SCULĂ ŞI METODĂ PENTRU RECTIFICAREA PRECISĂ A ROŢILOR DINŢATE FRONTALE (I)

Vencel Iosif CSIBI, Daniela HERCIU, Dorin HERCIU,

Mihai SUDRIJAN

TOOL AND METHOD FOR PRECISION GRINDFING FACE GEAR (I)

The paper presents the tool and for grinding the face-gear drives, coresponding to Rumanian patent OSIM RO121729 B1 Int. Cl.B24B1/00. Keywords: pinion front wheel Cuvinte cheie: pinion roată frontală

Brevetul de invenţie OSIM, RO 121729 B1 Int.Cl. B24B 1/00 (2006.01), cu data de depozit: 06.09.2005, având data publicǎrii: 28.03.2008, BOPI nr.3/2008, [1] se referă la o sculă şi la o metodă pentru rectificarea precisă a roţilor dinţate frontale, cementate şi călite care fac parte din angrenajele pinion cilindric-roată frontală.

În scopul rectificării precise a roţilor dinţate frontale, cementate şi călite, sunt cunoscute, aparatul şi metoda de rectificare precisă a roţilor dinţate frontale, conform U.S.Patent 6,146,253 [1], elaborat de Profesorul Faydor L. Litvin şi discipolii Domniei-Sale.

Scula de rectificare a roţii dinţate frontale, cementate şi călite, conceputǎ de Profesorul Litvin, este un melc abraziv, al cărui gol dintre flancuri este corectat, permanent, cu ajutorul unei scule de ordinul doi, diamantată. Profilul sculei de ordinul doi, diamantată, este identic cu

661

golul evolventic dintre dinţii pinionului, care angrenează cu roata plană. Scula de ordinul doi, diamantată, angrenează cu melcul abraziv, în timpul operaţiei de corectare a profilului melcului abraziv.

Dezavantajul, pe care îl prezintă aparatul şi metoda de rectificare precisă, a roţilor dinţate frontale, cementate şi călite, conform U.S.Patent 6,146,253 [1], elaborat de către Profesorul Litvin, constă în necesitatea corectării permanente a melcului abraziv, datorită uzării în procesul de rectificare. Prin aceasta, se impune revenirea extrem de precisă, în poziţia precedentă corectării, ceea ce reclamă un sistem sofisticat de aducere în poziţia iniţială a melcului abraziv. Scula de ordinul doi, diamantată, reclamă un profil extrem de precis, care, însă, la rândul său, este expus uzării, prin corectarea permanentă a melcului abraziv. De asemenea, scula de ordinul doi, diamantată, este acţionată, în mişcarea de corectare, de către un mecanism sofisticat, care trebuie să asigure traiectoria extrem de precisă a sculei, prin aceasta, mecanismul reclamând o întreţinere foarte pretenţioasă.

Scopul Brevetului de invenţie OSIM, RO 121729 B1 Int.Cl. B24B 1/00 (2006.01) [1], este de a îmbunătăţii procesul de rectificare a roţilor dinţate frontale, cementate şi călite, prin simplificarea procesului tehnologic de rectificare.

Problema pe care o rezolvă brevetul de invenţie este de a realiza o sculă şi o metodă de rectificare de înaltă precizie a roţilor dinţate frontale, cementate şi călite, prin care, scula îşi menţine profilul în timpul procesului de rectificare.

Brevetul de invenţie înlătură dezavantajele de mai sus, prin aceea că, elimină necesitatea corectării permanente a sculei, în procesul de rectificare a dinţilor roţii frontale, cementate şi călite.

La baza brevetelor de invenţie: U.S.Patent 6,146,253 [1] şi RO 121729 B1 [1], pentru rectificarea roţii frontale, stǎ principiul de danturare printr-un cuţit roată, 1, conform figurii 1, reprezentat imaginar, care generează nişte plinuri de dinţi, 2 şi nişte goluri de dinţi, 3, pe o roată dinţată frontală, 4. În procesul de generare a roţii dinţate frontale, 4, cuţitul roată, 1, se roteşte în jurul unei axe de rotaţie, sz , cu o viteză unghiulară, sω , în sens orar. În acelaşi timp, roata dinţată frontală, 4,

se roteşte în jurul unei axe de rotaţie, rz , cu o viteză unghiulară, rω , în sens antiorar.

Roata dinţată frontală, 4, este definită într-un sistem de coordonate, r r r(x ;y ;z ) , iar cuţitul roată, 1, este definit într-un sistem de coordonate, s s s(x ;y ;z ) . Cuţitul roată, 1, poate prelucra dinţii, 2,

662

respectiv, golurile dinţilor, 3, aparţinând roţii dinţate frontale, 4, numai dacă, materialul roţii dinţate frontale, 4, are duritate redusă, sau medie. Prin aceasta, roata dinţată frontală, 4, poate transmite momente de rotaţie reduse, sau cel mult de valori medii.

Fig.1 Roata dinţată frontală, melcul abraziv şi scula de ordinul doi, pentru

corectarea, permanentă, a melcului abraziv [1] Pentru transmiterea momentelor de rotaţie de valori ridicate,

roata dinţată frontală, 4, va fi durificată superficial prin cementare şi călire, rezultând, inevitabil, deformaţii în urma tratamentului termic, sau termochimic, care conduc la mers nesilenţios şi la reducerea capacităţii portante a roţii dinţate frontale.

Invenţia U.S.Patent 6,146,253, a Profesorului Litvin, se referă, în principiu, la un aparat şi o metodă de rectificare precisă a roţii dinţate frontale, 4, după cum rezultă şi din figura 1. Un melc abraziv, 5, având nişte spire elicoidale, 6, ale căror profiluri coincid cu profilurile dinţilor cuţitului roată, 1, se află în golurile dinţilor, 3, ale roţii dinţate frontale, 4. Melcul abraziv, 5, se roteşte, în sens orar, în jurul unei axe de rotaţie,

mz , cu o viteză unghiulară mω . Melcul abraziv, 5, este definit într-un sistem de coordonate m m m(x ;y ;z ) . Deoarece, în procesul de rectificare a dinţilor, 2, aparţinând roţii dinţate frontale, 4, spirele, 6, ale melcului abraziv, 5, coincid cu profilurile dinţilor cuţitului roată, 1, în mişcarea de rotaţie a melcului abraziv, 5, în jurul axei de rotaţie, mz , spirele

663

acestuia, 6, vor angrena cu golurile dinţilor, 3, ale roţii dinţate frontale, 4, aşa după cum angrenează şi dinţii cuţitului roată, 1. În scopul rectificării pe toată lungimea, a dinţilor, 2, respectiv, a golurilor dinţilor, 3, ai roţii dinţate frontale, 4, după fiecare rotaţie completă a roţii dinţate frontale, 4, melcul abraziv, 5, va avansa, în direcţia radială, cu o anumită distanţă, stabilită iniţial, parcurgând complet lungimea golurilor dinţilor, 3, aparţinând roţii dinţate frontale, 4.

În timpul procesului de rectificare, profilurile spirelor, 6, ale melcului abraziv, 5, sunt supuse, inevitabil, uzării, ceea ce ar putea compromite precizia profilurilor rectificate ale dinţilor, 2, respectiv, ale golurilor dinţilor, 3, aparţinând roţii dinţate, 4.

Melcul abraziv, 5, este manufacturat din materiale abrazive, care pot fi corectate cu ajutorul unei scule diamantate. Invenţia prezentată în U.S.Patent 6,146,253 [1], a Profesorului Litvin, prevede o sculă diamantată, 7, de corectare a spirelor, 6, ale melcului abraziv, 5, în timpul rectificării de către spirele, 6, ale golurilor dinţilor, 3, aparţinând roţii dinţate frontale, 4. Scula de corectare, 7, este prevăzută cu un profil de corectare, 8, care coincide cu profilul golului dintre dinţii cuţitului roată, 1.

Profilul, 8, al sculei de corectare,7, este definit într-un sistem de coordonate c c c(x ;y ;z ) , dispus la o distanţă, smE , faţa de axa de

rotaţie, mz , a melcului, 5. Se precizează că, axa de rotaţie, sz , a cuţitului roată este, de asemenea, dispusă la o distanţă, smE , faţă de

axa de rotaţie, mz , a melcului abraziv, 5. În timpul corectării profilului spirelor, 6, ale melcului abraziv, 5, scula diamantată, 7, cu profilul 8, se roteşte în sens orar, respectiv, antiorar, în jurul axei, cz , cu o viteză unghiulară cω .

Poziţia profilului, 8, al sculei de corectare diamantate, 7, în raport cu sistemul de coordonate c c c(x ;y ;z ) , este identică cu poziţia dinţilor cuţitului roată, 1, în raport cu sistemul s s s(x ;y ;z ) . În procesul rectificării golurilor dinţilor, 3, de către melcul abraziv, 5, cu ajutorul spirelor, 6, melcul abraziv, 5, se roteşte, în sens orar, în jurul axei de rotaţie, mz , cu viteza unghiulară mω , iar roata dinţată, 4, se roteşte în

jurul axei rz , în sens antiorar, cu viteza unghiulară, rω . În acest timp, scula de corectare, 7, cu profilul, 8, corectează, permanent, profilurile, 6, ale spirelor melcului abraziv, 5, pentru a fi identice cu profilurile dinţilor cuţitului roată,1.

664

Conform brevetului de invenţie OSIM, RO 121729 B1 [1], o roată dinţată frontală, 4, cementată şi călită este prezentată în figura 2.

Rectificarea precisă a dinţilor, 2, respectiv, a golurilor dinţilor , 3, se realizează cu o sculă - noul melc abraziv, 9, având nişte spire elicoidale, 10. Scula - noul melc abraziv, 9, este manufacturată din oţel, iar spirele elicoidale, 10, sunt corp comun cu scula - noul melc abraziv, 9. Scula - noul melc abraziv, 9, şi spirele elicoidale, 10, sunt definite într-un sistem de coordonate mn mn mn(x ;y ;z ) .

Fig. 2 Roata dinţată frontală şi noul melc abraziv, acoperit cu CBN, care nu reclamă corectarea profilului în timpul procesului de rectificarea, conform

Brevetului de Invenţie OSIM, RO 121729 B1 Int.Cl. B24B 1/00 (2006.01) [1] Profilurile spirelor elicoidale, 10, ale sculei - noul melc abraziv,

9, sunt identice cu profilurile dinţilor cuţitului roată, 1. Scula - noul melc abraziv, 9, se roteşte în jurul unei axe de rotaţie, mnz , cu o viteză unghiulară, mnω , în sens orar, spirele sale elicoidale, 10, fiind amplasate în golurile dinţilor, 3, ai roţii frontale, 4, care se roteşte în sens antiorar.

Roata dinţata frontală, 4, angrenează cu spirele elicoidale, 10, ale sculei - noul melc abraziv, 9, în acelaşi mod, în care angrenează cu

665

cuţitul roată, 1. Spirele elicoidale , 10, ale sculei - noul melc abraziv, 9, sunt acoperite electrolitic cu CBN - cristale cubice de ntrură de Bor. Angrenarea sculei - noul melc abraziv, 9, prin spirele sale elicoidale, 10, cu golurile dinţilor, 3, aparţinând roţii dinţate frontale, 4, constituie principiul procesului de rectificare precisă a roţii dinţate frontale, 4, care este cementată şi călită.

La fiecare rotaţie completă a roţii dinţate frontale, 4, în sens antiorar, în jurul axei de rotaţie rz , scula - noul disc abraziv, 9, avansează în direcţia radială a roţii dinţate frontale, 4, cu o distanţă stabilită inţial, prin aceasta, rezultând rectificarea precisă, pe întreaga lungime a dinţilor, 2, respectiv, a golurilor dinţilor, 3, aparţinând roţii dinţate frontale, 4, care este cementată şi călită.

BIBLIOGRAFIE [1] Herciu, D., Contribuţii la creşterea performanţelor angrenajului pinion cilindric-roată frontală. Teză de doctorat, Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca, 2011.

Acad.Prof. Dr.Ing. Vencel Ioasif CSIBI Departamentul de Mecanisme, Mecanică Fină şi Mecatronică.

Universitatea Tehnicǎ din Cluj-Napoca membru AGIR

Drd.Ing.Daniela HERCIU Star Transmission Cugir Dr.Ing. Dorin HERCIU

Star Transmission Cugir membru AGIR

Dr.Ing. Mihai SUDRIJAN S.C.Sculăria srl Cugir

Preşedintele Sucursalei Alba a AGIR

666