Zupčanici su tihi, neizostavni heroji modernog svijeta. Od zamršenog rada mjenjača vozila do kolosalne snage vjetroturbine, ove nazubljene komponente temeljne su za mehanički prijenos snage. Stoljećima je proizvodnja zupčanika bila težnja za preciznošću i učinkovitošću, a dominirali su ustaljeni procesi poput ozubljivanja, oblikovanja i provlačenja. Međutim, neumoljivi zahtjevi moderne industrije - za većim količinama proizvodnje, većom isplativošću i čvršćom integracijom komponenti - potaknuli su razvoj transformativne tehnologije:Powerskiving.

Princip obrade Power Skivingom

U svojoj srži, power skiving je kontinuirani generativni proces rezanja koji sinergijski kombinira brzu rotaciju zglobnog glodanja s rasporedom alata i obratka za oblikovanje zupčanika. To je složen proces "valjanja" ili "blanjanja" gdje se specijalizirani rezač s više zubaca i praznina zupčanika okreću precizno sinkroniziranim pokretom nalik spajanju.

Određujuća karakteristika power skivinga jekut presjeka osi (Σ)Za razliku od glodanja (gdje su osi alata i obratka pod kutom od 90 stupnjeva, pomaknute za kut spirale) ili oblikovanja (gdje su osi paralelne), struganje pod pritiskom radi s osima alata i obratka postavljenim pod određenim, neparalelnim i nepresjecajućim kutom. Taj kut je ključni čimbenik koji omogućuje proces.

Ovaj pažljivo izračunati kut stvara specifičnu relativnu brzinu (klizanje) između reznih rubova alata i bokova obratka. Kako se alat i blank okreću velikim brzinama, ova brzina klizanja generira djelovanje rezanja. Alat za rezanje, koji nalikuje rezaču za oblikovanje, ali ima kut spirale, učinkovito "skida" ili "ljušti" materijal s blanka svakim prolazom rezne oštrice, kontinuirano stvarajući evolventni profil zuba dok se obje komponente okreću.

Alati: Srce procesa

Rezač za struganje je vrlo složen i specijaliziran alat. Obično je izrađen od čvrsto obloženog karbida za maksimalnu krutost i otpornost na habanje ili od visokoučinkovitog metalurškog čelika velike brzine (HSS) dobivenog praškastom metalurgijom (PM). Dizajn alata - uključujući kut spirale, kut nagiba i profil - izračunava se posebno za kinematički model stroja i točnu geometriju ciljanog zupčanika. Ova složenost specifična za alat značajan je čimbenik u ukupnim troškovima i postavljanju procesa.

Prednosti i nedostaci power skivinga

Kao i svaki proizvodni proces, power skiving nudi jedinstven skup kompromisa.

Prednosti:

Ekstremna produktivnost: Znatno je brža (3-10 puta) od obrade zupčanika i vrlo konkurentna s glodanjem. Za unutarnje zupčanike često je najproduktivnija dostupna metoda.

Neusporediva fleksibilnost: Postupak može obrađivati ​​i unutarnje i vanjske zupčanike, kao i žljebove, spiralne zupčanike i cilindrične zupčanike na jednom stroju.

Mogućnost "gotovog postupka u jednom": Može izvoditi grubu, polu-završnu i završnu obradu u jednom postavljanju. Također je sposoban za tvrdo ljuštenje ili obradu zupčanika nakon toplinske obrade, što može eliminirati potrebu za naknadnim operacijama brušenja.

Visoka kvaliteta: Kada se izvodi na krutom, modernom stroju, struganje pod pritiskom može proizvesti visokoprecizne zupčanike (npr. AGMA 10-11, DIN 6-7) s izvrsnom završnom obradom površine.

Rješava teške geometrije: Idealan je za dijelove s ograničenim razmakom alata, poput zupčanika s ramenom ili prirubnicom, gdje se odvalna ploča ne može izmjestiti. To je čest izazov kod kompaktnih dizajna mjenjača.

Nedostaci:

Visoki kapitalni troškovi stroja: Proces zahtijeva visoko napredan, krut i termički stabilan 5-osni (ili više) CNC stroj s savršenom elektroničkom sinkronizacijom, što predstavlja značajno ulaganje.

Složeni procesi i alati: Kinematika je izuzetno složena. Planiranje procesa zahtijeva sofisticirani softver za simulaciju kako bi se izračunale putanje alata i izbjegli sudari. Sami alati su skupi i specifični za primjenu.

Osjetljivost podešavanja: Proces je vrlo osjetljiv na ispravno podešavanje, posebno kut presjeka osi. Svako neusklađenost može drastično utjecati na vijek trajanja alata i kvalitetu dijela.

Upravljanje strugotinom: Brzo uklanjanje velikih količina materijala može stvoriti izazove u kontroli strugotine, posebno pri obradi dubokih unutarnjih zupčanika gdje se strugotina može zbiti.

Scenariji primjene

Power skiving nije univerzalna zamjena za sve ostale procese ozubljivanja, ali je dominantno rješenje u specifičnim, visokovrijednim područjima, prvenstveno potaknutim masovnom proizvodnjom.

Automobilska industrija: Ovo je najveći korisnik. Postupak se intenzivno koristi za proizvodnju unutarnjih komponenti mjenjača poput zupčanika, planetarnih zupčanika i tijela spojke s utorima. Njegova sposobnost brzog i visokopreciznog stvaranja unutarnjih zupčanika i složenih utora neprocjenjiva je za moderne, kompaktne automatske mjenjače i mjenjače električnih vozila (EV).

Zrakoplovstvo: Koristi se za proizvodnju utora i zupčanika aktuacijskih sustava, gdje su visoka pouzdanost i složeni, lagani dizajni od najveće važnosti.

Industrijski strojevi: Idealno za proizvodnju komponenti poput zupčanika pumpi, spojnica i drugih osovina s utorima gdje su produktivnost i preciznost ključni.

Idealni kandidat za struganje pod pritiskom je komponenta srednjeg do velikog obima, posebno unutarnji zupčanik ili zupčanik s preklapajućim ramenima, gdje ušteda vremena ciklusa može opravdati visoka početna ulaganja u strojeve i alate.

Zaključak

Tehnika struganja uspješno je prešla iz stoljetnog teorijskog koncepta u modernu proizvodnu silu. Spajanjem brzine glodanja s fleksibilnošću oblikovanja, temeljno je premostila kritičnu prazninu u proizvodnji zupčanika. Nudi neusporedivo rješenje za masovnu proizvodnju unutarnjih zupčanika i složenih užljebljenih komponenti, povećavajući učinkovitost i omogućujući sljedeću generaciju kompaktnih mehaničkih sustava velike snage. Kako se tehnologija alatnih strojeva, softver za simulaciju i dizajn alata za rezanje nastavljaju razvijati, primjena tehnologije struganja će se proširiti, dodatno učvršćujući njegovu ulogu revolucionarne snage u proizvodnji zupčanika.