Gírar eru hljóðlátir og ómissandi hetjur nútímaheimsins. Frá flóknum virkni gírkassa ökutækis til gríðarlegs afls vindmyllu eru þessir tenntu íhlutir grundvallaratriði í vélrænni aflsflutningi. Í aldaraðir hefur framleiðsla gírs verið leit að nákvæmni og skilvirkni, einkennandi af rótgrónum ferlum eins og fresingu, mótun og rýmingu. Hins vegar hafa óþrjótandi kröfur nútímaiðnaðar - um meira framleiðslumagn, meiri hagkvæmni og nánari samþættingu íhluta - hvatt til þróunar umbreytandi tækni:Kraftskiving.

Vélræn meginregla Power Skiving

Í kjarna sínum er kraftskurðarferli samfellt, myndrænt skurðarferli sem sameinar samverkandi hraða snúnings fresingar við verkfæri og vinnustykki í gírmótun. Þetta er flókið „veltingar-“ eða „heflunar-“ ferli þar sem sérhæfður, margtenntur skurður og gírbrúsinn snúast í nákvæmlega samstilltri, samvirkri hreyfingu.

Einkennandi fyrir kraftskifingu erás skurðpunktshorn (Σ)Ólíkt fresingarfræsingu (þar sem ásar verkfæris og vinnustykkis eru í 90 gráðu horni, mótaðar af helixhorninu) eða mótun (þar sem ásarnir eru samsíða), þá virkar kraftfræsing með ásum verkfæris og vinnustykkis stilltum á ákveðið, ekki samsíða og ekki skerandi horn. Þetta horn er lykilþátturinn í ferlinu.

Þetta vandlega útreiknaða horn skapar ákveðinn hlutfallshraða (renni) milli skurðbrúna verkfærisins og hliðar vinnustykkisins. Þegar verkfærið og efnið snúast á miklum hraða, myndar þessi rennihraði skurðaðgerðina. Skurðverkfærið, sem líkist mótunarvél en er með helixhorn, „slípar“ eða „flettir“ í raun efni af efnið með hverri umferð skurðbrúnarinnar og myndar stöðugt innfellda tönnarsnið þegar báðir íhlutirnir snúast.

Verkfæri: Hjarta ferlisins

Skerinn fyrir kraftfræsingu er mjög flókið og sérhæft verkfæri. Hann er yfirleitt gerður úr heilhúðuðu karbíði fyrir hámarks stífleika og slitþol, eða úr hágæða duftmálmvinnsluháhraðastáli (PM) (HSS). Hönnun verkfærisins - þar á meðal spiralhorn, hallahorn og snið - er reiknuð sérstaklega út fyrir hreyfifræðilegt líkan vélarinnar og nákvæma rúmfræði markgírsins. Þessi verkfærasértæka flækjustig er mikilvægur þáttur í heildarkostnaði og uppsetningu ferlisins.

Kostir og gallar við kraftskiving

Eins og með allar framleiðsluaðferðir býður power skiving upp á einstaka kosti.

Kostir:

Mikil afköst: Þetta er mun hraðara (3-10 sinnum) en mótun gírs og mjög samkeppnishæft við fresingu. Fyrir innri gír er þetta oft afkastamesta aðferðin sem völ er á.

Óviðjafnanlegur sveigjanleiki: Ferlið getur unnið bæði innri og ytri gír sem og splína, skrúfgír og spíralgír í einni vél.

„Fullkomið í einu“: Hægt er að framkvæma gróffræsingu, hálffrágang og frágang í einni uppsetningu. Einnig er hægt að harðfræsa eða vinna gír eftir hitameðferð, sem getur útrýmt þörfinni fyrir síðari slípun.

Hágæða: Þegar vélræn skiving er framkvæmd á stífri, nútímalegri vél getur hún framleitt mjög nákvæma gírhjól (t.d. AGMA 10-11, DIN 6-7) með framúrskarandi yfirborðsáferð.

Leysir erfiðar rúmfræðibreytingar: Það er tilvalið fyrir hluti með takmarkað verkfærarými, eins og gír með öxl eða flans, þar sem helluborð getur ekki runnið út. Þetta er algeng áskorun í hönnun á þjöppuðum gírkassa.

Ókostir:

Hár fjárfestingarkostnaður fyrir vélina: Ferlið krefst mjög háþróaðrar, stífrar og hitastöðugrar 5-ása (eða fleiri) CNC-véla með fullkominni rafrænni samstillingu, sem er veruleg fjárfesting.

Flókin ferli og verkfæragerð: Kvikfræðin er einstaklega flókin. Ferlaáætlanagerð krefst háþróaðs hermunarhugbúnaðar til að reikna út verkfæraleiðir og forðast árekstra. Verkfærin sjálf eru dýr og sértæk fyrir notkun.

Uppsetningarnæmi: Ferlið er mjög viðkvæmt fyrir réttri uppsetningu, sérstaklega skurðpunktshorni ásanna. Öll rangstilling getur haft mikil áhrif á endingartíma verkfæris og gæði hluta.

Flísastjórnun: Hraði fjarlægingar á miklu magni af efni getur skapað áskoranir í flísstjórnun, sérstaklega þegar unnið er með djúpa innri gír þar sem flísar geta þjappast saman.

Umsóknarsviðsmyndir

Vélræn framleiðsla er ekki alhliða lausn sem kemur í stað allra annarra gírferla, en hún er ríkjandi lausn á tilteknum, verðmætum sviðum, aðallega knúin áfram af fjöldaframleiðslu.

Bílaiðnaðurinn: Þetta er stærsti aðilinn sem notar hann. Ferlið er mikið notað til að framleiða innri gírkassahluti eins og hringgír, reikistjörnugír og kúplingshús með riflum. Hæfni þess til að búa til innri gír og flókin riflna fljótt og með mikilli nákvæmni er ómetanleg fyrir nútíma, kompakta sjálfskiptingu og rafknúin ökutæki.

Flug- og geimferðir: Notað til að framleiða spína og gíra fyrir stýrikerfi, þar sem mikil áreiðanleiki og flókin, létt hönnun eru í fyrirrúmi.

Iðnaðarvélar: Tilvalið til framleiðslu á íhlutum eins og dælugírum, tengingum og öðrum keilulaga öxlum þar sem framleiðni og nákvæmni eru lykilatriði.

Kjörinn frambjóðandi fyrir kraftskiving er íhlutir með meðalstórt til mikið magn, sérstaklega innri gír eða gír með truflandi öxlum, þar sem sparnaður í hringrásartíma getur réttlætt mikla upphafsfjárfestingu í vélum og verkfærum.

Niðurstaða

Vélfræsun hefur tekist að breyta 100 ára gamalli fræðilegri hugmynd í nútíma framleiðsluafl. Með því að sameina hraða fresingar og sveigjanleika mótunar hefur hún brúað bil í gírframleiðslu. Hún býður upp á einstaka lausn fyrir framleiðslu á innri gírum og flóknum keilulaga íhlutum í miklu magni, sem eykur skilvirkni og gerir kleift að þróa næstu kynslóð af samþjöppuðum, aflþéttum vélrænum kerfum. Þar sem vélaverkfæratækni, hermunarhugbúnaður og hönnun skurðarverkfæra heldur áfram að þróast, er gert ráð fyrir að notkun vélfræsingar muni aukast og styrkja enn frekar hlutverk hennar sem byltingarafls í gírframleiðslu.