Högprecisionsbearbetning av växlar: Avfasningsteknik

"Utan kampering är en snickers skicklighet ofullständig". Detta uråldriga snickerspråk återspeglar inte bara traditionell hantverksvisdom utan återspeglar också en djup resonans i den moderna tillverkningen. Chamfering, ursprungligen en term för träbearbetning, har utvecklats till en kritisk process i modern industriell produktion, särskilt i högprecisionsväxelläggningstillverkning.

Vad är Chamfering?

I modern industriell terminologi avser kamfering processen med att lätt bebla eller avrunda en arbetsstyckets yttre eller inre rätta vinklar. Dess huvudmål är två: för det första att eliminera koncentrationspunkter för spänningar och för det andra att förhindra att skarpa kanter skrapar operatörerna under installation och användning. Förutom funktionell säkerhet förbättrar också de rundade kanterna arbetsstyckets estetiska attraktion och ger det ett mer tilltalande och raffinerat utseende.
Det är viktigt att skilja på avfasning och avrundning: även om båda innebär en form av avrundning gäller avfasning kanterna på en arbetsyta, medan avrundning fokuserar på hörnen. I praktiska tillämpningar innebär icke-avrundade hörn en högre risk för skador hos användare jämfört med icke-avfasade kanter.

II. Avfasning av tandprofiler: Klassificering och typer

Med den snabba utvecklingen inom bilindustrin har kraven på kugghjulens estetik och prestanda blivit allt strängare, vilket har lyft fram avfasningstekniken som avgörande för precisionskontroll.

1. Grundläggande kategorier av avfasning vid tandprofiler

Avfasning av tandprofiler delas främst in i tre typer beroende på plats:

Tandspetsavfasning: Avfasning applicerad på spetsen av kugghjultanden.
Tandändsavfasning: Avfasning utförd på ändytan av kugghjultanden.
Tandprofilavfasning: Avfasning längs tandens arbetsprofil (detta är fokus i artikeln).

2. Teknisk klassificering av tandprofilavfasning

Avfasning av tandprofil kategoriseras vanligtvis i tre tekniska typer, ytterligare uppdelade efter enkel- eller dubbel-flanktillämpning:

Teknisk typ Enkel-flank egenskaper Dubbel-flank egenskaper
Avsmalnande avfasning (slutar vid rotunderkärvning) Osymmetrisk avfasning; ingen avfasning på rotfillet. Symmetrisk avfasning på båda sidor; ingen avfasning på rotfillet.
Avsmalnande avfasning (slutar vid full rotfillet) Osymmetrisk avfasning; delvis avfasning på rotfillet. Osymmetrisk avfasning på båda sidor; delvis avfasning på rotfillet.
Enformig avfasning (slutar vid full rotfillet) Symmetrisk avfasning; enhetlig avfasning på rotfillet. Symmetrisk avfasning på båda sidor; enhetlig avfasning på rotfillet.

III. Vanliga bearbetningsmetoder för avfasning av tandprofil

Olika processer finns tillgängliga för avfasning av tandprofil, var och en med unika principer, fördelar och begränsningar.

A. Slipning avfasning

Princip: Använder en roterande spindel och ett svävande sliphjul för att ta bort burrar och skarpa kanter från tandprofilen.
Begränsningar: Fasens storlek varierar på grund av faktorer som sliphjuldiameter, helixvinkel, modul och antal tänder. Det orsakar ofta skador på rotytan och ger grova fasade kanter.
Tillämpning: Har bred användning inom traditionella industrier såsom vindkraft och kommersiella fordon för stora modulgear.

B. Extruderad fasning

Princip: Använder två anpassade extruderskivor med matchande "helikala tänder" som griper samman med kugghjulet. En höghastighetsmating roterar och "skär" bort burrar och skarpa kanter efter hobning.
Begränsningar: Hård extrudering skapar mikroprotrusioner på tandytan (vilket hindrar efterföljande slipning/honing), kräver ytterligare skrapor för att kontrollera utskjutningar på ändytan, ger grova kanter, ökar bearbetningstiden och är ineffektiv för staplade skivgears.

C. Hob-fas-hob-process

Princip: Vid hobling bibehålls en liten bearbetningsmarginal. Efter att hoben har dragits tillbaka bearbetar extruderings- och skrapverktyg avfasningen, följt av en sista hoblingspass för att uppnå precision.
Begränsningar: Att integrera verktyg i hobmaskinen ökar cykeltiden; verktygsinställningen är komplicerad, och den ärver begränsningarna hos extruderad avfasning.

D. Fräsning av fas 1 (radialt fasfräsverktyg)

Fördelar:

Lämplig för axlar och arbetsstycken med störande konturer.
Flexibel integration med hobmaskiner eller användning som fristående enhet.
Har stor marknadsandel.

E. Fräsning av fas 2 (integrerad hobmaskin)

Nuvarande status: Vissa hobtillverkare (t.ex. Gleason) erbjuder modeller med inbyggd tänderandsavfasning (flygkniv eller hobavfasning).
Fördelar: Kombinerar hobling och avfasning i ett steg; eliminerar skador orsakade av manuell omklämning.
Begränsningar: Hög utrustningskostnad (specialgjorda avfashobar är dyra); endast lämplig för skivhjul (interferensproblem med axelväxlar).

IV. Val av kamferingsprocesser

Valet av kamferingsprocess beror på redskapets tillämpningsscenario och bör fastställas i nära samråd med kunderna:

Rekommendation för nya energidrevshaft: Prioriterar fräsning med kammar, eftersom tekniken och utrustningen för denna process är mogna.
För att säkerställa att den inte är föremål för en eventuell skada, ska den vara utrustad med en förvaringsanordning som är utformad för att skydda mot skada.
Chamfervinkel: Samarbeta med designers för att definiera vinklar baserade på motordrivningsformer (parallel-axel vs koaksiala), med vanliga intervaller som 150 ° ± 10 ° och 125 ° ± 10 °.

V. Fördelar med kamfering

Ökad säkerhet: Minskar risken för skador vid hantering och bearbetning.
Ästetisk förbättring: Förbättrar den övergripande utrustningen, vilket ökar kundnöjdheten.
Stressminskning: Minska stresskoncentrationen vid vassa tandänderna efter värmebehandling.
Skadebekämpning: Minskar risken för att en tand skärs av kollision under värmebehandling och efterföljande processer.
Kvalitetsbevarande: Förhindrar oxidation och avkolsättning vid tandspetsar under karburering.
Prestandaoptimering: Minskar risken för krossning och sprickbildning vid tandändar när delvis tandbredd är ingripen.
Monteringsunderlättande: Rätt fogstorlek och vinkel förenklar montering av växlar.

Vi har kommit fram till slutsatsen.

Trots dess beprövade fördelar har fogning varit underskattad i delar av den inhemska växelindustrin, där vissa tillverkare prioriterar funktion framför denna kritiska process. Men medan bilteknologin utvecklas och kvalitetskraven stiger har fogning blivit ett oersättligt steg i tillverkningen av högprestandaväxlar. Att anta och förbättra fogningsprocesser är avgörande för att höja produktkvaliteten och stärka marknadspositionen.
I världen av överföringsteknik är det små växlar som driver stora innovationer – och noggrann fogning är grunden för denna precision.