Pavarų perdavimas: formų pjovimo ir generavimo metodo principai ir taikymas krumpliaračių apdirbime

Pavaros yra pagrindinės mechaninių pavarų sistemų sudedamosios dalys, plačiai naudojamos vėjo energijos, automobilių, aviacijos ir kitose srityse. Yra įvairių krumpliaračių apdirbimo būdų. Be to, generavimo metodas yra vienas iš pagrindinių procesų, skirtų didelio-efektyvumo ir didelio-tikslumo krumpliaračių gamybai, o formų pjovimas yra tradicinis metodas, kuriuo krumpliaračio dantys formuojami tiesiogiai pjaunant arba profiliuojant. Skirtingai nuo generavimo metodo, formos pjovimo įrankio kontūrai tiesiogiai nustato danties tarpo formą, todėl jis tinkamas vienetų-gabalų gamybai, didelėms-modulio krumpliaračiams arba specialaus danties profilio apdirbimui. Šiame straipsnyje išsamiai aprašomi abiejų metodų apdirbimo principai, tipiniai metodai ir pramoninis pritaikymas, pateikiant vertingų nuorodų inžinerijos specialistams.

01 Pagrindiniai generavimo metodo principai
Generavimo metodas yra profiliavimo formavimo procesas, kuris „apgaubia“ krumpliaračio danties profilį nuolatiniu judesiu tarp įrankio ir ruošinio. Jo pagrindinė koncepcija yra imituoti tikrąjį krumpliaračių poros susijungimo procesą, kai įrankis ir ruošinys juda teoriniu perdavimo santykiu, kad palaipsniui pjaustytų krumpliaračio danties profilį.
1.1 Matematiniai pagrindai
Apgaubimo principas: įrankių (pvz., kaitlentės ir krumpliaračių formuotojų) pjovimo briaunos judėjimo trajektorija sudaro ištisinių kreivių seką, o šių kreivių apvalkalas sudaro teorinį krumpliaračio danties profilį (pvz., evoliucinis, cikloidinis).
Susijungimo lygtis: patenkina santykinį įrankio ir ruošinio judesio ryšį, kad būtų užtikrintas danties profilio tikslumas.
1.2 Pagrindinės charakteristikos
Didelis tikslumas: galima apdirbti sudėtingus dantų profilius (pvz., evoliucines, apskrito lanko krumpliaračius).
Didelis efektyvumas: nuolatinis pjovimas leidžia masinei gamybai.
Didelis universalumas: vienu įrankiu galima apdirbti krumpliaračius su skirtingu dantų skaičiumi (jei jie turi tą patį modulį).
1.3 Tipiniai generavimo metodo procesai
1.3.1 Sulenkimas
Principas: Naudojamas jungiamasis judesys tarp kaitlentės (panašios į slieką) ir krumpliaračio ruošinio, užbaigiant pjovimą per ašinį padavimą.
Judėjimo ryšys: kaitlentės sukimas (pagrindinis pjovimo judesys) + ruošinio sukimas (judesio generavimas) + ašinis padavimas.
Privalumai: Didelis efektyvumas, tinkamas masinei gamybai (pvz., automobilių pavaros); gali apdirbti svirtines, sraigtines, sliekines pavaras ir kt.
Taikymo pavyzdžiai: planetinių ir saulės krumpliaračių apdirbimas vėjo jėgos pavarų dėžėse.
1.3.2 Pavarų formavimas
Principas: naudoja krumpliaračio formavimo pjaustytuvą (panašią į krumpliaračio formą), kad atliktų ruošinio pjovimo judesius atgal, sukantis tinklelio santykiu.
Judėjimo ryšys: Vertikalus ir slenkantis krumpliaračio formuotojo pjovimas + ruošinio ir įrankio sukimosi generavimas.
Privalumai: gali apdirbti sudėtingas konstrukcijas, tokias kaip vidinės ir dvigubos pavaros; didesnis danties paviršiaus šiurkštumas, lyginant su hobbingu (Ra 0,8–1,6 μm).
Apribojimai: mažesnis efektyvumas nei kaitinimas; didesnė įrankių kaina.
Taikymo pavyzdžiai: Vidinių krumpliaračių žiedų apdirbimas pavarų dėžėse ir mažose tiksliosiose pavarose.
1.3.3 Įrankių skutimas
Principas: Skutimosi pjaustytuvas ir ruošinys sukasi tinkle, esant nedideliam slėgiui, pagerinant danties profilio tikslumą dėl pjaustytuvo kraštų grandymo. Tai apdailos procesas, naudojamas apipjaustymui po lenkimo arba krumpliaračio formavimo.
Privalumai: gali ištaisyti danties profilio klaidas ir pagerinti pavarų dėžės sklandumą; apdirbimo tikslumas siekia DIN 6–7 klasę.
Taikymo pavyzdžiai: Galutinis automobilių pavarų dėžės pavarų apdirbimas.
1.3.4 Pavarų šlifavimas
Principas: danties paviršiui šlifuoti naudojamas suformuotas šlifavimo diskas arba sliekinis šlifavimo diskas generuojant judesį, daugiausiai sukietėjusių krumpliaračių apdailai.
Privalumai: Itin didelis tikslumas (iki DIN 3–4 klasės); gali apdirbti kieto-dantų-paviršiaus krumpliaračius (HRC 58–62).
Apribojimai: didelė kaina ir mažas efektyvumas, paprastai naudojamas didelio tikslumo{0}}paklausos srityse.
Taikymo pavyzdžiai: orlaivių ir erdvėlaivių variklių pavaros ir greitaeigės{0}}pakopos pavaros vėjo energijos pavarų dėžėse.

02 Pagrindiniai formų karpymo principai
Form Cutting esmė yra ta, kad įrankio forma atitinka krumpliaračio danties tarpo formą, tiesiogiai atkartodama krumpliaračio danties profilį per įrankio pjovimo judesį. Tarp pagrindinių jo savybių yra:
Didelė priklausomybė nuo įrankių: danties profilio tikslumas tiesiogiai priklauso nuo įrankio kontūro tikslumo.
Jokio judesio generavimo: apdirbimo procesas nemodeliuoja krumpliaračių sujungimo, remiamasi tik santykiniu judesiu tarp įrankio ir ruošinio.
Didelis lankstumas: galima apdirbti ne-standartinius dantų profilius (pvz., apskrito lanko dantis, stačiakampius dantis).
2.1 Matematiniai pagrindai
Profiliavimo principas: geometrinė įrankio pjovimo briaunos forma puikiai atitinka krumpliaračio danties tarpą.
Indeksavimo judesiai: naudojami indeksavimo įtaisai (pvz., dalijimo galvutės) danties -pa-dantų apdirbimui, kad būtų užtikrintas vienodas dantų žingsnis.
2.2 Privalumai ir trūkumai
Privalumai
Paprasta įranga: pasiekiama įprastomis frezavimo staklėmis.
Tinka vienetinei{0}}gabalei, mažoms{1}}gamyboms arba remontui: idealiai tinka tinkinimo ir priežiūros scenarijams.
Galimybė apdirbti ypač{0}}dideles modulines pavaras: pvz., kasybos mašinose naudojamas pavaras.
Trūkumai
Mažas tikslumas: paprastai DIN 9–10 klasės.
Mažas efektyvumas: reikalingas danties{0}}apdirbimas{1}}dantu.
Prastas įrankių universalumas: kiekvienam moduliui reikalingi specializuoti įrankiai.
2.3 Tipiniai formų pjovimo procesai
2.3.1 Krumpliaračių frezavimas
Principas: Naudoja diskinį frezą arba galinį frezą; pjoviklis sukasi pjovimui, o ruošinys indeksuojamas dantis po danties per dalijamąją galvutę.
Judėjimo ryšys: pjaustytuvo sukimasis (pagrindinis pjovimas) + ruošinio ašinis padavimas + indeksavimo sukimas.
Taikymo scenarijai: vienetinė-gabalinė ir maža{1}}spyruoklinių ir sraigtinių krumpliaračių gamyba; didelės-modulio krumpliaračiai (modulis Didesnis arba lygus 20 mm) arba remonto krumpliaračiai.
Atvejo tyrimas: jūrinių reduktorių (30 modulis, medžiaga: 42CrMo) mažo greičio{0}}greičių pavaros, apdorotos galiniu frezu + CNC indeksavimu, pasiekiant Ra 3,2 μm danties paviršiaus šiurkštumą.
2.3.2 Pavarų ištraukimas
Principas: Naudojamas pravedimas (daugiadantų{0}}pakopinis įrankis), kad vienu žingsniu prakišti visą danties tarpą.
Judėjimo ryšys: tiesinis angos judėjimas (pjovimas) + fiksuotas ruošinys.
Privalumai: Ypatingai didelis efektyvumas (užbaigia vieną danties tarpą per vieną smūgį); santykinai didelis tikslumas (iki DIN 7 klasės).
Apribojimai: Tinka tik masinei vidinių arba išorinių pavarų gamybai; didelės gamybos sąnaudos, puikiai tinkančios didelės apimties{0}}vienos specifikacijos užsakymams.
Taikymo pavyzdžiai: masinė automobilių sinchronizatoriaus žiedų gamyba (ciklo laikas<10 seconds/piece).
2.3.3 Formos šlifavimas
Principas: sukietėjusiems krumpliaračiams šlifuoti naudojamas suformuotas šlifavimo diskas (kontūro, atitinkančio dantų tarpą).
Judėjimo ryšys: šlifavimo disko sukimasis + ruošinio indeksavimas.
Advantages: Can machine high-hardness gears (HRC >60); tikslumas iki DIN 4 klasės (danties profilio klaida<5 μm).
Taikymo sritys: Orlaivių ir erdvėlaivių variklių pavarų ir tikslių reduktorių pavarų apdaila.

03 Dviejų metodų palyginimas ir pramoninis pritaikymas
Generavimo metodo ir formos pjovimo palyginimas

Gamybos metodo taikymas pramonėje
3.1 Vėjo jėgainės pavarų dėžės
Reikalavimai: Didelis sukimo momentas, ilgas tarnavimo laikas (didesnis arba lygus 20 metų).
Proceso derinys: apdirbimas (neapdorotas apdirbimas) → terminis apdorojimas → krumpliaračių šlifavimas (apdaila).