Fogaskerékgyártó technológiák áttekintése – 1. rész

A 21. század elejére a fogaskerekes hajtóművek konstrukciós szerepe némiképp háttérbe szorult, ami két alapvető okra vezethető vissza. Egyrészt a gépipar felhasználói oldala egyre inkább lejjebb akarta nyomni az árakat, így igyekeztek elkerülni a drága gépelemek alkalmazását, – mint például a fogaskerekes hajtóművekét – másrészt az egyéb hajtásrendszerek teherviselő képessége és teljesítmény-átviteli hatásfoka a technikai fejlődéseknek köszönhetően nőttek. Például nagyobb határfrekvenciájú és szakítószilárdságú fogasszíjak kerültek piacra. Bár ez a tendencia nem volt olyan nagymértékű, mégis érezni lehetett a hatását, hogy „kevesebb fogaskerék kellett”. A fogaskerekes hajtóművek mindig is a „drágább” gépelemek közé tartoztak a fogaskerekek relatív drága gyártástechnológiája miatt.

A fogaskerék gyártás területén a 2015-ös év egy régóta ismert technológiának volt a reneszánsza. A forgó szerszámos lefejtő forgácsolás (angolul: skiving) a 2015-ös EMO Milano kiállításon is számos gyártó portfóliójában kiemelt helyre került, mint a költséghatékony fogaskerék gyártás új módszere. Jelen cikkemben a fogaskerekek forgácsoló megmunkálásának alapvető technológiát, majd a modern lefejtő (kvázi gyaluló) megmunkálásokat, végül a fogaskerék gyártás CNC gépekbe történő integrálásának egyik lépését, a skiving (lefejtő) technológia alkalmazását tekintem át röviden, a teljesség igénye nélkül.

1. rész | 2. rész | 3.rész

Klasszikus fogaskerékgyártó technológiák

A formázó technológiákkal szemben a fogaskerék forgácsoló technológiának két előnye van: egyrészt tetszőleges modulok és fogprofilok alakíthatóak ki, másrészt gyorsabb technológia. Hátránya a forgácsként keletkező anyagveszteség. A forgácsoló eljárások közül az egyik legrégebbi technológia a Maag rendszerű lefejtés, vagy gyalulás. A lefejtés során egy fésűs szerszámot mozgatunk fel-le, ami a fogaskerék fogárkait gyalulja ki. A fésűs szerszámot idővel forgó lefejtő szerszámra cserélték ki, így növelve a gyárthatóság határait (pl. ferde fogazású fogaskerekek gyártása nagyobb dőlésszöggel). A Maag rendszerű lefejtés egyik legnagyobb hátránya (így drágító tényezője is) a lassító-gyorsító szakaszok relatív nagy időigénye. Amint a lefejtő szerszám kilépett az anyagból, befejezte a forgácsolást, a szerszámot le kellett lassítani, majd ellenkező irányba felgyorsítani, így ezek a technológiailag elengedhetetlen állási idők növelték a gyártás idejét, ezzel pedig a költségét is. Továbbá, mint köztudott, egy gépészeti rendszer általában a lassítási-gyorsítási szakaszokban fogyaszt a legtöbb energiát (a kezdeti- és végszakaszok tranziensei miatt).

Maag rendszerű fogaskerék lefejtő gép

1. Maag rendszerű fogaskerék lefejtő gép

Másik forgácsoló technológia a profilmarás, amikor a forgó marószerszám profilja a fogárok profiljával megegyező. Itt egy fogárok kimunkálása során a szerszám végig dolgozik, így a klasszikus lefejtő eljárással ellentétben foganként kell befejezni a forgácsolást, és nem fogásvételenként. Hátránya az időigényessége volt, mivel egyszerre csak egy fogat (pontosabban fogárkot) lehetett forgácsolni.

Fogaskerék profilozás elvi elrendezése és szerszáma

Fogaskerék profilozás elvi elrendezése és szerszáma

A mai napig a modern technológiák közé tartozik a lefejtő marás (angolul: hobbing). Ennek a technológiának az eredete a 19. század végére vezethető vissza. A mai fogaskerékfogazó-gép gyártók többségének a múzeumában megtalálható egy-két régebbi lefejtő-marógép. Ez a technológia a mai napig megállja a helyét.

Az elve a következő: a munkadarab és a lefejtő-maró szerszám egymáshoz képesti relatív elmozdulása adja ki a vágósebességet. Mind a munkadarab, mind a fogazó szerszám együtt forog. A fogazó szerszámon spirálisan helyezkednek el a forgácsoló fogak. A forgácsoló élen alakul ki a vágósebesség, a szerszámhoz képest tangenciális irányban. A forgácsképződést tekintve gyalulásról (lefejtésről) beszélhetünk. Ám a fogazó szerszám egy keresztmetszetét vizsgálva rögtön szembetűnik a technológiai hasonlósága a marással. A munkadarab ép aktuálisan forgácsolt fogárkát tekintve a szerszám foga a munkadarab hengerpalástjába köríves pályán fejti le a forgácsot. A munkadarab ép forgácsolt fogárka a szerszámhoz képest elmozdul (a munkadarab forgása miatt), ezért szükséges a spirálos, menetes kialakítása a fogazó szerszámnak, hogy a szerszám forgása közben követni tudja az épp forgácsolt fogárkot.

1. rész | 2. rész | 3.rész

Források: