نوشته شده توسط : سهیل پوررحیمی
روش های تولید چرخ دنده ها
- ریخته گری1 :
• مناسب برای سرعت های پایین و دقت ابعادی مورد نیاز پایین
- فرم دادن2 :
• قطعات با تغییر شكل پلاستیك مواد تولید می شوند، روش هایی مانند :
o اكستروژن (چرخ دنده های آلومینیمی یا مسی)
o تزریق پلاستیك (چرخ دنده های ترموپلاستیكی مثل نایلونو پلی كربنید)
• مناسب برای دقت های ابعادی متوسط و تولید انبوه
- متالورژی پودر3 :
• ممزوج شدن ذرات پودرهای فلزات تحت درجه حرارت بالا و فشار داخل قالب
• مناسب برای چرخ دنده های فلزی كوچك و تولید انبوه
- ماشین كاری4
• براده برداری از یك قطعه خام استوانه ای شكل به منظور ایجاد شكل دندانه
• مناسب برای انتقال قدرت، سرعت های بالاتر، بارهای بیشتر و دقت های بالا در انتقال حركت




روش فرزكاری
• حركت دورانی یك ابزار برش و حركت چرخ دنده خام در جهت عرض دندانه برای ایجاد هر دندانه.
• دندانه ها یكی یكی ایجاد می شوند.



در فرم تراشی یا فرزكاری فرم، از نوعی ابزار به شكل فضای مورد نظر بین دو دندانه ی مجاور، استفاده می شود. در بیش تر موارد، ابزار تراش چند دندانه به كار گرفته می شود.
برای ایجاد عمق دندانه به اندازه ی مورد نظر، ابزار تراش را در جهت شعاعی به طرف مركز چرخ دنده خام تغذیه كرده و برای به وجود آوردن پهنای دندانه به اندازه ی مطلوب، آن را در جهت عرض دندانه حركت می دهند. پس از تكمیل یك دندانه، ابزار را از دندانه خارج كرده و چرخ دنده ی خام را به اندازه ی لازم می چرخانند و تراش كاری فضای دندانه ای بعدی آغاز می شود. به طور كلی، فرم تراشی یك روش ساده و انعطاف پذیر برای ماشین كاری چرخ دنده است. وسائل و ابزار مورد نیاز نسبتاً ساده هستند، و غالبا از ماشین های ابزار استاندارد (ماشین فرز) استفاده می شود. با این وجود، این روش در بیش تر موارد كند است و از آن گذشته، مسئول دستگاه باید دقت زیادی به خرج دهد. بدین جهت، از این روش بیشتر در مواردی كه تولید تنها یك یا چند چرخ دنده مورد نظر باشد، استفاده می شود.
برای چرخ دنده سازی به روش فرم تراشی، تیغچه فرز فرم بر روی میل ماشین فرز و چرخ دنده خام بر روی میله ای كه بین دو مرغك سر تقسیم كننده قرار گرفته است، بسته می شود. برای تراشیدن چرخ دنده ی مارپیچ باید میز ماشین تحت زاویه ی مارپیچ دندانه ی چرخ بسته و سرتقسیم كننده را از طریق جعبه دنده به پیچ طولی میز متصل كرد، تا چرخ دنده ی خام در حین حركت طولی بچرخد.
معمولا برای فرم تراشی چرخ دنده به وسیله ی ماشین فرز از تیغچه های فرز استاندارد استفاده می شود. در ایالات متحده برای هر گام قطری هشت اندازه تیغچه وجود دارد كه می توانند چرخ دنده هایی با تعداد دندانه های مشخص را بتراشند.
از نظر تئوری هیچ تیغچه ای نمی تواند در تمام محدوده ی اندازه ی طراحی شده، دندانه هایی با مقطع كامل و بدون نقص بتراشد. لیكن، تغییرات مقطع دندانه در سرتاسر محدوده ی كار هر تیغچه بسیار مختصر است و در بیشتر موارد عملی نتایج مطلوب حاصل می شود. در شرایطی كه به دقت بیشتری نیاز باشد، می توان از تیغچه های با شماره ی نیم (مثل 5/3) استفاده كرد.
تیغچه برای كلیه ی اندازه های گام قطری معمولی با زاویه های فشار 5/14 درجه و 20 درجه وجود دارد. اگر مقدار فلزی كه باید برای ایجاد فاصله ی دندانه برداشته شود زیاد باشد، از تیغچه ی خشن تراش استفاده می شود. كناره های پله ای تیغچه ی خشن تراش قسمت عمده ی فلز را برمی دارد و فقط مقدار كمی از آن برای پرداخت كاری به وسیله ی تیغچه فرم معمولی باقی می ماند.
چرخ دنده ی مخروطی با دندانه ی مستقیم را می توان به وسیله ی ماشین فرز تراشید، ولی این كار به ندرت صورت می گیرد. از آنجا كه شكل مقطع دندانه از یك سر، تا سر دیگر دندانه تغییر می كند، پس از تراشیدن انتهای كوچك تر دندانه با مقطع مناسب، لازم است رابطه بین تیغچه و چرخ دندانه ی خام تغییر داده شود. پس از آن، برای ایجاد شكل مقطع درست در سرتاسر طول دندانه، تراشه برداری های ظریف دیگری از كناره های دندانه صورت می گیرند.
اگرچه فرم تراشی چرخ دنده به وسیله ی ماشین فرز فرایندی انعطاف پذیر است و برای تولید چرخ دنده هایی كه قرار نیست در سرعت های زیاد كار كنند یا لازم نیست فوق العاده ساكت باشند مناسب است. لیكن فرایندی كند بوده و به كارگر ماهر نیاز دارد. از ماشین های نیمه خودكار كه با فرم تراشی چرخ دنده می سازند، استفاده فراوان می شود. روش كار اساساً شبیه فرم تراشی با ماشین فرز است، با این تفاوت كه پس از تنظیم ماشین، بقیه ی كارها به صورت خودكار انجام می شود. چرخ دنده هایی كه به وسیله ی ماشین خود كار تولید می شوند دقیق تر از آنهایی نیستند كه با ماشین فرز تراشیده می شوند، ولی احتمال خطا در آنها كمتر است و به خاطر نیاز به نیروی انسانی كمتر، بسیار ارزان تر هستند البته برای تولید زیاد، از فرم تراشی استفاده نمی شود.
خان كشی1 و ماشینهای آن
• دندانه های ابزار برش روی یك سطح مخروطی شكل قرار دارند و با حركت در امتداد طول چرخ دنده خام، فرم دندانه ها را به تدریج ایجاد می كنند.
• این روش بیشتر برای تولید دندانه های داخلی استفاده می شود.

خان كشی یك نوع عملیات براده برداری است كه در این روش از وسیله ای بنام سوزن خان كشی كه دارای لبه های برنده متقاطع و یا مركب می باشد استفاده می گردد. وسیله برنده روی یك سطح و یا از میان سوراخهای مورد خان كشی بوسیله فشار و كشش عبور كرده و براده برداری صورت می گیرد. عملیات خان كشی در صنایع ماشین سازی كاربرد وسیعی در عمل داشته زیرا كه هر دو عمل خشن كاری و پرداخت كاری در یك مرحله عبور سوزن انجام می گیرد. در این صورت سرعت عمل در خان كشی نسبت به سایر ماشینها در سطح بالایی است. دقت ابعادی بالا، نرمی و پرداختی سطوح و دقت زیاد این روش از دیگر مزایای خان كشی است.
عملیات خان كشی
برای انجام عملیات خان كشی از وسیله ای بنام سوزن خان كشی استفاده می گردد كه بصور مختلف طراحی و برای شكل دادن قطعات دستگاههای صنعتی بكار می برند روی محیط سوزن خان كشی دندانه ها بطریقی تعبیه شده اند كه قادرند در یك مرحله فرم دلخواه را بدست آورند.





خان كشی چرخ دنده های ساده
ماشین تندبر میشیكان تولز در حداقل زمان قادر است چرخ دنده های ساده استوانه ای از مدول 12-2 میلی متر با قطر مرجع 500-25 میلی متر و عرض دندانه تا دندانه تا 150 میلی متر را تولید كند. از این روش در تولید انبوه چرخ دنده های ساده خارجی با دقت محدود و تولید قطعاتی مشابه چرخ دنده ها با هر پروفیل دندانه یا فاصله نامنظم بین دندانه ای، استفاده می شود. در موارد خاص نیز از این فرایند برای تولید چرخ دنده های ساده داخلی نیز استفاده می شود.



فرایند
قطعه كاری كه زیر كلگی ابزار در حالت عمودی محكم گرفته می شود، باعث حركت خانكش می شود كه سیستم آن هیدرولیكی است. تیغه های تندبری فرم دار و سنگ خورده را باید در حالت شعاعی روی ابزارگیر سوار كرده تا در تمام فواصل آن به طور همزمان قرار گیرند. موقعیت شعاعی تیغه ها را یك واحد مخروطی دو پله تعیین می كند كه هدایت زبانه تیغه ها را به عهده دارد.
بعد از هر پاس، واحد مخروطی به طرف بالا یك حركت كوچك می كند تا در طی پاس برگشت روبه پایین چرخ دنده، ابزار برش آزاد شود، البته با كمك پوسته خارجی مخروط داخلی. بعد از هر پاس برگشت چرخ دنده، واحد مخروطی به طرف پایین حركت می كند تا خلاصی را از بین ببرد تا باز به تمام تیغه ها مقداری دیگر بار دهد و به سوی سایز پرداخت قطر ریشه چرخ دنده پیش برود البته با كمك پوسته داخلی مخروط بیرونی.
دیسكهای خانكش
قسمت پرداخت خانكشها
هنگام تولید چرخ دنده های داخلی با روش خانكش از قسمتهای پرداخت كه اعضای آنها به عنوان دیسك سنگ خورده خانكش عمل می كنند، جهت پرداخت كاری استفاده می شود. بدین ترتیب از فرایند خانكشی جهت تولید چرخ دنده های داخلی با دقت مورد نیاز صنایع چرخ دنده سازی استفاده می شود.





كله زنی
• حركت رفت و برگشتی یك ابزار برش به شكل شانه دنده یا چرخ دنده معمولی، در جهت عرض دندانه چرخ دنده خام



شكل واقعی روش شكل دادن و ابزار برش پنیون برنده

در ماشین كله زنی، ابزار برشی و قطعه خام چرخ دنده در یك حركت غلتشی متناسب با نسبت چرخ دنده دو چرخ دنده استوانه ای با محورهای موازی، با هم درگیر می شوند. ابزار برشی در عین حال در امتداد محور خود نوسان پیدا كرده و بر عمل برش اثر می گذارد. طی پاسهای برگشت ابزار، ابزار برشی یا چرخ دنده آزاد شده تا بازگشت آزاد ابزار برشی تضمین گردد.
در فرایند كله زنی، از ابزارهای برشی نوع پینیون استفاده می شود:
چرخ دنده های استوانه ای مارپیچی و ساده داخلی و خارجی و راكهای دندانه راست و مارپیچی، تیغه های چرخ دنده، چرخ دنده های شانه ای، هزار خاریهای اینولوت داخلی و خارجی، هزار خاریهای وجوه موازی، چرخكهای زنجیر غلتكی، چرخكهای زنجیری بی صدا و هر پروفیل خاصی از چرخ دنده های استوانه ای كه امكان تولید آن در یك فرایند كله زنی وجود داشته باشد.
تمام چرخ دنده های ساده اینولوت با پروفیل دندانه راك مبنای یكسان تنها به یك ابزار برشی برای هر تعدادی از دندانه در فرایند تولید نیاز دارند. فرایند كله زنی هم در تولید انبوه و هم در تولید محصول تكی كاربرد دارد.
انواع ابزارهای برشی و دقت آنها
نحوه نصب ابزار برشی بر روی ابزارگیر1 و شكل چرخ دنده، فرم مبنای ابزار برشی را تعیین می كند:
a) ابزارهای كله زنی نوع دیسكی برای چرخ دنده های داخلی و خارجی بزرگ.
b) ابزارهای كله زنی نوع هاب (برای تراش چرخ دنده هایی كه شكل آنها به خاطر تداخل ناشی از اتصال پیچ و مهره اجازه استفاده از ابزارهای برشی نوع دیسكی را نمی دهد).
c) ابزارهای برشی كله زنی ساقه دار با ساقه مخروطی برای چرخ دنده های داخلی با قطر مرجع كوچك.
d) ابزارهای برشی كله زنی داخلی نوع هاب برای تولید هزار خاریهای داخلی كه به خاطر شكل خاص آنها نمی توان آنها را با ابزارهای برشی خارجی تولید كرد.
از آنجا كه ابزارهای برشی نوع هاب پیچ دار و با ساقه استوانه ای تحت شرایط كاری و تولید، مركزیت مطلوبی را تضمین نمی كنند، تنها در موارد استثنایی تولید می شوند. در بسیاری از حالات می توان به جای آنها از ابزارهای برشی نوع هاب یا نوع با ساقه مخروطی استفاده كرد.
انواع ابزارهای برشی مورد نیاز بر حسب روش تراش به شرح زیر می باشد:
ابزارهای برشی پرداخت، ابزارهای خشن تراشی، ابزارهای برشی پیش از سنگ زنی، ابزارهای برشی قبل از (شاب زنی)، ابزارهای برشی تاپینگ.

شرایط كاری
مفروضات در مورد دقت دندانه چرخ دنده :
غلتش واقعی بدون سر خوردن در دوایر مولد و شكل دقیق هندسی ابزار برشی، و برای حداكثر براده برداری و به دست آوردن بهترین كیفیت سطح :
پیشروی مماسی (دورانی) و تعداد پاسها براده برداری ابزار برش و مقرون به صرفه بودن طول عمر ابزار.
الزامات :
بازرسی دوره ای ماشین ابزار، نگهداری مناسب از ابزار برشی، انتخاب درست تعداد دوران و پیشروی، استفاده از مایع خنك كننده مناسب، دقت كافی در تیز كردن ابزار برشی و بازرسی اندازه های چرخ دنده.
دقت زیاد قابل دسترسی در چرخ دنده در فرایند كله زنی به دلایل زیر است:
تعداد پاسها را می توان بدون وابستگی به پیشروی مماسی كنترل كرد. كه در این جا مقدار برش برای دندانه های هاب زیاد می شود. كنترل اتوماتیك پرداخت- كنترل اتوماتیك ابزارهای خشن تراشی و پرداختكاری كله زنی سرعت برش پرداخت را تا دو برابر افزایش می دهد و می توان پیشروی دورانی تا حد مورد دلخواه كاهش و تعداد پاسهای برش را نیز تا دو برابر نمود و به این ترتیب سطح پرداخت خوبی به دست می آید. دنده چرخ دنده تنها با برشهای یك دنده از ابزار برشی به وجود می آید.
ابزار دارای شكل ساده ای است، به آسانی می توان آن را ساخت و با دقت كافی اندازه گیری كرد. نصب ابزار برشی ماشین كله زنی باید نیازهای لنگی محوری و شعاعی را برآورده كند: انحراف قابل قبول 0.005mm‌ یا با بالاترین دقت یعنی 0.003mm.
برای انجام این فرایند، باید ابزار و چرخ دنده خام، محكم بر روی محورهای مربوط به خود بسته و دو محور با چرخ دنده های مناسب به یكدیگر مربوط شوند تا ابزار و چرخ دنده ی خام با سرعت های گام خطی مساوی، نسبت به یكدیگر بچرخند. برای شروع عملیات تراش، ابزار حركت رفت و آمدی می كند و در فاصله هر رفت و برگشت قدری در جهت شعاعی بطرف چرخ دنده ی خا م تغذیه می شود. پس از ایجاد دندانه با عمق كافی، در فاصله ی هر ضربه، ابزار و چرخ دنده خام را مختصری می چرخانند.

چرخ دنده خام بر روی یك محور چرخنده قائم و ابزار در انتهای پایین یك محور قائم دیگر كه حركت رفت و آمدی نیز دارد، نصب می شود. دو محور چرخنده از طریق جعبه دنده به هم متصل هستند، به طوری كه می توان چرخ دنده های خام و ابزار را با سرعت های گام خطی یكسان چرخانید. در پاره ای از ماشین ها، عمل تراش در هنگام حركت رو به بالا و در برخی دیگر هنگام حركت رو به پایین صورت می گیرد. در انتهای هر مسیر تراش، محوری كه چرخ دنده ی خام بر روی آن بسته شده است قدری عقب می آید تا فضای آزاد بین ابزار در مسیر برگشت و چرخ دنده ی خام ایجاد شود.


ابزار معمولی از جنس فولاد تندبر است كه ممكن است به منظور افزایش مقاومت در مقابل سایش با لایه ای از نیترید تیتانیم (TiN) فوق سخت به روش بخار نشانی فیزیكی (PVD) پوشانده شده باشد. اخیرا ابزارهای بشقابی شكل دورانداختنی (یك بار مصرف) برای تولید چرخ دنده به بازار آمده اند كه نیاز به سنگ زنی و پوشش دادن مجدد ابزارهای معمولی را از میان برمی دارند. سنگ زنی مجدد یك ابزار ، مستلزم دو عمل تنظیم روی ماشین است. از آنجا كه ابزارهای دورانداختنی همه به یك اندازه هستند، تنظیم مجدد ماشین پس از تعویض ابزار ضروری نیست.
برای شروع عمل تراش پیش از هر مسیر تراش، ابزار در حالی كه همراه چرخ دنده ی خام می چرخد، شروع به تغذیه به طرف داخل می كند. پس از ایجاد عمق مناسب، تغذیه به داخل متوقف شده و ابزار چرخ دنده و خام به چرخش خود ادامه می دهند تا تمام دندانه ها طی فرایند تولید ایجاد شوند.
با این نوع ماشین ها می توان چرخ دنده با دندانه های مستقیم یا مارپیچ تراشید. برای تراشیدن دندانه های مارپیچ، ابزار و چرخ دنده و خام در هر مسیر رفت و برگشت ابزار، حركت نوسانی- دورانی دارند. جهت چرخش در مسیر تراش، عكس جهت چرخش در مسیر بازگشت است. به خاطر آن كه تنظیم پایان مسیر چرخش در هر نقطه ای دلخواه امكان پذیر است، از ماشین های صفحه تراش چرخ دنده مشخصاً در تراشیدن چرخ دنده های خوشه ای استفاده می شود. برخی ماشین های صفحه تراش چرخ دنده را می توان به دو چرخ دنده ی تراشنده (معمولا با قطرهای متفاوت) مجهز ساخت. از این ماشین ها می توان برای تراش چرخ دنده های داخلی نیز استفاده كرد.
راهنمای مارپیچ و زاویه مارپیچ چرخ دنده
حركت مارپیچی رفت و برگشت محور ابزار توسط یك راهنمای مارپیچی صورت می گیرد، كه به جای راهنمای ساده (در چرخ دنده های ساده) روی یاتاق محور نصب شده است و می توان آنها را در تمام ماشینهای كله زنی به كار برد.
در حالی كه ماشینهای كله زنی قدیمی دارای راهنماهای مارپیچی از نوع یاتاقان كشویی معمولی بودند، ماشینهای كله زنی پر سرعت جدید مجهز به راهنما و یاتاقانهای هیدرواستاتیك هستند. از مزایای این ماشینها می توان به نداشتن فرسودگی، راحت كار كردن آنها به نداشتن اصطكاك مكانیكی و تعادل كامل جرم روی محور ابزارگیر، اشاره كرد. این كیفیتها شرایط براده برداری را بهتر می كنند به ویژه اگر زاویه مارپیچ بزرگ، تعداد پاسهای براده برداری زیاد و نیروی برش بالا باشد.


تراش چرخ دنده های مارپیچی دوبله (جناغی) به روش كله زنی
چرخ دنده های مارپیچی دوبله را كه دارای دندانه های پیوسته هستند، تنها می توان با ابزارهای برشی نوع پینیون و با استفاده از ماشینهای كله زنی مارپیچی دوبله تولید كرد. ابزارهای كله زنی جفت با روش تیز كاری ویژه و لبه های برش روبه رو، روی ابزارگیرهای هم محور، حین حركت غلتشی با چرخ دنده، حركت مارپیچی نوسانی دیگری به آنها اضافه می شود كه این حركت با دو راهنمای مارپیچی با جهت مارپیچ مخالف و لید یكسان هدایت می شود. بدین ترتیب قسمتهای چپ و راست چرخ دنده مارپیچی به صورت دوبله تراش می خورد.




انواع ماشین های صفحه تراش چرخ دنده مخصوص انبوه سازی ساخته شده اند. ماشین صفحه تراش چرخ دنده ی گردان، در واقع ده واحد صفحه تراش نصب شده بر روی یك پایه ی گردان با مكانیزم حركت مشترك است. در هر لحظه، نُه چرخ دنده در حال تراشیده شدن هستند و در واحد دهم، چرخ دنده تمام شده از ماشین باز و یا چرخ دنده ی خام به ماشین بسته می شود. در ماشین صفحه تراش چرخ دنده اقماری، شش چرخ دنده ی خام با حركت اقماری دور یك چرخ دنده ی تراشنده ی بزرگ مركزی می چرخند. یك قسمت از چرخ دنده بدون دندانه است تا بتوان از آنجا چرخ دنده ی ساخته شده را برداشت و چرخ دنده ی خام را روی محور خالی شده بست.
ماشین های صفحه تراش چرخ دنده با كنترل عددی كامپیوتری امروزی (CNC) مجهز به سیستمهای رفت و آمدی هیدرومكانیكی هستند كه در آنها سرعت برش در حین تراش در مسیر برگشت، یكنواخت نگاه داشته می شود. سرعت این ماشین ها بین 500 تا 1700 دور بر دقیقه است و در آنها از ابزار تراش با پوشش TiN استفاده می شود. این ابزارها عمر مفید زیادتری دارند.
ماشین های چرخ دنده تراش با ابزار مارپیچ (هاب1)
• دندانه های ابزار برش مانند یك حلزون2 حول یك استوانه قرار دارند و چرخ دنده خام مثل یك چرخ حلزون با آن تماس پیدا كرده و شكل می گیرد.
• سه نوع حركت پیشروی3 در هاب زدن وجود دارد.

شكل شماتیك روش هاب


شكل واقعی روش هاب




ابزار هاب

در پشت هر یك از سطح های تراش مارپیچ، خلاصی ایجاد شده است. مقطع دندانه در سطح عمود بر خط مارپیچ، شبیه دندانه ی سطح دندانه دار است. (ابزار تراش مارپیچ را می توان یك پیچ حلزونی بریده بریده نیز فرض كرد.)

طرز كار ابزار تراش مارپیچ هنگام تراش كاری چرخ دنده ی صاف در شكل مربوطه نمایش داده شده است. برای تراشیدن چرخ دنده ی صاف، محور ابزار تراش باید تحت زاویه ی مارپیچ ابزار نسبت به محور چرخ دنده خام بسته شود. در تراش كاری چرخ دنده های مارپیچ، زاویه ی مارپیچ چرخ دنده به انحراف محور تراش افزوده می شود. تراش كاری چرخ دنده با ابزار تراش مارپیچ یك عمل پیوسته است كه در آن ابزار تراش مارپیچ و چرخ دنده ی خام به وسیله ی جعبه دنده به هم مربوط شده اند. برای شروع عمل تراش، ابزار تراش را طوری تنظیم می كنند كه از چرخ دنده ی خام جدا باشد و سپس آن را آن قدر بطرف داخل حركت می دهند تا عمق مطلوب دندانه ایجاد شود. سپس ابزار تراش مارپیچ به موازات محور چرخش چرخ دنده ی خام، تغذیه می شود. با چرخش چرخ دنده ی خام، دندانه ها تولید می شوند و تغذیه ی ابزار در پهنای چرخ دنده ی خام، پهنای مناسب به دندانه می دهد.

از آن جا كه چرخ دنده تراشی با ابزار مارپیچ، یك عمل پیوسته با ابزار چند لبه است، سریع و اقتصادی می باشد و تعداد بیشتری چرخ دنده توسط این فرایند نسبت به سایر فرایندها تولید می شود. كیفیت چرخ دنده های تولیدی با این فرایند بسیار خوب است و تهیه محورهای خارخور و هزارخار نیز با این روش میسر است. ابزارتراش ممكن است تك راهه، دو راهه یا سه راهه باشد. ابزارهای تراش چند راهه آهنگ تولید را بالا می برند ولی دقت كار آنها به اندازه ی دقت كار ابزارهای چرخ دنده تراش مارپیچ یك راهه نیست.
ماشین های چرخ دنده تراش با ابزار مارپیچ در اندازه های گوناگون ساخته می شوند. ماشین هایی كه برای تراش چرخ دنده های بزرگ و دقیق به كار می روند، معمولا در اتاق های مخصوص با دمای كنترل شده نصب می شوند. دمای سیال تراش كاری به دقت كنترل می شود تا از تغییر ابعاد و عدم دقت حاصل از تغییرات دما جلوگیری شود.
تراش چرخ دنده های داخلی
چند سالی است كه از فرایند حلزون تراش در تراش چرخ دنده های داخلی مارپیچی و ساده مورد استفاده قرار می گیرد.
ماشین حلزون تراش شبیه ماشین چرخ دنده زنی هاب است كه به جای كلگی هاب دارای كلگی تراش است. ابزار تراش یك ابزار كله زنی مارپیچی تیز شده یا یك ابزار كله زنی ساده می باشد. شرایط درگیری آن با چرخ دنده داخلی مثل شرایط درگیری هاب و چرخ دنده داخلی است كه تعداد استارتهای آن با تعداد دندانه های ابزار برابر است اما تنها یك دندانه در هر استارت.
ابزار تراش مثل یك تیغه فرز تك دندانه در ابزارگیر تراش نصب می شود كه روی محورهای ظاهری با چرخ دنده داخلی درگیر می شود. این شرایط نیاز به این دارد كه تنها چرخ دنده های داخلی با قطرهای مرجع كاملا بزرگ (تقریبا 300mm به بالا) و با عرض دندانه محدود (بسته به طرح كلگی تراش و نصب ابزار) با این فرایند تولید شوند.

تولید چرخ دنده به روش شكل دادن غلتكی سرد
در سال های اخیر، روش شكل دادن غلتكی سرد توسعه ی فراوان یافته و امروزه مقادیر بسیار زیادی چرخ دنده با این روش ساخته می شوند. همان طور كه در شكل مربوطه مشاهده می شود، این فرایند اساساً همانند شكل دادن غلتكی رزوه است، با این تفاوت كه در بیشتر موارد امكان شكل دادن دندانه ها طی یك دور چرخش چرخ دنده ی خام وجود ندارد و غلتك ها طی چند دور چرخش، به تدریج در جهت طول قطعه تغذیه می شوند.

همان گونه كه در شكل مشاهده می شود، به خاطر سیلان فلز كه در سطوح طرفین هر دندانه صورت می گیرد، سطوح فوقانی دندانه های تولیدی با این روش، صاف نبوده و از نظر شكل درست نیستند (یك خط فرو رفته بین دو برآمدگی در شكل). لیكن از آنجا كه سطح فوقانی دندانه دخالتی در امر درگیری دو چرخ دنده ندارد، این امر اشكالی تولید نمی كند، البته به شرط این كه فضای آزاد بین دندانه چرخ دنده جفت شونده با آن كافی باشد. در صورت لزوم می توان با یك تراش كاری سبك سطح فوقانی را صاف و قطر قسمت بالای دندانه را تصحیح كرد.
غلتك های شكل دهنده ی سخت شده بسیار دقیق ساخته می شوند و در نتیجه، چرخ دنده های تولیدی به روش شكل دادن غلتكی غالبا از دقت بسیار خوبی برخوردارند. علاوه بر این، كار سرد شدید موجب ایجاد دندانه هایی با سطوح بسیار صاف و سخت تر از چرخ دنده های ماشین كاری شده ی معمولی می شود. در نتیجه این چرخ دنده ها به ندرت نیاز به عملیات سخت كردن یا پرداخت اضافی دارند و مشخصه های سایشی آنها بسیار خوب است.

به علت سرعت زیاد این فرایند (تا 50 برابر سرعت تراش چرخ دنده) و سادگی مكانیزه كردن آن، و این حقیقت كه تراشه ای تولید نمی شود و لذا در مصرف ماده خام صرفه جویی صورت می گیرد، و به دلیل این كه نیاز به كارگر ورزیده ندارد، برای چرخ دنده های كوچك غالبا یك قطعه ی بلند را نورد كرده و سپس چرخ دنده را با ضخامت دلخواه از آن می برند. غالباً از فولاد نرم با محدوده ی قطری 4 تا 5 اینچ، با حداقل شش دندانه، گام قطری خشن تر از 12 و زاویه ی فشار كوچك تر یا مساوی 20 درجه استفاده می شود.
در واقع نیاز به دقت و ظرفیت تحمل بار چرخ دنده ها از گسترش چنین روشهایی تا حدی كه مورد نیاز صنایع باشد، جلوگیری كرده است. اما یك فرایند تركیبی (فلزتراشی + شكل دهی بدون براده) جهت تولید چرخ دنده های دقیق در صنایع چرخ دنده اتومبیل موفقیت خود را نشان داده است. از فرایندهای بدون براده برداری در تولید چرخ دنده هایی كه دقت كمی دارند و نیازی به ظرفیت تحمل بار زیادی نیست، استفاده می شود.


دیگر فرایندهای چرخ دنده سازی
با استفاده از فرایند گرد فلزكاری می توان چرخ دنده های مرغوب از نظر دقت ابعاد و كیفیت سطح تهیه كرد. معمولا این روش برای تولید چرخ دنده های كوچك به كار گرفته می شود. البته امروزه چرخ دنده های بزرگ تر و با كیفیت بسیار خوب را با روش آهنگری پودر با استفاده از قطعات پیش شكل داده شده ی گرد فلزكاری تهیه می كنند. فراورده های این روش بسیار محكمتر و فشرده تر از محصولات روش های معمولی گرد فلزكاری هستند. چنین چرخ دنده هایی با هزینه كم تر، كارایی فوق العاده خوب دارند. غالبا چرخ دنده های تهیه شده با این روش نیاز به پرداخت نداشته یا فقط مختصری پرداخت می شوند.
ابزارهای فرم برای متالورژی پودر
فرایند
در تولید قطعات زینتر شده اعمال زیر انجام می شود:
پرسكاری
(تف جوشی1)
(سایز كردن2)
با عملیات پرسكاری قطعات قالب گیری شده حاوی پودر فلزی تحت فشار زیاد 40-80MN/cm2 می توان قطعات ترد، دقیق و فشرده ای را تولید كرد كه استحكام لازم در حالت جامد را برای حمل و انتقال دارا می باشند. مواد به كار رفته پودرهای فلزی آلیاژ شده هستند كه بسته به كاربرد قطعه دارای مواد غیرفلزی بوده و یا فاقد آن می باشند. مخلوط پودری گرافیت نیز اضافه می شود تا در طی قالب گیری به عنوان یك روانكار عمل كند تا یكنواختی زیادی در ساختار قطعه پرس شده به دست آید و به قسمتهای پرداخت شده خواص روانكاری داده شود.

در فرایند تف جوشی، خشتها را تحت گاز محافظ تا دمای زیر نقطه ذوب عنصر اصلی پودر فلزی حرارت می دهند. بدین ترتیب فرایند زینتر سازی و تف جوشی صورت می گیرد. خواص فیزیكی قطعه زینتر شده از نظر استحكام تنشی، چكش خواری یا سختی به مقادیری می رسند كه به خواص مواد ذوب شده با تركیبات مشابه، شباهت دارد و كاربرد فنی آن را تضمین می كند. قطعه فولادی زینتر شده را می توان با روشهای معمولی سخت كرده و تمپر نمود. قطعه چدنی زینتر شده كم كربن را می توان با فرایندهای معمولی سخت كرد و كربن دهی نمود.
تغییر متالورژی ساختار حاصل از فرایند تف جوشی، تغییرات ابعادی را در پی خواهد داشت. بسته به تركیبات فلزی تا اندازه 3% در ابعاد قطعه انقباض یا انبساط صورت می گیرد. این مسئله را باید هنگام طراحی قالب در نظر داشت. از طرف دیگر باید در نظر داشت كه این تغییر در ابعاد تا حد زیادی دقت قطعه زینتر شده را تحت تاثیر قرار می دهد. چرخ دنده های زینتر شده دقتهای بالای پروفیل و تنظیم دندانه را برآورده نمی كنند.
فرایند كالیبراسیون، سایز كردن یا فشرده كاری برای چرخ دنده های زینتر شده حتما لازم است. بسته به دقت ابزار و خواص مواد، فرایند كالیبراسیون دقت لازم را مجددا ایجاد می كند. با این حال این فرایند محدودیتهایی نیز دارد. بعد از بهبود دقت حاصل از تغییر شكل پلاستیكی فرایند سایز كردن تغییر شكل الاستیكی دیگری روی قطعه كار و ابزار ایجاد می شود كه تحت فشار زیاد سایز كردن صورت می گیرد. هنگام طراحی شكل و ابعاد ابزار باید تغییر شكلهای پلاستیك و الاستیك را در نظر گرفت. تاثیر مواد را باید به وسیله آزمایش مشخص و با اقدامات مناسب یكنواختی آن را حفظ كرد.
ابزارها را باید با دقت خیلی زیادی ماشینكاری كرد تا با حداكثر لقی در حد 0.01mm% در مركز قرار بگیرد. در فرایند زینترسازی ابزار را طوری نصب و هدایت می كنند كه فلز پودر شده به طور یكنواخت فشرده شود و مركزیت ابزار حتی در فشارهای زیاد و مدت زمان طولانی تولید نیز حفظ شود.
چرخ دنده را می توان طی فرایندهای مختلف ریخته گری نیز تولید كرد. چرخ دنده های ریختگی در ماسه سطوح ناصاف دارند، و از نظر ابعاد دقیق نیستند. از این چرخ دنده ها فقط برای كارهایی استفاده می شود كه سرعت چرخ دنده كم است و صدای تولید شده و عدم دقت اهمیت ندارد. چرخ دنده هایی كه به روش ریخته گری حدیده ای تولید می شوند دارای دقت نسبتا خوب و پرداخت قابل قبول هستند. از این چرخ دنده ها می توان در انتقال بارهای سبك در سرعت های میانه استفاده كرد. چرخ دنده های ریخته شده در قالب های با مدل ذوب شدنی می توانند مشخصه های پرداخت سطح خوب داشته و دقیق باشند. این چرخ دنده ها را می توان از مواد محكم ریخت و آنها را برای انتقال بارهای سنگین مورد استفاده قرار داد. چرخ دنده ی خام بسیاری از چرخ دنده های كامل شده به روش های ماشین كاری، ریختگی هستند. در چرخ دنده های بزرگ تر برای كاهش مقدار ماشین كاری، شكل دندانه ی قطعه ی ریختگی نزدیك به شكل نهایی آن است.
مقادیر زیادی چرخ دنده به روش بریدن با قالب نر و ماده توسط پرس تهیه می شوند. غالبا ضخامت این گونه چرخ دنده ها بیش از 5/1 میلی متر نیست. با پرداخت كاری لبه ی این چرخ دنده ها پس از بریدن با قالب، دقت ابعاد بسیار خوب حاصل می شود. از این چرخ دنده ها در ساعت های بزرگ، ساعت های مچی، انواع درجه ها و سنجه ها و ماشین های حساب استفاده می شود. با روش بریدن با قالب نر و ماده ظریف نیز می توان چرخ دنده های مسطح و كم ضخامت با كیفیت مناسب تولید كرد.
مقادیر زیادی چرخ دنده ی پلاستیكی به روش قالب گیری پلاستیك تولید می شوند. كیفیت این چرخ دنده ها فقط در حد قابل قبول است و صرفا برای بارهای سبك مناسب هستند. معمولا چرخ دنده های دقیق و مناسب برای كارهای سنگین را به وسیله ی ماشین كاری پلاستیك های لایه ای تهیه می كنند. چنانچه این چرخ دنده با چرخ دنده های فلزی جفت شوند، صدای بسیار كمی تولید می كنند.
چرخ دنده های كوچك بسیار دقیق را می توان طی فرایند حدیده كاری تولید كرد. برای این منظور میله های بلند با قطر مساوی قطر چرخ دنده ی مورد نظر را حدیده كاری می كنند، سپس آن را ورقه ورقه می برند. از میان مواد مختلف فقط برنج، برنز، آلیاژهای آلومینیم و منیزیم برای این كار مناسب هستند.
از فرایند ماشین كاری شعله ای (بریدن با شعله ی اكسی استیلن) می توان برای تولید چرخ دنده هایی استفاده كرد كه در سرعت های پایین كار می كنند و دقت آنها مطرح نیست.
تعداد كمی چرخ دنده به روش شكل دادن غلتكی گرم تهیه می شوند. در این فرایند یك چرخ دنده ی اصلی سرد را همراه قطعه ی خام دیگری می غلتانند.
پرداخت چرخ دنده ها1
- در كاربردهایی كه عملكرد با كیفیت بالا برای چرخ دنده مورد نیاز است (مانند سرعتهای بالا یا بارهای سنگین)، لازمست پس از ایجاد دندانه ها، عملیات پرداخت ظریفی روی دندانه ها انجام شود.
- معمولا پرهزینه است و در جاهایی كه دقت بالا لازمست، پرداخت انجام می شود.
- دو الگوی كلی برای پرداخت دندانه ها :
• براده برداری ظریف از روی دندانه ها
• فشردن سطح دندانه ها برای ایجاد یكنواختی در سطح


روش های پرداخت چرخ دنده ها
- پرداخت قبل از عملیات حرارتی :
• تراشیدن دندانه1
• غلتك كاری دندانه2
- پرداخت بعد از عملیات حرارتی :
• سنگ زدن دندانه3
• هونینگ دندانه4


:: مرتبط با: پروژه,جزوه و تحقیق مهندسی ,
تاریخ انتشار : 1390/08/11 | نظرات
می توانید دیدگاه خود را بنویسید
ha 1391/06/2 14:20
بسیار خوب
متشکریم
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر