Zupčanici su tihi, nezamjenjivi heroji modernog svijeta. Od složenog rada mjenjača vozila do kolosalne snage vjetroturbine, ove nazubljene komponente su fundamentalne za mehanički prijenos snage. Vekovima je proizvodnja zupčanika bila težnja ka preciznosti i efikasnosti, kojom su dominirali ustaljeni procesi poput ozubljivanja, oblikovanja i provlačenja. Međutim, neumoljivi zahtjevi moderne industrije - za većim obimom proizvodnje, većom isplativošću i čvršćom integracijom komponenti - podstakli su razvoj transformativne tehnologije:Power Skiving.

Princip obrade Power Skiving-om

U svojoj suštini, power skiving je kontinuirani generativni proces rezanja koji sinergijski kombinuje rotaciju velike brzine glodanja sa rasporedom alata i obratka za oblikovanje zupčanika. To je složen proces "valjanja" ili "blanjanja" gdje se specijalizovani, višezubi rezač i praznina zupčanika okreću u precizno sinhronizovanom pokretu sličnom spajanju.

Odredujuća karakteristika power skivinga jeugao presjeka osi (Σ)Za razliku od glodanja (gdje su ose alata i obratka pod uglom od 90 stepeni, pomaknute za ugao spirale) ili oblikovanja (gdje su ose paralelne), struganje pod pritiskom funkcioniše tako što su osima alata i obratka postavljene pod određenim, neparalelnim i nepresjecajućim uglom. Ovaj ugao je ključni faktor koji omogućava proces.

Ovaj pažljivo izračunati ugao stvara specifičnu relativnu brzinu (klizanje) između reznih ivica alata i bočnih strana obratka. Kako se alat i blank okreću velikim brzinama, ova brzina klizanja generira djelovanje rezanja. Alat za rezanje, koji podsjeća na glodalicu za oblikovanje, ali ima ugao spirale, efektivno "skida" ili "ljušti" materijal sa blanka sa svakim prolazom rezne ivice, kontinuirano generirajući evolventni profil zuba dok se obje komponente okreću.

Alati: Srce procesa

Rezač za struganje je vrlo složen i specijaliziran alat. Obično se izrađuje od čvrsto obloženog karbida za maksimalnu krutost i otpornost na habanje ili od visokoučinkovitog metalurškog čelika velike brzine (HSS) dobivenog praškastom metalurgijom (PM). Dizajn alata - uključujući ugao spirale, ugao nagiba i profil - izračunava se posebno za kinematički model mašine i tačnu geometriju ciljanog zupčanika. Ova složenost specifična za alat značajan je faktor u ukupnim troškovima i postavljanju procesa.

Prednosti i nedostaci power skivinga

Kao i svaki proizvodni proces, power skiving nudi jedinstven skup kompromisa.

Prednosti:

Ekstremna produktivnost: Znatno je brža (3-10 puta) od obrade zupčanika i vrlo je konkurentna u odnosu na glodanje. Za unutrašnje zupčanike, često je najproduktivnija dostupna metoda.

Neusporediva fleksibilnost: Proces omogućava obradu i unutrašnjih i vanjskih zupčanika, kao i žljebova, spiralnih zupčanika i cilindričnih zupčanika na jednoj mašini.

Mogućnost "urađenog u jednom": Može obavljati grubu, polu-završnu i završnu obradu u jednom postavljanju. Također je sposoban za tvrdo struganje ili obradu zupčanika nakon termičke obrade, što može eliminirati potrebu za naknadnim operacijama brušenja.

Visok kvalitet: Kada se izvodi na krutoj, modernoj mašini, struganje pod pritiskom može proizvesti visokoprecizne zupčanike (npr. AGMA 10-11, DIN 6-7) sa odličnom završnom obradom površine.

Rješava teške geometrije: Idealan je za dijelove s ograničenim razmakom alata, kao što su zupčanici s ramenom ili prirubnicom, gdje odvalna ploča ne može izaći. Ovo je čest izazov kod kompaktnih dizajna mjenjača.

Nedostaci:

Visoki kapitalni troškovi mašine: Proces zahtijeva visoko naprednu, krutu i termički stabilnu 5-osnu (ili više) CNC mašinu sa savršenom elektronskom sinhronizacijom, što predstavlja značajnu investiciju.

Složeni procesi i alati: Kinematika je izuzetno složena. Planiranje procesa zahtijeva sofisticirani softver za simulaciju kako bi se izračunale putanje alata i izbjegli sudari. Sami alati su skupi i specifični za primjenu.

Osjetljivost podešavanja: Proces je vrlo osjetljiv na ispravno podešavanje, posebno na ugao presjeka osa. Svako neusklađenost može drastično utjecati na vijek trajanja alata i kvalitetu dijela.

Upravljanje strugotinom: Uklanjanje velikih količina materijala velikom brzinom može stvoriti izazove u kontroli strugotine, posebno prilikom obrade dubokih unutrašnjih zupčanika gdje se strugotina može zgusnuti.

Scenariji primjene

Tehnika ljuštenja zuba nije univerzalna zamjena za sve ostale procese zupčanja, ali je dominantno rješenje u specifičnim, visokovrijednim područjima, prvenstveno vođenim masovnom proizvodnjom.

Automobilska industrija: Ovo je najveći korisnik. Proces se intenzivno koristi za proizvodnju unutrašnjih komponenti mjenjača poput prstenastih zupčanika, planetarnih zupčanika i tijela spojki s utorima. Njegova sposobnost brzog i visokopreciznog stvaranja unutrašnjih zupčanika i složenih utora neprocjenjiva je za moderne, kompaktne automatske mjenjače i mjenjače električnih vozila (EV).

Vazduhoplovstvo: Koristi se za proizvodnju žljebova i zupčanika aktuatorskih sistema, gdje su visoka pouzdanost i složeni, lagani dizajni od najveće važnosti.

Industrijski strojevi: Idealni za proizvodnju komponenti poput zupčanika pumpi, spojnica i drugih osovina s ožljebljenim profilima gdje su produktivnost i preciznost ključni.

Idealni kandidat za power skiving je komponenta srednjeg do velikog obima, posebno unutrašnji zupčanik ili zupčanik sa interferirajućim ramenima, gdje ušteda vremena ciklusa može opravdati visoka početna ulaganja u mašine i alate.

Zaključak

Tehnika struganja pod pritiskom (eng. "power skiving") uspješno je prešla sa stogodišnjeg teorijskog koncepta na modernu proizvodnu granu. Spajanjem brzine glodanja s fleksibilnošću oblikovanja, fundamentalno je premostila kritičnu prazninu u proizvodnji zupčanika. Nudi neusporedivo rješenje za proizvodnju velikih količina unutrašnjih zupčanika i složenih komponenti s utorima, povećavajući efikasnost i omogućavajući sljedeću generaciju kompaktnih mehaničkih sistema visoke gustoće snage. Kako se tehnologija alatnih mašina, softver za simulaciju i dizajn alata za rezanje nastavljaju razvijati, usvajanje tehnologije struganja pod pritiskom će se proširiti, dodatno učvršćujući njenu ulogu revolucionarne snage u proizvodnji zupčanika.