Højpræcisionsbearbejdning af Tandhjul: Faskningsteknologi

"Uden afskæring er en snedkers færdigheder ikke komplette." Dette gamle snedkerordspil afspejler ikke kun traditionel håndværkskundskab, men resonerer også dybt i moderne produktion. Afskæring, oprindeligt et begreb inden for træarbejde, har udviklet sig til en afgørende proces i moderne industriproduktion, især inden for fremstilling af højpræcisionsgear.

I. Hvad er afskæring?

I moderne industriel terminologi henviser afskæring til processen med at svagt afrunde eller skråskære ydre eller indre rette vinkler på et arbejdsemne. Dets kerneobjektiver er todelte: For det første at fjerne spændingskoncentrationspunkter og for det andet at forhindre skarpe kanter i at skrabe operatører under montering og brug. Ud over funktionalitet og sikkerhed forbedrer afrundede kanter også arbejdsemnets visuelle udseende, hvilket giver det et mere behageligt og raffineret look.
Det er vigtigt at skelne mellem afskæring og afrunding: Selvom begge processer omfatter afrunding, vedrører afskæring kanten af emnet, mens afrunding fokuserer på hjørnerne. I praktiske anvendelser udgør ikke-afrundede hjørner en større risiko for brugere end ikke-afskårne kanter.

II. Afskæring af tandprofil: Klassifikation og typer

Med udviklingen i bilindustrien er kravene til gearets udseende og ydeevne blevet stadig strengere, hvilket har bragt afskæringsteknologi i fokus for præcisionsstyring.

1. Grundlæggende kategorier af afskæring af tandprofil

Afskæring af tandprofil deles hovedsageligt i tre typer efter placering:

Tandspidseafskæring: Afskæring udført på spidsen af gearstanden.
Tandenderafskæring: Afskæring udført på tandens endeflade.
Tandprofilafskæring: Afskæring langs tandens arbejdsprofil (fokus i denne artikel).

2. Teknisk klassifikation af tandprofilafskæring

Tandprofilafskæring kategoriseres almindeligvis i tre tekniske typer, yderligere differentieret efter enkelt- eller dobbeltsideanvendelse:

Teknisk type Enkeltsideegenskaber Dobbeltsideegenskaber
Tapered afskæring (ender ved rodunderskæring) Asymmetrisk afskæring; ingen rundefilletsafsæring. Symmetrisk afskæring på begge sider; ingen rundefilletsafsæring.
Tapered afskæring (ender ved fuld rundefilletsafsæring) Asymmetrisk afskæring; delvis rundefilletsafsæring. Asymmetrisk afskæring på begge sider; delvis rundefilletsafsæring.
Enkelt afskæring (ender ved fuld rundefilletsafsæring) Symmetrisk afskæring; ensartet rundefilletsafsæring. Symmetrisk afskæring på begge sider; ensartet rundefilletsafsæring.

III. Almindelige bearbejdningsmetoder til tandprofilafskæring

Der findes en række processer til tandprofilafskæring, hver med unikke principper, fordele og begrænsninger.

A. Slidningsskæring

Princip: Bruger en roterende spindel og en svævende slibeskive til at fjerne burer og skarpe kanter fra tandprofilerne.
Begrænsninger: Størrelsen på afskæringen varierer på grund af faktorer som slibeskivens diameter, spiralvinkel, modul og antal tænder. Det forårsager ofte skader på tandrodfladen og giver ru afskårne kanter.
Anvendelse: Anvendes bredt i traditionelle industrier såsom vindkraft og erhvervsbiler til storemodulgear.

B. Ekstrusionsafskæring

Princip: Anvender to specialfremstillede ekstruderingsskiver med matchende "spiralformede tænder", der gribes ind i gearhjulet. Højhastighedsindgreb ved rotationen "skærer" burer og skarpe kanter efter frestning.
Begrænsninger: Hård ekstrusion skaber mikroprotrusioner på tandoverfladen (hvilket hæmmer efterfølgende slibning/honing), kræver ekstra skræbere til kontrol af endeflade-protrusioner, giver ru kanter, øger procescyklustiden og er ineffektiv til lagdelte disksgeare.

C. Frese-Afskær-Frese Proces

Princip: Under hobning opbevares et lille bearbejdningstillæg. Når hobbet trækker sig tilbage, behandler ekstrudering- og skrælle-værktøjer afskæringen, efterfulgt af en sidste hobningspasning for at opnå præcision.
Begrænsninger: Integration af værktøjer i hobningsmaskinen øger cyklustiden; værktøjssætningen er kompleks, og den arver begrænsningerne ved ekstrudering til afskæring.

D. Fræsning af afskæring 1 (radialt afskæringsværktøj)

Fordele:

Velegnet til aksel-emner og emner med interfererende konturer.
Fleksibel integration med hobningsmaskiner eller brug som selvstændig enhed.
Er bredt udbredt på markedet.

E. Fræsning af afskæring 2 (integreret hobningsmaskine)

Nuværende status: Nogle hobningsmærker (f.eks. Gleason) tilbyder modeller med indbygget tandender-afskæring (fly cutter eller hob-afskæring).
Fordele: Kombinerer hobning og afskæring i ét trin; eliminerer skader forårsaget af manuel omklampning.
Begrænsninger: Høj udstyrsomkostning (skræddersyede afskæringshob er dyre); kun anvendelig på skivehjul (interferensproblemer med akselhjul).

IV. Valg af afskærmningsprocesser

Valget af afskærmningsproces afhænger af tandhjulets anvendelsesscenario og skal fastlægges i tæt samarbejde med kunderne:

Anbefaling for tandakser til ny energi: Prioriter fræsning til afskærmning, da teknologien og udstyret til denne proces er modne.
Afskærmningsstørrelse: Typisk 0,3–0,8 mm for tandprofiler.
Afskærmningsvinkel: Samarbejd med konstruktører om at definere vinkler baseret på motordriftstyper (parallelaksel vs. koaksial), med almindelige intervaller såsom 150°±10° og 125°±10°.

V. Fordele ved afskærmning

Forbedret sikkerhed: Reducerer risikoen for kvæstelser under håndtering og bearbejdning.
Forbedret udseende: Forbedrer tandhjulets helhedsudseende og øger kundetilfredsheden.
Spændingsreduktion: Formindsker spændingskoncentration ved skarpe tandender efter varmebehandling.
Skadeprævention: Nedsætter risikoen for tandbrud ved stød under varmebehandling og efterfølgende processer.
Kvalitetsbevarelse: Forhindrer oxidation og decarburering ved tandspidserne under carbonitering.
Ydelsesoptimering: Reducerer risikoen for knusning og sprækkedannelse ved tandender, når kun en del af tandbredden er engageret.
Monteringsfaciliteter: Korrekt fasestørrelse og -vinkel forenkler gearmontering.

VI. Konklusion

Selvom dens fordele er beviste, er fasning hidtil været utilstrækkeligt værdsat i dele af det nationale gearindustri, hvor nogle producenter prioriterer funktionalitet over denne kritiske proces. Men efterhånden som automobilteknologien udvikler sig og kravene til kvalitet stiger, er fasning blevet et uundværligt trin i fremstillingen af højpræcisionsgear. At vedtage og forfine fasningsprocesser er afgørende for at forbedre produktkvaliteten og øge konkurrencedygtigheden på markedet.
I verden af transmutationer er det små gear, der driver store innovationer – og omhyggelig fasning er hjørnestenen i denne præcision.