Vaihteet ovat modernin maailman hiljaisia ​​ja korvaamattomia sankareita. Ajoneuvon vaihteiston monimutkaisesta toiminnasta tuuliturbiinin valtavaan tehoon, nämä hammastetut komponentit ovat olennaisia ​​mekaaniselle voimansiirrolle. Vuosisatojen ajan vaihteiden valmistus on ollut tarkkuuden ja tehokkuuden tavoittelua, ja sitä ovat hallinneet vakiintuneet prosessit, kuten jyrsintä, muotoilu ja avennus. Nykyaikaisen teollisuuden hellittämättömät vaatimukset – suuremmille tuotantomäärille, paremmalle kustannustehokkuudelle ja tiiviimmälle komponenttien integroinnille – ovat kuitenkin vauhdittaneet mullistavan teknologian kehitystä:Power Skiving.

Power Skivingin koneistusperiaate

Power skiving on pohjimmiltaan jatkuvatoiminen generatiivinen leikkausprosessi, joka yhdistää synergistisesti vierintäjyrsinnän nopean pyörimisen hammaspyörän muotoilun työkalun ja työkappaleen väliseen järjestelyyn. Se on monimutkainen "valssaus"- tai "höyläys"prosessi, jossa erikoistunut, monihampainen jyrsin ja hammaspyöräaihio pyörivät tarkasti synkronoidussa, toisiinsa kytkeytyvässä liikkeessä.

Power skivingin määrittelevä ominaisuus onakselin leikkauskulma (Σ)Toisin kuin vierintäjyrsinnässä (jossa työkalun ja työkappaleen akselit ovat 90 asteen kulmassa, jota kierukkakulma siirtää) tai muotoilussa (jossa akselit ovat yhdensuuntaiset), power skivingissä työkalun ja työkappaleen akselit on asetettu tiettyyn, ei-yhdensuuntaiseen ja ei-leikkaavaan kulmaan. Tämä kulma on prosessin keskeinen mahdollistaja.

Tämä huolellisesti laskettu kulma luo tietyn suhteellisen nopeuden (luistonopeuden) työkalun leikkaussärmien ja työkappaleen kylkien välille. Kun työkalu ja aihio pyörivät suurilla nopeuksilla, tämä luistonopeus synnyttää leikkausliikkeen. Leikkaustyökalu, joka muistuttaa muotojyrsintä, mutta jolla on kierukkakulma, "kuorii" tehokkaasti materiaalia aihiosta jokaisella leikkaussärmän ylimenolla, mikä jatkuvasti luo evolventtisen hammasprofiilin molempien komponenttien pyöriessä.

Työkalut: Prosessin ydin

Power skiving -jyrsin on erittäin monimutkainen ja erikoistyökalu. Se on tyypillisesti valmistettu umpipinnoitetusta kovametallista maksimaalisen jäykkyyden ja kulutuskestävyyden saavuttamiseksi tai korkean suorituskyvyn pulverimetallurgisesta (PM) pikateräksestä (HSS). Työkalun suunnittelu – mukaan lukien sen kierukkakulma, rintakulma ja profiili – lasketaan erityisesti koneen kinemaattisen mallin ja kohdepyörän tarkan geometrian mukaan. Tämä työkalukohtainen monimutkaisuus on merkittävä tekijä prosessin kokonaiskustannuksissa ja asetuksissa.

Power Skivingin edut ja haitat

Kuten missä tahansa valmistusprosessissa, power skivingissä on omat ainutlaatuiset kompromissinsa.

Edut:

Äärimmäinen tuottavuus: Se on huomattavasti nopeampaa (3–10 kertaa) kuin hammaspyörien jyrsintä ja erittäin kilpailukykyistä vierintäjyrsinnän kanssa. Sisähammaspyörille se on usein tuottavin käytettävissä oleva menetelmä.

Vertaansa vailla oleva joustavuus: Prosessilla voidaan työstää sekä sisä- että ulkohammaspyöriä sekä urahammaspyöriä, kierrehammaspyöriä ja lieriöhammaspyöriä samalla koneella.

”Valmis yhdessä” -ominaisuus: Se voi suorittaa rouhinnan, väliviimeistelyn ja viimeistelyn yhdellä asetuksella. Se pystyy myös kovakuorintatyöstöön eli hammaspyörien koneistukseen lämpökäsittelyn jälkeen, mikä voi poistaa tarpeen myöhemmille hiontatoimenpiteille.

Korkea laatu: Jäykällä, nykyaikaisella koneella suoritettavalla power skivingillä voidaan tuottaa erittäin tarkkoja hammaspyöriä (esim. AGMA 10-11, DIN 6-7) ja erinomaisia ​​pinnanlaatuja.

Ratkaisee vaikeita geometrioita: Se on ihanteellinen osille, joissa on rajoitettu työkalun välys, kuten olkapäällä tai laipalla varustetuille hammaspyörille, joista vierintäjyrsin ei voi pyöriä ulos. Tämä on yleinen haaste kompakteissa vaihteistomalleissa.

Haittoja:

Korkeat koneen pääomakustannukset: Prosessi vaatii erittäin edistyneen, jäykän ja lämpöstabiilin 5-akselisen (tai useamman) CNC-koneen, jossa on täydellinen elektroninen synkronointi, mikä edustaa merkittävää investointia.

Monimutkaiset prosessit ja työkalut: Kinematiikka on poikkeuksellisen monimutkaista. Prosessisuunnittelu vaatii kehittynyttä simulointiohjelmistoa työkalujen ratojen laskemiseksi ja törmäysten välttämiseksi. Itse työkalut ovat kalliita ja sovelluskohtaisia.

Asetusherkkyys: Prosessi on erittäin herkkä oikeille asetuksille, erityisesti akselien leikkauskulmalle. Mikä tahansa linjausvirhe voi vaikuttaa merkittävästi työkalun käyttöikään ja osan laatuun.

Lastunhallinta: Suurten materiaalimäärien nopea poisto voi aiheuttaa lastunhallintahaasteita, erityisesti syviä sisähammaspyöriä koneistettaessa, joissa lastut voivat painua kasaan.

Sovellusskenaariot

Power skiving ei ole universaali korvaaja kaikille muille hammaspyöräprosesseille, mutta se on hallitseva ratkaisu tietyillä, arvokkailla alueilla, joita pääasiassa ohjaa massatuotanto.

Autoteollisuus: Tämä on suurin käyttöönottaja. Prosessia käytetään laajasti sisäisten vaihteiston komponenttien, kuten hammaskehäpyörien, planeettavaihteiden ja uritettujen kytkinrunkojen, valmistukseen. Sen kyky luoda sisäisiä hammaspyöriä ja monimutkaisia ​​​​uria nopeasti ja suurella tarkkuudella on korvaamatonta nykyaikaisissa, kompakteissa automaatti- ja sähköajoneuvojen (EV) vaihteistoissa.

Ilmailu- ja avaruusteollisuus: Käytetään uritettujen hammaspyörien ja käyttöjärjestelmien hammaspyörien valmistukseen, joissa korkea luotettavuus ja monimutkaiset, kevyet rakenteet ovat ensiarvoisen tärkeitä.

Teollisuuskoneet: Ihanteellinen komponenttien, kuten pumppuvaihteiden, kytkimien ja muiden uritettujen akselien, valmistukseen, joissa tuottavuus ja tarkkuus ovat avainasemassa.

Ihanteellinen vaihtoehto power skiving -työstölle on keskisuurten tai suurten volyymien kappaleet, erityisesti sisäpyörät tai hammaspyörät, joissa on häiritseviä olkia, ja joissa sykliajan säästöt voivat perustella koneisiin ja työkaluihin tehtävät suuret alkuinvestoinnit.

Johtopäätös

Power skiving on onnistuneesti siirtynyt 100 vuotta vanhasta teoreettisesta konseptista nykyaikaiseksi valmistusvoimanpesäksi. Yhdistämällä vierintäjyrsinnän nopeuden ja muotoilun joustavuuden se on perustavanlaatuisesti kaventanut kriittisen kuilun hammaspyörätuotannossa. Se tarjoaa vertaansa vailla olevan ratkaisun sisäisten hammaspyörien ja monimutkaisten uritettujen komponenttien suurtuotantoon, mikä lisää tehokkuutta ja mahdollistaa seuraavan sukupolven kompaktien ja tehotiheiden mekaanisten järjestelmien kehityksen. Työstökoneteknologian, simulointiohjelmistojen ja leikkaustyökalujen suunnittelun kehittyessä power skivingin käyttöönotto laajenee entisestään, mikä vahvistaa entisestään sen roolia vallankumouksellisena voimana hammaspyörävalmistuksessa.