Smalspårsfrämjandets Forum

Jag funderar på att köpa en fjärde axel med chuck till min CNC vilket innebär att jag då skulle kunna fräsa kugghjul. Vad heter den typ av fräs som man använder för att fräsa kuggarna i kugghjulet? Det kanske finns sådana fräsar på ebay?

Med vänlig hälsning
Daniel

****
Tror att de heter modulfräs.
Nu är det mycket länge sedan jag gick i yrkessklan, men kuggar har olika moduler (storlekar), därav namnet.

Gear cutting tool eller Gear cutter på engelska.
http://www.ebay.com/bhp/gear-cutter

Mvh Fredrik

Hej!

Min tekniska kunskaper fick jag för omkring 40 år sedan, så de kan inte betraktas som rykande färska. På den tiden skar man kugghjul i en svarv eller i en kuggfräsmaskin. Idag går det säkert att tillverka kugghjul i en CNC-fräs men att arbeta manuellt och simultant i tre axlar samtidigt var det ingen som lyckades med på den tiden.

Det mest primitiva sättet att tillverka ett kugghjul är att tillverka ett roterande verktyg med bara ett skär (för att fräsa mellanrummet mellan två kuggar). Detta verktyg kan man fila, fräsa eller svarva ut ur ett stycke kolstål, verktygsstål eller silverstål som sedan härdas och anlöps, alternativt i HSS men då måste verktyget slipas fram. Metodens fördel är att man med små medel och stor skicklighet kan tillverka i princip vilket kugghjul som helst. Nackdelen är att fräsningen går väldigt långsamt, utsätter både svarven och verktyget för stora belastningar, samt att vi som amatörer oftast inte besitter skickligheten att tillverka verktyget. Man skär också bara ett kuggmellanrum i taget.

Nästa metod är att använda en kuggfräs som man köper färdig. Detta är en roterande fräs med flera skär, påminner lite om ett cirkelsågblad. Då kuggarnas utseende förändras med kuggantalet behövs det flera olika fräsar för att kunna fräsa alla tänkbara kugghjul med en viss kuggstorlek. Har för mig att det i ett komplett set ingår 6 – 8 fräsar. Man fräser fortfarande bara ett kuggmellanrum i taget men då fräsen har många skär och är tillverkad i HSS blir processen mindre stötig och går betydligt snabbare. Det är denna metod som flertalet amatörer använder sig av.

Bägge metoderna ovan kräver att man har någon typ av delningsapparat som gör att om man vill tillverkad ett 40-kuggars kugghjul så måste kugghjulsämnet kunna rotera ett 40-dels varv i taget och sedan vara fast fixerad vid varje kuggskär.

Traditionellt monterade man fräsen i svarvspindeln och sedan delningsapparaten med kugghjulsämnet på tvärsliden kompletterad med en vertikalslid. Det behövs en ganska rejäl svarv för att få plats med allt detta.

Ska man tillverka lite fler kugghjul använder man sig normalt av en kugghjulsfräsmaskin. Där monterar man ett kuggfräs med väldigt många skär och som sitter i en spiral, påminner om de snäckor som man har till snäckdrev. Ska man ha rakt skurna drev monteras fräsen lite diagonalt för att kompensera för spiralen. Sedan låter man kugghjulsämnet rotera i takt med kugghjulsfräsen så att samtliga kuggar fräses samtidigt. Ingen delningsapparat behövs däremot en ganska avancerad maskin. Ofta tillverkar man kugghjulen i ”metervara” och de enskilda kugghjulen sågas eller sticks av från kugghjulsstången.

Det finns lite olika olika varianter på kuggar, om jag mins rätt så var de vanligaste evolvent- och cykloidkugg. Den förra är den vanligaste och jag har för mig att cykloidkugg användes i urverk.

Sedan finns det två standarder när det gäller storleken på kuggarna: Modul och D.P. (Diametrical Pitch). Då modulmåtten bygger metersystemet och D.P. på tumsystemet så stämmer inte standardkuggstorlekarna mellan de två systemen överens. De enda som jag kan komma på som ligger mycket nära varandra i modelljärnvägssammanhang är 64 D.P. som ligger väldigt nära M 0,4.

Vanliga kuggfräsar brukar benämnas ”involute gear cutter” på engelska och de avancerade fräsarna till en kugghjulsfräsmaskin ”gear hobber cutter”.

Men jag ställer mig lite frågande inför om det verkligen är lönt att fräsa egna kugghjul, speciellt i de fina moduler som vi använder oss av. Det finns ju flera tillverkare och återförsäljare som tillhandahåller kugghjul som passar oss:

Mikro Antriebe
IronBill
Tekno Bygg
Ultrascale Products
Wienert
är några som jag kommer på direkt.

Det finns ett litet Youtube klipp på en liten kugghjulsfräsningsmaskin i aktion, ett lite underverk i mekanik innan datorernas intåg... Jag misstänker att man idag kan skippa mekaniken och istället låta en dator och stegmotorer sköta rotationen av såväl fräsen som ämnet, men blir det lika bra som med den mekaniska lösningen?

/Björn D

Tack för en bra sammanställning av hur man gör kugghjul. Intressant att lära sig. Kul maskin på filmen.
Jag har för mig att man även kan framställa kugghjul, åtminstone i mjukare material, genom att trycka/dra ett ämne genom ett kugghjulsformat hål. Stämmer det eller är det bara något jag fått för mig?
/Olof

Det stämmer nog och det finns många andra sätt att tillverka kugghjul. Ett sätt som jag glömde var hyvling där man istället för ett roterande verktyg istället använder ett verktyg som verkar linjärt. Ska man tillverka ett kugghjul med invändiga tänder är detta det enda traditionella sättet att göra det på som jag känner till. Idag görs det nog med en CNC-fräs. Det borde även gå att skriva ut dem i en 3D-skrivare.

Annars är nog det vanligaste för enklare applikationer att man gjuter dem i plast, aluminium eller zinkgjutgods. Undrar om man inte kan tillverka sintrade kugghjul som först formas i en form, sintras för att sedan slipas till slutgiltig form.

Man ska inte heller förglömma att man under många hundra år tillverkade "kugghjul" i trä att användas i kvarnar och andra mekaniska anordningar. Gissar att de första som började tillverka traditionella kugghjul i metall var urmakarna. För den gängskärande svarven är nog kugghjul en förutsättning och den i sin tur en av grundbultarna för den industriella revolutionen. Så ha lite vördnad för gängskärningsmaskinen i Youtubeklippet för utan den och dess syskon ingen industriell revolution!

/Björn D

Hej!

Tack för alla svar!

Prylen jag funderar att köpa är en fjärde axel med chuck.


Skälet är att jag då kan fräsa cylindriska saker, ångpannor, skorstenar, m.m.

Beträffande chucken ovan så har stegmotorn 200 steg/varv och utväxlingen är 6:1 så chucken har 1200 steg/varv. Jag behöver alltså stega stegmotorn 1200 steg för att chucken ska snurra ett varv. Det gör att jag har en perfekt delningsapparat som klarar alla delningar jämt delbara med 1200, alltså 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15, 16, 20, 24, 25, 30, 40, 48, 50, 60, 75, 100, 120, 150, 200, 300, 600, 1200. Chucken är 80 mm i diameter så det går teoretiskt att göra kugghjul med 150 kuggar, modul 0,5 och delningsdiameter 75 mm. Sådana kugghjul är t ex användbara för vändskivor, lyftbara broar och andra attiraljer runt järnvägen. För sådana stora kugghjul får jag först fräsa ut det blivande kugghjulet ur t ex 2mm mässingsplåt och sedan montera det på en axel med stödämnen på båda sidor om det blivande kugghjulet.

Med chucken på en fjärde axel så kan jag köra en axel i taget när jag fräser kugghjul, vilket gör det enkelt att skriva programmet som ska göra jobbet. Och låter jag fräsen bara ta någon tiondels mm på varje tag så bör belastningen på fräsen vara förhållandevis liten.

På Björns fråga, om det är lönt att göra egna kugghjul, så är väl svaret:
* Nej, definitivt inte!
* Nja, ibland kan det vara nyttigt.
* Ja, absolut!

Hade jag velat gå den enkla vägen så hade jag stannat kvar vid Märklin och kört deras nya C-räls. Köpt färdiga lok och vagnar från hyllan och satt på spåret. Och haft en färdig bana att köra på för fem år sedan!

Jag är dock en liten envis treåring, "Kan själv!", trots att jag inte vet vad jag pysslar med. Känslan av att kunna rita ett spårkors i CAD-programmet och sen låta CNC-maskinen fräsa ut det på egen hand ger ett lyckorus som inte kan beskrivas i ord.

För små vanliga kugghjul är det knappast lönt att göra själv, men för stora kugghjul (150 kuggar med modul 0,5) så kan det nog vara ett bra alternativ. Och kan man fräsa egna kuggar så kan man hitta på lustiga konstruktioner, t ex specialkugghjul för en lyftbar bro på banan.

Så slutsatsen blir att ska jag fräsa kugghjul så bör jag satsa på Involute Gear Milling Cutter, men då återstår frågan hur jag fäster dessa i fräsen. Sökningar på Ebay tyder på att jag inte kan köpa något färdigt då hållarna är för stora för min fräs, men eftersom jag enbart kommer fräsa i mjukare material och kan fräsa väldigt lite i taget, så kanske det finns en realistisk chans att tillverka en hållare till min maskin. Det återstår att se.

Mer tips finns i den här tråden som rekommenderas varmt!

Avslutningsvis, den som inte tycker det är något spännande på TV:n ikväll kan istället kolla in den här filmen på Youtube

Med vänlig hälsning
Daniel

Daniel Bergqvist skrev:Och kan man fräsa egna kuggar så kan man hitta på lustiga konstruktioner, t ex specialkugghjul för en lyftbar bro på banan.

Rätt tänkt men jag måste fråga, finns det någon programvara som tillåter dig att beräkna och konstruera orunda kugghjul?
Med orunda hjul kan man få till rörelser som startar långsamt, accelererar och sedan saktar in.
Man kan få till samma effekt med en Arduino också men det är inte lika häftigt.
/Olof

Bra fråga! Jag sitter inte på något sådant program, men om någon har något sådant så är jag tacksam för tips!

Ett alternativ är att skriva ett datorprogram som räknar ut det. Eftersom jag är programmerare så händer det lite då och då att jag skriver ett litet program för att lösa ett specifikt problem med hjälp av numeriska analys.

Beträffande teorin om orunda kugghjul så finns det en hel del. Googla på "non circular gears design and generation". Jag rekommenderar läsning av Designing of non-circular gears - Prozamet. Den matematiskt intresserade kan bläddra till sidan 7 i dokumentet (sidnummer 281).

Med vänlig hälsning
Daniel

Daniel Bergqvist skrev:Hade jag velat gå den enkla vägen så hade jag stannat kvar vid Märklin och kört deras nya C-räls. Köpt färdiga lok och vagnar från hyllan och satt på spåret.

Usch, det låter inget kul... (fastän tusan så rationellt!)

Daniel Bergqvist skrev:Och haft en färdig bana att köra på för fem år sedan! Och kan man fräsa egna kuggar så kan man hitta på lustiga konstruktioner, t ex specialkugghjul för en lyftbar bro på banan.

Om man behöver ett udda kugghjul, som bara skall vridas en liten bit då och då och som inte utsätts för något nämnvärt slitage, är väl ett alternativ att skriva ut det med en 3D-skrivare?

undrar
Bengt