CNC TECHNOLÓGIA KOMPLEX PROFILÚ ÉS VÁLTOZÓ EMELKEDÉSŰ CSIGÁK GYÁRTÁSÁRA

Átírás

1 VI. Műszak Tudományos Ülésszak, 05. Kolozsvár, old. Műszak tudományos közlemények 4. CNC TECHNOLÓGIA KOMPLE PROFILÚ ÉS VÁLTOZÓ EMELKEDÉSŰ CSIGÁK GYÁRTÁSÁRA CNC TECHNOLOGY FOR VARIABLE PITCH AND VARIABLE SCREW PROFILE WORMS MANUFACTURING Gyenge Csaba, Olah László Emertusz egyetem tanár Kolozsvár Műszak Egyetem, Romána, PhD. Fejlesztő mérnök ROTORCRAFT AG, Svájc, Abstract Some new gearboxes use dfferent type of varable ptch and varable screw profle surface secton worms. In ths paper we present the geometry of helcally surfaces used at these transmssons and one new CNC machnng technology developed by our team. The expermental researches was realzed at Drect-Lne Ltd.n Budapest. Keywords: gearng, precson turnng, CNC manufacturng Összefoglalás Számos korszerű fogaskerékhajtásban gyakran használnak különleges, változó emelkedésű és változó proflú csgákat. A cíkk keretében smertetjük ezeknek a csgáknak a geometra meghatározását, valamnt az általunk kdolgozott CNC technológát, melyet a Budapest Drect Lne Kft. Ultrapreczós laboratórumában kísérleteztünk k. Kulcsszavak: fogaskerekek, ultrapreczós gyártás, CNC technológa. Bevezető Általában a golyós mechanzmusok tulajdonsága abban rejlk, hogy a két szlárd test között erőátvtel egy másk szlárd test közvetítésével történk, csúszás nélkül. A golyós fogaskerékhajtások elve az 930-ban szabadalmazott golyós csavarhajtásokon alapszk, amelyeket egyre gyakrabban alkalmaznak a szerszámgépek szerkezetében. A golyós csgahajtás abban különbözk a hagyományos csgahajtásoktól, hogy a csga hagyományos csavarfelülete helyett egy körív keresztmetszetű csavarfelelület van kalakítva, és ebbe golyók vannak helyezve. Ugyanúgy a csgakerék fogárka szntén körív alakúra van kképezve, és a relatív mozgás a golyókon keresztül valósul meg (. ábra).. ábra. A golyós csgahajtás elve [] 75

2 Gyenge Csaba, Olah László A golyós átvtel lehetőségeket különböző különleges hajtóműveknél s alkalmazzák (. és 3. ábra). menetemelkedése tengelyrányban változk. A következőkben részletesebben smertetjük e csgák geometráját és utána az általunk kfejlesztett technológát.. A változó emelkedésű csgák geometrája A geometra smertetését egy konkrét nagy pontosságú golyós hajtómű esetén végezzük. A ProEngneer program segítségével szerkesztett 3D-s modell a 4. ábrán, a menetemelkedés dagramja pedg az 5. ábrán látható. 4. ábra. A különleges csga térbel rajza.. ábra. Globod golyós hajtómű 3. ábra. Párhuzamos tengelyű hajtómű A megfelelő szerkesztés és gyártás céljából Bogár István mérnök kfejlesztett egy matematka modellt, amelyet megfelelő változtatásokkal m s alkalmaztunk. A golyós hajtóművekben alkalmazott hengeres vagy kúpos csgák geometrája nagyon különbözk a hagyományostól. Általában a csavarfelületek fogárokproflja és 5. ábra. A menetemelkedés dagramok Amnt a 6. ábrán látható. a csavarmenetárok keresztmetszete kszélesített körív alakú. A proflt meghatározó sugarak állandóan változnak a tengely hosszában a csavarvonal mentén (7. ábra). 76

3 CNC technológa komplex proflú és változó emelkedésű csgák gyártására 8. ábra. Az esztergáláshoz szükséges mozgások. 6. ábra. A csavarárok normálmetszete. 7. ábra. A fogárok keresztmetszetének változása a csavarvonal mentén A legördülés alatt az árokban elhelyezett golyók között egy ks hézag kell legyen. Annak érdekében, hogy a befutásnál és a kfutásnál ez a hézag ne csökkenjen nullára, a csavarvonal emelkedése befutásnál és kfutásnál fokozatosan nő és így el lehet kerüln a golyók egymásba ütközését, am zajjal és gyors kopással járna. 3. A különleges csgák megmunkálása Tekntettel a fent említett mértan jellemzőkre, ezeket a csgákat csak olyan megmunkáló egységen lehet kvtelezn, amely az általános forgácsolás feltételek mellett bztosítja a menet és profl állandó változását. Kutatásank keretében két megmunkálás lehetőséget vzsgáltunk: ultrapreczós esztergálás (8. ábra) és ujjmaróval való marás (9. ábra). 9. ábra. A váltakozó proflú és emelkedésű csga marása egy 5 tengelyű megmunkáló központon A fogárok kalakítását két műveletben valósítottuk meg: nagyolás és smítás. Nagyoláskor az anyag eltávolítását lépcsősen végeztük (0. ábra). 0. ábra. A nagyolás stratégája Amnt az ábrán látható, a nagyolt fogárok proflja a ráhagyásnak megfelelő egyenlő távolságban követ a végső proflt. 77

4 Gyenge Csaba, Olah László Smításkor a szerszám váltakozva folytonosan követ a fogárok két oldalát (. ábra).. ábra. A profl n pontonként meghatározása. ábra. A smítás művelet stratégája 4. A programozáshoz szükséges adatok meghatározása és feldolgozása Ahhoz, hogy egy különleges csavarfelületet a fent említett technológával lehessen megvalósítan, pontosan meg kell határozn numerkusan-pontszerűen s a normálmetszetét és a több paraméterét. Mvel a szerszámgép programozás lehetősége korlátozottak, a proflokat megközelítő görbékkel kellett helyesíten. Számunkra az archmedes sprálsokkal való megközelítés volt megfelelő. A fogárok normálmetszet profl pontonként meghatározása a következő halmazokkal fejezhető k:,()..( ), Y Y,()..( ), Y N N () Ezeket a halmazokat felbontottuk n alhalmazra, és az így kapott eredményekkel a. ábrán látható görbemeghatározás látható. A következőkben meg kellett határozn azokat az archmedes sprálsokat, amelyek megfelelő pontossággal közelítk meg a pontonként proflt. Ennek érdekében az archmedes spráls polárs egyenletét használtuk: r a b () Az -vel jelzett alhalmaz számára a spráls paramétere a következő egyenletekkel határozhatók meg: a : Y Y Y arctg Y Y Y Y arctg arctg Y Y b : Y Y arctg arctg Y arctg (3) Az, Y alhalmazzal meghatározott profl megközelítése archmedes sprálsokkal a 3. ábrán látható. 78

5 CNC technológa komplex proflú és változó emelkedésű csgák gyártására 3. ábra. Az, Y és, Y pontokat összekötő archmedes spráls A programozáshoz szükséges pontok meghatározása érdekében elente a kónuszos csavarfelület paraméteret kell smerjük, éspedg: csga maxmáls átmérője: f, mm; a csga tényleges hossza: Z f, mm; a csavarfelület menetemelkedése: K, mm/ford; a csavarfelület bekezdés szöge: SF. A fent paraméterek numerkus meghatározása céljából a következő algortmust fejlesztettük k: f Y (4) A számításokat többször meg kell smételn, és ennek érdekében kdolgoztunk egy programot a Mathcadban. 5. A megvalosított csga ellenőrzése Mvel a komplex vátozó emelkedésű és változó proflú csgafelület nem volt ellenőrzhető hagyományos mérőműszerekkel, a használt megmunkálóközpont RENI- SHAW-féle mérőegységét használtuk, amely mcron pontosságot bztosít (4. ábra). 4. ábra. A csga mérése a RENISHAW egységgel A méréshez meg kellett szerkeszten a munkadarab 3D-s modelljét, amely segítségével meghatároztuk a mérés pontokat (5. ábra). Z f Z (5) a cos Y Y Y Y (6) Z Z Z (7) K Z (8) 5. ábra. A mérés pontok meghatározása A pontokat a munkadarab koordnátarendszerében kellett megadn. Ennek érde- 79

6 Gyenge Csaba, Olah László kében a ProEngneer programot használtuk (6. ábra). 6. ábra. A felület meghatározó pontjanak a koordnátá 7. Következtetések Összehasonlítva a megvalósított csga geometráját és pontosság paraméteret a hagyományos módszerekkel megvalósíthatóakkal, arra a következtetésre jutottunk, hogy a kfejlesztett technológa alkalmas a golyós hajtóművek szerkezetében alkalmazott komplex csgák ks sorozat gyártására. Természetesen a technológát tovább kell fejleszten úgy, hogy nagyobb termelékenységet és rugalmasságot lehessen elérn. Szakrodalm hvatkozások [] Inventor: István Bogár, Roller Transmsson Gearng Mechansm. Patent publcaton No. WO 007/ A [] Bogár I., Reth J., Mészáros I., Oláh L. M.: Technologcal problems of roller gearng mechansm. Gépészet 00. Budapest, 00. május 56. [3] I. Mészáros D., Szepes: Hochpräzsons- Hartdrehen als optomerter Prozess. Werkstatt und Betreb 38 Jahrgang pp [4] Mészáros, I., Hujbers, M.: Hartgewndedrehen verkürzt de Prozesskette. Wekstatt und Betreb 9/00. p [5] Mészáros, I. Hujbers, M.: Das Hartdrehen bekommt neue Anwendungsfelder, Werkstatt und Betreb 4/003. p. 68. [6] Gyenge, Cs., Pacurar, A.: Some Characterstc Aspects Regardng the Precson Manufacturng of Worm Gears. Proceedngs of th. Internatonal Conference MTeM 03 Cluj-Napoca- Romana ISBN , p [7] Olah L.: Researches regardng New Technology For Manufacturng Speecal Hgh Precsson Gears. PhD. Thess. Techncal Unversty of Cluj-Napoca, 0. 80