Zobrati ir klusie, neaizstājamie mūsdienu pasaules varoņi. Sākot ar sarežģīto transportlīdzekļa transmisijas darbību un beidzot ar vēja turbīnas kolosālo jaudu, šie zobratu komponenti ir mehāniskās jaudas pārvades pamatā. Gadsimtiem ilgi zobratu ražošana ir bijusi precizitātes un efektivitātes sasniegšana, dominējot tādiem iedibinātiem procesiem kā frēzēšana, formēšana un caurvilkšana. Tomēr mūsdienu rūpniecības nerimstošās prasības — pēc lielākiem ražošanas apjomiem, lielākas izmaksu efektivitātes un ciešākas komponentu integrācijas — ir veicinājušas transformējošas tehnoloģijas attīstību:Jaudas slīpēšana.

Jaudas slīpēšanas apstrādes princips

Pēc būtības, jaudīgā slīpēšana ir nepārtraukts ģeneratīvs griešanas process, kas sinerģiski apvieno frēzēšanas ātrgaitas rotāciju ar zobratu veidošanas instrumenta un sagataves izkārtojumu. Tas ir sarežģīts “velmēšanas” vai “ēvelēšanas” process, kurā specializēts, daudzzobu griezējs un zobrata sagatave griežas precīzi sinhronizētā, sazobi veidojošā kustībā.

Jaudas slīpēšanas raksturīgā iezīme irasu krustošanās leņķis (Σ)Atšķirībā no frēzēšanas (kur instrumenta un sagataves asis atrodas 90 grādu leņķī, ko nobīda spirāles leņķis) vai formēšanas (kur asis ir paralēlas), jaudīgā slīpēšana darbojas ar instrumenta un sagataves asīm, kas iestatītas noteiktā, nekrustojošā un neparalēlā leņķī. Šis leņķis ir procesa galvenais nodrošinātājs.

Šis rūpīgi aprēķinātais leņķis rada noteiktu relatīvu ātrumu (slīdēšanu) starp instrumenta griešanas malām un sagataves sāniem. Tā kā instruments un sagatave griežas lielā ātrumā, šis slīdēšanas ātrums rada griešanas darbību. Griešanas instruments, kas atgādina formēšanas griezēju, bet kam ir spirālveida leņķis, efektīvi "nošķeļ" vai "noloba" materiālu no sagataves ar katru griešanas malas gājienu, nepārtraukti ģenerējot evolvento zobu profilu, abām komponentēm griežoties.

Instrumentu izgatavošana: procesa sirds

Griezējs jaudīgai slīpēšanai ir ļoti sarežģīts un specializēts instruments. Tas parasti ir izgatavots no cieta pārklājuma karbīda, lai nodrošinātu maksimālu stingrību un nodilumizturību, vai no augstas veiktspējas pulvermetalurģiskā (PM) ātrgriezējtērauda (HSS). Instrumenta konstrukcija, tostarp tā spirāles leņķis, slīpuma leņķis un profils, tiek aprēķināts tieši mašīnas kinemātiskajam modelim un mērķa zobrata precīzai ģeometrijai. Šī instrumenta specifiskā sarežģītība ir būtisks faktors kopējās izmaksās un procesa iestatīšanā.

Jaudas slīpēšanas priekšrocības un trūkumi

Tāpat kā jebkurš ražošanas process, arī jaudīgā slīpēšana piedāvā unikālu kompromisu kopumu.

Priekšrocības:

Ārkārtīgi augsta produktivitāte: tā ir ievērojami ātrāka (3–10 reizes) nekā zobratu frēzēšana un ļoti konkurētspējīga ar frēzēšanu. Iekšējiem zobratiem tā bieži vien ir visproduktīvākā pieejamā metode.

Nepārspējama elastība: Ar šo procesu var apstrādāt gan iekšējos, gan ārējos zobratus, kā arī rievotos, spirālveida un cilindriskos zobratus vienā mašīnā.

“Gatavs vienā” iespējība: Tā var veikt rupjo apstrādi, pusapstrādi un gala apstrādi vienā iestatījumā. Tā spēj arī veikt cieto slīpēšanu vai zobratu apstrādi pēc termiskās apstrādes, kas var novērst nepieciešamību pēc sekojošām slīpēšanas darbībām.

Augsta kvalitāte: Veicot slīpēšanu uz stingras, modernas iekārtas, ar jaudīgu slīpēšanu var iegūt augstas precizitātes zobratus (piemēram, AGMA 10-11, DIN 6-7) ar izcilu virsmas apdari.

Atrisina sarežģītas ģeometrijas: Tas ir ideāli piemērots detaļām ar ierobežotu instrumentu brīvu vietu, piemēram, zobratiem ar plecu vai atloku, kur plāksnīte nevar izvirzīties. Tā ir izplatīta problēma kompaktu transmisiju konstrukcijās.

Trūkumi:

Augstas iekārtas kapitāla izmaksas: procesam nepieciešama ļoti moderna, stingra un termiski stabila 5 asu (vai vairāku) CNC iekārta ar perfektu elektronisko sinhronizāciju, kas ir ievērojams ieguldījums.

Sarežģīts process un instrumenti: kinemātika ir ārkārtīgi sarežģīta. Procesa plānošanai ir nepieciešama sarežģīta simulācijas programmatūra, lai aprēķinātu instrumentu trajektorijas un izvairītos no sadursmēm. Paši instrumenti ir dārgi un specifiski konkrētam lietojumam.

Iestatīšanas jutība: Process ir ļoti jutīgs pret pareizu iestatīšanu, īpaši asu krustošanās leņķi. Jebkura neatbilstība var būtiski ietekmēt instrumenta kalpošanas laiku un detaļas kvalitāti.

Skaidu pārvaldība: Liela materiāla apjoma ātrgaitas noņemšana var radīt problēmas ar skaidu kontroli, īpaši apstrādājot dziļus iekšējos zobratus, kur skaidas var sablīvēties.

Lietojumprogrammu scenāriji

Jaudas slīpēšana nav universāls visu pārējo zobratu apstrādes procesu aizstājējs, taču tas ir dominējošs risinājums konkrētās, augstas vērtības jomās, ko galvenokārt veicina masveida ražošana.

Automobiļu rūpniecība: Šī ir lielākā šīs tehnoloģijas izmantotāja. Šo procesu plaši izmanto iekšējo transmisijas komponentu, piemēram, gredzenveida zobratu, planētu zobratu un sajūga korpusu ar rievojumu, ražošanā. Tā spēja ātri un ar augstu precizitāti izveidot iekšējos zobratus un sarežģītas rievojumus ir nenovērtējama modernām, kompaktām automātiskajām un elektrotransportlīdzekļu (EV) transmisijām.

Aviācija un kosmoss: Izmanto splainu un piedziņas sistēmu zobratu ražošanai, kur augsta uzticamība un sarežģītas, vieglas konstrukcijas ir ārkārtīgi svarīgas.

Rūpnieciskās iekārtas: Ideāli piemērotas tādu komponentu ražošanai kā sūkņu zobrati, savienojumi un citas rievotas vārpstas, kur galvenais ir produktivitāte un precizitāte.

Ideāls kandidāts jaudīgai slīpēšanai ir vidēja līdz liela apjoma komponents, jo īpaši iekšējais zobrats vai zobrats ar traucējošiem pleciem, kur cikla laika ietaupījums var attaisnot lielos sākotnējos ieguldījumus iekārtās un instrumentos.

Secinājums

Jaudas slīpēšana ir veiksmīgi pārgājusi no simtgadīgas teorētiskas koncepcijas uz mūsdienīgu ražošanas lielvaru. Apvienojot frēzēšanas ātrumu ar formēšanas elastību, tā ir fundamentāli aizpildījusi kritisku plaisu zobratu ražošanā. Tā piedāvā nepārspējamu risinājumu iekšējo zobratu un sarežģītu rievotu komponentu liela apjoma ražošanai, veicinot efektivitāti un nodrošinot nākamās paaudzes kompaktas, jaudai blīvas mehāniskās sistēmas. Tā kā darbgaldu tehnoloģija, simulācijas programmatūra un griezējinstrumentu konstrukcijas turpina attīstīties, jaudas slīpēšanas ieviešana, domājams, paplašināsies, vēl vairāk nostiprinot tās lomu kā revolucionāram spēkam zobratu ražošanā.