W dalszym ciągu podano plany technologiczne obróbki półfabryka­tów trzech głównych rodzajów kół zębatych. Koła zębate tarczowe i zespołowe. Przy obróbce półfabrykatów kół zębatych tego rodzaju stosuje się najczęściej dwie odmia­ny planu technologicznego. Cechą charakterystyczną pierwszej odmiany jest obróbka półfabrykatów na tokarkach rewolwerowych i uniwersalnych. Ma ona zastosowanie przy małej skali produkcji. Druga odmiana wymaga stosowania wiertarek, prze} § ciągarek, tokarek wielonożowych i półautomatów. Jest ona rozpowszechniona w zakładach o produkcji wielkoseryjnej i masowej. Dla pierwszej odmiany charakterystyczna jest nastę­pująca kolejność obróbki (jako przykład wzięto koło zę­bate przedstawione na rys. 300): 1) Wiercenie, roztaczanie i rozwiercanie otworu środkowego, planowanie czół piasty i wieńca, załamanie krawędzi otworu i wstępne toczenie powierzchni zewnętrznej operację wykonuje się na tokarce rewolwerowej, Jeśli otwór jest przebity w kuźni, obróbkę półfabrykatu rozpoczyna się od rozwiercania zgrubnego lub rozta­czania otworu. Zwykle w operacji tej łączy się kilka zabiegów (np. obrób­kę otworu nożem umocowanym w głowicy rewolwerowej łączy się z obróbką czół lub powierzchni zewnętrznych nożami umocowanymi na suporcie obrabiarki). Dlatego obróbkę rozpoczyna się zwykle od strony, po której znajduje się wydłużona część piasty lub od strony mniejszego wieńca półfabrykatu (dla kół zębatych zespołowych). Półfabrykat mocuje się w trzyszczękowym uchwycie samocentrującym przez uchwycenie za zewnętrzną powierzchnię wieńca lub występ piasty. 2) Drugą operację wykonuje się na tokarce uniwersalnej lub rewol­werowej. Półfabrykat mocuje się w uchwycie trzyszczękowym przez uchwycenie już obrobionej części powierzchni walcowej i podparcie na obrobionym czole lub osadza się na trzpieniu przy wykorzystaniu obro­bionego otworu. Do obróbki niedostatecznie sztywnej części z otworem o średnicy powyżej 40 mm stosuje się najczęściej pneumatyczne trzpienie rozprężne: do obróbki części sztywnych z małymi, dokładnie obrobionymi otworami stosuje się trzpienie tokarskie. Przy operacji tej toczy się zewnętrzne powierzchnie walcowe i pla­nuje czoła (nieobrobione w pierwszej operacji) oraz załamuje krawędzie zewnętrzne i wewnętrzne. Do mocowania przez uchwycenie powierzchni zewnętrznej należy uciekać się w tych przypadkach, gdy użycie trzpienia powodowałoby ze względu na otwór o małej średnicy niedostateczną jego sztywność. W tych przypadkach często stosuje się trzecią operację tokar­ską — toczenie wygładzające powierzchni zewnętrznych i planowanie czół, osadzając część na trzpieniu; w celu usunięcia możliwości odkształ­ceń, należy toczyć zdejmując mały wiór. Pozwala to na zapewnienie żąda­nej współosiowości powierzchni zewnętrznych i wewnętrznych oraz pro­stopadłości czół względem osi. Obróbka wg omówionej odmiany wykazuje następujące zalety: a) zastosowanie jednego typu stosunkowo prostych obrabiarek, które łatwo można przezbrajać do wykonywania innych operacji lub do obróbki innej części; w niektórych przypadkach całkowitą obróbkę półfabrykatu można wykonać na jednej obrabiarce; b) stosowanie prostych narzędzi i uniwersalnych przyrządów. Ponadto do zalet tego sposobu obróbki można zaliczyć możliwość obróbki półfabrykatów o dużych naddatkach. Wadą natomiast jest niska wydajność pracy wskutek kolejnego wykonywania zabiegów obróbki otworu i znacznej straty czasu pomocniczego na czynności ręczne. Przy drugiej odmianie obróbki pierwszą operacją jest zwykle rozwiercanie zgrubne otworu środkowego na wiertarce (lub wiercenie, jeśli w kuźni nie przebito otworu w półfabrykacie). W szeregu zakładów kolejno obrabia się otwory i czoła pogłębiaczem (jeśli czoła te nie są kalibrowane w kuźni) na wiertarkach w jednej ope­racji. Tym sposobem stwarza się bazę do przeciągania otworu. Przy pierwszej obróbce otworu półfabrykat bazuje się na powierz­chni zewnętrznej. Do mocowania części stosowane są samocentrujące uchwyty trzyszczękowe. Drugą operacją jest przeciąganie otworu z do­kładnością wg klasy 2 i 3. W kołach zębatych, nie podlegających dalszej obróbce cieplnej, przeciąganie otworu jest często końcową operacją .obróbki koła. Po obróbce cieplnej otwór środkowy szlifuje się. Jeżeli w otworze koła zębatego znajduje się rowek wpustowy lub rowki wielowypustu, to elementy te przeciąga się bazując część na przeciągniętym poprzednio otworze. Do obróbki kół zębatych o krótkich otworach wielowypustowych sto­sowane są zwykle przeciągacze kombinowane, przy pomocy których wal­cowe powierzchnie otworów i wielowypust przeciąga się jednocześnie, przez co zapewnia się wysoką dokładność ich wzajemnego położenia. Przy obróbce długich otworów wielowypustowych kształtowanie osta­tecznego zarysu jednym przeciągaczem jest utrudnione. Otwory te czę­sto przeciąga się kolejno dwoma przeciągaczami, a mianowicie najpierw przeciągaczem okrągłym, a potem kombinowanym, aby ostatecznie obro­bić wszystkie powierzchnie otworu wielowypustowego jednym przecią­gaczem wykańczającym. Wtedy przeciągacz wykańczający jest prowa­dzony przez uprzednio przeciągnięty otwór. Przy dalszej obróbce rowek wpustowy lub wielowypust wykorzystuje się do wprawiania półfabrykatu w ruch obrotowy. Następna operacja polega na toczeniu kół na wielonożowych półau­tomatach tokarskich. Półfabrykat wciska się na trzpień, który zakłada się w kłach półautomatu tokarskiego *). Część ustala się na trzpieniu w kie­runku podłużnym albo przez oparcie półfabrykatu o czoło obrobione w pierwszej operacji albo przez wciskanie półfabrykatu na trzpień z za­chowaniem na nim odpowiedniego położenia. Ten ostatni sposób ustala­nia pozwala na obróbkę obu czół półfabrykatu jednocześnie. Na jednowrzecionowych półautomatach tokarskich obróbkę wyko­nuje się w dwóch operacjach — wstępnej i wygładzającej. Najczęściej nie zdejmuje się półfabrykatu z trzpienia, lecz przekazuje łącznie z jednej obrabiarki na drugą. Na rys. 301 przedstawiono układ części roboczej obrabiarki wielonożowej do wstępnego i wygładzającego toczenia kół zębatych. Jeśli obra­biana część posiada otwór o znacznej średnicy, umożliwiający zastosowanie sztywnego trzpienia o dużym przekroju i ma stosunkowo prosty kształt, możliwe jest osadzenie na trzpieniu na raz dwóch półfabrykatów (rys. 302). Naddatki pozostawiane na toczenie wykańczające zwykle wynoszą 1,0 do 1,5 mm zarówno na powierzchniach obwodowych, jak i czołowych. Przy znacznej skali produkcji kół zębatych, do obróbki tokarskiej stosuje się wielowrzecionowe półautomaty tokarskie typu pionowego lub poziomego. Na obrabiarkach tych zwykle łączy się w jednej operacji obróbkę wstępną i ostateczną. We wrzecionie obrabiarki mocuje się wtedy krótki (gładki, wpustowy lub wielowypustowy) trzpień, na który wciska się w odpowiedniej pozycji obrabiarki półfabrykat przy pomocy urządzenia pneumatycznego lub hydraulicznego z zębatką. Po skończonej obróbce część zdej­muje się z trzpienia za pomocą ściągacza (rys. 303). Jeśli część ma prosty kształt i całkowitą obróbkę można wykonać na dwóch wrzecionach półautomatu, stosuje się jednoczesną obróbkę na jednej maszynie dwóch części — każdej w dwóch pozycjach. Tę samą zasadę wykorzy­stania półautomatów wielowrzecionowych sto­suje się przy całkowitej obróbce półfabrykatów kół zębatych w dwóch ustawieniach (np. obrób­ka jednej i drugiej strony półfabrykatu). W obu przypadkach stosowany jest podwójny podział przy ustawieniu obrabiarki. Na tokarskich półautomatach wielowrzecionowych często wykonuje się całkowitą obróbkę półfabrykatu kół zębatych łącznie z obróbką otwo­ru środkowego. W zależności od złożoności i żądanej dokładności koła zębatego oraz skali produkcji stosuje się również w tych przypadkach obrabiarki z pojedynczym lub podwójnym podziałem układu ustawienia, tj. obróbkę wykonuje się na jednej lub dwóch obrabiarkach. Na rys. 304 przedstawiono schemat obróbki półfabrykatu koła zęba­tego w dwóch ustawieniach na jednym ośmiowrzecionowym, pionowym półautomacie tokarskim. Na rys. 305 i 306 przedstawiono przykład całko­witej obróbki w dwóch operacjach półfabrykatu koła zębatego na wielo wrzecionowych pionowych półautomatach 1A283. Jednakże obróbka otwo­rów w półfabrykatach kół zębatych na wiertarkach pionowych z zasto­sowaniem głowic wielowrzecionowych i wielomiejscowych stołów obro­towych jest często przy większej skali produkcji wydajniejsza i tańsza niż na wielopozycyjnych pionowych półautomatach tokarskich *). Obróbka na wiertarkach, przeciągarkach i tokarkach wielonożowych jest wydajniejsza niż obróbka według odmiany pierwszej (z zastosowa niem tokarek rewolwerowych). W ostatnich czasach po wprowadzeniu przeciągaczy stopniowych znalazło zastosowanie przeciąganie otworów surowych, przebitych w odkuwce, bez ich wstępnej obróbki mechanicz­nej. W tym przypadku komplet urządzeń potrzebnych do obróbki półfa­brykatów tego rodzaju zmniejsza się przy przebiegu obróbki wg omó­wionej drugiej jej odmiany. Koła zębate z wałkami. W samochodach i ciągnikach spotyka się dwa rodzaje tych części, wymagające zastosowania różnych procesów techno­logicznych, a mianowicie: a)koła zębate z wałkami nie posiadające wewnętrznych otworów obrabianych (np. napędzające koła zębate stożkowe głównych przekładni reduktorów i tylnych mostów samochodów i ciągników, koła zębate po­średnie skrzynek biegów, półosie niektórych samochodów); b)koła zębate z wałkami posiadające obrabiane otwory (np. koła na­pędzające skrzynek biegów). Proces technologiczny obróbki mechanicznej półfabrykatów pierw­szego rodzaju jest podobny do przebiegu obróbki innych wałków stopnio­wych. W pierwszych operacjach wykonuje się frezowanie czół i rozwiecanie nakiełków z dwóch stron, stosując do tych operacji podłużne i po­ziome frezarki lub frezarki bębnowe o działaniu ciągłym jak również dwustronne tokarki do nakiełków lub półautomaty do frezowania i na­wiercania nakiełków. Do obróbki krótkich części, jakimi zwykle są koła zębate z wałkami, często stosuje się frezarki pionowe ze stołem okrągłym, przystosowane do frezowania ciągłego. Części ustawione pionowo w pryzmach na obwo­dzie stołu obrabia się frezami czołowymi z jednej strony. Robotnik usta­wia i zdejmuje części w czasie obrotu stołu. Część gniazd przeznaczonych do frezowania pierwszego czoła zapewnia ustalenie półfabrykatu wg odpo­wiedniej wysokości za pomocą nastawnego czopa oporowego, zwykle w oparciu o tylne czoło wieńca zębatego. W innych gniazdach, służących do frezowania drugiego czoła, element ustawczy opiera się o czoło po­przednio przefrezowane i w ten sposób jest zapewniona wymagana ogól­na długość półfabrykatu i szerokość wieńca zębatego. Po przefrezowaniu czół i nawierceniu nakiełków półfabrykaty toczy się w kłach. Do tego celu stosowane są półautomaty tokarskie i tokarki wielonożowe typów 1720, 1730, 116 i MT44. Koła z wałkami toczy się na tych obrabiarkach zwykle w czterech operacjach, z których dwie obej­mują zgrubne i wygładzające toczenie samego wałka, a dwie toczenie właściwego koła zębatego (lub wykonuje się obróbkę jednej i drugiej połówki półfabrykatu). Na rys. 307 przedstawiono przykład ustawienia wielonożowego pół­automatu przy ostatecznym toczeniu koła stożkowego z wałkiem do na­pędu tylnego mostu samochodu ciężarowego, a na rys. 308 schemat usta­wienia analogicznej obrabiarki przy toczeniu części stożkowej tego koła. Przy większej skali produkcji szeroko stosowane są sześciowrzecionowe półautomaty tokarskie o działaniu ciągłym, model 1285, do obróbki w kłach. Tylko w zakładach o bardzo dużej produkcji wykorzystuje się wszystkie sześć wrzecion tej obrabiarki do jednej operacji. W większości przypadków na obrabiarkach tych wykonuje się dwie operacje w ukła­dzie kolej norównoległym. Wtedy trzy wrzeciona obrabiarki wykorzy­stuje się do obróbki wstępnej, a pozostałe trzy do ostatecznej. Przykłady obróbki na takiej obrabiarce powierzchni zewnętrznych napędzającego koła zębatego do skrzynki biegów samochodu ciężarowego przedstawiono na rys. 309 i 310. i Obróbka kół zębatych z otworami wewnętrznymi różni się od opi­sanej tym, że konieczna jest dodatkowa obróbka wewnętrznych powierz­chni. W tym przypadku zwykle najpierw wykonuje się wstępną, a potem ostateczną obróbkę samego wałka. Obie operacje wykonuje się w kłach. Następnie szlifuje się wstępnie czop wałka przy kole zębatym i tylne czoło koła zębatego oraz skrajny czop tylny. Pod koniec obróbki toczy się jednocześnie zewnętrzną i wewnętrzną powierzchnię koła zębatego. Przy tej operacji część mocuje się w uchwy­cie szczękowym przez uchwycenie przeszlifowanych czopów. W zakładach o małej produkcji tę ostatnią operację wykonuje się na tokarkach rewolwerowych, w zakładach o dużej produkcji na poziomych sześciowrzecionowych półautomatach tokarskich typu 127. Jednakże skomplikowane kształty otworów wewnętrznych i zewnętrznego zarysu kół napędzających skrzynki biegów oraz wysokie wymagania pod wzglę­dem dokładności wykonania ich głównych powierzchni sprawiają, że uży­cie półautomatów tego typu jest utrudnione. Często okazuje się niemo­żliwe rozmieszczenie na pięciu roboczych pozycjach tych obrabiarek wszystkich narzędzi skrawających koniecznych do obróbki części przy jednym ustawieniu. Do operacji tej trzeba wówczas użyć półautomatu ośmiowrzecionowego. Przy większej skali produkcji podobnych części celowe jest stoso­wanie wielowrzecionowych, pionowych półautomatów tokarskich, które odznaczają się większymi możliwościami technologicznymi (niezależne liczby obrotów każdego wrzeciona, możliwość wykorzystania kombino­wanych suportów o posuwie wzdłużnym i poprzecznym, sztywniejszy układ mocowania narzędzia, większa sztywność całej obrabiarki) i wy­kazują w produkcji istotne zalety, mimo że prowadzi to do powiększenia kosztów urządzeń. Przy obróbce wieńca takiego koła na obrabiarce typu 1281 wszystkie zabiegi są zwykle wykonywane w pięciu roboczych pozy­cjach obrabiarki bez stosowania skomplikowanych, kombinowanych na­rzędzi. Ponadto obsługa wielowrzecionowej obrabiarki pionowej jest łat­wiejsza i wygodniejsza niż obrabiarki poziomej. Jako przykład takiego rozwiązania, przedstawiono na rys. 311 sche­mat ustawienia obrabiarki typu 1281 przy obróbce koła z wałkiem do na­pędu skrzynki biegów samochodu osobowego, przy dużej skali produkcji (wydajność obrabiarki ponad 60 szt. na godzinę). Cechą szczególną poda­nego przykładu jest zmiana kolejności obróbki w porównaniu z przebie­giem przedstawionym poprzednio, a mianowicie część jest przekazywana na tę obrabiarkę po przefrezowaniu czoła wałka i nakiełkowaniu obu stron. Najpierw obrabia się część, na której zostaną nacięte zęby, a później wałek. Taka kolejność procesu technologicznego wykazuje tę wyższość nad poprzednio omówionym, że dalsza obróbka wałka odbywa się przy sztyw­niej szym podparciu niż przy osadzeniu na zwykłych nakiełkach, z któ­rych jeden znajduje się stosunkowo głęboko w wewnętrznym otworze. W tym ostatnim przypadku jeden z kłów obrabiarki mógłby być niedo­statecznie sztywny ze względu na duże wysunięcie go do przodu. Nato­miast w danym przypadku jako oparcie przy dalszej obróbce służy zato­czenie wewnętrznej powierzchni w wieńcu koła zębatego (powierzchnia I na rys. 311, pozycja a) i d) i podparcie jest dużo sztywniejsze. Często przy takim ustawieniu obrabiarki w pozycji e) stosuje się jeszcze jeden nóż do zataczania w celu wykończenia powierzchni I posuwem pionowym, aby zapewnić w ten sposób dokładną współosiowość z obrabianymi na gotowo powierzchniami wewnętrznymi. Przy zachowaniu takiej kolejności obróbki następuje po cieplnej obróbce części ostateczne szlifowanie głównej powierzchni wewnętrznej A oraz zatoczenia I przy tym samym ustawieniu, co pozwala na bazie zato­czenia przeszlifować czopy zewnętrzne, wykończyć zęby itd. Omawiany proces obróbki zapewnia wysoką jakość części (minimalne bicie trzech głównych wzajemnie zależnych powierzchni: średnicy we­wnętrznej otworu na łożysko, średnicy zewnętrznej czopa na łożysko i średnicy koła podziałowego wieńca zębatego). Stosowana jest również jeszcze jedna odmiana obróbki tego typu pół­fabrykatów, przy której wewnętrzne i zewnętrzne powierzchnie toczy się w pierwszej operacji mocując część przez uchwycenie czopa wałka w po­bliżu wieńca i podparcie końca wałka w drążonym kle półkulistym. Po­wierzchnie zewnętrzne i wewnętrzne obrabia się na półautomacie piono­wym, jak to opisano poprzednio; następnie część mocuje się na trzpieniu rozprężnym i dociska do zatoczenia stożkowego I lub do obrobionego przedniego czoła koła, a potem na zwykłej tokarce nawierca się nakie­łek na końcu wałka (w razie konieczności przed nakiełkowaniem wałek planuje się). Następnie półfabrykat toczy się w kłach. W tym przypadku zamiast frezarki i tokarki do nakiełków stosuje się zwykłą tokarkę szybkobieżną, na której z większą wydajnością na­wierca się nakiełki na końcach wałka. Koła zębate w postaci wieńców. Koła zębate w postaci wieńców są to części w kształcie pierścieni i tarcz o dużej średnicy i małej szerokości wieńca, posiadające z reguły duży otwór. W fabrykach samochodów i ciąg­ników takie części toczy się zwykle w dwóch operacjach na półautoma­tach tokarskich jedno i wielowrzecionowych. Obróbkę rozpoczyna się od wytoczenia otworu środkowego (3 lub 4 zabiegi dla otrzymania dokładności wg 2 3 klasy), który służy jako główna baza przy dalszej obróbce. W tej samej operacji planuje się czoła zewnętrzne i wewnętrzne. Część mocuje się w uchwycie trzyszczękowym przez uchwycenie zewnętrznego obwodu koła. Na półautomatach jednowrzecionowych zbyt trudno jest rozmieścić dostateczną ilość noży i uzyskać dokładność obróbki otworu służącego jako baza powyżej 34 klasy. W tym przypadku należy zastosować dodat­kowe operacje obróbki wygładzającej przez rozwiercanie, bardzo dokładne wytaczanie lub przepychanie. Przy obróbce na obrabiarkach wielowrzecionowych, często po trzech zabiegach wytaczania otwór obrabia się rozwiertakiem w postaci wahliwego, płaskiego noża dwuostrzowego, co zapewnia wysoką dokładność średnicy otworu. Sposób ustawienia wielowrzecionowych półautomatów typu 1A283 przy pierwszych operacjach obróbki talerzowych stożkowych kół zębatych przedstawiono na rys. 312 i 313. Druga operacja polega zwykle na wstępnym i wykańczającym tocze­niu całego zewnętrznego obrysu koła zębatego. Koło bazuje się na rozto­czonym otworze i przy mocowaniu opiera o obrobione czoło. Sposób ustawienia obrabiarki 1A283 przy drugiej operacji toczenia talerzowego stożkowego koła zębatego do głównej przekładni tylnego mostu przedstawiono na rys. 314. Następną operacją jest wiercenie i rozwiercanie otworów w obrzeżu oraz w razie konieczności również ukształtowanie w nich zagłębień na nity lub łby śrub. Operację tę wykonuje się zwykle na wielowrzeciono­wych wiertarkach pionowych z obrotowym stołem wielopozycyjnym. W razie stosowania ośmiowrzecionowych pionowych półautomatów tokarskich do obróbki kół zębatych w postaci wieńców, można połączyć w jedną operację toczenie oraz obróbkę wszystkich otworów za pomocą wielowrzecionowych głowic wiertarskich ustawionych na 7 i 8 pozycji tych obrabiarek. Ostatnią operacją obróbki półfabrykatów kół zębatych wszystkich ro­dzajów, przed nacinaniem zębów, jest szlifowanie lub wykańczające pla­nowanie czół. Operację tę wykonuje się w celu uniknięcia odchyleń od prostopadłości czoła względem osi otworu, pozostałych jeszcze po dwu­krotnej obróbce tokarskiej czoła, ponieważ przy operacji nacinania zębów bazą jest otwór i czoło. Czopy kół zębatych z wałkami szlifuje się zwykle w kłach na szli­fierkach do wałków, przy czym oś tarczy ściernej jest pochylona pod kątem względem osi szlifowanego wałka. W tym przypadku czoło koła i cylindryczny czop szlifuje się jednocześnie. Czoła kół zębatych tarczowych szlifuje się na zwykłych szlifierkach do wałków przy osadzeniu ich na trzpieniach, czyli bazowaniu wg otwo­rów. Koła zębate w postaci wieńców zwykle szlifuje się na szlifierkach do płaszczyzn typu karuzelowego ze stołem magnetycznym, osadzając je na krótkich trzpieniach.