Zobniki so tihi, nepogrešljivi junaki sodobnega sveta. Od zapletenega delovanja menjalnika vozila do kolosalne moči vetrne turbine so ti zobati sestavni deli temeljni za mehanski prenos moči. Stoletja je bila proizvodnja zobnikov prizadevanje za natančnost in učinkovitost, pri čemer so prevladovali uveljavljeni postopki, kot so rezkanje, oblikovanje in posnemanje. Vendar pa so neusmiljene zahteve sodobne industrije – po večjih proizvodnih količinah, večji stroškovni učinkovitosti in tesnejši integraciji komponent – ​​spodbudile razvoj transformativne tehnologije:Power Skiving.

Načelo obdelave z močnim luščenjem

V svojem bistvu je strojno luščenje neprekinjen generativni postopek rezanja, ki sinergistično združuje visokohitrostno vrtenje rezkalnega stroja z razporeditvijo orodja in obdelovanca pri oblikovanju zobnikov. Gre za kompleksen postopek "valjanja" ali "skobljanja", pri katerem se specializiran večzobni rezkar in surovec zobnika vrtita v natančno sinhroniziranem gibanju, podobnem zaklepanju.

Ključna značilnost power skivinga jekot presečišča osi (Σ)Za razliko od rezkanja z rezkalnim rezkalom (kjer sta osi orodja in obdelovanca pod kotom 90 stopinj, zamaknjenim za kot vijačnice) ali oblikovanja (kjer sta osi vzporedni), se pri rezkanju z rezkalnim rezkalom izvaja rezkanje z osmi orodja in obdelovanca, ki sta nastavljeni pod določenim, nevzporednim in neprekrivajočim se kotom. Ta kot je ključni dejavnik, ki omogoča ta postopek.

Ta skrbno izračunan kot ustvarja specifično relativno hitrost (zdrs) med rezalnimi robovi orodja in boki obdelovanca. Ko se orodje in surovec vrtita z visokimi hitrostmi, ta hitrost zdrsa ustvarja rezalno delovanje. Rezalno orodje, ki je podobno oblikovalnemu rezalniku, vendar ima kot vijačnice, z vsakim prehodom rezalnega roba učinkovito "odstrani" ali "lušči" material z surovca, pri čemer neprekinjeno ustvarja evolventni profil zoba, ko se obe komponenti vrtita.

Orodje: Srce procesa

Rezalnik za močno luščenje je zelo kompleksen in specializiran kos orodja. Običajno je izdelan iz trdno prevlečenega karbida za maksimalno togost in odpornost proti obrabi ali iz visokozmogljivega prašno metalurškega (PM) hitroreznega jekla (HSS). Zasnova orodja – vključno z njegovim kotom vijačnice, kotom cepilnega kota in profilom – se izračuna posebej za kinematični model stroja in natančno geometrijo ciljnega zobnika. Ta kompleksnost, specifična za orodje, je pomemben dejavnik pri skupnih stroških in nastavitvi postopka.

Prednosti in slabosti power skivinga

Kot vsak proizvodni proces tudi power skiving ponuja edinstven nabor kompromisov.

Prednosti:

Izjemna produktivnost: Je bistveno hitrejša (3–10-krat) od zobniškega oblikovanja in zelo konkurenčna rezkanju zobnikov. Za notranje zobnike je pogosto najbolj produktivna razpoložljiva metoda.

Neprimerljiva prilagodljivost: Postopek omogoča obdelavo notranjih in zunanjih zobnikov, pa tudi utorov, vijačnih zobnikov in čelnih zobnikov na enem samem stroju.

Zmogljivost »narejeno v enem«: Z enim samim nastavljanjem lahko izvaja grobo, delno fino in fino obdelavo. Prav tako je sposoben trdega luščenja ali obdelave zobnikov po toplotni obdelavi, kar lahko odpravi potrebo po naknadnih brušenjih.

Visoka kakovost: Pri uporabi togega, sodobnega stroja lahko z ročnim luščenjem izdelamo visoko natančne zobnike (npr. AGMA 10-11, DIN 6-7) z odlično površinsko obdelavo.

Rešuje zahtevne geometrije: Idealen je za dele z omejenim prostorom za orodje, kot so zobniki z ramo ali prirobnico, kjer odvalna plošča ne more teči ven. To je pogost izziv pri kompaktnih izvedbah menjalnikov.

Slabosti:

Visoki stroški strojnega kapitala: Postopek zahteva zelo napreden, tog in toplotno stabilen 5-osni (ali več) CNC stroj s popolno elektronsko sinhronizacijo, kar predstavlja znatno naložbo.

Kompleksen proces in orodja: Kinematika je izjemno kompleksna. Načrtovanje procesov zahteva sofisticirano programsko opremo za simulacijo za izračun poti orodij in preprečevanje trkov. Orodja sama so draga in specifična za uporabo.

Občutljivost nastavitve: Postopek je zelo občutljiv na pravilno nastavitev, zlasti na kot presečišča osi. Vsaka neusklajenost lahko drastično vpliva na življenjsko dobo orodja in kakovost dela.

Obvladovanje odrezkov: Hitro odstranjevanje velikih količin materiala lahko povzroči težave pri obvladovanju odrezkov, zlasti pri obdelavi globokih notranjih zobnikov, kjer se lahko odrezki naberejo.

Scenariji uporabe

Power skiving ni univerzalna zamenjava za vse druge postopke zobniške obdelave, je pa prevladujoča rešitev na specifičnih področjih z visoko vrednostjo, ki jih predvsem spodbuja množična proizvodnja.

Avtomobilska industrija: To je največji uporabnik. Postopek se pogosto uporablja za izdelavo notranjih komponent menjalnika, kot so zobniški venci, planetni zobniki in ohišja sklopk z utori. Njegova sposobnost hitrega in visoko natančnega ustvarjanja notranjih zobnikov in kompleksnih utorov je neprecenljiva za sodobne, kompaktne avtomatske in električne menjalnike vozil (EV).

Letalska in vesoljska industrija: Uporablja se za izdelavo utorov in zobnikov aktuacijskih sistemov, kjer sta visoka zanesljivost in kompleksne, lahke zasnove bistvenega pomena.

Industrijski stroji: Idealno za izdelavo komponent, kot so zobniki črpalk, sklopke in druge utorne gredi, kjer sta produktivnost in natančnost ključnega pomena.

Idealen kandidat za močno luščenje je komponenta srednje do velike količine, zlasti notranji zobnik ali zobnik z vmesnimi rameni, kjer lahko prihranek časa cikla upraviči visoko začetno naložbo v stroje in orodja.

Zaključek

Power skiving je uspešno preskočil iz 100 let starega teoretičnega koncepta v sodobno proizvodno silo. Z združitvijo hitrosti rezkanja z zobniškim rezanjem in fleksibilnosti oblikovanja je temeljno premostil kritično vrzel v proizvodnji zobnikov. Ponuja neprimerljivo rešitev za velikoserijsko proizvodnjo notranjih zobnikov in kompleksnih utornih komponent, kar povečuje učinkovitost in omogoča naslednjo generacijo kompaktnih, energetsko gostih mehanskih sistemov. Z nenehnim razvojem tehnologije obdelovalnih strojev, programske opreme za simulacije in zasnove rezalnih orodij se bo uporaba Power skiving-a še naprej širila, kar bo še utrdilo njegovo vlogo revolucionarne sile v proizvodnji zobnikov.