Hammasrattad on tänapäeva maailma vaiksed ja asendamatud kangelased. Alates sõiduki käigukasti keerukast toimimisest kuni tuuleturbiini kolossaalse võimsuseni on need hammastega komponendid mehaanilise jõuülekande aluseks. Sajandeid on hammasrataste tootmine olnud täpsuse ja efektiivsuse poole püüdlemine, kus domineerivad sellised väljakujunenud protsessid nagu freesimine, vormimine ja kammlõikamine. Kuid tänapäeva tööstuse järeleandmatud nõudmised – suuremate tootmismahtude, suurema kulutõhususe ja komponentide tihedama integreerimise järele – on ergutanud murrangulise tehnoloogia arengut:Power Skiving.

Power Skivingi mehaaniline põhimõte

Power Skiving on oma olemuselt pidev generatiivne lõikeprotsess, mis ühendab sünergiliselt hoobfreesimise kiire pöörlemise hammasratta vormimise tööriista ja tooriku paigutusega. See on keeruline „rullimis-“ või „hööveldamisprotsess“, kus spetsiaalne mitmehambuline lõikur ja hammasratta toorik pöörlevad täpselt sünkroniseeritud, hambumislaadses liikumises.

Power skivingi iseloomulikuks tunnuseks ontelgede lõikenurk (Σ)Erinevalt freesimisest (kus tööriista ja tooriku teljed on 90-kraadise nurga all, mis on nihutatud spiraalinurga võrra) või vormimisest (kus teljed on paralleelsed), toimib power skiving (jõulõikus) tööriista ja tooriku teljed kindla, mitteparalleelse ja mittelõikuva nurga all. See nurk on protsessi peamine võimaldaja.

See hoolikalt arvutatud nurk loob tööriista lõikeservade ja tooriku külgede vahele kindla suhtelise kiiruse (libisemise). Kuna tööriist ja toorik pöörlevad suurel kiirusel, tekitab see libisemiskiirus lõiketoimingu. Lõikeriist, mis meenutab vormimislõikurit, kuid millel on spiraalnurk, "koorib" või "eemastab" iga lõikeserva läbimisega toorikult materjali, tekitades pidevalt evolventse hambaprofiili, kui mõlemad komponendid pöörlevad.

Tööriistad: protsessi süda

Power skivingi lõikur on väga keeruline ja spetsialiseeritud tööriist. Tavaliselt on see valmistatud täiskattega karbiidist maksimaalse jäikuse ja kulumiskindluse tagamiseks või kõrgjõudlusega pulbermetallurgia (PM) kiirlõiketerasest (HSS). Tööriista konstruktsioon – sealhulgas selle spiraalinurk, kaldenurk ja profiil – arvutatakse spetsiaalselt masina kinemaatilise mudeli ja sihthammasratta täpse geomeetria jaoks. See tööriistaspetsiifiline keerukus on protsessi üldkulude ja seadistamise oluline tegur.

Power Skivingi eelised ja puudused

Nagu iga tootmisprotsess, pakub ka power skiving ainulaadset kompromisside komplekti.

Eelised:

Äärmine tootlikkus: See on oluliselt kiirem (3–10 korda) kui hammasrataste vormimine ja väga konkurentsivõimeline hoobfreesimisega. Sisemiste hammasrataste puhul on see sageli kõige tootlikum saadaolev meetod.

Ületamatu paindlikkus: Protsessi abil saab ühel masinal töödelda nii sise- kui ka välishammasrattaid, samuti hammasrattaid, kaldhammasrattaid ja silinderhammasrattaid.

„Ühes töös“ võimekus: See suudab teostada jämeda töötlemise, poolviimistluse ja viimistluse ühe seadistusega. Samuti on see võimeline kõvaks hõõrdkatteks või hammasrataste töötlemiseks pärast kuumtöötlust, mis võib välistada vajaduse järgnevate lihvimistoimingute järele.

Kõrge kvaliteet: Jäigal ja moodsal masinal teostatuna võimaldab power skiving toota suure täpsusega hammasrattaid (nt AGMA 10-11, DIN 6-7) suurepärase pinnaviimistlusega.

Lahendab keerulisi geomeetriaid: See sobib ideaalselt piiratud tööriistaruumiga osade jaoks, näiteks õla või äärikuga hammasrataste jaoks, kust keevitusplaat ei saa välja joosta. See on kompaktsete käigukastide puhul tavaline väljakutse.

Puudused:

Suur masina kapitalikulu: Protsess nõuab ülitäpse, jäika ja termiliselt stabiilset 5-teljelist (või enamat) CNC-masinat, millel on täiuslik elektrooniline sünkroniseerimine, mis kujutab endast märkimisväärset investeeringut.

Keerukas protsess ja tööriistad: Kinemaatika on erakordselt keerukas. Protsessi planeerimine nõuab keerukat simulatsioonitarkvara tööriistaradade arvutamiseks ja kokkupõrgete vältimiseks. Tööriistad ise on kallid ja rakendusspetsiifilised.

Seadistustundlikkus: Protsess on väga tundlik õige seadistuse, eriti telgede lõikenurga suhtes. Igasugune joondusviga võib drastiliselt mõjutada tööriista eluiga ja detaili kvaliteeti.

Laastuhaldus: Suurte materjalimahtude kiire eemaldamine võib tekitada laastuhaldusega probleeme, eriti sügavate sisemiste hammasrataste töötlemisel, kus laastud võivad kinni jääda.

Rakendusstsenaariumid

Power skiving ei ole universaalne asendus kõigile teistele hammasrataste protsessidele, kuid see on domineeriv lahendus teatud kõrge väärtusega valdkondades, mida peamiselt juhib masstootmine.

Autotööstus: See on suurim kasutuselevõtja. Protsessi kasutatakse laialdaselt sisemiste käigukasti komponentide, näiteks hammasrataste, planetaarülekannete ja hammasratastega sidurikorpuste tootmiseks. Selle võime luua sisemisi hammasrattaid ja keerulisi hammasrattaid kiiresti ja suure täpsusega on hindamatu väärtusega tänapäevaste kompaktsete automaat- ja elektriautode (EV) käigukastide jaoks.

Lennundus: Kasutatakse hammasrataste ja ajamisüsteemide hammasrataste tootmiseks, kus on esmatähtsad kõrge töökindlus ja keerukad, kerged konstruktsioonid.

Tööstusmasinad: ideaalne selliste komponentide tootmiseks nagu pumba hammasrattad, sidurid ja muud hammasvõllid, kus tootlikkus ja täpsus on võtmetähtsusega.

Ideaalne kandidaat power skivinguks on keskmise kuni suure mahuga komponendid, eriti sisemine hammasratas või hammasratas, millel on segavad õlad, mille puhul tsükliaja kokkuhoid õigustab masinatesse ja tööriistadesse tehtavat suurt alginvesteeringut.

Kokkuvõte

Power skiving on edukalt jõudnud 100 aasta vanusest teoreetilisest kontseptsioonist tänapäevaseks tootmisjõujaamaks. Ühendades hoobimiskiiruse vormimise paindlikkusega, on see põhimõtteliselt ületanud kriitilise tühimiku hammasrataste tootmises. See pakub enneolematut lahendust sisemiste hammasrataste ja keerukate hammasratastega komponentide suuremahuliseks tootmiseks, suurendades efektiivsust ja võimaldades järgmise põlvkonna kompaktseid ja energiamahukaid mehaanilisi süsteeme. Kuna tööpinkide tehnoloogia, simulatsioonitarkvara ja lõikeriistade konstruktsioonid arenevad pidevalt, on power skivingi kasutuselevõtt laienemas, kinnistades veelgi selle rolli revolutsioonilise jõuna hammasrataste tootmises.