Najważniejsze parametry

• Moduł: 0,5-8 mm
• Średnica narzędzia: 15-240 mm
• Rodzaj uzębienia: wewnętrzne i zewnętrzne
• Linia zęba: prosta i skośna
• Materiał podstawowy: wysokowydajne stale proszkowe PM
• Konstrukcje: trzpieniowe, talerzowe, garnkowe i specjalne
• Profile: koła zębate, wielowypusty, koła łańcuchowe i profile specjalne
• Wykonanie: każdorazowo dobierane do detalu, maszyny i procesu

Narzędzia do Power Skivingu CTI - producent i wsparcie techniczne w Polsce

Tradensa jest oficjalnym partnerem Capital Tool Industries - CTI na rynku polskim. CTI jest producentem precyzyjnych narzędzi do obróbki uzębień, działającym od 1966 roku. Oferta producenta obejmuje między innymi frezy ślimakowe, dłutaki Fellowsa, narzędzia do Power Skivingu, wiórkowniki, przeciągacze i narzędzia kontrolne.

W przypadku narzędzia specjalnego nie ograniczamy się do przekazania podstawowych parametrów producentowi. Pomagamy zebrać i uporządkować dane niezbędne do wykonania poprawnego projektu:

• analizujemy rysunek uzębienia i całego detalu,
• sprawdzamy powierzchnie ograniczające dostęp narzędzia,
• zbieramy dane obrabiarki i wrzeciona,
• ustalamy typ oraz wymiary mocowania,
• weryfikujemy materiał i twardość obrabianej części,
• ustalamy oczekiwaną jakość uzębienia,
• uzgadniamy zakres rysunku zatwierdzeniowego i kontroli,
• konsultujemy konstrukcję narzędzia z inżynierami producenta.

Dzięki temu narzędzie jest dobierane jako element konkretnego procesu, a nie wyłącznie na podstawie modułu, liczby zębów i kąta przyporu.

W narzędziach do Power Skivingu CTI stosowane są wysokiej jakości stale proszkowe, w tym materiały Erasteel i Böhler, oraz powłoki PVD dobierane do aplikacji, w tym rozwiązania Oerlikon Balzers.

Projektowanie i produkcja narzędzi do Power Skivingu w CTI

Film przedstawia proces powstawania precyzyjnych narzędzi do Power Skivingu w zakładzie Capital Tool Industries — CTI. Pokazuje kolejne etapy realizacji: analizę dokumentacji detalu, projektowanie geometrii narzędzia, przygotowanie produkcji, szlifowanie, kontrolę jakości oraz pomiary gotowych narzędzi.

Każde narzędzie jest projektowane do konkretnego uzębienia, obrabiarki i warunków procesu. Uwzględniane są między innymi geometria części, kąt skrzyżowania osi, sposób mocowania, materiał obrabiany oraz wymagana klasa dokładności.

Zakres wykonania narzędzi do Power Skivingu

Materiał bazowy, powłokę i przygotowanie krawędzi dobieramy indywidualnie do konstrukcji narzędzia, materiału obrabianego detalu oraz warunków procesu.

Kontrola dokładności narzędzi w CTI

Gotowe narzędzia są kontrolowane na specjalistycznych maszynach pomiarowych Klingelnberg. W analogiczny sposób weryfikowane są zarówno dłutaki Fellowsa, jak i narzędzia do Power Skivingu.

Pomiar może obejmować profil i linię zęba, podziałkę, bicie oraz pozostałe parametry określone na zatwierdzonym rysunku i w uzgodnionym zakresie odbioru.

Kontrola geometryczna narzędzia typu zębnikowego na maszynie pomiarowej Klingelnberg.

Czym jest narzędzie do Power Skivingu?

Narzędzie do Power Skivingu jest obrotowym narzędziem generującym uzębienie w ciągłym procesie obwiedniowym. Podczas obróbki oś narzędzia jest ustawiona pod kątem względem osi obrabianej części. Narzędzie i detal obracają się synchronicznie, a dodatkowy posuw wzdłuż szerokości uzębienia umożliwia stopniowe wytworzenie zarysu zębów.

Względny ruch wynikający ze skrzyżowania osi wytwarza prędkość skrawania na krawędziach narzędzia. Dlatego dla stabilności procesu kluczowe są:

• właściwy kąt skrzyżowania osi,
• dokładne przełożenie elektroniczne pomiędzy wrzecionami,
• odpowiednie prędkości obrotowe,
• sztywność maszyny i mocowania,
• bicie narzędzia,
• geometria powierzchni natarcia,
• skuteczne odprowadzanie wiórów.

Power Skiving jest procesem ciągłym. W odróżnieniu od dłutowania Fellowsa narzędzie nie wykonuje ruchu posuwisto-zwrotnego. Produktywność wynika z ciągłej pracy krawędzi skrawających oraz wysokich, precyzyjnie zsynchronizowanych prędkości obrotowych.

Frez czy dłutak do Power Skivingu?

Na rynku spotykane są różne określenia:

• narzędzie do Power Skivingu,
• frez do Power Skivingu,
• dłutak do Power Skivingu,
• Power Skiving cutter,
• skiving cutter,
• narzędzie skivingowe.

Najbardziej jednoznaczną nazwą jest narzędzie do Power Skivingu lub Power Skiving cutter.

Określenie „dłutak do Power Skivingu” wynika z wizualnego podobieństwa części narzędzi do dłutaków Fellowsa. Nie oznacza to jednak, że oba narzędzia mają identyczną geometrię lub mogą być stosowane zamiennie.

Narzędzie do Power Skivingu jest projektowane dla określonego kąta skrzyżowania osi, kierunku obrotów, przełożenia kinematycznego i strategii posuwu. Zwykłe skopiowanie geometrii dłutaka Fellowsa nie zapewnia poprawnej pracy w procesie Power Skivingu.

Do czego służą narzędzia do Power Skivingu?

Narzędzia dobieramy do wykonywania:

• kół zębatych o uzębieniu wewnętrznym,
• kół zębatych o uzębieniu zewnętrznym,
• uzębień prostych,
• uzębień skośnych,
• wielowypustów wewnętrznych,
• wielowypustów zewnętrznych,
• pierścieni zębatych,
• wałków uzębionych,
• kół łańcuchowych,
• profili sprzęgłowych,
• profili specjalnych wykonywanych według dokumentacji klienta.

Uzębienia wewnętrzne

Obróbka uzębień wewnętrznych jest jednym z najważniejszych zastosowań Power Skivingu. Technologia może być szczególnie korzystna przy produkcji:

• wieńców wewnętrznych przekładni planetarnych,
• pierścieni zębatych,
• wielowypustów wewnętrznych,
• kół zębatych z ograniczoną przestrzenią wewnątrz detalu,
• części z kołnierzem lub stopniem w pobliżu uzębienia,
• elementów, w których przeciąganie jest zbyt mało elastyczne lub ekonomicznie nieuzasadnione.

W przypadku uzębienia wewnętrznego należy dokładnie sprawdzić relację średnicy narzędzia do średnicy obrabianego uzębienia. Zbyt mała różnica średnic może ograniczać możliwy kąt skrzyżowania osi, pogarszać warunki skrawania albo prowadzić do interferencji.

Uzębienia zewnętrzne

Power Skiving może być również stosowany do obróbki uzębień zewnętrznych, szczególnie gdy:

• detal ma powierzchnie utrudniające przejście freza ślimakowego,
• uzębienie znajduje się blisko kołnierza lub stopnia,
• obróbka ma być połączona z toczeniem, wierceniem lub innymi operacjami,
• istotne jest wykonanie części w jednym zamocowaniu,
• wymagana jest wysoka powtarzalność produkcji seryjnej.

Wybór pomiędzy Power Skivingiem a frezowaniem obwiedniowym powinien wynikać z analizy całego detalu. Dla wielu klasycznych uzębień zewnętrznych frez ślimakowy nadal może być rozwiązaniem prostszym i bardziej ekonomicznym.

Obróbka blisko kołnierza lub stopnia

Jedną z istotnych zalet Power Skivingu jest możliwość wykonywania uzębień przy ograniczonym wybiegu narzędzia.

Dotyczy to między innymi części, w których:

• uzębienie kończy się blisko kołnierza,
• za uzębieniem znajduje się stopień,
• nie ma miejsca na pełne przejście freza ślimakowego,
• detal nie może zostać zmieniony konstrukcyjnie,
• wymagane jest ograniczenie długości podtoczenia technologicznego.

Nie oznacza to, że Power Skiving nie potrzebuje żadnego wybiegu. Narzędzie musi mieć zapewnione miejsce na bezpieczne wejście, wykonanie pełnego profilu i wyjście z materiału. Minimalna przestrzeń zależy od konstrukcji narzędzia, szerokości zęba, kąta skrzyżowania osi i sposobu prowadzenia procesu.

Możliwość obróbki blisko powierzchni ograniczających jest wskazywana jako jedna z korzyści Power Skivingu również przez producentów przemysłowych narzędzi i systemów obróbkowych.

Jakie parametry wpływają na projekt narzędzia?

Parametry uzębienia

Projekt wymaga określenia między innymi:

• rodzaju uzębienia: wewnętrzne albo zewnętrzne,
• liczby zębów,
• modułu normalnego lub czołowego,
• diametral pitch albo circular pitch w systemie calowym,
• kąta przyporu,
• kąta pochylenia linii zęba,
• kierunku pochylenia,
• współczynnika przesunięcia zarysu,
• średnicy podziałowej,
• średnicy głów i stóp,
• wysokości zęba,
• szerokości uzębienia,
• grubości zęba,
• wymiaru przez wałeczki albo kulki,
• wymiaru przez określoną liczbę zębów,
• luzu międzyzębnego,
• wymaganych modyfikacji profilu,
• wymaganych modyfikacji linii zęba.

Konstrukcja części

Analizujemy również:

• średnice powierzchni sąsiadujących,
• kołnierze i stopnie,
• otwory i wybrania,
• miejsce na wejście narzędzia,
• dostępny wybieg,
• ryzyko kolizji z detalem,
• ryzyko kolizji z uchwytem,
• kierunek odprowadzania wiórów,
• możliwość stabilnego podparcia detalu.

Parametry obrabiarki

Istotne są:

• producent i model maszyny,
• typ sterowania CNC,
• dostępny cykl Power Skivingu,
• zakres kąta skrzyżowania osi,
• maksymalna prędkość wrzeciona narzędzia,
• maksymalna prędkość osi przedmiotu,
• moment dostępny na obu wrzecionach,
• moc wrzeciona,
• dopuszczalna masa narzędzia,
• maksymalna średnica narzędzia,
• typ i rozmiar oprawki,
• dokładność synchronizacji osi,
• sposób podawania chłodziwa,
• możliwości programowej korekcji uzębienia.

Maszyna, narzędzie i proces

Stabilny Power Skiving należy traktować jako jeden układ składający się z trzech wzajemnie zależnych elementów:

Maszyna

Musi zapewnić sztywność, odpowiednie prędkości obrotowe, moment, stabilność termiczną i dokładną synchronizację wrzecion.

Narzędzie

Musi mieć geometrię dopasowaną do detalu, kąta skrzyżowania osi, kierunku obrotów, materiału części i strategii obróbki.

Proces

Musi określać parametry wejścia, liczbę przejść, głębokość skrawania, posuw, prędkość, chłodzenie, sposób odprowadzania wiórów i metodę kontroli.

Błąd w jednym z tych obszarów może powodować przyspieszone zużycie narzędzia, drgania, uszkodzenia krawędzi, błędy profilu albo niestabilną jakość kolejnych części. 

Power Skiving na dedykowanej maszynie CNC EIFCO

Film przedstawia obróbkę uzębienia metodą Power Skivingu na dedykowanej maszynie CNC EIFCO. Widoczna jest synchroniczna praca narzędzia i obrabianego detalu przy skrzyżowanych osiach oraz ciągły przebieg procesu skrawania.

Dedykowana konstrukcja maszyny zapewnia sztywność, wysokie prędkości obrotowe i dokładną synchronizację osi, niezbędne do stabilnej obróbki kół zębatych i wielowypustów wewnętrznych oraz zewnętrznych.

Konstrukcje narzędzi do Power Skivingu

Narzędzia trzpieniowe

Narzędzia trzpieniowe mają zintegrowaną część mocującą. Mogą być stosowane przede wszystkim przy mniejszych średnicach oraz w przypadkach wymagających wysokiej sztywności połączenia z wrzecionem.

Zaletami konstrukcji trzpieniowej mogą być:

• ograniczenie liczby powierzchni pośrednich,
• wysoka powtarzalność mocowania,
• dobra sztywność,
• możliwość dopasowania chwytu do konkretnej maszyny.

Przy projektowaniu należy dokładnie określić typ chwytu, długość wysunięcia, powierzchnie bazowe i dopuszczalne bicie.

Narzędzia talerzowe i krążkowe

Narzędzia talerzowe są montowane na trzpieniu albo specjalnej oprawce. Konstrukcja ta może umożliwiać użycie różnych średnic narzędzi przy zachowaniu określonego standardu mocowania.

Wymagane jest dokładne uzgodnienie:

• średnicy otworu,
• powierzchni czołowych,
• wpustu lub innego zabezpieczenia,
• sposobu przenoszenia momentu,
• średnicy kołnierza oprawki,
• wymaganej dokładności bicia po zamocowaniu.

Narzędzia garnkowe

Konstrukcja garnkowa może być stosowana, gdy odsunięcie części skrawającej od powierzchni mocującej ułatwia dostęp do uzębienia albo pozwala ominąć elementy detalu.

Jej wybór musi uwzględniać sztywność korpusu, głębokość części garnkowej oraz ryzyko drgań.

Konstrukcje specjalne

Dla nietypowych części możliwe jest wykonanie narzędzia dostosowanego do:

• istniejącej oprawki,
• ograniczonej przestrzeni roboczej,
• szczególnego kierunku odprowadzania wiórów,
• konkretnego cyklu maszyny,
• profilu niestandardowego,
• obróbki części o nietypowej geometrii.

Aktualna oferta Tradensy obejmuje konstrukcje trzpieniowe, garnkowe i talerzowe.

Geometria standardowa i ostrzenie schodkowe

W narzędziach do Power Skivingu stosowane są wykonania z klasyczną powierzchnią natarcia oraz konstrukcje ze specjalną geometrią schodkową.

Powierzchnia standardowa

Rozwiązanie z ciągłą powierzchnią natarcia może ułatwiać kontrolę i regenerację narzędzia. Dokładna geometria nadal musi być obliczona dla konkretnej aplikacji.

Geometria schodkowa

Wykonanie schodkowe może umożliwiać odpowiednie rozłożenie obciążenia pomiędzy kolejnymi częściami krawędzi oraz wpływać na sposób formowania wióra.

Liczba stopni, ich szerokość, wysokość i położenie nie powinny być ustalane na podstawie samego zdjęcia istniejącego narzędzia. Parametry te muszą wynikać z obliczeń i planowanej strategii skrawania.

Obróbka miękka i obróbka twarda

Power Skiving jest najczęściej kojarzony z wydajną obróbką części przed hartowaniem. Rozwój sztywnych obrabiarek, narzędzi węglikowych, powłok i oprogramowania umożliwia jednak także stosowanie procesu w wybranych aplikacjach obróbki twardej.

Możliwość obróbki po hartowaniu zależy od:

• twardości i gatunku materiału,
• wielkości pozostawionego naddatku,
• wymaganej jakości i chropowatości,
• stabilności mocowania,
• parametrów maszyny,
• materiału i geometrii narzędzia,
• możliwości korekcji procesu.

Nie należy zakładać, że każde narzędzie i każda maszyna przeznaczone do obróbki miękkiej mogą być automatycznie zastosowane do obróbki twardej.

Materiały na narzędzia do Power Skivingu — stale Erasteel i Böhler

Narzędzia do Power Skivingu CTI są wykonywane z wysokiej jakości stali szybkotnących i proszkowych stali szybkotnących. W zależności od konstrukcji narzędzia i wymagań aplikacji stosowane są między innymi materiały Erasteel i Böhler. Gatunek stali dobierany jest do geometrii narzędzia, materiału detalu, parametrów procesu oraz oczekiwanej trwałości.

W zależności od konstrukcji narzędzia, materiału i twardości obrabianego detalu, parametrów procesu oraz oczekiwanej trwałości stosowane mogą być między innymi:

• ASP 2030 firmy Erasteel;
• ASP 2052 firmy Erasteel;
• ASP 2060 firmy Erasteel;
• Böhler S290 Microclean;
• Böhler S390 Microclean;
• inne gatunki PM-HSS firmy Erasteel lub Böhler, dobierane do konkretnej aplikacji.

W Power Skivingu materiał bazowy musi zapewniać jednocześnie wysoką odporność na ścieranie, stabilność wymiarową, odpowiednią ciągliwość oraz odporność krawędzi na obciążenia dynamiczne wynikające z wysokich prędkości obrotowych i skrzyżowania osi narzędzia z detalem.

Dobór materiału uwzględnia:

• rodzaj uzębienia;
• moduł i liczbę zębów;
• średnicę oraz konstrukcję narzędzia;
• materiał i twardość detalu;
• prędkość skrawania;
• kąt skrzyżowania osi;
• sposób chłodzenia;
• wielkość serii;
• planowaną liczbę ostrzeń;
• wymagania dotyczące trwałości narzędzia.

Kontrolowane pochodzenie stali ma istotne znaczenie dla powtarzalności obróbki cieplnej, jednorodności struktury, stabilności wymiarowej oraz zachowania krawędzi skrawających podczas pracy.

Narzędzia z węglika spiekanego HM/VHM

Dla wybranych aplikacji możliwe jest wykonanie monolitycznych narzędzi do Power Skivingu z węglika spiekanego.

Rozwiązanie VHM może być rozważane przede wszystkim wtedy, gdy obrabiarka zapewnia:

• bardzo wysoką sztywność;
• stabilną synchronizację wrzecion;
• niewielkie bicie narzędzia;
• sztywne mocowanie detalu;
• odpowiednio kontrolowane wejście i wyjście z materiału;
• skuteczne odprowadzanie wiórów;
• warunki umożliwiające zastosowanie wyższych parametrów skrawania.

Możliwość zastosowania węglika spiekanego jest każdorazowo potwierdzana po analizie geometrii detalu, konstrukcji narzędzia, właściwości materiału obrabianego i parametrów obrabiarki.

Powłoki na narzędzia do Power Skivingu — technologie Oerlikon Balzers

W narzędziach do Power Skivingu CTI stosowane są powłoki PVD dobierane do materiału detalu i warunków procesu, w tym rozwiązania Oerlikon Balzers. Stosowane są zarówno sprawdzone systemy powłokowe, jak i rozwiązania rozwijane do wysokowydajnej obróbki skrawaniem i produkcji uzębień.

W zależności od materiału narzędzia i warunków procesu dostępne mogą być między innymi:

• BALINIT TiN;
• BALINIT ALCRONA;
• BALINIT ALCRONA PRO;
• BALINIT ALTENSA;
• BALINIT ALCRONA EVO;
• inne powłoki Oerlikon Balzers dobierane do konkretnej aplikacji.

Dobór powłoki uwzględnia:

• gatunek stali albo węglika narzędzia;
• materiał i twardość obrabianej części;
• obróbkę miękką albo twardą;
• prędkość skrawania;
• posuw i liczbę przejść;
• temperaturę procesu;
• pracę na sucho albo z chłodzeniem;
• sposób formowania i odprowadzania wiórów;
• dominujący mechanizm zużycia;
• planowane ostrzenie i ponowne powlekanie.

Powłoka nie jest wybierana wyłącznie na podstawie koloru, ceny, twardości katalogowej ani ogólnego oznaczenia chemicznego. Stanowi część kompletnego rozwiązania obejmującego materiał bazowy, obróbkę cieplną, geometrię narzędzia, przygotowanie krawędzi, parametry procesu oraz sposób chłodzenia.

Po ponownym ostrzeniu narzędzia powierzchnia natarcia wymaga odpowiedniego przygotowania i — jeżeli wynika to z uzgodnionej technologii regeneracji — ponownego nałożenia powłoki.