Dłutowanie obwiedniowe metodą Fellowsa jest technologią wykonywania uzębień, w której narzędzie o kształcie koła zębatego wykonuje ruch posuwisto-zwrotny, a jednocześnie obraca się synchronicznie z obrabianym detalem. Zarys zębów nie jest kopiowany bezpośrednio z pojedynczego zęba narzędzia. Powstaje jako obwiednia kolejnych położeń krawędzi skrawających, podobnie jak podczas współpracy dwóch zazębiających się kół zębatych.

Technologia jest stosowana przede wszystkim do wykonywania:

• kół zębatych z uzębieniem wewnętrznym;
• kół zębatych z uzębieniem zewnętrznym;
• wielowypustów i wielokarbów;
• uzębień prostych i skośnych;
• kół zespolonych;
• uzębień znajdujących się blisko kołnierza lub stopnia;
• kół łańcuchowych i wybranych profili specjalnych.

Szczególne znaczenie dłutowania ujawnia się wtedy, gdy geometria detalu ogranicza zastosowanie freza ślimakowego, przeciągacza albo narzędzia do Power Skivingu. Metoda pozwala obrabiać uzębienia wewnętrzne, koła z sąsiednimi wieńcami oraz części o ograniczonym wybiegu narzędzia.

Nowoczesne dłutownice Fellowsa CNC synchronizują ruch posuwisto-zwrotny, obrót dłutaka, obrót detalu, posuw promieniowy i odskok podczas ruchu powrotnego. W przypadku uzębień skośnych sterowanie może dodatkowo realizować elektroniczne prowadzenie linii śrubowej.

Dłutowanie Fellowsa warto rozważyć przede wszystkim przy uzębieniach wewnętrznych, kołach zespolonych, częściach z kołnierzem oraz produkcji wymagającej dużej elastyczności.

Zobacz dłutaki Fellowsa i noże Fellowsa do kół zębatych, wielowypustów i profili specjalnych

Przykładowe dłutaki Fellowsa w konstrukcji talerzowej, przeznaczone do obróbki kół zębatych.

Na czym polega dłutowanie obwiedniowe?

Dłutowanie obwiedniowe, określane również jako gear shaping, wykorzystuje narzędzie zębnikowe przypominające koło zębate. Jego zęby mają jednak odpowiednio ukształtowane powierzchnie natarcia, powierzchnie przyłożenia oraz krawędzie skrawające.

Podczas obróbki dłutak i detal obracają się tak, jakby stanowiły współpracującą parę kół zębatych. Jednocześnie narzędzie wykonuje ruch roboczy wzdłuż szerokości wieńca. Kolejne położenia krawędzi skrawających stopniowo generują obie strony wrębów obrabianego uzębienia.

Metoda Fellowsa należy do technologii obwiedniowych. Oznacza to, że kształt uzębienia wynika z relacji ruchowej narzędzia i detalu, a nie wyłącznie z odwzorowania profilu pojedynczego ostrza.

Dłutowanie Fellowsa a dłutowanie kształtowe

Dłutowania obwiedniowego nie należy utożsamiać z dłutowaniem kształtowym wykonywanym ząb po zębie.

Cecha	Dłutowanie obwiedniowe Fellowsa	Dłutowanie kształtowe
Sposób tworzenia profilu	Generowanie w ruchu obwiedniowym	Odwzorowanie kształtu narzędzia
Obrót detalu	Ciągły i zsynchronizowany z dłutakiem	Najczęściej indeksowany po wykonaniu wrębu
Typ narzędzia	Dłutak o kształcie koła zębatego	Nóż lub płytka profilowa
Typowe zastosowanie	Koła zębate i wielowypusty	Rowki, pojedyncze wręby i profile specjalne
Typowa maszyna	Dłutownica Fellowsa	Dłutownica, tokarka lub centrum CNC

W metodzie kształtowej narzędzie wykonuje konkretny wrąb, po czym detal jest obracany do następnej pozycji. W metodzie Fellowsa wszystkie wręby powstają stopniowo podczas zsynchronizowanego obrotu narzędzia i detalu.

Dłutowanie kształtowe może być wykonywane na tokarkach CNC, centrach obróbczych i dłutownicach z wykorzystaniem płytek profilowych, uchwytów oraz oprawek napędzanych. Zobacz naszą ofertę narzędzi i oprawek napędzanych do dłutowania kształtowego.

Przykładowe konstrukcje dłutaków Fellowsa dobierane do geometrii uzębienia, dostępnej przestrzeni i sposobu mocowania na dłutownicy.

Jakie ruchy wykonują dłutak i obrabiany detal?

Pełny proces dłutowania składa się z kilku ruchów wykonywanych jednocześnie albo w ściśle określonej kolejności.

Ruch roboczy dłutaka

Dłutak porusza się osiowo wzdłuż szerokości obrabianego uzębienia. Podczas skoku roboczego jego krawędzie skrawające oddzielają materiał.

Kierunek ruchu zależy od konstrukcji maszyny, położenia detalu i sposobu mocowania. W różnych dłutownicach ruch roboczy może odbywać się z góry na dół albo w przeciwnym kierunku.

Ruch powrotny

Po zakończeniu skoku roboczego dłutak wraca do pozycji początkowej. Podczas tego ruchu nie powinien ponownie skrawać ani intensywnie trzeć o wykonaną powierzchnię.

Z tego powodu dłutownica realizuje niewielki odskok narzędzia lub detalu. Ogranicza on:

• tarcie na powierzchni przyłożenia;
• nagrzewanie dłutaka;
• zużycie krawędzi;
• możliwość powstawania rys;
• ryzyko uszkodzenia ostrza podczas nawrotu.

Zsynchronizowany obrót narzędzia i detalu

Dłutak i detal obracają się w relacji wynikającej z liczby zębów obu elementów. W wartościach bezwzględnych zależność prędkości obrotowych można zapisać jako:

n_d = n_n * (z_n/z_d)

gdzie:

n_d – prędkość obrotowa detalu;
n_n – prędkość obrotowa dłutaka;
z_d – liczba zębów detalu;
z_n – liczba zębów dłutaka.

Przy wykonywaniu uzębienia zewnętrznego narzędzie i detal obracają się w przeciwnych kierunkach. Przy uzębieniu wewnętrznym obracają się w tym samym kierunku.

To właśnie ta synchronizacja odpowiada za generowanie prawidłowego zarysu.

Posuw promieniowy

Na początku cyklu dłutak nie pracuje od razu na pełnej głębokości. Narzędzie lub detal są stopniowo przesuwane promieniowo, zmniejszając odległość między osiami.

Posuw promieniowy może być realizowany:

• w jednym etapie;
• w kilku stopniach;
• według zaprogramowanej krzywej;
• z oddzielnym przejściem zgrubnym i wykańczającym.

Strategię dobiera się do modułu, materiału, szerokości wieńca, konstrukcji dłutaka, sztywności maszyny i oczekiwanej wydajności.

Posuw obwodowy

Posuw obwodowy określa, jaki obrót generujący przypada na kolejny skok dłutaka. Wpływa na:

• grubość wióra;
• obciążenie krawędzi skrawających;
• czas cyklu;
• chropowatość powierzchni;
• trwałość narzędzia;
• stabilność procesu.

Zwiększenie posuwu może skrócić obróbkę, ale jednocześnie podnosi obciążenie dłutaka i całego układu technologicznego.

Dłutowanie zewnętrznego koła zębatego metodą Fellowsa

Zbliżenie procesu nacinania zewnętrznego uzębienia prostego dłutakiem Fellowsa. Narzędzie wykonuje ruch posuwisto-zwrotny, a jego obrót jest zsynchronizowany z obrotem obrabianego koła zębatego.

Jak powstaje ewolwentowy profil zęba?

Dłutak Fellowsa nie odwzorowuje jednego wrębu w taki sposób jak narzędzie kształtowe. Profil powstaje jako obwiednia kolejnych położeń krawędzi skrawających.

Proces można porównać do współpracy dwóch kół zębatych:

• Dłutak reprezentuje jedno koło.
• Obrabiany detal reprezentuje drugie koło.
• Oba elementy obracają się w określonej relacji.
• Dłutak wykonuje kolejne skoki robocze.
• Posuw promieniowy stopniowo doprowadza narzędzie do pełnej głębokości.
• Kolejne położenia krawędzi generują boki zębów.

Z tego powodu odpowiednio zaprojektowany dłutak może być stosowany do określonego zakresu liczb zębów, a nie wyłącznie do jednego koła.

Nie oznacza to jednak, że każdy dłutak o odpowiednim module może obrabiać dowolny detal. Należy również zweryfikować:

• kąt przyporu;
• liczbę zębów narzędzia i detalu;
• przesunięcie zarysu;
• średnicę głowy i stopy;
• promienie przejściowe;
• kąt linii zęba;
• geometrię po kolejnych ostrzeniach;
• wymaganą postać dna wrębu;
• ryzyko interferencji.

Jak przebiega cykl dłutowania?

1. Analiza dokumentacji detalu

Przed przygotowaniem procesu należy określić:

• rodzaj uzębienia;
• normę i jej wydanie;
• moduł, DP albo CP;
• liczbę zębów;
• kąt przyporu;
• kąt i kierunek linii zęba;
• współczynnik przesunięcia zarysu;
• średnice charakterystyczne;
• szerokość wieńca;
• wymagany promień stopy;
• położenie kołnierzy, stopni i sąsiednich powierzchni;
• materiał i twardość;
• wymagania dokładnościowe;
• sposób kontroli.

W przypadku uzębień wewnętrznych szczególnie ważny jest przekrój całej części. Sama tabela parametrów uzębienia może nie pokazywać elementów ograniczających skok lub wycofanie narzędzia.

2. Dobór dłutaka

Należy dobrać:

• konstrukcję dłutaka;
• jego liczbę zębów;
• średnicę części roboczej;
• sposób mocowania;
• długość i geometrię chwytu;
• materiał narzędzia;
• powłokę;
• przygotowanie krawędzi;
• przewidywany zapas do ostrzenia.

Dłutak musi być zgodny zarówno z obrabianym detalem, jak i z dłutownicą.

3. Przygotowanie półfabrykatu

Półfabrykat powinien posiadać odpowiednie:

• średnice;
• szerokości;
• powierzchnie bazowe;
• naddatki;
• fazy wejściowe i wyjściowe;
• położenie względem uchwytu.

Bicie powierzchni bazowej może bezpośrednio przełożyć się na bicie i nierównomierność wykonanego uzębienia.

4. Mocowanie detalu

Mocowanie powinno zapewniać:

• sztywność;
• współosiowość;
• możliwie mały wysięg;
• powtarzalne bazowanie;
• dostęp chłodziwa;
• skuteczne odprowadzanie wiórów;
• brak kolizji z narzędziem i oprawką.

5. Ustawienie długości skoku

Skok powinien obejmować:

• pełną szerokość uzębienia;
• wymagany dobieg;
• wymagany wybieg;
• bezpieczne miejsce na nawrót narzędzia.

Nadmierny skok wydłuża cykl. Zbyt krótki może powodować niewykonanie całej szerokości wieńca albo kolizję przy nawrocie.

6. Zagłębianie promieniowe

Dłutak rozpoczyna obróbkę przy niewielkiej głębokości, a następnie jest stopniowo wprowadzany w materiał.

W cięższych warunkach stosuje się kilka etapów zagłębiania, aby ograniczyć chwilowe obciążenie narzędzia.

7. Dłutowanie na pełnej głębokości

Po osiągnięciu docelowej odległości osi narzędzie i detal kontynuują zsynchronizowany ruch. W tej fazie formowany jest końcowy profil oraz wymiar uzębienia.

8. Przejście wykańczające

Cykl może obejmować dodatkowe przejście:

• z mniejszym posuwem;
• bez dalszego zagłębiania;
• z korekcją odległości osi;
• z inną wartością posuwu obwodowego.

Celem jest ustabilizowanie wymiaru, ograniczenie śladów skrawania i poprawa powierzchni.

9. Wycofanie narzędzia

Po zakończeniu obróbki dłutak musi zostać bezpiecznie wycofany. Przy uzębieniu wewnętrznym należy zweryfikować, czy geometria pozwala na wykonanie tego ruchu bez interferencji.

10. Kontrola detalu

W zależności od wymagań stosuje się między innymi:

• pomiar wymiaru przez wałeczki lub kulki;
• pomiar grubości zęba;
• kontrolę sprawdzianem;
• pomiar bicia;
• kontrolę podziałki;
• pomiar profilu;
• pomiar linii zęba;
• kontrolę na maszynie pomiarowej do kół zębatych.

Jakie uzębienia można wykonywać metodą Fellowsa?

Dłutowanie obwiedniowe znajduje zastosowanie przy:

• kołach zębatych z uzębieniem wewnętrznym;
• kołach zębatych z uzębieniem zewnętrznym;
• uzębieniach prostych;
• uzębieniach skośnych;
• wielowypustach ewolwentowych;
• wielokarbach;
• kołach zespolonych;
• kołach sektorowych;
• kołach łańcuchowych;
• wybranych kołach pasowych;
• profilach specjalnych możliwych do wygenerowania obwiedniowo.

Zakres rzeczywistych możliwości zależy od dłutaka, obrabiarki, przestrzeni roboczej, skoku, prowadzenia linii śrubowej oraz geometrii całego detalu.

Obróbka wewnętrznego uzębienia prostego dłutakiem Fellowsa zamocowanym we wrzecionie dłutownicy.

Dlaczego dłutowanie jest stosowane do uzębień wewnętrznych?

Typowy frez ślimakowy wymaga odpowiedniego ustawienia osi oraz przestrzeni na wejście i wyjście narzędzia. Przy kołach z uzębieniem wewnętrznym taka kinematyka najczęściej uniemożliwia standardowe frezowanie obwiedniowe.

Dłutak Fellowsa może natomiast pracować wewnątrz otworu. Jego oś pozostaje równoległa do osi detalu, a uzębienie jest generowane przez wewnętrzne zazębienie dłutaka i obrabianego pierścienia.

Dłutowanie warto rozważyć również wtedy, gdy:

• uzębienie znajduje się głęboko w otworze;
• za wieńcem występuje stopień;
• przestrzeń na narzędzie jest ograniczona;
• produkowany jest element zespolony;
• wymagany jest dłutak o niewielkiej średnicy;
• koszt przeciągacza byłby nieuzasadniony;
• seria jest zbyt mała dla dedykowanego procesu masowego;
• potrzebna jest elastyczność wytwarzania różnych wariantów części.

Nie każde uzębienie nieprzelotowe można jednak wykonać bez ograniczeń. Detal musi zapewniać miejsce na skok roboczy, nawrót, odskok i bezpieczne wycofanie narzędzia.

Dłutowanie uzębień prostych i skośnych

Uzębienia proste

Przy uzębieniu prostym ruch posuwisto-zwrotny dłutaka odbywa się równolegle do jego osi. Narzędzie nie musi wykonywać dodatkowego obrotu zależnego od aktualnego położenia w skoku.

Jest to najprostszy wariant kinematyczny procesu.

Uzębienia skośne

Przy wykonywaniu uzębienia skośnego dłutak musi podczas ruchu osiowego wykonywać dodatkowy ruch obrotowy odpowiadający linii śrubowej zęba.

W maszynach konwencjonalnych ruch ten realizowano za pomocą mechanicznej prowadnicy śrubowej. Określona geometria uzębienia mogła wymagać zastosowania konkretnej prowadnicy.

Nowoczesne dłutownice CNC mogą realizować elektroniczne prowadzenie linii śrubowej. Sterowanie sprzęga położenie osiowe dłutaka z jego położeniem kątowym.

Pozwala to:

• programować różne kąty linii zęba;
• ograniczyć liczbę prowadnic mechanicznych;
• skrócić przezbrojenie;
• wykonywać korekcje linii zęba;
• łatwiej obsługiwać krótkie serie;
• realizować bardziej złożone cykle.

Obróbka wewnętrznego uzębienia skośnego dłutakiem Fellowsa z odpowiednio dobraną linią śrubową.

Dłutak talerzowy, garnkowy czy trzpieniowy?

Konstrukcję dłutaka dobiera się przede wszystkim do geometrii detalu, przestrzeni roboczej i sposobu mocowania. Sam moduł uzębienia nie wystarcza do wyboru narzędzia.

Konstrukcja	Kiedy jest stosowana
Dłutak talerzowy	Gdy wokół uzębienia znajduje się wystarczająca przestrzeń, a mocowanie nasadzane zapewnia odpowiednią sztywność
Dłutak garnkowy	Gdy część robocza musi być odsunięta od oprawki lub wrzeciona, np. przy kołnierzu, stopniu albo drugim wieńcu
Dłutak trzpieniowy	Przy niewielkich otworach, małej dostępnej średnicy i braku miejsca na korpus narzędzia nasadzanego

Najprostsza zasada wyboru:

Dłutak talerzowy jest rozwiązaniem standardowym, garnkowy pozwala ominąć kołnierz lub inną przeszkodę, a trzpieniowy umożliwia pracę w małym albo trudno dostępnym otworze.

Szczegółowy zakres konstrukcji, średnic, modułów, dokładności, materiałów i powłok znajduje się na stronie dłutaków Fellowsa i noży Fellowsa.

Przykładowe konstrukcje dłutaków Fellowsa w wykonaniu trzpieniowym, garnkowym i talerzowym, dobierane do rodzaju uzębienia, geometrii detalu oraz warunków pracy obrabiarki.

Jak dobiera się liczbę zębów dłutaka?

Liczba zębów dłutaka wpływa na:

• średnicę narzędzia;
• możliwość wejścia do otworu;
• sztywność konstrukcji;
• relację prędkości obrotowych;
• warunki generowania profilu;
• ryzyko interferencji;
• możliwość wycofania narzędzia;
• dostęp przy kołnierzu lub stopniu.

Przy uzębieniu wewnętrznym szczególnie ważna jest różnica pomiędzy liczbą zębów detalu i dłutaka. Jeżeli jest zbyt mała, może wystąpić interferencja podczas:

• zagłębiania promieniowego;
• generowania boków zębów;
• kształtowania stopy;
• wycofywania narzędzia.

Nie istnieje jedna uniwersalna minimalna różnica liczby zębów właściwa dla wszystkich uzębień. Wynik zależy również od:

• kąta przyporu;
• wysokości zębów;
• przesunięcia zarysu;
• średnic głowy i stopy;
• promieni przejściowych;
• geometrii dłutaka;
• zapasu po kolejnych ostrzeniach;
• wymaganej postaci dna wrębu.

Dlatego dobór powinien być poprzedzony obliczeniem albo symulacją generowania.

Jakie interferencje mogą wystąpić?

Podcięcie stopy zęba

Podcięcie powstaje, gdy geometria narzędzia lub warunki generowania powodują usunięcie zbyt dużej ilości materiału u podstawy zęba.

Może to prowadzić do:

• zmniejszenia wytrzymałości;
• ograniczenia czynnej części profilu;
• koncentracji naprężeń;
• pogorszenia współpracy z kołem przeciwnym.

Interferencja podczas zagłębiania

Podczas promieniowego zbliżania narzędzia i detalu zęby nie znajdują się jeszcze w położeniu odpowiadającym docelowemu zazębieniu.

Przy nieprawidłowo dobranej liczbie zębów lub średnicach wierzchołki dłutaka mogą wejść w kolizję z powstającym uzębieniem.

Interferencja podczas wycofywania

Narzędzie, które poprawnie generuje profil w pozycji roboczej, musi również zostać bezpiecznie wycofane.

W małych otworach i przy niewielkiej różnicy liczby zębów prosty ruch promieniowy może być niewystarczający.

Interferencja w obszarze stopy

Promień wierzchołka dłutaka generuje powierzchnię przejściową u podstawy zęba. Nieprawidłowy promień może:

• naruszyć wymaganą część profilu;
• pozostawić nadmierny naddatek;
• pogorszyć współpracę uzębienia;
• zwiększyć koncentrację naprężeń.

Kolizja korpusu lub oprawki

Nawet jeżeli same zęby dłutaka generują profil poprawnie, korpus, chwyt, oprawka albo wrzeciono mogą kolidować z:

• kołnierzem;
• drugim wieńcem;
• dnem otworu;
• ścianą detalu;
• uchwytem;
• elementami doprowadzającymi chłodziwo.

Analiza procesu powinna obejmować nie tylko zazębienie narzędzia i detalu, ale również pełną obwiednię ruchu całego zespołu narzędziowego.

Najważniejsze parametry procesu

Nie istnieje jeden zestaw parametrów właściwy dla wszystkich dłutaków, materiałów i maszyn.

Długość skoku

Powinna obejmować szerokość wieńca oraz wymagany dobieg i wybieg. Nadmierna długość niepotrzebnie zwiększa czas cyklu.

Liczba skoków na minutę

Wpływa na prędkość skrawania i wydajność. Jej dopuszczalna wartość zależy między innymi od:

• długości skoku;
• konstrukcji maszyny;
• materiału dłutaka;
• materiału detalu;
• masy elementów wykonujących ruch;
• sztywności układu.

Posuw obwodowy

Wpływa na grubość wióra, obciążenie zębów dłutaka, czas cyklu i jakość powierzchni.

Zbyt duży posuw może powodować drgania, wykruszenia oraz błędy profilu.

Posuw promieniowy

Określa tempo dojścia do pełnej głębokości. W ciężkich warunkach korzystniejsze może być wielostopniowe zagłębianie.

Liczba przejść

Proces może obejmować:

• jedno przejście;
• obróbkę zgrubną i wykańczającą;
• kilka etapów zagłębiania;
• dodatkowe przejście stabilizujące wymiar.

Chłodzenie

Chłodziwo powinno docierać bezpośrednio do strefy skrawania. Przy uzębieniach wewnętrznych wióry mogą pozostawać w otworze i ponownie trafiać pomiędzy dłutak a detal.

Sztywność układu

Na stabilność procesu wpływają:

• stan prowadnic;
• wrzeciono dłutaka;
• stół detalu;
• oprawka;
• uchwyt;
• wysięg narzędzia;
• wysięg detalu;
• łożyska;
• dokładność synchronizacji osi.

Parametrów nie należy optymalizować niezależnie od siebie. Zwiększenie liczby skoków, posuwu obwodowego i zagłębiania jednocześnie może doprowadzić do gwałtownego wzrostu obciążenia.

Najczęstsze problemy podczas dłutowania

Objaw	Możliwe przyczyny
Błąd profilu	Niewłaściwa geometria dłutaka, zużycie, błąd ustawienia osi, interferencja
Błąd podziałki	Luzy, niestabilna synchronizacja, błąd enkodera, bicie detalu
Stożkowatość uzębienia	Ugięcie, nieprawidłowe ustawienie osi, błąd prowadzenia
Błąd linii zęba	Nieprawidłowa prowadnica, błąd sprzężenia osi, odkształcenie układu
Nadmierna chropowatość	Zużyte ostrza, zbyt duży posuw, drgania, wióry w strefie skrawania
Wykruszenia dłutaka	Kolizja, nadmierny posuw, brak sztywności, niewłaściwe ostrzenie
Grat na krawędzi wieńca	Brak fazy, zużycie dłutaka, niekorzystny kierunek skrawania
Nierówny wymiar na obwodzie	Bicie, zabrudzone bazy, niestabilne mocowanie
Przegrzewanie	Niewystarczające chłodzenie, tępe narzędzie, tarcie na ruchu powrotnym
Rysy po ruchu powrotnym	Niewystarczający odskok lub błąd mechanizmu uwolnienia (reliefu)
Krótka trwałość narzędzia	Niewłaściwy materiał, powłoka, parametry albo przygotowanie krawędzi

Diagnostykę należy prowadzić systemowo. Wymiana dłutaka nie rozwiąże problemu wynikającego z bicia wrzeciona, luzów stołu albo niestabilnego mocowania. Regulacja maszyny nie skompensuje natomiast błędnej geometrii narzędzia.

Ostrzenie i regeneracja dłutaków Fellowsa

Dłutaki mogą być wielokrotnie ostrzone, jeżeli ich konstrukcja, stan techniczny i pozostały zapas wymiarowy na to pozwalają.

Ostrzenie polega najczęściej na odtworzeniu powierzchni natarcia. Usunięcie kolejnej warstwy materiału zmienia jednak położenie roboczej części narzędzia i może wpływać na:

• efektywną geometrię dłutaka;
• grubość zębów;
• wymagane ustawienie odległości osi;
• warunki generowania stopy;
• możliwość uzyskania docelowego wymiaru;
• ryzyko interferencji.

Dłutak powinien posiadać określony zapas do ostrzenia albo wymiar graniczny. Po regeneracji należy uwzględnić aktualne wymiary narzędzia i zalecenia producenta.

W przypadku narzędzi powlekanych pełna regeneracja może obejmować:

• ocenę stanu narzędzia;
• usunięcie starej powłoki;
• ostrzenie;
• przygotowanie krawędzi;
• ponowne powlekanie;
• kontrolę geometrii;
• przygotowanie protokołu pomiarowego.

Jak działa dłutownica Fellowsa CNC?

Dłutownica Fellowsa CNC realizuje i synchronizuje ruchy wymagane do wygenerowania uzębienia:

• skok roboczy dłutaka;
• ruch powrotny;
• obrót wrzeciona narzędzia;
• obrót stołu z detalem;
• posuw promieniowy;
• ustawienie długości i pozycji skoku;
• odskok podczas ruchu powrotnego;
• dodatkowy ruch dla uzębienia skośnego;
• ruchy pomocnicze i załadunkowe.

Sterowanie numeryczne pozwala programować zależności między osiami i powtarzać je w kolejnych cyklach.

Nowoczesna dłutownica może być wyposażona w:

• elektroniczną prowadnicę linii śrubowej;
• automatyczne ustawianie skoku;
• kontrolowane zatrzymanie dłutaka;
• programowany odskok;
• korekcję profilu i linii zęba;
• automatyczny załadunek;
• pomiar detalu lub narzędzia;
• kompensację zużycia;
• rejestrację parametrów procesu;
• automatyczne odprowadzanie wiórów.

Dłutownica CNC zwiększa elastyczność i powtarzalność w stosunku do maszyny opartej wyłącznie na mechanicznych przekładniach i prowadnicach. Nie eliminuje jednak konieczności prawidłowego doboru dłutaka, mocowania i parametrów.

Dłutownica Fellowsa CNC synchronizuje skok dłutaka, obrót narzędzia i detalu, posuw promieniowy oraz odskok podczas ruchu powrotnego.

Zobacz dłutownice Fellowsa CNC do uzębień wewnętrznych, zewnętrznych i wielowypustów

Jak dobrać dłutownicę Fellowsa CNC?

Doboru maszyny nie należy opierać wyłącznie na maksymalnej średnicy detalu.

Zakres średnic

Należy sprawdzić osobno:

• maksymalną średnicę uzębienia zewnętrznego;
• możliwą średnicę uzębienia wewnętrznego;
• dopuszczalną średnicę dłutaka;
• zakres odległości pomiędzy osiami.

Moduł

Maksymalny moduł katalogowy nie oznacza automatycznie możliwości obróbki każdego detalu o takim module.

Ograniczeniami mogą być:

• szerokość wieńca;
• materiał;
• liczba zębów;
• średnica dłutaka;
• masa detalu;
• wymagany czas cyklu;
• oczekiwana jakość.

Szerokość wieńca i skok

Skok maszyny musi obejmować szerokość uzębienia, dobieg, wybieg i ruchy pomocnicze.

Przestrzeń robocza

Należy zweryfikować miejsce dla:

• detalu;
• uchwytu;
• dłutaka;
• oprawki;
• wrzeciona;
• dysz chłodziwa;
• mechanizmu załadunkowego.

Uzębienia skośne

Przy planowaniu uzębień skośnych należy określić:

• maksymalny kąt linii zęba;
• zakres skoku linii śrubowej;
• sposób realizacji prowadzenia;
• możliwość elektronicznej korekcji;
• dostępne ruchy osi sterowanych.

Wydajność

Na czas cyklu wpływają:

• liczba skoków na minutę;
• dynamika osi;
• czas nawrotu;
• strategia zagłębiania;
• posuw obwodowy;
• sposób załadunku;
• liczba wieńców obrabianych w jednym zamocowaniu.

Oczekiwana dokładność

Na wynik wpływa cały łańcuch technologiczny:

dłutownica → mocowanie → dłutak → parametry → chłodzenie → materiał → kontrola

Dokładny dłutak nie zagwarantuje wymaganej jakości, jeżeli maszyna ma luzy, detal jest nieprawidłowo zamocowany albo proces jest niestabilny.

Dłutowanie Fellowsa a inne technologie wykonywania uzębień

Wybór technologii nie powinien wynikać wyłącznie z tego, czy uzębienie jest wewnętrzne, czy zewnętrzne. Należy uwzględnić także:

• geometrię całej części;
• dostęp i wybieg narzędzia;
• wielkość serii;
• materiał i twardość;
• wymaganą dokładność;
• koszt oprzyrządowania;
• dostępne obrabiarki;
• planowaną obróbkę cieplną;
• wymagany czas cyklu.

Porównanie podstawowych technologii

Technologia	Uzębienia zewnętrzne	Uzębienia wewnętrzne	Największe zalety	Główne ograniczenia
Dłutowanie Fellowsa	Tak	Tak	Elastyczność, mały wymagany wybieg, możliwość obróbki kół zespolonych	Ruch posuwisto-zwrotny ogranicza wydajność
Frezowanie obwiedniowe	Tak	Zasadniczo nie	Wysoka produktywność i ciągłe skrawanie	Wymaga przestrzeni dla freza i jego wybiegu
Power Skiving	Tak	Tak	Wysoka produktywność, ciągły proces obrotowy	Wymaga sztywnej maszyny, dokładnej synchronizacji i analizy kolizji
Przeciąganie	Wybrane zastosowania	Tak	Bardzo krótki i powtarzalny cykl	Wysoki koszt dedykowanego narzędzia
Frezowanie kształtowe	Tak	Wybrane zastosowania	Prostsza kinematyka, dobre do profili specjalnych i małych serii	Obróbka wrąb po wrębie, zwykle niższa wydajność
Wiórkowanie	Tak	Wybrane zastosowania	Poprawa powierzchni i linii zęba przed hartowaniem	Nie wykonuje uzębienia od podstaw
Szlifowanie	Tak	Tak, zależnie od maszyny	Wysoka dokładność, możliwość obróbki po hartowaniu	Wyższy koszt i konieczność pozostawienia naddatku

Dłutowanie a frezowanie obwiedniowe

Frezowanie obwiedniowe frezem ślimakowym jest zazwyczaj pierwszym procesem analizowanym przy standardowych uzębieniach zewnętrznych.

Dzięki ciągłemu ruchowi obrotowemu zapewnia wysoką produktywność i dobrze nadaje się do:

• kół zębatych zewnętrznych;
• wałków uzębionych;
• uzębień prostych i skośnych;
• wielowypustów zewnętrznych;
• dłuższych części obrabianych na frezarkach poziomych.

Frezowanie obwiedniowe jest zwykle korzystniejsze, gdy uzębienie jest dobrze dostępne, a frez ma zapewnione bezpieczne wejście i wyjście.

Dłutowanie jest częściej wybierane, gdy:

• uzębienie jest wewnętrzne;
• przy uzębieniu znajduje się kołnierz;
• detal posiada drugi wieniec;
• frez kolidowałby z korpusem części;
• brakuje przestrzeni na wybieg;
• wymagana jest większa elastyczność przy krótszych seriach.

Powiązane strony produktowe:

Frezy ślimakowe nasadzane i trzpieniowe

Frezarki obwiedniowe CNC pionowe i poziome

Dłutowanie a Power Skiving

Power Skiving pozwala wykonywać uzębienia wewnętrzne i zewnętrzne za pomocą ciągłego ruchu obrotowego narzędzia i detalu. Osie obu elementów są skrzyżowane pod określonym kątem, a powstająca prędkość względna umożliwia skrawanie.

W porównaniu z dłutowaniem Power Skiving może zapewniać:

• krótszy czas cyklu;
• większą produktywność;
• płynniejsze skrawanie;
• łatwiejszą integrację kilku operacji na jednej maszynie.

Proces wymaga jednak:

• bardzo sztywnej obrabiarki;
• dokładnej synchronizacji wrzecion;
• prawidłowo zaprojektowanego narzędzia;
• odpowiedniego kąta skrzyżowania osi;
• analizy kolizji oprawki i detalu;
• skutecznego odprowadzania wiórów.

Power Skiving warto rozważyć przy powtarzalnej produkcji i odpowiednim parku maszynowym.

Dłutowanie może być korzystniejsze przy:

• krótszych albo zmiennych seriach;
• częściach zamiennych;
• istniejącej dłutownicy;
• trudnej geometrii detalu;
• braku możliwości uzyskania odpowiedniego kąta skrzyżowania osi;
• nieuzasadnionym ekonomicznie wdrożeniu nowej technologii.

Powiązane strony produktowe:

• Narzędzia do Power Skivingu
• Maszyny CNC do Power Skivingu

Dłutowanie a przeciąganie

Przeciąganie jest szczególnie efektywne przy bardzo dużych seriach identycznych profili wewnętrznych. Kolejne zęby przeciągacza stopniowo usuwają materiał, dzięki czemu pełny profil może powstać podczas jednego przejścia.

Przeciąganie jest zwykle korzystniejsze, gdy:

• produkowana jest duża seria;
• geometria przez długi czas pozostaje niezmienna;
• detal umożliwia przeprowadzenie narzędzia;
• krótki czas jednostkowy uzasadnia koszt przeciągacza;
• proces może zostać zautomatyzowany.

Dłutowanie jest bardziej elastyczne, gdy:

• serie są mniejsze;
• zmieniają się warianty detalu;
• wykonywane są różne liczby zębów;
• profil nie jest przelotowy;
• koszt przeciągacza byłby nieproporcjonalny do liczby części.

Powiązane strony produktowe:

• Przeciągacze i przepychacze
• Maszyny do przeciągania i oprzyrządowanie

Dłutowanie a frezowanie kształtowe

Podczas frezowania kształtowego profil wrębu jest odwzorowywany bezpośrednio przez kształt freza. Kolejne wręby wykonuje się po indeksowaniu detalu.

Frezowanie kształtowe może być korzystne przy:

• produkcji jednostkowej;
• małych seriach;
• dużych modułach;
• profilach specjalnych;
• częściach zamiennych;
• obróbce na uniwersalnym centrum CNC.

Dłutowanie jest zazwyczaj korzystniejsze przy typowych profilach obwiedniowych, gdy wymagana jest większa powtarzalność i krótszy czas obróbki.

Frezowania kształtowego nie należy mylić z frezowaniem obwiedniowym. W pierwszym procesie narzędzie odwzorowuje wrąb, a w drugim profil jest generowany przez ruch freza ślimakowego i detalu.

Jeżeli geometria detalu i dostęp do obrabianego uzębienia na to pozwalają, alternatywą dla dłutowania może być frezowanie kształtowe z zastosowaniem frezów krążkowych modułowych lub frezów palcowych.

Zobacz naszą ofertę frezów kształtowych krążkowych modułowych i palcowych do kół zębatych i wielowypustów

Dłutowanie a szlifowanie uzębień

Dłutowanie i szlifowanie pełnią najczęściej różne funkcje.

Dłutowanie służy do wykonania uzębienia w materiale miękkim albo pozostawienia kontrolowanego naddatku. Szlifowanie jest zwykle operacją wykańczającą wykonywaną po obróbce cieplnej.

Typowy łańcuch technologiczny może wyglądać następująco:

toczenie półfabrykatu → dłutowanie → obróbka cieplna → szlifowanie → kontrola

Szlifowanie stosuje się szczególnie wtedy, gdy wymagane są:

• wysokie klasy dokładności;
• kontrolowany profil i linia zęba;
• mały poziom hałasu przekładni;
• korekcja odkształceń po hartowaniu;
• wysoka jakość powierzchni.

Nie każde koło wymaga szlifowania. W wielu zastosowaniach jakość uzyskana po prawidłowo przeprowadzonym dłutowaniu jest wystarczająca.

Zobacz szlifierki CNC do kół zębatych, wielowypustów, gwintów i ślimaków

Zobacz ściernice do kół zębatych profilowe i ślimakowe

Dłutowanie a wiórkowanie

Wiórkowanie jest metodą wykańczania uzębień stosowaną zasadniczo przed hartowaniem.

Może służyć do:

• poprawy jakości powierzchni;
• ograniczenia błędów linii zęba;
• wprowadzenia wybranych modyfikacji;
• poprawy cichobieżności;
• przygotowania uzębienia do obróbki cieplnej.

Wiórkowanie nie wykonuje uzębienia od podstaw i nie zastępuje dłutowania. Jest ewentualną operacją następującą po dłutowaniu, frezowaniu obwiedniowym albo innym procesie wytwarzania zębów.

Zobacz wiórkowniki do kół zębatych

Jaką technologię wybrać?

Sytuacja	Technologia, od której warto rozpocząć analizę
Standardowe uzębienie zewnętrzne z dobrym dostępem	Frezowanie obwiedniowe
Uzębienie wewnętrzne, krótka lub średnia seria	Dłutowanie Fellowsa
Uzębienie wewnętrzne, produkcja powtarzalna i odpowiednia maszyna	Power Skiving
Bardzo duża seria identycznego profilu wewnętrznego	Przeciąganie
Uzębienie przy kołnierzu lub drugim wieńcu	Dłutowanie albo Power Skiving po analizie kolizji
Koło zespolone z ograniczonym wybiegiem	Dłutowanie Fellowsa
Długi wał z uzębieniem zewnętrznym	Frezowanie obwiedniowe na maszynie poziomej
Produkcja jednostkowa lub profil specjalny	Frezowanie kształtowe albo dłutowanie
Wysoka dokładność po hartowaniu	Szlifowanie lub inna technologia obróbki twardej
Poprawa powierzchni przed hartowaniem	Wiórkowanie
Duże koło o dużym module	Frezowanie obwiedniowe, kształtowe albo dłutowanie na odpowiednio dużej maszynie

Tabela wskazuje technologię, od której warto rozpocząć analizę. Nie zastępuje weryfikacji kompletnej geometrii części, materiału, wielkości serii, wymaganej jakości i możliwości dostępnych obrabiarek.

Kiedy warto wybrać dłutowanie Fellowsa?

Dłutowanie warto analizować, gdy:

• detal posiada uzębienie wewnętrzne;
• uzębienie zewnętrzne znajduje się blisko kołnierza;
• wykonywane jest koło zespolone;
• dostępny wybieg narzędzia jest ograniczony;
• produkowana jest mała lub średnia seria;
• często zmieniają się warianty części;
• wykonywane są części zamienne;
• dostępna jest odpowiednia dłutownica;
• przeciągacz byłby zbyt kosztowny;
• frez ślimakowy nie ma dostępu do wieńca;
• Power Skiving nie jest uzasadniony ekonomicznie albo geometrycznie.

Kiedy inna technologia może być korzystniejsza?

Warto rozważyć inny proces, gdy:

• wykonywane jest standardowe uzębienie zewnętrzne z dobrym dostępem dla freza;
• najważniejsza jest maksymalna wydajność produkcji seryjnej;
• jeden profil wewnętrzny jest produkowany w bardzo dużej liczbie;
• detal nie zapewnia miejsca na ruch posuwisto-zwrotny;
• po hartowaniu wymagana jest bardzo wysoka dokładność;
• istniejąca dłutownica nie zapewnia odpowiedniej sztywności;
• występuje niemożliwa do usunięcia interferencja;
• maszyna do Power Skivingu zapewnia korzystniejszy czas i koszt jednostkowy.

Jakie dane są potrzebne do oceny procesu?

Do analizy należy przekazać:

• Rysunek detalu.
• Model 3D, jeżeli jest dostępny.
• Informację, czy uzębienie jest wewnętrzne, czy zewnętrzne.
• Moduł, DP albo CP.
• Liczbę zębów.
• Kąt przyporu.
• Kąt i kierunek linii zęba.
• Współczynnik przesunięcia zarysu.
• Średnice charakterystyczne.
• Szerokość wieńca.
• Geometrię stopy i promień przejścia.
• Położenie kołnierzy, stopni i sąsiednich powierzchni.
• Materiał i twardość.
• Wymaganą jakość.
• Naddatek na kolejną operację.
• Wielkość planowanej serii.
• Model dostępnej dłutownicy.
• Parametry wrzeciona i mocowania.
• Informację o chłodzeniu.
• Rysunek istniejącego dłutaka, jeżeli proces ma zostać odtworzony.

Najczęściej zadawane pytania

Czy dłutowanie Fellowsa jest metodą obwiedniową?

Tak. Zarys uzębienia jest generowany przez zsynchronizowany ruch obrotowy dłutaka i detalu, odpowiadający współpracy dwóch kół zębatych.

Czy dłutowanie Fellowsa jest tym samym co dłutowanie ząb po zębie?

Nie. W metodzie Fellowsa wszystkie wręby powstają stopniowo podczas ciągłego ruchu generującego. W dłutowaniu kształtowym pojedynczy wrąb jest odwzorowywany narzędziem, a detal jest następnie indeksowany.

Czy metodą Fellowsa można wykonywać uzębienia wewnętrzne?

Tak. Jest to jedna z najważniejszych grup zastosowań tej technologii.

Czy można dłutować uzębienia zewnętrzne?

Tak. Dłutowanie stosuje się także do uzębień zewnętrznych, szczególnie przy kołnierzach, kołach zespolonych i ograniczonym wybiegu narzędzia.

Czy można dłutować uzębienie nieprzelotowe?

W wybranych przypadkach tak. Detal musi jednak zapewniać miejsce na skok, nawrót, odskok i wycofanie narzędzia. Każda taka aplikacja wymaga indywidualnej analizy.

Czy dłutownica Fellowsa może wykonywać uzębienia skośne?

Tak, jeżeli posiada odpowiednią prowadnicę mechaniczną albo elektroniczną i może zsynchronizować dodatkowy obrót dłutaka z jego ruchem osiowym.

Czy jeden dłutak może obrabiać koła o różnej liczbie zębów?

W określonym zakresie jest to możliwe, jeżeli pozostałe parametry są zgodne i nie występuje interferencja. Zakres należy jednak potwierdzić obliczeniowo.

Dlaczego liczba zębów dłutaka jest ważna?

Wpływa na jego średnicę, sztywność, warunki generowania, ryzyko podcięcia oraz możliwość zagłębienia i wycofania z uzębienia wewnętrznego.

Czy dłutak Fellowsa można ostrzyć?

Tak, jeżeli nie osiągnął wymiaru granicznego i nie posiada uszkodzeń wykluczających regenerację. Po ostrzeniu należy uwzględnić zmianę jego geometrii roboczej.

Czy dokładny dłutak gwarantuje dokładne koło?

Nie. Wynik zależy również od stanu maszyny, mocowania, bicia, parametrów, chłodzenia, materiału i metody pomiaru.

Dłutownica konwencjonalna czy CNC?

Maszyna konwencjonalna może być wystarczająca dla stabilnej i dobrze znanej produkcji. Dłutownica CNC zapewnia większą elastyczność, łatwiejsze przezbrojenie, dokładniejszą synchronizację osi i szersze możliwości automatyzacji.

Czy dłutowanie jest lepsze od Power Skivingu?

Nie ma jednej odpowiedzi. Power Skiving może zapewniać większą produktywność, ale wymaga odpowiedniej maszyny, narzędzia i warunków geometrycznych. Dłutowanie pozostaje bardzo elastyczne przy krótszych seriach, częstych zmianach i częściach o ograniczonym dostępie.

Czy dłutowanie zastępuje szlifowanie?

Nie. Dłutowanie służy głównie do wykonania uzębienia. Szlifowanie jest operacją wykańczającą stosowaną zazwyczaj po obróbce cieplnej.

Dobór dłutaka i dłutownicy do konkretnej części

Prawidłowo zaprojektowany proces wymaga jednoczesnego dopasowania:

detalu + dłutaka + oprawki + dłutownicy + parametrów + chłodzenia + kontroli

Nie wystarczy dobrać samego narzędzia albo sprawdzić maksymalnej średnicy maszyny. Należy przeanalizować geometrię uzębienia, przestrzeń roboczą, możliwość wystąpienia interferencji, sposób mocowania, długość skoku, wymaganą wydajność i sposób kontroli gotowej części.

Potrzebujesz dobrać dłutak Fellowsa albo dłutownicę CNC do konkretnego koła zębatego lub wielowypustu?

Prześlij rysunek detalu, parametry uzębienia, materiał, wymaganą jakość oraz informację o planowanej wielkości produkcji. Na tej podstawie można ocenić konstrukcję dłutaka, ryzyko interferencji, wymagany zakres maszyny i możliwą strategię procesu.

• Zobacz dłutaki Fellowsa
• Zobacz dłutownice Fellowsa CNC
• Prześlij zapytanie