Koła zębate skośne walcowe 

Koła zębate to elementy składowe wielu różnych mechanizmów i przekładni. Wykorzystuje się je do budowy wielu maszyn i urządzeń: w przekładniach zębatych, sprzęgłach, czy pompach. Służą do przenoszenia dużych mocy wytwarzanych przez silnik, bez ryzyka uszkodzenia czy odkształcenia. Koła, które zazębiają się o siebie, stanowią ważny element przekładni napędu mechanicznego.

Budowa koła zębatego

Kołem zębatym nazywamy okrągły walec z regularnymi nacięciami wykonanymi na całym jego obwodzie, które nazywamy zębami. Przerwy między zębami określamy wrębami. Kształt zęba dobrany jest tak, że dwa pracujące ze sobą zęby, otaczają się i jednocześnie ślizgają po sobie. Koła zębate tworzą zwartą konstrukcję, ich podstawą jest wieniec zębaty z naciętym uzębieniem, składają się też z piasty osadzanej na wałku i łącznika spajającego powyższe ze sobą. Niewielkie koła wytwarza się z jednego kawałka materiału, integrując wieniec z piastą. Piasta jest usytuowana na wale lub na osi. Niektóre modele kół zębatych nie są wyposażone w piastę. 

Ciekawostką jest, że zębatkę liniową można traktować jako walec o nieskończenie dużej średnicy. Koło zębate opisuje się różnymi parametrami: ilość  zębów, średnica podziałowa, średnica wierzchołkowa, średnica stóp, średnica koła zasadniczego (podziałka zasadnicza). Wielkość zęba opisywana jest przez moduł zęba oraz wysokość zęba, szerokość zęba, współczynnik wysokości zęba, luz wierzchołkowy.

Rodzaje kół zębatych

Koła walcowe mają zęby nacięte na powierzchni bocznej walca. Koła zębate stożkowe na bocznej powierzchni (tworzącej) stożka. Ze względu na rodzaj uzębienia mamy koła zębate o zębach prostych, skośnych, zębach łukowych, daszkowych. Koła stożkowe wykorzystujemy w przekładni kątowej, kiedy chcemy zmienić kierunek osi obrotu.

Koła zębate skośne 

Koła skośne różnych wymiarów, są spotykane w przekładniach, sprzęgłach, skrzyniach biegów. Przekładnia działa sprawnie jeśli cały zespół kół zazębia się w odpowiedni sposób. Zaletą kół zębatych jest relatywnie wysoka nośność i cicha praca w przekładni. Pozwalają na przeniesienie napędu, zmianę prędkości obrotowej, zmianę kierunku obrotów, zmianę przenoszonego momentu obrotowego.

Materiały używane do wytwarzania koła zębatego

Materiał, z którego mają być wykonane koła zębate, musi charakteryzować się specyficznymi własnościami wytrzymałości i zapewniać długą żywotność bez deformacji przedmiotu. Podczas pracy przekładni zębatej niezbędna jest odporność na obciążenia i znoszenie wysokich naprężeń, aby zapobiec wyłamaniom i deformacji zęba. Aby ją osiągnąć, zazębiające się zęby są hartowane i mogą przenosić wysokie obciążenie. Najczęściej używane materiały do budowy przekładni to: stale węglowe, stale stopowe, żeliwa szare, sferoidalne, czarne i tworzywa sztuczne.

Wytwarzanie kół walcowych o skośnym uzębieniu

Najpopularniejsze sposoby wytwarzania opierają się na obróbce kształtowej i obwiedniowej.

Metoda kształtowa obróbki

Metoda kształtowa polega na użyciu narzędzia, którego zarys krawędzi skrawającej dokładnie odpowiada zarysowi wrębu obrabianego koła. Wadą metod kształtowych jest konieczność posiadania dużej liczby narzędzi. Metodą tą można wykonywać koła z uzębieniem zewnętrznym i uzębieniem wewnętrznym. W ten sposób można wykonać frezowanie frezem tarczowym lub trzpieniowym, przeciąganie nożami kształtowymi oraz szlifowanie ściernicą.

Frezowanie kształtowe zębów skośnych

Frezowanie metodą kształtową polega na nacinaniu zęba, przez narzędzia, których zarys roboczy musi odpowiadać zarysowi wrębu. Każdy ząb kształtowany jest osobno, do zęba skośnego osie koła są pochylane względem freza. Do nacięcia wieńca najczęściej używane są frezy krążkowe modułowe, ale używa się też frezów trzpieniowych. Ze względu na wykorzystanie sposobu obróbki ząb po zębie to frezowanie jest mało wydajne.

Przeciąganie kół zębatych walcowych

Metoda przeciągania jest używana gdy wykonuje się koła zębate skośne o dużych średnicach. Najczęściej używa się pionowych przeciągarek ze stołami obrotowymi. Do takich maszyn mocuje się kilka wieńców zębatych, złożonych razem. Wręby między dwoma lub kil­koma zębami przeciąga się kolejno. Po każdym skoku przeciągacza materiał obraca się, do produkcji skośnego uzębienia należy materiał przechylić o kąt pochylenia zębów.

Szlifowanie kół zębatych

Szlifowanie jest zwykle jednym z końcowych etapów obróbki, stosowanym do nadawania odpowiedniej chropowatości i ostatecznego kształtu. Do nacinania zębów ścieranie stosowane tylko w przypadku gdy zęby są z wykonywane twardych materiałów i stosunkowo drobne.

Metoda obwiedniowa obróbki kół zębatych

Metody obwiedniowe wytwarzania polegają na nacinaniu zębów narzędziem o kształcie koła zębatego, zębatki płaskiej lub freza-ślimaka. Narzędzie wykonuje ruchy skrawające, a jednocześnie wraz z materiałem obrabianym wykonują ruchy zazębiające się, jak przy współpracy dwóch kół zębatych. Kształt zęba powstaje jako obwiednia kolejnych położeń krawędzi tnącej narzędzia skrawającego. Obróbkę wykonuje się na dłutownicach metodą Maaga lub Fellowsa, na strugarkach metodą Sunderlanda, i na frezarkach obwiedniowych frezem ślimakowym.

Metoda Maaga

To obróbka dłutowaniem nożem o kształcie listwy zębatej. Narzędzie wykonuje ruch dłutujący posuwisto-zwrotny, a obrabiane koło ruch obrotowy wokół własnej osi i równoczesny ruch przesuwny. Po obrobieniu jednego zęba następuje obrót koła zębatego o jedną podziałkę i jego przesunięcie do położenia początkowego względem noża. Metodą mogą być obrabiane koła zębate o zębach prostych i skośnym uzębieniu, wewnętrzne i zewnętrzne.

Metoda Fellowsa

Przeprowadzane z użyciem maszyn dłutownic. Używane jest w niej narzędzie skrawające o kształcie koła zębatego. Oprócz ruchu dłutującego nóż wykonuje ruch obrotowy skoordynowany z ruchem obrotowym obrabianego koła. Narzędzie jest także dosuwane na odpowiednią głębokość. W zależności od konstrukcji maszyn ruch może wykonywać stół z zamocowanym materiałem, bądź wrzeciennik z nożem. Metoda ma zastosowanie do kół o skośnym uzębieniu.

Metoda Sunderlanda

Struganie narzędziem o kształcie listwy zębatej, które wykonuje ruch roboczy i ruch przesuwny, obrabiane koło wykonuje tylko ruch obrotowy. Obrabiane koło zębate ustawione jest tak, że jego oś jest pozioma. Po wykonaniu jednego segmentu narzędzie odsuwa się w kierunku promieniowym i powraca do pierwotnego położenia w stosunku do koła.

Frezowanie kół zębatych na frezarkach obwiedniowych

Frezowanie obwiedniowe wykonuje się frezem ślimakowym, który ma kształt zębatki nawiniętej na walec. Ruchem roboczym jest ruch obrotowy freza, który wykonuje również ruch posuwowy. Obrabiane koło także wykonuje ruch obrotowy. Obroty freza i obrabianego koła muszą być ze sobą ściśle zsynchronizowane. Do frezowania uzębień prostych frez ustawia się pod kątem nachylenia linii zwojów, przy skośnym uzębieniu oś pochyla się o dodatkowy kąt. Zaletą metody jest możliwość wytwarzania różnych rodzajów zębatek jedną metodą i dobra wydajność obróbki, wadą wysoki koszt narzędzia i obrabiarki.

Inne metody wytwarzania kół zębatych

Koła zębate skośne mogą być wytwarzane także metodami odlewania. Możliwe jest również spiekanie proszków metali w formach mających kształt koła zębatego. Dla tworzyw sztucznych dla produkcji seryjnej stosuje się wtrysk w odpowiednich formach, dla produkcji jednostkowej druk na drukarce 3D.

Produkcja walcowych kół zębatych o zębach skośnych

MetalTop.pl zawiera wiele ofert firm wytwarzających dla zewnętrznych kontrahentów walcowe koła zębate skośne według rysunku i dokumentacji. Ich oferty można filtrować wg wielu kryteriów: uwzględniając parametry techniczne produkcji, lokalizację firmy i termin wykonania produkcji. Zapoznanie się z zawartością naszej strony jest darmowe. Zachęcamy do zapoznania się z naszą ofertą!