۱. ساختار و عملکرد چرخ‌دنده

چرخ‌دنده‌ها را می‌توان به‌طور کلی به دو دسته طبقه‌بندی کرد: حلقه دندانه و بدنه چرخ، صرف نظر از اشکال و اندازه‌های متنوع آنها که ناشی از کاربردهای فراوانشان در ماشین‌آلات است. دسته‌های زیر شامل چرخ‌دنده‌های استوانه‌ای رایج هستند: چرخ‌دنده دیسکی، چرخ‌دنده غلافی، چرخ‌دنده داخلی، چرخ‌دنده شفتی، چرخ‌دنده قطاعی و چرخ‌دنده قفسه‌ای. چرخ‌دنده دیسکی رایج‌ترین نوع مورد استفاده در بین آنهاست.

ممکن است یک یا چند حلقه روی چرخ‌دنده استوانه‌ای وجود داشته باشد. چرخ‌دنده تک‌حلقه‌ای معمولی به راحتی ساخته می‌شود؛ با این وجود، شانه اغلب بر حلقه دندانه کوچک چرخ‌دنده‌های دوتایی یا سه‌تایی تأثیر می‌گذارد و تکنیک‌های ساخت قابل استفاده را محدود می‌کند.

2. الزامات دقیق چرخ دنده استوانه ای

 دقت ساخت خود چرخ دنده تأثیر زیادی بر عملکرد کاری، ظرفیت تحمل و عمر مفید کل دستگاه دارد. با توجه به شرایط استفاده از چرخ دنده، الزامات زیر برای انتقال چرخ دنده مطرح می شود:

(1) دقت حرکت - لازم است که چرخ دنده بتواند حرکت را به طور دقیق منتقل کند و نسبت انتقال ثابت باشد، یعنی خطای زاویه چرخ دنده در یک دور از محدوده خاصی تجاوز نکند.

(2) روان بودن کار - حرکت گیربکس باید روان باشد و ضربه، لرزش و سر و صدا کم باشد. این امر مستلزم محدود کردن تغییر در نسبت سرعت لحظه‌ای هنگام چرخش چرخ دنده به مقدار کم است، یعنی محدود کردن خطای زاویه در یک دوره کوتاه.

(3) دقت تماس - هنگامی که چرخ دنده نیرو را منتقل می‌کند، برای اینکه تنش تماسی به دلیل توزیع ناهموار بار بیش از حد بزرگ نشود و باعث سایش زودرس سطح دندانه نشود، لازم است که تماس سطح دندانه هنگام کار چرخ دنده یکنواخت باشد و اطمینان حاصل شود که یک ناحیه تماس خاص وجود دارد و الزامات موقعیت تماس را برآورده می‌کند.

(4) لقی جانبی دندانه - هنگامی که چرخ‌دنده نیاز به حرکت دارد، بین سطوح غیر فعال دندانه، فاصله مشخصی وجود دارد تا روغن روان‌کننده ذخیره شود و تغییرات ابعادی ناشی از دما و تغییر شکل الاستیک و برخی خطاها در پردازش و مونتاژ جبران شود.

۳. مواد دنده

تجهیزات باید مطابق با شرایط کاری مناسب مواد مورد استفاده قرار گیرند. عملکرد ماشینکاری و عمر مفید چرخ دنده ها مستقیماً تحت تأثیر انتخاب مواد قرار دارد.

• • انتخاب دنده عمومی برای فولادهای آلیاژی کم و متوسط ​​کربن، مانند 20Cr، 40Cr، 20CrMnTi و غیره، و فولادهای کربن متوسط، مانند فولاد 45.
• • فولاد نیتریدی 38CrMoAlA ماده مناسبی برای چرخ دنده های مهم با الزامات بالاتر است. سایر موادی که می توانند برای چرخ دنده های انتقال غیر نیرو استفاده شوند عبارتند از چدن، تخته سه لا و نایلون.

۴. عملیات حرارتی چرخ دنده‌ها

در پردازش چرخ‌دنده، دو فرآیند عملیات حرارتی با اهداف مختلف ترتیب داده می‌شوند:

۱) عملیات حرارتی قطعه کار: قبل و بعد از پردازش قطعه کار دندانه، عملیات حرارتی پیش از گرم کردن، نرمال‌سازی یا تمپر کردن را ترتیب دهید. هدف اصلی از بین بردن تنش پسماند ناشی از آهنگری و زبرکاری، بهبود قابلیت ماشینکاری مواد و بهبود خواص مکانیکی جامع است.

۲) عملیات حرارتی سطح دندانه: پس از پردازش شکل دندانه، به منظور بهبود سختی و مقاومت به سایش سطح دندانه، اغلب فرآیندهای سخت‌کاری کربوره‌کننده، سخت‌کاری القایی با فرکانس بالا، کربونیتراسیون و عملیات حرارتی نیتریداسیون انجام می‌شود.

۵. چرخ دنده خالی

مواد میله‌ای، آهنگری و ریخته‌گری بخش عمده‌ای از چرخ‌دنده‌های خام را تشکیل می‌دهند. مواد میله‌ای برای چرخ‌دنده‌های با قطر کوچک با ساختار ساده و حداقل نیاز به استحکام استفاده می‌شوند. چرخ‌دنده‌هایی با قطر بزرگتر از ۴۰۰ تا ۶۰۰ میلی‌متر اغلب به صورت خام ریخته‌گری می‌شوند، اما آهنگری چندمنظوره نیز زمانی که چرخ‌دنده به استحکام بالا، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر ضربه نیاز دارد، رایج است. برای چرخ‌دنده‌های بزرگ و کم‌دقت، دندانه‌های چرخ‌دنده را می‌توان مستقیماً ریخته‌گری کرد تا ماشینکاری به حداقل برسد. برای چرخ‌دنده‌های کوچک و با شکل پیچیده، می‌توان از فرآیندهای جدیدی مانند متالورژی پودر، نورد گرم، اکستروژن سرد، ریخته‌گری تحت فشار، ریخته‌گری دقیق و ریخته‌گری دقیق برای تولید شمش‌های دندانه‌دار با دندانه‌های چرخ‌دنده استفاده کرد که باعث بهبود بهره‌وری نیروی کار و صرفه‌جویی در مواد اولیه می‌شود.

انتخاب طرح ماشینکاری دندانه خالی

برای چرخ‌دنده‌های شفت و غلافی، فرآیند پردازش اساساً مشابه چرخ‌دنده‌های شفت و غلافی عمومی است، فرآیند پردازش چرخ‌دنده‌های دیسکی عمدتاً مورد بحث قرار می‌گیرد.

فناوری پردازش قطعه کار دندانه‌دار عمدتاً به ساختار بدنه چرخ‌دنده و نوع تولید بستگی دارد.

(1) تعداد زیادی از تولید انبوه پردازش خالی دندان

وقتی تعداد زیادی بیلت دندانه متوسط ​​پردازش می‌شوند، از طرح فرآیند «سوراخ کردن یک ماشین ابزار با یک کشش» استفاده می‌شود:

۱) سوراخکاری یا برقوکاری با دایره بیرونی خالی و تعیین موقعیت وجه انتهایی؛

۲) لاکون؛

۳) دایره بیرونی، سطح انتهایی، شیارها و پخ‌های ماشین پرداخت زبر در دستگاه تراش نیمه اتوماتیک چند ابزاره با سوراخ‌هایی قرار گرفته‌اند.

این طرح فرآیند به دلیل استفاده از ابزارهای ماشینی کارآمد می‌تواند از خط مونتاژ یا خط اتوماتیک تشکیل شود، بنابراین راندمان تولید بالا است.

طرح فرآیند «ماشین، ماشین را می‌کشد» اغلب در فرآوری بیلت‌های دندانه تولید شده به صورت دسته‌ای استفاده می‌شود.

۱) به دایره بیرونی شمش دندانه یا محل قرارگیری چرخ، دایره بیرونی تراشکاری دقیق، سطح انتهایی و سوراخ داخلی؛ ۲) سوراخ شیاردار یا سوراخ کششی را با استفاده از سطح انتهایی پشتیبانی کنید؛ ۳) دایره بیرونی و سطح انتهایی ماشین تراشکاری دقیق را با سوراخ‌ها هم‌تراز کنید.

این راه حل را می‌توان با ماشین‌های تراش افقی یا ماشین‌های تراش برجک و ماشین‌های بروشینگ به دست آورد. این روش با کیفیت پردازش پایدار و راندمان تولید بالا مشخص می‌شود. هنگامی که سوراخ خالی دندانه پله‌ای است یا سطح انتهایی شیار دارد، می‌توان از ابزار چندکاره روی تراش برجک برای انجام ماشینکاری چند ایستگاهی به طور کامل استفاده کرد و ماشینکاری خالی دندانه را روی تراش برجک به طور همزمان به پایان رساند.

روش پردازش دندانه چرخ دنده

ماشینکاری شکل دندانه حلقه چرخ دنده، هسته اصلی ماشینکاری کل چرخ دنده است. فرآیندهای زیادی در پردازش چرخ دنده وجود دارد که برای خدمات پردازش شکل چرخ دنده هستند، هدف این است که در نهایت چرخ دنده ای را بدست آوریم که الزامات دقت را برآورده کند.
طبق اصل ماشینکاری، شکل دندانه را می‌توان به روش شکل‌دهی و روش توسعه تقسیم کرد. روش شکل‌دهی، روشی است که در آن سطح دندانه با ابزار شکل‌دهی که با شکل شیار دندانه چرخ‌دنده مورد نظر مطابقت دارد، برش داده می‌شود، مانند فرزکاری، کشیدن دندانه و سنگ‌زنی دندانه. روش توسعه، روشی است که در آن سطح دندانه با توجه به رابطه درگیری بین ابزار چرخ‌دنده و قطعه کار برش داده می‌شود، مانند فرزکاری، شکل‌دهی چرخ‌دنده، تراشیدن، سنگ‌زنی و هونینگ.
انتخاب طرح ماشینکاری شکل دندانه عمدتاً به درجه دقت، شکل ساختاری، نوع تولید و شرایط تولید چرخ دنده بستگی دارد. برای چرخ دنده هایی با درجه دقت مختلف، طرح ماشینکاری شکل دندانه که معمولاً استفاده می شود به شرح زیر است:

۱) چرخ‌دنده با دقت درجه ۸. فرزکاری چرخ‌دنده یا شکل‌دهنده چرخ‌دنده می‌تواند الزامات را برآورده کند. برای چرخ‌دنده‌های سخت‌کاری‌شده می‌توان از روش‌های زیر استفاده کرد: غلتک (درج) دندانه - ماشینکاری انتهای دندانه - کوئنچ - طرح پردازش سوراخ اصلاح. اما دقت ماشینکاری شکل دندانه باید قبل از کوئنچ بهبود یابد.
۲) چرخ‌دنده دقیق ۶-۷. برای چرخ‌دنده‌های سخت‌کاری‌شده می‌توان از موارد زیر استفاده کرد: سنباده‌زنی خشن - سنباده‌زنی ظریف - ماشینکاری انتهای دندانه - تراشیدن ظریف - کوئنچ سطحی - کالیبراسیون دیتوم - هونینگ چرخ‌دنده.
۳) چرخ‌دنده با دقت درجه ۵ یا بالاتر. عموماً موارد استفاده: فرزکاری خشن - فرزکاری ظریف - ماشینکاری انتهای دندانه - کوئنچ - مرجع کالیبراسیون - سنگ‌زنی خشن - سنگ‌زنی ظریف. در حال حاضر، سنگ‌زنی روش ماشینکاری با بالاترین دقت و کمترین مقدار زبری سطح در ماشینکاری پروفیل دندانه است و بالاترین دقت می‌تواند به ۳-۴ سطح برسد.

لینک‌های منابع مرتبط

چرخ دنده های متالورژی پودر

فرآیند قالب‌گیری تزریقی فلز

فرآیند متالورژی پودر