a principy broušení ozubených kol

1) Cíle broušení ozubených kol

Zvýšení přesnosti: Zvyšte stupeň přesnosti ozubených kol z IT7-IT8 v počátečním zpracování na IT6-IT4 (nebo i vyšší), abyste splnili požadavky vysoce přesných převodů (například v letectví a přesných robotických převodovkách).

Snížení drsnosti povrchu: Broušení může snížit drsnost povrchu zubu z Ra1.6–3.2 μm na Ra0.4–0.8 μm, čímž se snižuje tření a opotřebení během záběru.

Správné deformace při tepelném zpracování: Ozubená kola jsou po tepelném zpracování, jako je cementace, kalení nebo nitridace, náchylná k deformacím, jako je deformace profilu zubu a odchylky v zarovnání zubů. Broušení ozubených kol tyto chyby účinně kompenzuje.

Optimalizace výkonu záběru: Řízením polohy kontaktní plochy na povrchu zubu (například úpravou korunky a úpravou zarovnání zubů) se snižuje hluk převodu a prodlužuje životnost ozubeného páru.

2) Broušení ozubených kol

Podstatou broušení ozubených kol je řízené třecí řezání mezi brusným kotoučem (nástrojem) a ozubeným kolem (obrobkem), přičemž povrch zubu je opracováván kombinací dvou pohybů:

Hlavní pohyb: vysokorychlostní otáčení brusného kotouče (lineární rychlost je obvykle 30 až 80 m/s a při vysokorychlostním broušení ozubených kol může dosáhnout 100 až 200 m/s);

Posuvný pohyb: zahrnuje axiální posuv brusného kotouče ve směru šířky zubu, indexovací pohyb ozubeného kola (obrábění zub po zubu nebo kontinuální obrábění) a generátorový pohyb (simulující relativní odvalování záběru ozubených kol, používaný při generátorovém broušení ozubených kol).

II. Klasifikace broušení ozubených kol

Podle vztahu pohybu mezi brusným kotoučem a obrobkem se broušení ozubených kol dělí hlavně na dvě kategorie: tvarové broušení a generátorové broušení.

1) Broušení tvaru

- Princip: Brusný kotouč se opracuje do profilu, který přesně odpovídá drážce zubu ozubeného kola (například kotoučové nebo miskovité brusné kotouče). Drážky zubů se brousí jedna po druhé axiálním posuvem brusného kotouče a indexovacím pohybem obrobku.

- Charakteristika: Zařízení je relativně jednoduché (jako například tvarové brusky), ale orovnávání brusného kotouče je složité; přesnost je omezena přesností orovnávání brusného kotouče (obvykle IT6-IT5); efektivita výroby je relativně nízká (protože broušení se provádí zub po zubu nebo s více indexovacími operacemi); je vhodné pro malosériové zpracování více druhů ozubených kol (jako jsou vzorková ozubená kola, ozubená kola pro jednoúčelové stroje a ozubená kola pro přístroje atd.).

- Rozsah zpracování: Vnější válcová ozubená kola (přímá a šikmá): průměry od 10 mm do 2 m; vnitřní ozubená kola.

- Způsob upínání: Obrobek se obvykle upevňuje na hroty a konstrukce musí umožňovat pohyb na obou koncích brusného kotouče.

2. Tvarové broušení ozubených kol

- Princip: Brusný kotouč a ozubené kolo simulují záběrový pohyb dvojice ozubených kol (pohyb vytvářející tvar). Otáčením brusného kotouče a odvalováním ozubeného kola se povrch zubu brousí kontinuálně nebo zub po zubu. Podle tvaru brusného kotouče jej lze dále klasifikovat jako:

(1) Broušení kotoučovými brusnými kotouči:

- „Virtuální ozubený stojan“ je tvořen čelními plochami jednoho nebo dvou kotoučových brusných kotoučů, které zabírají s ozubeným kolem obrobku (vytvářejí pohyb) a povrch zubu je broušen zub po zubu (obrobek je po broušení každého zubu jednou indexován).

- Vlastnosti: Extrémně vysoká přesnost (IT3 až IT5), ale nízká účinnost (obrábění zub po zubu), vhodné pro ultra přesná ozubená kola (jako jsou ozubená kola vřeten obráběcích strojů, ozubená kola v leteckém průmyslu).

(2) Broušení brusnými kotouči ve tvaru misky:

- Vnější válcový povrch brusného kotouče ve tvaru misky se používá jako brusná plocha, která zabírá s ozubeným kolem obrobku (vytváří pohyb) a povrch zubu se brousí zub po zubu.

- Vlastnosti: Vysoká přesnost (IT4 až IT5), dobrá tuhost brusného kotouče, vhodné pro vysoce přesné obrábění ozubených kol s velkým modulem (modul m > 5 mm) (například ozubená kola pro těžké stroje).

(3) Broušení šnekovými brusnými kotouči (metoda odvalování):

- Brusný kotouč je vyroben ve tvaru šneku (tvoří šnekový soukolí zabírající s ozubeným kolem obrobku) a otáčením brusného kotouče (hlavní pohyb) a synchronním odvalováním obrobku (pohyb vytvářející tvar) se povrch zubu brousí kontinuálně (podobně jako při odvalování ozubených kol, ale místo odvalovací frézy se používá brusný kotouč).

- Vlastnosti: Vysoká účinnost (kontinuální zpracování), vysoká přesnost (IT4 až IT6), vhodné pouze pro vnější obrábění ozubených kol; vhodné pro vysoce přesné obrábění ozubených kol ve velkých dávkách (například ozubená kola pro automobilové převodovky, ozubená kola leteckých motorů).

 

 

III. Průběh procesu mletí

Broušení ozubených kol vyžaduje přísnou kontrolu každého kroku, aby byla zajištěna přesnost. Typický postup je následující:

1) Předběžné zpracování: Polotovar ozubeného kola prochází kováním/odléváním → hrubovacím obráběním (soustružením) → polotovarovým obráběním (válcováním/řezáním), čímž se získá polotovar ozubeného kola, který splňuje požadavky na rozměrové a polohové tolerance s přídavkem na broušení.

2) Tepelné zpracování: Provádějte cementaci a kalení, nitridaci atd. dle výkonnostních požadavků (například automobilové převody je třeba cementovat a kalit na HRC58-62).

3) Broušení reference: Jemně brouste vnitřní otvor a čelní plochu, abyste získali přesnou referenční polohu pro broušení zubů.

4) Příprava před broušením: Čištění obrobku → upínání a polohování (pomocí trnu nebo přípravku pro zajištění souososti) → orovnávání brusného kotouče (přesné orovnání cílového profilu zubu a úprava profilu zubu, úprava směru zubu se dosáhne změnou radiální hloubky řezu brusného kotouče).

5) Broušení:

 - Nastavení nástroje: Upravte relativní polohu brusného kotouče a obrobku, abyste zajistili přesnost počátečního bodu broušení;

 - Broušení: Broušení povrchu zubu podle nastaveného generátorového pohybu nebo tvářecí trajektorie (posuv pro jeden zub, vícenásobné posuvy nebo kontinuální indexování);

 - Modifikace (volitelné): Úpravou trajektorie brusného kotouče nebo použitím dalších zařízení proveďte úpravu korunky, zkosení na konci zubu atd. pro optimalizaci kontaktní plochy.

6) Kontrola a kompenzace: Pro kontrolu chyby profilu zubu, chyby směru zubu, kumulativní chyby stoupání atd. použijte souřadnicový měřicí měřič ozubení (SMM). Pokud je mimo toleranci, upravte procesní parametry (jako je rychlost brusného kotouče, rychlost posuvu) nebo brusný kotouč orovnajte.

7) Odstranění otřepů a čištění: Odstraňte otřepy z povrchu zubu, očistěte je a zabalte pro uskladnění.

IV. Klíčové vybavení pro broušení ozubených kol

Brusky na ozubení jsou základním zařízením pro broušení ozubených kol a jejich výkon přímo určuje přesnost zpracování ozubených kol. Podle konstrukce a použití se dělí hlavně na:

1. Brusky na šneková kola (jako například KAPP NILES z Německa, Liebherr z Německa a Qinchuan Machine Tool z Číny): Dosahují rychlosti broušení 10–20 zubů za minutu (plynulé indexování) a jsou široce používány v automobilových převodech.

2. Kuželové brusky (jako například Gleason ze Spojených států a Reishauer ze Švýcarska): Používají dvojité nebo jednoduché kuželové brusné kotouče a jsou vhodné pro velkomodulová, vysoce přesná ozubená kola (například ozubená kola pro letecké motory).

3. Tvarové brusky (jako například Mitsubishi z Japonska a Harbin Tool & Die Group z Číny): Mají jednoduchou konstrukci a nízké náklady a jsou vhodné pro malosériovou výrobu ozubených kol s malými moduly (například ozubená kola pro přístroje a měřidla).

4. Pětiosé brusky (špičkové modely): Integrují víceosé CNC systémy, což umožňuje flexibilní orovnávání brusných kotoučů a broušení složitých povrchů zubů (jako jsou tvarová ozubená kola a nekruhová ozubená kola), což představuje současnou nejvyšší úroveň (jako například Tornos ze Švýcarska a DMG MORI z Německa).

V. Aplikační scénáře

Díky vysoké přesnosti a dobré kvalitě povrchu se broušení ozubených kol široce používá v oblastech s přísnými požadavky na výkon převodovky:

- Letecký průmysl: Převodovky pro reduktory leteckých motorů (například převodovky pohonu pomocných zařízení pro turbodmychadlové motory), převodovky pro převodovky rotorů vrtulníků (vyžadující extrémně vysokou spolehlivost a životnost).

- Robotika: Vysokorychlostní planetové převodovky pro průmyslové robotické reduktory RV a harmonické reduktory (vyžadující nízkou vůli a vysokou přesnost převodu).

- Automobilový průmysl: Převodovky pro převodovky vozidel s novými energetickými motory, synchronizační převodovky pro automatické převodovky (AT/DCT) a hlavní redukční převodovky (vyžadující vysokou odolnost proti zatížení a nárazům).

- Přesné stroje: Vysoce přesné ozubené dvojice pro posuvné systémy CNC strojů (například ozubená kola pro kuličkové šroubové pohony), vysokorychlostní vřetenové převodovky.

- Energetická zařízení: Ozubená kola pro převodovky větrných turbín (vyžadující odolnost proti únavě materiálu a rázům), ozubená kola pro lodní dieselové motory (vyžadující dlouhou životnost), ozubená kola pro vysokorychlostní převodovky v generátorech s plynovými turbínami a ozubená kola pro vysokorychlostní zařízení atd.

 

Pokud máte dotazy nebo je potřeba vyvinout drážkované hřídele a ozubená kola, neváhejte nás kontaktovat na adrese info@castings-froging.com