העברת גלגלי שיניים: עקרונות ויישומים של שיטת חיתוך צורה והשדרור בעיבוד גלגל שיניים

01 עקרונות בסיסיים של שיטת ההנפה

1.1 יסודות מתמטיים

• עקרון ההכלה : מסלול התנועה של שפת החיתוך של כלים (כגון חריצים ומכונת גלילים) יוצר סדרה של עקומות רציפות, והעקומה המשיקה לעקומות אלו יוצרת את פרופיל שן הגליל התיאורטי (למשל, אינוולוט, ציקלואידה).
• משוואת ההשלה : מקיימת את יחס התנועה היחסי בין הכלי לחלק, כדי להבטיח דיוק בפרופיל השן.

1.2 מאפיינים מרכזיים

• דיוק גבוה : מסוגל לעבד פרופילי שיניים מורכבים (למשל, אינוולוט, גלילים קשתיים).
• יעילות גבוהה : חיתוך רציף מאפשר ייצור המוני.
• גמישות גבוהה : כלי אחד יכול לעבד גלגלים שיניים עם מספרים שונים של שיניים (בתנאי שהם בעלי אותו מודול).

1.3 תהליכי שיטה יוצרת טיפוסיים

1.3.1 חיתוך בעזרת קדחת

• עיקרון : משתמש בתנועת התאמת שיניים בין קדחת (בצורת וורם) לבין ריק החילוף, תוך השלמת החיתוך באמצעות הזזה אכסיומלית.
• יחס התנועה : סיבוב הקדחת (תנועה עיקרית של חיתוך) + סיבוב חלק העבודה (תנועה יוצרת) + הזזה אכסיומלית.
• יתרונות : יעילות גבוהה, מתאים לייצור массי (למשל, גלגלי שיניים לאוטומובילים); ניתן לעבד גלגלי שיניים ישרים, גלגלי שיניים מסולסלים, גלגלי וורם וכו'.
• דוגמאות ליישום : עיבוד של גלגלי שיניים פלנטריים וגלגלי שיניים מרכזיים בקופלות הכוח של טורבינות רוח.

1.3.2 עיצוב גלגל שיניים

• עיקרון : משתמש בכלי עיבוד בצורת גלגל שיניים לביצוע תנועת חיתוך הלוך ושוב על חלק העבודה תוך סיבוב ביחס התאמה.
• יחס התנועה : חיתוך אנכי חוזר של מקדחה גלגל שיניים + סיבוב יוצר של החלק והכלי.
• יתרונות : יכול לעבד מבנים מורכבים כמו גלגלים פנימיים וגלגלים כפולים; עיבוי משטח השן טוב יותר בהשוואה לחיתוך (Ra 0.8–1.6 μm).
• הגבלה : יעילות נמוכה יותר בהשוואה לחיתוך; עלות כלים גבוהה יותר.
• דוגמאות ליישום : עיבוד טבעות גלגל שיניים פנימיות בתיבות הילוכים ו בגלגלי שיניים קטנים ומדויקים.

1.3.3 קיזוז גלגל שיניים

• עיקרון : מקדח הקיזוז והחלק מסתובבים במשולב תחת לחץ קל, ושיפור דיוק פרופיל השן מתרחש באמצעות פעולת הקרצוף של שולי המקדח. זהו תהליך גימור המשמש לגזירה לאחר חיתוך או עיצוב גלגל שיניים.
• יתרונות : יכול לתקן שגיאות פרופיל שן ולשפר את חלקות התמסורת של הגלגל; דיוק העיבוד מגיע לרמה DIN 6–7.
• דוגמאות ליישום : עיבוד סופי של גלגלי שיניים בתיבת הילוכים של רכב.

1.3.4 דיקור גלגל שיניים

• עיקרון : משתמש ב grinding wheel מעוצב או ב grinding wheel דרקוני כדי לדקר את משטח השן דרך תנועה יוצרת, בעיקר לגימור גלגלים קשה.
• יתרונות : דיוק גבוה במיוחד (עד דרגת DIN 3–4); יכול לעבד גלגלים עם משטח שיניים קשה (HRC 58–62).
• הגבלה : עלות גבוהה ויעילות נמוכה, בשימוש בדרך כלל בתחומים הדורשים דיוק גבוה.
• דוגמאות ליישום : גלגלי שיניים למנועי תעופה ואerospace וגלגלי שיניים במהירות גבוהה בתיבות הילוכים של טורבינות רוח.

02 עקרונות בסיסיים של חיתוך צורה

• תלות גבוהה בכלים : דיוק פרופיל השן תלוי ישירות בדיוק הקונטור של הכלי.
• אין תנועת ייצור : תהליך העיבוד אינו מדמה התאמת גלגלים, ותלוי רק בתנועה היחסית בין הכלי לחומר.
• גמישות גבוהה : מסוגל לעבד פרופילי שן לא סטנדרטיים (למשל שיניים קמורות, שיניים מרובעות).

2.1 יסודות מתמטיים

• עקרון הפרופיל : הצורה הגאומטרית של קצה החיתוך של הכלים תואמת במדויק את חלל שן הגליל.
• תנועה אינדקסית : משתמשים בהתקני אינדוקס (למשל, ראש חלוקה) לעיבוד שן-שנה כדי להבטיח עמידות גובה שיניים.

2.2 יתרונות וחסרונות

יתרונות

• ציוד פשוט : ניתן להשיג באמצעות מכונות טחינה רגילות.
• מתאים לייצור בודד, בכמויות קטנות או תיקון : אידיאלי למקרים של התאמה אישית ושימור.
• מסוגל לחרוט גלגלים עם מודול גדול במיוחד : כגון גלגלים המשמשים במכונות כרייה.

חסרונות

• דיוק נמוך : בדרך כלל דרגת DIN 9–10.
• יעילות נמוכה : דורש עיבוד שן אחר שן.
• גיוון כלים לקוי : נדרשים כלים מיוחדים עבור כל מודול.

2.3 תהליכי חיתוך צורה טיפוסיים

2.3.1 חיתוך גלגל שיניים באמצעות פрезה

• עיקרון : משתמש בפיזה דיסקית או בפיזה קצה; הפיזה מסתובבת לצורך חיתוך, והחתיכה נערכת שן אחר שן באמצעות ראש חלוק.
• יחס התנועה : סיבוב גזר (גיזום עיקרי) + תזוזה צירית של החלק + סיבוב אינדוקס
• תרחישי יישום : ייצור ביחידות בודדות וב партиות קטנות של גלגלי שיניים ישרים וגלגלי שיניים מסולבים; גלגלי שיניים במודול גדול (מודול ≥20 מ"מ) או גלגלי שיניים לשחזור
• מחקר מקרה : גלגלי שיניים במהירות נמוכה במשדרי כלי שיט (מודול 30, חומר: 42CrMo) מעובדים באמצעות מקדחה קצה + אינדקס CNC, עם רמת מחוספסות משטח שן של Ra 3.2 מיקרומטר

2.3.2 גיזום גלגל שיניים

• עיקרון : משתמש בגזר (כלי רב שיניים במדרגות) כדי לגזור את כל רווח השן במעבר אחד
• יחס התנועה : תנועה ליניארית של הגזר (גיזום) + חלק קבוע
• יתרונות : יעילות גבוהה מאוד (מסיים רווח שן אחד בכל דחיפה); דיון גבוה יחסית (עד דרגת DIN 7)
• הגבלה : מתאים רק לייצור המוני של גלגלי שיניים פנימיים או חיצוניים; עלות ייצור גבוהה של הגזר, אידאלי להזמנות גדולות של مواصفה אחת
• דוגמאות ליישום : ייצור המוני של טבעות סנכרון לאוטומוביל (זמן מחזור <10 שניות/יחידה)

2.3.3 טחינה לפי צורה

• עיקרון : משתמש בדיסקת גריסה מוצקה (בעלת עקמומיות המתאימה לחלל השן) לגלישת גלגלים קשיחים.
• יחס התנועה : סיבוב דיסקת הגריסה + אינדוקס של חומר העבודה.
• יתרונות : יכול לעבד גלגלים בעלי קשיות גבוהה (HRC >60); דיוק עד דרגה DIN 4 (שגיאת פרופיל שן <5 מיקרומטר).
• תחומי יישום : גימור של גלגלים למנועי תעופה וחלל וגלגלים של riducerים Präzisions.

03 השוואה ויישומים תעשייתיים של שני השיטות

השוואה בין שיטת ייצור לשיטת צורת חיתוך

יישומים תעשייתיים של שיטת ההפקה

3.1 קופלות טורבינות רוח

• דרישות : מומנט גבוה, אורך חיים ארוך (≥20 שנה).
• שילוב תהליכים : חיתוך שיניים (מיכון גס) → טיפול תרמי → דיקור גלגל שיניים (גימור).