مکانیک و خودرو

چرخدنده , روش های تولید چرخدنده مزایا و معایب هر کدام

مقدمه

روشهاي مختلفي براي ساخت چرخدنده وجود دارد كه هركدام داراي معايب و مزايايي هستند و بايد با توجه به نوع چرخدنده ، جنس ، دقت مورد نياز، امكانات موجود و هزينه ساخت بهترين روش را انتخاب كرد.

اساسا چرخدند هها شكل تكامل يافته چر خهاي اصطكاكي هستند كه براي جلوگيري از لغزش و اطمينان ازيكنواختي حركت نسبي، دندانه به آنها اضافه شده است.

روش هاي توليد چرخ دنده ها     

– 1 : ريخته گري
• مناسب براي سرعت هاي پايين و دقت ابعادي مورد نياز پايين
– 2 : فرم دادن
• قطعات با تغيير شكل پلاستيك مواد توليد مي شوند، روش هايي مانند :
o اكستروژن (چرخ دنده هاي آلومينيمي يا مسي)
o تزريق پلاستيك (چرخ دنده هاي ترموپلاستيكي مثل نايلونو پلي كربنيد)
• مناسب براي دقت هاي ابعادي متوسط و توليد انبوه
– 3 : متالورژي پود
• ممزوج شدن ذرات پودرهاي فلزات تحت درجه حرارت بالا و فشار داخل قالب
• مناسب براي چرخ دنده هاي فلزي كوچك و توليد انبوه
– 4 : ماشين كاري
• براده برداري از يك قطعه خام استوانه اي شكل به منظور ايجاد شكل دندانه
• مناسب براي انتقال قدرت، سرعت هاي بالاتر، بارهاي بيشتر و دقت هاي بالا در انتقال حركت

روش فرزكاري :

 حركت دوراني يك ابزار برش و حركت چرخ دنده خام در جهت عرض دندانه براي ايجاد هر دندانه.
 دندانه ها يكي يكي ايجاد مي شوند.

فرزكاري چرخدنده

در اين روش يك دندانه بكمك ابزار تراشيده شده و دندانه بعدي بعد از

ايندكس شدن در موقعيت ابزار، تراشيده خواهد شد.

3 دندانه هاي تراشيده شده يك چرخدنده ساده بوسيله ابزار ديسكي

روي ماشين فرز افقي را نشان مي دهد.

بطور مشابه مي توان از ابزار انگشتي براي چرخدنده تراشي روي فرز افقي براي

تراش چرخدنده ساده و مارپيچي استفاده كرد. معمولا چرخدنده هاي جناقي با

.4 – گام درشت به اين روش ماشينكاري مي شوند،

در عمل فرزكاري چرخدنده ها معمولا در موارد زير استفاده مي شود:

تعمير و تعويض چرخدنده ها، توليد تكي، خشن كاري و پرداخت چرخدنده ها با گام درشت، پرداخت چرخدنده با منحني هاي خاص

كيفيت چرخدنده اي كه به روش فرزكاري ساخته مي شود بستگي به نحوه تقسيم , دندانه ها و ابزار فرم دارد.

اگر براي تقسيم بجاي دستگاه تقسيم، از ماشين هاي مدرن مانند CNC يا    NCاستفاده شود كيفيت تقسيمي كه بدست مي آيد قابل مقايسه با روش هاب

مي باشد.

هرچند منحني دنده به مدول، زاويه فشار و تعداد دنده ها وابسته مي باشد.

چرخدنده تراشي به روش فرزكاري (و صفحه تراشي) ويژگي هاي زير را دارد:

مزايا:

از تجهيزات و ماشين هاي انيورسال استفاده مي شود.

از ابزارهاي ساده و ارزان استفاده مي شود.

براي توليد تكي مناسب است.

معايب:

بخاطر انحراف در منحني ابزار و خطاي تقسيم، فرآيندي غير دقيق است.

زمان توليد بخاطر زمان تقسيم و برگشت ابزار زياد است.

دستگاه هاب

دستگاه هاب يك نوع از دستگاه فرز است كه با آن چرخدنده توليد م يكنند و اين مهمترين روش توليد صنعتي چرخدنده نوك تيز پيچشي است. هاب با چرخاندن ابزار برنده و قطع ه، در زمان مشخص و با سرعت معين، دنده

را ايجاد مي كند. ابزار برنده به شكل يك سطح مقطع برنده و يك مارپيچ است. بنابراين گوشه هاي دندانه ابزار برنده يك شكل منحني روي دنده ايجاد مي كند.

دستگاه هابينگ

بدنه مارپيچ تيغه هاب از تعدادي تيغه هاي برنده موازي و همسو كه به سمت محور هستند تشكيل شده است واين تيغه هاي برنده برجستگي مناسبي دارند تا يك برش بي عيب و با فاصله ايجاد كنند.

شكل يك دندانه كه به صورت تئوري با چرخدنده اصلي درگير شده است به صورت لبه هاي مورب بر اثر فشارزاويه شكل دندانه است كه در سطح مستقيم بالا و كف مي باشد.

ضرورت اصلاح سر دنده ها به خاطر اين است كه اجازه مي دهد تا چرخدنده هايي براي اصلاح كيفيت مناسبميله رنده براي قوس دار كردن سر دندانه هاب، يا به وسيله ايجاد هاب به غير از قطر داير هاي شكل گام تئوري ايجاد شود.

زماني كه نسبت دنده بين هاب و قطعه كاري كه قرار است روي آن دندانه ايجاد كنيم فيكس شده باشد، آنگاهدندانه ايجاد شده روي دايره گام صحيح است ولي ضخامت ن وك دندانه با عرض آن مقدار مساوي ندارد.

در زير شكل چند چرخدنده در حال درگيري با تيغه فرز هاب نشان داده شده است:

شكل قوسي هاب كردن:

براي دندانه دار كردن قوسي هر مدول و نسبت و تعداد دندانه هاي دلخواه يك ابزار متفاوت لازم است. پس اين

روش براي توليد با حجم زياد محصول مناسب است.

براي رفع اين مشكل يك دنده قوسي مانند توليد شده كه به ما شكل هاي قوسي م يدهد و م يتوان با يك هاب

براي هر مدولي تا 8 دندانه ايجاد كرد و با اين شيوه سبب اقتصادي شدن در توليد ابزارهاي برنده شده است. اين

روش در دندانه هاي ابزار دقيق و ساعت هاي دقيق و دنده هاي نوع قوسي و دنده هاي قوسي دوبل استفاده

مي شود.

دقت تلرانس هاب در محدوده مدول هاي پايين است و تا 0.5 مدول را هاب انجام مي دهد.

دستگاه هاب براي توليد چرخدنده گلويي حلزوني نيز استفاده مي شود. در اين حالت هاب نم يتواند به طور

عمودي روي محور قرار گيرد زيرا در غير اين صورت برش مناسب و تميزي كه به طور معمولي به وسيله

دندانه هاي تيغه فرز ايجاد مي شود را نمي توان توليد كرد.

زاويه آزاد، زاويه برش و زاويه گوه به صورت زير است:

نحوه چرخدنده تراشي هاب:

براي تراشكاري دندانهاي حلزون و چرخ حلزون مي توان از فرز يا دستگاه هاب استفاده كرد. در مجموع ازدستگاه هاب براي توليد انبوه انواع چرخدنده بر پايه براده برداري استفاده مي شود. در دستگاه هاب ابزار برش به شكل حلزون بوده كه از فولاد تندبر ساخته شده است و در عمليات چرخدنده زني قرص خام چرخدنده ميان دومرغك قرار داده مي شود و تيغه برش هاب در حين براده برداري قرص چرخدنده را م يگرداند. محور قرص خام بر محور تيغه برش{ حلزون }عمود است، با تنظيم زاوية جانبي بين ابزار هاب و قرص خام كه به مشخصات حلزون برش بستگي دارد مي توان انواع چرخدنده با مشخصات مورد نياز را توليد كرد.

شكل زير يك نمونه دستگاه هاب را نشان مي دهد .

خان كشي و ماشينهاي آن

• دندانه هاي ابزار برش روي يك سطح مخروطي شكل قرار دارند و با حركت در امتداد طول چرخ دنده خام، فرم دندانه ها را به تدريج ايجاد مي كنند.
• اين روش بيشتر براي توليد دندانه هاي داخلي استفاده مي شود.

خان كشي يك نوع عمليات براده برداري است كه در اين روش از وسيله اي بنام سوزن خان كشي كه داراي لبه هاي برنده متقاطع و يا مركب مي باشد استفاده مي گردد. وسيله برنده روي يك سطح و يا از ميان سوراخهاي مورد خان كشي بوسيله فشار و كشش عبور كرده و براده برداري صورت مي گيرد. عمليات خان كشي در صنايع ماشين سازي كاربرد وسيعي در عمل داشته زيرا كه هر دو عمل خشن كاري وپرداخت كاري در يك مرحله عبور سوزن انجام مي گيرد. در اين صورت سرعت عمل در خان كشي نسبت به ساير ماشينها در سطح بالايي است. دقت ابعادي بالا، نرمي و پرداختي سطوح و دقت زياد اين روش از ديگر مزاياي خان كشي است.

عمليات خان كشي

براي انجام عمليات خان كشي از وسيله اي بنام سوزن خان كشي استفاده مي گردد كه بصور مختلف طراحي و براي شكل دادن قطعات دستگاههاي صنعتي بكار مي برند روي محيط سوزن خان كشي دندانه ها بطريقي تعبيه شده اند كه قادرند در يك مرحله فرم دلخواه را بدست آورند.

خان كشي چرخ دنده هاي ساده

ماشين تندبر ميشيكان تولز در حداقل زمان قادر است چرخ دنده هاي ساده استوانه اي از مدول 12-2 ميلي متر با قطر مرجع 500-25 ميلي متر و عرض دندانه تا دندانه تا 150 ميلي متر را توليد كند. از اين روش در توليد انبوه چرخ دنده هاي ساده خارجي با دقت محدود و توليد قطعاتي مشابه چرخ دنده ها با هر پروفيل دندانه يا فاصله نامنظم بين دندانه اي، استفاده مي شود. در موارد خاص نيز از اين فرايند براي توليد چرخ دنده هاي ساده داخلي نيز استفاده مي شود.

قسمت پرداخت خانكشها

هنگام توليد چرخ دنده هاي داخلي با روش خانكش از قسمتهاي پرداخت كه اعضاي آنها به عنوان ديسك سنگ خورده خانكش عمل مي كنند، جهت پرداخت كاري استفاده مي شود. بدين ترتيب از فرايند خانكشي جهت توليد چرخ دنده هاي داخلي با دقت مورد نياز صنايع چرخ دنده سازي استفاده مي شود.

– روش Broaching

دندانه های ابزار برش روی یک سطح مخروطی شکل قرار دارند و با حرکت در امتداد طول چرخ دنده خام، فرم دندانه ها را به تدریج ایجاد می کنند.

ماشین چرخ دنده سازی سایکز ((sykes

این ماشین در درجه اول برای تراشکاری چرخ دنده های جناغی پیوسته به کار می رود و تنها ماشینی است که این گونه چرخ دنده ها را می تراشد. ویژگی منحصر به فرد این ماشین دراستفاده از دو چرخ دنده تراشنده است که به فاصله ی معینی از یکدیگر نصب سده و حرکت رفت و آمدی دارند . هنگامی که چرخ دنده های تراشنده به یک سمت حرکت می کنند . یکی از آنها نصف دندانه را می تراشد ،و نصف دیگر دندانه به وسیله چرخ دومی در حرکت برگشت تراشیده می شود . عمل تراش موقعی که چرخ دنده ی خام و چرخ دنده های تراشنده از طریق جعبه دنده به هم مربوط هستند که چرخش پیوسته جهت تولید چرخ دنده را تنظیم می کند. علاوه بر این برای ایجاد زاویه ی مارپیچ مورد نظر ،یک حرکت نوسانی – دورانی در طول هر دوره رفت و برگشت ، به چرخ دنده های تراشنده و خام داده می شود.کیفیت چرخ دنده های تولیدی به وسیله ی این ماشین ها فوق العاده است .

انجام پروژه مهندسی مکانیک در فریلنس پروژه

ماشین های گلیسون (gleason)

دو نوع اساسی مشین هایی که برای تولید چرخ دنده های مخروطی ساخته شده اند ، از ابتکاری ترین ماشین های ابزار هستند . کار هر دو نوع ماشین بر این اصل استوار است که یک چرخ دنده ی تاجی به خوبی با هر چرخ دنده ی مخروطی با گام قطری و شکل دندانه ی مساوی جفت می شود. یکی از ماشین ها برای تولید چرخ دنده های مخروطی مستقیم و دیگری برای تهیه چرخ دنده های مخروطی با دندانه های منحنی به کار می رود .

اصول کار این دو ماشین در شکل  نمایش داده شده است . در اینجا چرخ دنده ی تاجی نه تنها دندانه های عادی خود را دارد بلکه یک دندانه ی تراشنده با حرکت رفت و آمدی نیز دارد . چرخ دنده ی خام همراه با یک چرخ دنده ی مخروطی اتصالی دیگر با همان زاویه ی مخروط و  گام قطری برروی یک محور مشترک نصب می شوند ، به طوری چرخ دنده اتصالی با دندانه های عادی چرخ دنده ی تاجی و چرخ دنده خام با دندانه  تراشنده آن جفت شوند . اگر همراه با غلتش چرخ دنده ی اتصالی بر روی دندانه های چرخ دنده تاجی ، دندانه تراشنده جرکت رفت و آمدی داشته باشد ، یک دندانه در قطعه خام ایجاد خواهد کرد . مسلما با یک دندانه تراشنده فقط یک فضای دندانه در چرخ دنده خام ایجاد خواهد شد . البته در ماشین های واقعی دو تغییر داده شده است . اول اینکه با چرخانیدن چرخ دنده خام و چرخ دنده اتصالی به اندازه مناسب و به تعداد دفعات لازم ،تمام دندانه های  چرخ دنده ی خام تراشیده می شوند . دو اینکه به جای یک دندانه ی رفت و آمد کننده از دو نیمه دندانه (با سطحی مانند سطوح داخلی دو دندانه متوالی )استفاده شده و هر دو طرف یک دندانه بر روی چرخ دنده ی خام شکل داده می شود .

انجام پروژه | کار آنلاین , دورکاری و سایت فریلنسری

  كله زني

• حركت رفت و برگشتي يك ابزار برش به شكل شانه دنده يا چرخ دنده معمولي، در جهت عرض دندانه چرخ دنده خام
شكل واقعي روش شكل دادن و ابزار برش پنيون برنده در ماشين كله زني، ابزار برشي و قطعه خام چرخ دنده در يك حركت غلتشي متناسب با نسبت چرخ دنده دو چرخ دنده استوانه اي با محورهاي موازي، با هم درگير مي شوند. ابزار برشي در عين حال در امتداد محور خود نوسان پيدا كرده و بر عمل برش اثر مي گذارد. طي پاسهاي برگشت ابزار، ابزار برشي يا چرخ دنده آزاد شده تا بازگشت آزاد ابزار برشي تضمين گردد.
در فرايند كله زني، از ابزارهاي برشي نوع پينيون استفاده مي شود:
چرخ دنده هاي استوانه اي مارپيچي و ساده داخلي و خارجي و راكهاي دندانه راست و مارپيچي، تيغه هاي چرخ دنده، چرخ دنده هاي شانه اي، هزار خاريهاي اينولوت داخلي و خارجي، هزار خاريهاي وجوه موازي، چرخكهاي زنجير غلتكي، چرخكهاي زنجيري بي صدا و هر پروفيل خاصي از چرخ دنده هاي استوانه اي كه امكان توليد آن در يك فرايند كله زني وجود داشته باشد.
تمام چرخ دنده هاي ساده اينولوت با پروفيل دندانه راك مبناي يكسان تنها به يك ابزار برشي براي هر تعدادي از دندانه در فرايند توليد نياز دارند. فرايند كله زني هم در توليد انبوه و هم در توليد محصول تكي كاربرد دارد.


ابزار معمولي از جنس فولاد تندبر است كه ممكن است به منظور افزايش مقاومت در مقابل سايش با لايه اي از نيتريد تيتانيم (TiN) فوق سخت به روش بخار نشاني فيزيكي (PVD) پوشانده شده باشد. اخيرا ابزارهاي بشقابي شكل دورانداختني (يك بار مصرف) براي توليد چرخ دنده به بازار آمده اند كه نياز به سنگ زني و پوشش دادن مجدد ابزارهاي معمولي را از ميان برمي دارند. سنگ زني مجدد يك ابزار ، مستلزم دو عمل تنظيم روي ماشين است. از آنجا كه ابزارهاي دورانداختني همه به يك اندازه هستند، تنظيم مجدد ماشين پس از تعويض ابزار ضروري نيست.
براي شروع عمل تراش پيش از هر مسير تراش، ابزار در حالي كه همراه چرخ دنده ي خام مي چرخد، شروع به تغذيه به طرف داخل مي كند. پس از ايجاد عمق مناسب، تغذيه به داخل متوقف شده و ابزار چرخ دنده و خام به چرخش خود ادامه مي دهند تا تمام دندانه ها طي فرايند توليد ايجاد شوند.
با اين نوع ماشين ها مي توان چرخ دنده با دندانه هاي مستقيم يا مارپيچ تراشيد. براي تراشيدن دندانه هاي مارپيچ، ابزار و چرخ دنده و خام در هر مسير رفت و برگشت ابزار، حركت نوساني- دوراني دارند. جهت چرخش در مسير تراش، عكس جهت چرخش در مسير بازگشت است. به خاطر آن كه تنظيم پايان مسير چرخش در هر نقطه اي دلخواه امكان پذير است، از ماشين هاي صفحه تراش چرخ دنده مشخصاً در تراشيدن چرخ دنده هاي خوشه اي استفاده مي شود. برخي ماشين هاي صفحه تراش چرخ دنده را مي توان به دو چرخ دنده ي تراشنده (معمولا با قطرهاي متفاوت) مجهز ساخت. از اين ماشين ها مي توان براي تراش چرخ دنده هاي داخلي نيز استفاده كرد.
راهنماي مارپيچ و زاويه مارپيچ چرخ دنده
حركت مارپيچي رفت و برگشت محور ابزار توسط يك راهنماي مارپيچي صورت مي گيرد، كه به جاي راهنماي ساده (در چرخ دنده هاي ساده) روي ياتاق محور نصب شده است و مي توان آنها را در تمام ماشينهاي كله زني به كار برد.
در حالي كه ماشينهاي كله زني قديمي داراي راهنماهاي مارپيچي از نوع ياتاقان كشويي معمولي بودند، ماشينهاي كله زني پر سرعت جديد مجهز به راهنما و ياتاقانهاي هيدرواستاتيك هستند. از مزاياي اين ماشينها مي توان به نداشتن فرسودگي، راحت كار كردن آنها به نداشتن اصطكاك مكانيكي و تعادل كامل جرم روي محور ابزارگير، اشاره كرد. اين كيفيتها شرايط براده برداري را بهتر مي كنند به ويژه اگر زاويه مارپيچ بزرگ، تعداد پاسهاي براده برداري زياد و نيروي برش بالا باشد.

تراش چرخدنده مخروط ساده به روش فرم

دو روش چرخدنده تراشي فرم براي تراش چرخدنده هاي مخروط ساده

وجود دارد:

الف) فرزكاري چرخدنده مخروطي ساده:

ب) تراش چرخدنده مخروطي بكمك شابلون

فرزكاري چرخدنده مخروطي ساده به دو دليل زياد استفاده نمي شود:

دقت بسيار پاييني دارد و بسيار زمان گير است.

بعضي اوقات چرخدنده ساده مخروطي به اين روش، خشن تراشي مي شوند و به روش ديگري پرداخت مي شود.

ب) ماشينكاري بكمك شابلون  

در ماشین کاری شابلونی یک ابزار تراش تک لبه ی ساده مورد استفاده قرار می گیرد که به وسیله ی یک شابلون هدایت می شود ، اصول این روش در شکل  نمایش داده شده است .با استفاده از شابلونی که چند برابر چرخ دنده مورد نظر است ، دقت کار زیاد خواهد بود . البته وسایل کار تخصصی هستند و به جزء در موردچرخ دنده های مخروطی بزرگ ، به ندرت از این روش استفاده می شود و شکل زیر نمایشگر یکی از این گونه ماشین ها است .

تراش چرخ دنده هاي مارپيچي دوبله (جناغي) به روش كله زني

چرخ دنده هاي مارپيچي دوبله را كه داراي دندانه هاي پيوسته هستند، تنها مي توان با ابزارهاي برشي نوع پينيون و با استفاده از ماشينهاي كله زني مارپيچي دوبله توليد كرد. ابزارهاي كله زني جفت با روش تيز كاري ويژه و لبه هاي برش روبه رو، روي ابزارگيرهاي هم محور، حين حركت غلتشي با چرخ دنده، حركت مارپيچي نوساني ديگري به آنها اضافه مي شود كه اين حركت با دو راهنماي مارپيچي با جهت مارپيچ مخالف و ليد يكسان هدايت مي شود. بدين ترتيب قسمتهاي چپ و راست چرخ دنده مارپيچي به صورت دوبله تراش مي خورد.

ماشين هاي صفحه تراش چرخ دنده


انواع ماشين هاي صفحه تراش چرخ دنده مخصوص انبوه سازي ساخته شده اند. ماشين صفحه تراش چرخ دنده ي گردان، در واقع ده واحد صفحه تراش نصب شده بر روي يك پايه ي گردان با مكانيزم حركت مشترك است. در هر لحظه، نُه چرخ دنده در حال تراشيده شدن هستند و در واحد دهم، چرخ دنده تمام شده از ماشين باز و يا چرخ دنده ي خام به ماشين بسته مي شود. در ماشين صفحه تراش چرخ دنده اقماري، شش چرخ دنده ي خام با حركت اقماري دور يك چرخ دنده ي تراشنده ي بزرگ مركزي مي چرخند. يك قسمت از چرخ دنده بدون دندانه است تا بتوان از آنجا چرخ دنده ي ساخته شده را برداشت و چرخ دنده ي خام را روي محور خالي شده بست.
ماشين هاي صفحه تراش چرخ دنده با كنترل عددي كامپيوتري امروزي (CNC) مجهز به سيستمهاي رفت و آمدي هيدرومكانيكي هستند كه در آنها سرعت برش در حين تراش در مسير برگشت، يكنواخت نگاه داشته مي شود. سرعت اين ماشين ها بين 500 تا 1700 دور بر دقيقه است و در آنها از ابزار تراش با پوشش TiN استفاده مي شود. اين ابزارها عمر مفيد زيادتري دارند.

ماشين هاي چرخ دنده تراش با ابزار مارپيچ
• دندانه هاي ابزار برش مانند يك حلزون2 حول يك استوانه قرار دارند و چرخ دنده خام مثل يك چرخ حلزون با آن تماس پيدا كرده و شكل مي گيرد.

ديگر فرايندهاي چرخ دنده سازي

با استفاده از فرايند گرد فلزكاري مي توان چرخ دنده هاي مرغوب از نظر دقت ابعاد و كيفيت سطح تهيه كرد. معمولا اين روش براي توليد چرخ دنده هاي كوچك به كار گرفته مي شود. البته امروزه چرخ دنده هاي بزرگ تر و با كيفيت بسيار خوب را با روش آهنگري پودر با استفاده از قطعات پيش شكل داده شده ي گرد فلزكاري تهيه مي كنند. فراورده هاي اين روش بسيار محكمتر و فشرده تر از محصولات روش هاي معمولي گرد فلزكاري هستند. چنين چرخ دنده هايي با هزينه كم تر، كارايي فوق العاده خوب دارند. غالبا چرخ دنده هاي تهيه شده با اين روش نياز به پرداخت نداشته يا فقط مختصري پرداخت مي شوند.

ابزارهاي فرم براي متالورژي پودر فرايند

در توليد قطعات زينتر شده اعمال زير انجام مي شود:
پرسكاري
(تف جوشي) 1
(سايز كردن) 2
با عمليات پرسكاري قطعات قالب گيري شده حاوي پودر فلزي تحت فشار زياد 40-80MN/cm2 مي توان قطعات ترد، دقيق و فشرده اي را توليد كرد كه استحكام لازم در حالت جامد را براي حمل و انتقال دارا مي باشند. مواد به كار رفته پودرهاي فلزي آلياژ شده هستند كه بسته به كاربرد قطعه داراي مواد غيرفلزي بوده و يا فاقد آن مي باشند. مخلوط پودري گرافيت نيز اضافه مي شود تا در طي قالب گيري به عنوان يك روانكار عمل كند تا يكنواختي زيادي در ساختار قطعه پرس شده به دست آيد و به قسمتهاي پرداخت شده خواص روانكاري داده شود.

در فرايند تف جوشي، خشتها را تحت گاز محافظ تا دماي زير نقطه ذوب عنصر اصلي پودر فلزي حرارت مي دهند. بدين ترتيب فرايند زينتر سازي و تف جوشي صورت مي گيرد. خواص فيزيكي قطعه زينتر شده از نظر استحكام تنشي، چكش خواري يا سختي به مقاديري مي رسند كه به خواص مواد ذوب شده با تركيبات مشابه، شباهت دارد و كاربرد فني آن را تضمين مي كند. قطعه فولادي زينتر شده را مي توان با روشهاي معمولي سخت كرده و تمپر نمود. قطعه چدني زينتر شده كم كربن را مي توان با فرايندهاي معمولي سخت كرد و كربن دهي نمود.
تغيير متالورژي ساختار حاصل از فرايند تف جوشي، تغييرات ابعادي را در پي خواهد داشت. بسته به تركيبات فلزي تا اندازه 3% در ابعاد قطعه انقباض يا انبساط صورت مي گيرد. اين مسئله را بايد هنگام طراحي قالب در نظر داشت. از طرف ديگر بايد در نظر داشت كه اين تغيير در ابعاد تا حد زيادي دقت قطعه زينتر شده را تحت تاثير قرار مي دهد. چرخ دنده هاي زينتر شده دقتهاي بالاي پروفيل و تنظيم دندانه را برآورده نمي كنند.
فرايند كاليبراسيون، سايز كردن يا فشرده كاري براي چرخ دنده هاي زينتر شده حتما لازم است. بسته به دقت ابزار و خواص مواد، فرايند كاليبراسيون دقت لازم را مجددا ايجاد مي كند. با اين حال اين فرايند محدوديتهايي نيز دارد. بعد از بهبود دقت حاصل از تغيير شكل پلاستيكي فرايند سايز كردن تغيير شكل الاستيكي ديگري روي قطعه كار و ابزار ايجاد مي شود كه تحت فشار زياد سايز كردن صورت مي گيرد. هنگام طراحي شكل و ابعاد ابزار بايد تغيير شكلهاي پلاستيك و الاستيك را در نظر گرفت. تاثير مواد را بايد به وسيله آزمايش مشخص و با اقدامات مناسب يكنواختي آن را حفظ كرد.
ابزارها را بايد با دقت خيلي زيادي ماشينكاري كرد تا با حداكثر لقي در حد 0.01mm% در مركز قرار بگيرد. در فرايند زينترسازي ابزار را طوري نصب و هدايت مي كنند كه فلز پودر شده به طور يكنواخت فشرده شود و مركزيت ابزار حتي در فشارهاي زياد و مدت زمان طولاني توليد نيز حفظ شود.

چرخ دنده را مي توان طي فرايندهاي مختلف ريخته گري نيز توليد كرد.

 چرخ دنده هاي ريختگي در ماسه سطوح ناصاف دارند، و از نظر ابعاد دقيق نيستند. از اين چرخ دنده ها فقط براي كارهايي استفاده مي شود كه سرعت چرخ دنده كم است و صداي توليد شده و عدم دقت اهميت ندارد. چرخ دنده هايي كه به روش ريخته گري حديده اي توليد مي شوند داراي دقت نسبتا خوب و پرداخت قابل قبول هستند. از اين چرخ دنده ها مي توان در انتقال بارهاي سبك در سرعت هاي ميانه استفاده كرد. چرخ دنده هاي ريخته شده در قالب هاي با مدل ذوب شدني مي توانند مشخصه هاي پرداخت سطح خوب داشته و دقيق باشند. اين چرخ دنده ها را مي توان از مواد محكم ريخت و آنها را براي انتقال بارهاي سنگين مورد استفاده قرار داد. چرخ دنده ي خام بسياري از چرخ دنده هاي كامل شده به روش هاي ماشين كاري، ريختگي هستند. در چرخ دنده هاي بزرگ تر براي كاهش مقدار ماشين كاري، شكل دندانه ي قطعه ي ريختگي نزديك به شكل نهايي آن است.
مقادير زيادي چرخ دنده به روش بريدن با قالب نر و ماده توسط پرس تهيه مي شوند. غالبا ضخامت اين گونه چرخ دنده ها بيش از 5/1 ميلي متر نيست. با پرداخت كاري لبه ي اين چرخ دنده ها پس از بريدن با قالب، دقت ابعاد بسيار خوب حاصل مي شود. از اين چرخ دنده ها در ساعت هاي بزرگ، ساعت هاي مچي، انواع درجه ها و سنجه ها و ماشين هاي حساب استفاده مي شود. با روش بريدن با قالب نر و ماده ظريف نيز مي توان چرخ دنده هاي مسطح و كم ضخامت با كيفيت مناسب توليد كرد.

مقادير زيادي چرخ دنده ي پلاستيكي به روش قالب گيري پلاستيك توليد مي شوند.

 كيفيت اين چرخ دنده ها فقط در حد قابل قبول است و صرفا براي بارهاي سبك مناسب هستند. معمولا چرخ دنده هاي دقيق و مناسب براي كارهاي سنگين را به وسيله ي ماشين كاري پلاستيك هاي لايه اي تهيه مي كنند. چنانچه اين چرخ دنده با چرخ دنده هاي فلزي جفت شوند، صداي بسيار كمي توليد مي كنند.
چرخ دنده هاي كوچك بسيار دقيق را مي توان طي فرايند حديده كاري توليد كرد. براي اين منظور ميله هاي بلند با قطر مساوي قطر چرخ دنده ي مورد نظر را حديده كاري مي كنند، سپس آن را ورقه ورقه مي برند. از ميان مواد مختلف فقط برنج، برنز، آلياژهاي آلومينيم و منيزيم براي اين كار مناسب هستند.
از فرايند ماشين كاري شعله اي (بريدن با شعله ي اكسي استيلن) مي توان براي توليد چرخ دنده هايي استفاده كرد كه در سرعت هاي پايين كار مي كنند و دقت آنها مطرح نيست.
تعداد كمي چرخ دنده به روش شكل دادن غلتكي گرم تهيه مي شوند. در اين فرايند يك چرخ دنده ي اصلي سرد را همراه قطعه ي خام ديگري مي غلتانند.

–روش شکل دادن (Shaping)

حرکت رفت و برگشتی یک ابزار برش به شکل شانه دنده یا چرخ دنده معمولی، در جهت عرض دندانه چرخ دنده خام

ماشین های سنگ زنی چرخدنده :

سنگ زنی چرخدنده یکی از شاخه های سنگ زنی فرم می باشد که اصول کلی این روش کلا فرم دادن به چرخ ساینده (سنگ) و تماس با قطعه کار میباشد که در اثر دوران سنگ و تماس با قطعه کار فرم ایجاد شده روی سنگ در روی قطعه کار کاملا سائیده میششود البته ناگفته نماند که سنگ زنی از روش های پرداخت می باشد و در روش های پرداخت ابتدا قطعه مورد نظر بویسله براده برداری خشن تقریبا به فرم مورد نظر نزدیک میشود و در مرحله پرداخت فقط در حدود چند دهم میلی متر از قطعه براده برداری می شود در سنگ زنی چرخ دنده نیز دقیقا به همین صورت است بطوریکه ابتدا دیسک چرخ دنده پس از مرحله تراشکاری و رسیدن به قطر مورد نظر دندانه های چرخ دنده به روش های خاصی که برخی از آنها عبارتند از :

فرز کاری به وسیله تیغه فرز مدولی     –       هاب      –       خان کشی     –    …

در روی دیسک ایجاد شده و چند دهم از بار برای مرحله سنگ زنی نگه داشته می شود .

در سنگ زنی چرخ دنده ابتدا مکمل  فرم  پروفیل دندانه چرخ دنده در روی سنگ ایجاد می شود که با توجه به دقیق بودن کار و پیچیده بودن منحنی اینولیوت دندانه کار آسانی نبوده برای این کار از ماشین های CNC  شبیه ماشین های تراش CNC استفاده می شود با این تفاوت که در این نوع ماشین ها قطعه کار همان چرخ ساینده می باشد و ابزار براده برداری از مواد بسیار سخت شبیه الماس می باشد و بوسیله برنا مه های خاصی داده شده به دستگاه شکل مکمل  منحنی اینولیوت   دندانه در دو طرف لبه های چرخ ساینده ایجاد می شود تا در نهایت در روی قطعه کار  اصلی ما که همان چرخ دنده میباشد منحنی اینولیوت و قسمت پای دنده سنگ زنی شود .

سیستم کلی سنگ زنی بر مبنای حرکت دورانی چرخ ساینده با سرعت زیاد و حرکت رفت و برگشتی چرخ ساینده یا قطعه کار و یا هر دو آنها به صورت همزمان می باشد. در سنگ زنی چرخ دنده نیز  این اصل کاملا حکم فرما است به طوریکه در این روش نیز سنگ مدولی در حین دوران حرکت رفت و برگشتی نیز انجام می دهد و بعد از مماس شدن با دندانه عمل سایش را انجام می دهد و بعد از سنگ زنی دندانه و ایجاد منحنی اینولیوت دقیق و رسیدن به اندازه مشخص و دقیق از چرخ دنده دور شده  و چرخ دنده به اندازه گام محیطی دوران کرده و دندانه بعدی در موقعیت سنگ زنی قرار می گیرد و همین عمل تا سنگ زنی تمام دندانه ها ادامه پیدا می کند .

اما با پیشرفت علم و تکنولوژی این روش جزو روش های قدیمی محسوب می شود.

در سیستم جدید به دلیل از بین  بردن بسیاری از حرکت های اضافی و زمان گیر مثل فرم دهی دوباره سنگ زمان به حد قابل توجهی کاهش یافته است .

ماشین سنگ زنی چرخ دنده

 :MAAG

در دستگاه های سنگ زنی چرخ دنده MAAG   دو امتیاز ویژه نسبت به دستگاههای دیگر است :

1.     سنگ زنی چرخ دنده های جناغی با دقت بالا

2.     برنامه ریزی سنگ زنی چرخ دنده توسط هر کامپیوتر

تمامی لوازم مورد نیاز برای سنگ زنی هر چرخ دنده در این دستگاه مهیا است .

وقتی قطعه کار بر روی ماشین سوار می شود در روی محور آن پروفیل اینولیوت توسط سایش چرخدنده با دیسک چرخ سنگ زنی تولید می شود قطعه کار حرکت رفت و برگشتی در جهتی که حرکت پیشروی فراهم می کند دارد در پایان هر ضربه محرک پیشروی اتفاق می افتد و جناحین دو دندانه در طول هر سیکل سنگ زنی می شوند و عمق برش به وسیله چرخ های سنگ زنی  تعیین می شود .

پرداخت چرخ دنده ها

– در كاربردهايي كه عملكرد با كيفيت بالا براي چرخ دنده مورد نياز است (مانند سرعتهاي بالا يا بارهاي سنگين)، لازمست پس از ايجاد دندانه ها، عمليات پرداخت ظريفي روي دندانه ها انجام شود.
– معمولا پرهزينه است و در جاهايي كه دقت بالا لازمست، پرداخت انجام مي شود.
– دو الگوي كلي براي پرداخت دندانه ها :
• براده برداري ظريف از روي دندانه ها
• فشردن سطح دندانه ها براي ايجاد يكنواختي در سطح

روش هاي پرداخت چرخ دنده ها

– پرداخت قبل از عمليات حرارتي :
• تراشيدن دندانه1
• غلتك كاري دندانه2
– پرداخت بعد از عمليات حرارتي :
• سنگ زدن دندانه3
• هونينگ دندانه4

منابع انگلیسی :

WWW. Netcrafters.COM

WWW.facturingtalk.COM

WWW.engineeringtalk.COM

WWW.shanthigears.COM

WWW.gsm-brunold.CH

WWW.burri.DE

WWW. Geartechnology.COM

WWW.directindustry.COM

WWW. Asgm.ORG

 
منابع فارسی:

1- اي. پال دگارمو، جي. تي. بلك، ر.اي. كهسر، بي. اي. كلامسكي، مواد و فرايندهاي توليد، ترجمه دكتر علي حائريان اردكاني، جلد سوم.
2- مهندس ابراهيم صادقي، ماشينهاي افزار، جلد دوم.
3- Johan Clarenbach ، چرخ دنده تراشي مفاهيم و ابزارها، ترجمه مهندس مهرداد مرادي.