Krumpliaračiai yra tylūs, nepakeičiami šiuolaikinio pasaulio herojai. Nuo sudėtingo transporto priemonės transmisijos veikimo iki milžiniškos vėjo turbinos galios – šie dantyti komponentai yra mechaninio energijos perdavimo pagrindas. Šimtmečius krumpliaračių gamyba buvo tikslumo ir efektyvumo siekis, kuriame dominavo nusistovėję procesai, tokie kaip frezavimas, formavimas ir pratraukimas. Tačiau nenutrūkstami šiuolaikinės pramonės reikalavimai – didesniems gamybos kiekiams, didesniam ekonomiškumui ir glaudesnei komponentų integracijai – paskatino transformuojančios technologijos kūrimą:Power Skiving.

Power Skiving apdirbimo principas

Iš esmės, power skiving yra nuolatinis generatyvinis pjovimo procesas, sinergiškai sujungiantis didelio greičio frezavimo sukimąsi su įrankio ir ruošinio išdėstymu formuojant krumpliaračius. Tai sudėtingas „valcavimo“ arba „obliavimo“ procesas, kai specializuotas daugiadantis pjaustytuvas ir krumpliaračio ruošinys sukasi tiksliai sinchronizuotu, į vieną jungtį panašiu judesiu.

Būdingas galingo slydimo bruožas yra tas, kadašių susikirtimo kampas (Σ)Skirtingai nuo frezavimo frezavimo (kai įrankio ir ruošinio ašys yra 90 laipsnių kampu, atskirtu spiralės kampu) arba formavimo (kai ašys yra lygiagrečios), power skiving procesas vyksta nustatant įrankio ir ruošinio ašis konkrečiu, nelygiagrečiu ir nesikertančiu kampu. Šis kampas yra pagrindinis proceso veiksnys.

Šis kruopščiai apskaičiuotas kampas sukuria tam tikrą santykinį greitį (slydimą) tarp įrankio pjovimo briaunų ir ruošinio šonų. Įrankiui ir ruošiniui sukant dideliu greičiu, šis slydimo greitis sukuria pjovimo veiksmą. Pjovimo įrankis, panašus į formuojantį pjaustytuvą, bet turintis spiralės kampą, efektyviai „nuplėšia“ arba „nulupia“ medžiagą nuo ruošinio su kiekvienu pjovimo briaunos judesiu, nuolat generuodamas evolvencinį danties profilį, abiem komponentams sukant.

Įrankiai: proceso esmė

Pjovimo, skirto slydimui, pjaustytuvas yra labai sudėtingas ir specializuotas įrankis. Paprastai jis gaminamas iš vientisos dangos kietmetalio, siekiant maksimalaus standumo ir atsparumo dilimui, arba iš didelio našumo miltelinio metalurginio (PM) greitapjovio plieno (HSS). Įrankio konstrukcija, įskaitant jo spiralės kampą, nuolydžio kampą ir profilį, apskaičiuojama specialiai pagal staklių kinematinį modelį ir tikslią tikslinės krumpliaračio geometriją. Šis su įrankiu susijęs sudėtingumas yra reikšmingas veiksnys, lemiantis bendras proceso sąnaudas ir nustatymus.

Power Skiving privalumai ir trūkumai

Kaip ir bet kuris gamybos procesas, power skiving siūlo unikalų kompromisų rinkinį.

Privalumai:

Itin didelis našumas: Tai žymiai greitesnis (3–10 kartų) metodas nei krumpliaračių formavimas ir labai konkurencingas frezavimui. Vidinių krumpliaračių apdirbimui tai dažnai yra našiausias įmanomas metodas.

Neprilygstamas lankstumas: Šiuo procesu vienoje mašinoje galima apdirbti tiek vidinius, tiek išorinius krumpliaračius, taip pat griovelius, sraigtinius ir cilindrinius krumpliaračius.

„Atlikta vienu metu“ galimybė: vienu nustatymu galima atlikti grubų apdirbimą, dalinį apdirbimą ir apdailą. Taip pat galima atlikti kietąjį šlifavimą arba terminio apdorojimo krumpliaračių apdirbimą, todėl gali nereikėti vėlesnių šlifavimo operacijų.

Aukšta kokybė: Atliekant power skiving procesą standžioje, modernioje staklėje, galima pagaminti didelio tikslumo krumpliaračius (pvz., AGMA 10-11, DIN 6-7) su puikia paviršiaus apdaila.

Išsprendžia sudėtingas geometrines detales: idealiai tinka detalėms su ribotu įrankio laisvumu, pavyzdžiui, krumpliaračiams su pečiu ar flanšu, kur negali išsikišti freza. Tai dažnas iššūkis kompaktiškose transmisijų konstrukcijose.

Trūkumai:

Didelės mašinos kapitalinės sąnaudos: procesui reikalingos itin pažangios, tvirtos ir termiškai stabilios 5 (ar daugiau) ašių CNC staklės su puikia elektronine sinchronizacija, o tai reiškia didelę investiciją.

Sudėtingas procesas ir įrankiai: kinematika yra itin sudėtinga. Proceso planavimui reikalinga sudėtinga modeliavimo programinė įranga, skirta įrankių trajektorijoms apskaičiuoti ir susidūrimams išvengti. Patys įrankiai yra brangūs ir priklauso nuo konkretaus taikymo.

Nustatymų jautrumas: procesas yra labai jautrus teisingam nustatymui, ypač ašių susikirtimo kampui. Bet koks nesuderinamumas gali smarkiai paveikti įrankio tarnavimo laiką ir detalės kokybę.

Drožlių valdymas: Didelio kiekio medžiagos šalinimas dideliu greičiu gali sukelti drožlių valdymo problemų, ypač apdirbant gilius vidinius krumpliaračius, kur drožlės gali susikaupti.

Taikymo scenarijai

Power skiving nėra universalus visų kitų krumpliaračių procesų pakaitalas, tačiau tai yra dominuojantis sprendimas specifinėse, didelės vertės srityse, kurias pirmiausia lemia masinė gamyba.

Automobilių pramonė: tai didžiausia šio proceso naudotoja. Šis procesas plačiai naudojamas gaminant vidinius transmisijos komponentus, tokius kaip žiediniai krumpliaračiai, planetariniai krumpliaračiai ir sankabos korpusai su iškyšomis. Jo gebėjimas greitai ir labai tiksliai sukurti vidinius krumpliaračius ir sudėtingus iškyšulius yra neįkainojamas šiuolaikinėms, kompaktiškoms automatinėms ir elektra varomų transporto priemonių (EV) transmisijoms.

Aviacija ir kosmosas: Naudojama griovelių ir pavaros sistemų krumpliaračių gamybai, kur svarbiausias yra didelis patikimumas ir sudėtingos, lengvos konstrukcijos.

Pramoninės mašinos: idealiai tinka gaminti tokius komponentus kaip siurblių krumpliaračiai, movos ir kiti velenai su dantytais kraštais, kur svarbiausias našumas ir tikslumas.

Idealus kandidatas power skiving procesui yra vidutinio ir didelio kiekio komponentas, ypač vidinė krumpliaratis arba krumpliaratis su trukdančiais pečiais, kai ciklo laiko sutaupymas gali pateisinti dideles pradines investicijas į mašinas ir įrankius.

Išvada

Mašininis šlifavimas sėkmingai perėjo nuo 100 metų senumo teorinės koncepcijos prie šiuolaikinės gamybos galios. Sujungus frezavimo greitį su formavimo lankstumu, jis iš esmės panaikino kritinę spragą krumpliaračių gamyboje. Jis siūlo neprilygstamą sprendimą dideliems vidinių krumpliaračių ir sudėtingų griovelių komponentų gamybos kiekiams, didindamas efektyvumą ir sudarydamas sąlygas kurti naujos kartos kompaktiškas, galingas mechanines sistemas. Tobulėjant staklių technologijoms, modeliavimo programinei įrangai ir pjovimo įrankių konstrukcijoms, mašininio šlifavimo naudojimas turėtų plėstis, dar labiau sustiprindamas jo, kaip revoliucinės jėgos krumpliaračių gamyboje, vaidmenį.