Témata
Reklama

Moderní přístupy k výrobě ozubení

Dá se říci, že ozubené kolo je určitým symbolem strojírenství. Pravděpodobně je to dáno tím, že se se s ním setkáváme téměř na každém kroku, všude tam, kde se převádí točivý pohyb přenosu mechanické energie z jednoho místa na druhé, ale bezesporu i proto, že výroba evolventy tvaru zubu je stále jedním z nejsložitějších technologických procesů.

Při výrobě ozubených kol je kladen velký důraz nejen na široký sortiment ozubených kol (počty a tvary zubů, moduly atd.), ale také na geometrickou přesnost obráběných ploch, tvrdost a pevnost materiálu po tepelném zpracování a stroje na výrobu ozubení musejí být schopny všechny tyto požadavky splnit.

Reklama
Reklama
Reklama

Teoretické předpoklady

Vědomí o výrobě ozubení patří k základnímu penzu znalostí středoškolské technologie. Přesto je vhodné si úvodem základní metody připomenout. Tvar ozubeného kola je složitý a je přesně definován jeho funkcí. Vyrábí se celou řadou různých postupů, které se liší hlavně produktivitou, přesností a náklady a nároky na speciální stroje. Metody lze zařadit do dvou skupin podle toho, zda se profil nástroje do obrobku kopíruje zub po zubu (dělicí způsoby), anebo se profil zubů vytváří odvalováním po obvodu obrobku (odvalovací způsoby).

Ozubená kola se dělicím způsobem frézují kotoučovou nebo stopkovou frézou, kdy je obrobek upnut v dělicím přístroji a po vyfrézování jedné zubové mezery se pootočí o jednu zubovou rozteč. Tato technologie přináší bohužel samé nevýhody, k nimž především patří malá přesnost výroby a použitelnost ozubení jen do rychlostí 5 m.s-1.

Naopak výrobě ozubení odvalovací frézou náleží pozitiva, až na fakt složitosti tvaru nástroje. Zuby frézy jsou uspořádány do šroubovice a zabírají do obrobku podobně jako šnekový převod. Obrobek se při obrábění plynule otáčí, fréza se odvaluje po obvodu obrobku a jednotlivé zuby frézy zaujímají postupně polohy, jejichž obálkou je evolventní bok zubu. Ozubení tak nevzniká po jednotlivých zubech, nýbrž několika zuby zároveň. Tato metoda především slouží k výrobě těch ozubení, u nichž záleží na přesnosti tvaru zubu, jako jsou například čelní šikmá ozubení.

Nejčastěji se ozubená kola vyrábějí obrážením, a to buď nožem ve tvaru zubové mezery (obrobek se upíná do dělicího zařízení a zubové mezery se vytvářejí po jedné), nebo odvalovacím obrážením nožem tvaru základního profilu (nástrojem je výrobně jednodušší hřebenový obrážecí nůž, jehož zuby mají tvar lichoběžníkového základního profilu). Třetí možností je odvalovací obrážení ozubeným kotoučem (nástroj má tvar ozubeného kola, koná přímočarý vratný pohyb a zároveň se otáčí; obráběné kolo je upnuto na stole obrážečky a také se otáčí).

Pro zlepšení přesnosti i povrchu zubů mohou být nekalená ozubená kola na ševingována. Přesná kalená kola se v závěrečném výrobním kroku brousí buď profilově, nebo odvalovacím způsobem. Odstraňují se tím deformace po tepelném zpracování a nepřesnosti vzniklé po obrábění. Tolik úvodní teorie.

Současné trendy výroby ozubení

Proces výroby ozubeného kola podle výše popsaných metod již neprobíhá výhradně na speciálních ozubárenských strojích. Mnozí výrobci CNC obráběcích multifunkčních strojů se zaměřili na ozubené kolo jako na výhodný potenciální obrobek, především pokud jde o jeho hromadnou výrobu. Také vývojáři CAM softwaru přispívají k optimalizaci procesu výroby ozubení, nemluvě o progresi, která v tomto ohledu probíhá u výrobců řezných nástrojů.

Těsná spolupráce výrobců strojů, nástrojů, měřicích zařízení a CAD programů je v případě výroby ozubení velmi žádoucí. Je třeba využít vzájemné synergie poznatků a zkušeností, které se následně v zákaznických aplikacích přemění v produktivní výrobu. Tohoto faktu si je mj. vědoma i společnost Okuma, japonský výrobce obráběcích strojů, jenž ve své evropské centrále v německém Krefeldu, nedaleko Düsseldorfu, hlavního města německé spolkové země Severní Porýní-Vestfálsko, uspořádala jednodenní seminář nazvaný Gear Machining Workshop. Účastníci se profilovali z jednotlivých evropských obchodních zastoupení firmy Okuma a jejich vybraných zákazníků. Proto i společnost Misan, zástupce firmy Okuma pro ČR a Slovensko, nabídla možnost účastnit se jednodenní letecké cesty na seminář. Okuma coby partner semináře přizvala firmy z oblasti výrobců nástrojů, měření, CAD/CAM systémů, řezných kapalin a výrobních firem, jež mají zkušenosti s výrobou ozubených kol na multifunkčních strojích. Své výrobní technologické možnosti formou prezentací a následně ukázkami obrábění prezentovali nástrojaři LMT, Sandvik a Kennametal.

InvoMilling je specialitou společnosti Sandvik, konkrétně její divizie Gear Solution. Tato novinka v oblastech výroby ozubení umožňuje frézování ozubení s moduly 1 až 12) prakticky standardními kotoučovými frézami Coromill 161-2, nicméně jemné obrobení evolventních ploch se dosahuje CNC programem a souvislou interpolací na víceosých obráběcích centrech. Pro větší rozsahy zakřivení zubů a spirál byly pak vyvinuty speciální frézy, tzv. uP-Gear Technology.


Reference zkušeností s výrobou ozubení na semináři prezentovala finská společnost ATA Gears z Tampere. Ta se od roku 1940 zabývá výrobou šikmých ozubených kol větších modulů až do průměru 3 000 mm. Za posledních deset let investovala do nákupu pětiosých obráběcích strojů nemalé prostředky, což jí poskytuje výborné výrobní zázemí pro aplikaci nových technologií.

Ozubená kola na neozubárenských strojích

Na strojích firmy Okuma je ozubení možné vyrábět celkem pěti technologiemi: odvalovacím frézováním, protahováním, frézováním (dokončovací fréza, kulová, kuželová,…), výkonnostním loupáním (tzv. skiving) a metodou InvoMilling nástroji firmy Sandvik. Podle slov aplikačního inženýra pana Romberga, jenž je u Okumy zodpovědný za oblast výroby ozubení, přináší tato výroba na multifunkčních strojích v porovnání s ozubárenskými celou řadu výhod – od snížení nákladů na výrobu (díky zkrácení výrobního řetězce, použití cenově výhodnějších strojů s vyšší produktivitou) přes flexibilní výrobu až po univerzální využití strojního parku.

Na semináři byly jednotlivé technologie prezentovány celkem na deseti strojích Okuma – od CNC frézek přes soustruhy až po multifuknční víceúčelová soustružnicko-frézovací centra.

Velký zájem přítomných vzbudilo například pracoviště, kde se na 5osém vertikálním obráběcím centru MU-6300V prezentovala výroba ozubeného kola průměru 680 mm se spirálovými kuželovými zuby modulu 12,5. Multifunkční obráběcí centra Multus byla na showroomu prezentována celkem čtyři, zmiňme například technologií InvoMilling od firmy Sandvik, výrobu hřídele s různými typy a moduly ozubení na stroji Multus U4000.

Budoucí směry

Další vývoj výroby ozubení půjde ruku v ruce s novými konstrukcemi obráběcích strojů. Moderní trendy ve výrobě a stavbě strojů jsou především v aplikaci pěti- a víceosého obrábění, vysokorychlostního či výkonového obrábění, v eliminaci tepelných zdrojů a teplotní stabilitě, dale pak ve snižování strojních časů, snaze o standardizaci, modularitu a využití nových materiálů ve stavbě strojů (např. plastů). Další snahou je zvyšování rychlosti manipulace s nástroji a obrobky a větším využití lineárních motorů. Snaha o zvyšování produktivity obrábění se dociluje používáním vysoce výkonných nástrojů, např. s moderními PVD povlaky u frézování nebo kotouči s CBN ubroušení.

Ročně jsou na celém světě podle odhadu vyrobeny asi čtyři miliardy ozubených kol. Při roční produkci přes 65 milionů aut se do jejich převodovek spotřebuje obrovské množství. Také v ostatních oblastech strojírenství jsou nasazována ozubená kola a pastorky. Jedno mají všechny oblasti, ve kterých jsou ozubená kola používána, společné: růst nároků na jejich kvalitu. Komplexní tvary, proměnlivé počty kusů, velké množství různých typů a vysoká kvalita výrobků staví před výrobce ozubení stále nové požadavky, které dokážou reflektovat jen ty nejmodernější výrobní stroje.

Roman Dvořák
Krefeld, Německo

roman.dvorak@mmspektrum.com

Výroba ozubených kol se dnes realizuje pouze sofistikovaným přístupem všech potřebných výrobních technologií. Jejich kombinace pro efektivní výrobu není již omezena pouze do roviny výrobní linky. V synergickém propojení inovativních výrobních technologií na jednom výrobním místě přináší potenciál k růstu kvality, flexibility, efektivity zdrojů a nákladů ve výrobě ozubení. Zde existuje velký potenciál pro multifunkční obráběcí stroje.
Reklama
Vydání #9
Kód článku: 140924
Datum: 04. 09. 2014
Rubrika: Servis / Reportáž
Autor:
Firmy
Související články
Dny obráběcích strojů, nástrojů, robotů a softwaru

Dny otevřených dveří firmy Grumant se staly tradicí, letos proběhl již 6. ročník. Návštěvníkům byly k dispozici novinky od předních světových výrobců nástrojů a obráběcích strojů. Zajímavá byla také prezentace průmyslového robotu. Zájem zákazníků potvrzuje návštěvnost, která pravidelně stoupá s každým dalším ročníkem, a letos byl zaznamenán její rekordní nárůst.

CIMT Peking, Část 2. Win Together

Podtitul veletrhu CIMT 2019 byl: 融合共赢 智造未来. Musíte uznat, že motto veletrhu je v této pro nás exotické podobě zahaleno značným tajemstvím. Dáte-li větu do automatického překladače, výsledná myšlenka zní: fúze a výhra. Jednoduchá slova, divný obsah - tento způsob nalezení významu věty opravdu není žádná výhra. Proto se o nápravu "ztráty v překladu" pokusíme v druhém vstupu z veletrhu, ve kterém se tentokrát podíváme i za technikou.

CIMT Peking, Část 1. Obecný pohled

V předvelikonočním týdnu se v Pekingu uskutečnil veletrh obráběcích strojů CIMT 2019. V asijském regionu se jedná o obdobu veletrhu EMO Hannover. A stejně jako EMO je velkou měrou národní výstava německé výrobní techniky, tak CIMT je převážně čínský. V tomto prvním vstupu se podíváme na letošní ročník trochu s odstupem, aniž bychom se zaměřili na konkrétní exponáty.

Související články
Formárenský veletrh se blíží

Již třetí ročník formárenského veletrhu Moulding Expo v druhé polovině května bude hostit výrobce forem a nástrojů a dodavatelé potřebných technologií ve Stuttgartu. Pořadatelé sezvali novinářskou obec do slovinské Lublaně, kde prozradili několik detailu o blížícím se veletrhu. Součástí tiskové konference byla také návštěva místních nástrojáren a výzkumného centra pro formárenství.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Inteligentní výroba obráběcích strojů

Německo-japonská společnost DMG Mori pokračuje v postupném rozvoji svých výrobních závodů po celém světě. Vlastní výroba strojů je též příležitostí, jak prakticky ověřit vlastní řešení pro zajištění potřebné produktivity a přesnosti pomocí inteligentní výroby.

Soutěž pro středoškoláky

Jubilejní, již pátý ročník soutěže o Putovní pohár partnerských škol Siemens - Sinumerik Cup se letos konal v Mohelnici, v prostorech zdejší Střední školy technické a zemědělské a stejně jako před třemi lety, kdy tato škola byla hostitelem, i letos zdejší ředitel Jiří Ženožička se svým týmem organizaci pojal velmi profesionálně.

TOSmeet & TOSday 2018

Zákaznický den ve firmě TOS Varnsdorf tradičně patří k vyvrcholení půlročního maratonu open houses, které pořádají téměř všechny výrobní a obchodní společnosti v komoditě obráběcích strojů pro své zákazníky a obchodní partnery. Zejména u výrobních firem je neopakovatelnou příležitostí zavítat do jejich provozů, zhlédnout zdejší technologické možnosti, být přímo od zdroje informovaný o žhavých novinkách a technologických řešeních, a v neposlední řadě pak potkat a pohovořit se známými lidmi.

Veletržní válka světů

Redakce MM Průmyslového spektra věnovala šanghajskému veletrhu obráběcích strojů CCMT 2018 nemalou pozornost ve zpravodajství, které bylo uveřejňováno na webových stránkách v rubrice Očima redakce. V tomto článku a na přiložených obrázcích jsou zaznamenány veletržní postřehy, čínský kolorit, veletržní statistiky i holá fakta z oblasti čínského průmyslu. Něco málo o čínské výrobní technice a technologiích, které byly prezentovány na CCMT 2018, i pár dalších postřehů, jsme připravili do tohoto vydání.

Perspektivy čínského draka

Již několik let vám pravidelně v tomto čase přinášíme reportáže ze dvou klíčových strojírenských veletrhů celého asijského kontinentu, které jsou určitým barometrem srovnání postupného vývoje čínských výrobců obráběcích strojů a komponent, ale i pohledem na zvolené marketingové strategie nadnárodních společností při jejich penetraci na zdejší čínský trh – největší a nejprogresivněji rostoucí na světě. V lichých letech se v Pekingu v dubnu koná veletrh CIMT (China International Machine Tool Show), v sudých přibližně ve shodné době pak v Šanghaji veletrh CCMT (China CNC Machine Tool Fair). Aktuální postřehy z každého dne veletrhu jsme přinášeli prostřednictvím redakčního portálu mmspekturm.com a sociální sítě facebook, s tradičním komplexnějším pohledem na veletrh a čínský komoditní trh jako takový přicházíme nyní.

Strojírenské fórum 2018: Zaměřeno na nové technologie a materiály

Příběh pátého ročníku Strojírenského fóra se začal psát 10. května 2018 na půdě Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně konferencí na téma moderní výrobní technologie a materiály s důrazem na aditivní výrobu z velké části kovových materiálů a na inovativní aplikace kompozitních materiálů. Na sto účastníků z řad výrobní a akademické sféry vyslechlo na 13 přednášek a následně v pozdních odpoledních hodinách se větší část z nich odebrala na exkurzi po šesti VaV pracovišťích zaměřených na nové technologie. Plný den poznání a nových setkání. Pojďme se k němu vrátit fotoreportáží.

Open House Pfronten

Koncem ledna 2018 se konalo pravidelné setkání uživatelů technologií DMG Mori ve výrobním středisku ve Pfrontenu. Akci již tradičně podpořila pobočka DMG Mori Czech, která svým parnerům zorganizovala možnost prohlídky sídla mateřské firmy v tomto bavorském městečku na úpatí Alp.

Obráběcí stroje pro produkční výrobu

Po sérii článků v minulém vydání se v posledním poohlédnutí po letošním hannoverském veletrhu EMO věnujeme důležité oblasti, a to jednoúčelovým strojům. I v letošním ročníku byla část expozic věnována této komoditě pro produkční výrobu a my se podíváme, co trh zákazníkům nabídl. Proč? Menším dílem proto, že se jim dlouhá léta autor (nejen) profesně věnuje, dílem podstatným proto, že jsou na nich „bytostně“ závislé veškeré obory nejen strojírenské či technické, ale i stavebnictví, telekomunikace, zdravotnictví a další.

Aplikace moderních postupů a technologií v obrábění

Společnost Hofmeister pravidelně svým zákazníkům představuje novinky a inovace nejen vlastní, ale také svých obchodních partnerů. Účast na listopadových zákaznických dnech svědčí o velkém zájmu.

Kroky k excelentní spolupráci akademické a průmyslové sféry

Pracovníci Ústavu výrobních strojů systémů a robotiky z Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně usilují o těsné sepětí školy s praxí, které nelze realizovat jinak než úzkou spoluprací s průmyslem. Transfer výsledků této praktické činnosti přenesený do některých částí výuky je potom zárukou, že studenti budou mít aktuální informace o stavu strojního průmyslu, vědy a techniky.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit