شفت چرخ دندهمهمترین بخش پشتیبانی و چرخشی در ماشین آلات ساختمانی است که می تواند حرکت چرخشی را تحقق بخشدچرخ دنده هاو سایر اجزا، و می‌تواند گشتاور و نیرو را در مسافت طولانی منتقل کند. این سیستم از مزایای راندمان انتقال بالا، عمر طولانی و ساختار جمع و جور برخوردار است. این سیستم به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته و به یکی از بخش‌های اساسی انتقال ماشین‌آلات ساختمانی تبدیل شده است. در حال حاضر، با توسعه سریع اقتصاد داخلی و گسترش زیرساخت‌ها، موج جدیدی از تقاضا برای ماشین‌آلات ساختمانی وجود خواهد داشت. انتخاب مواد شفت چرخ‌دنده، نحوه عملیات حرارتی، نصب و تنظیم فیکسچر ماشینکاری، پارامترهای فرآیند فرزکاری و تغذیه، همگی برای کیفیت پردازش و عمر شفت چرخ‌دنده بسیار مهم هستند. این مقاله تحقیقی خاص در مورد فناوری پردازش شفت چرخ‌دنده در ماشین‌آلات ساختمانی طبق رویه خود انجام می‌دهد و طرح بهبود مربوطه را پیشنهاد می‌دهد که پشتیبانی فنی قوی برای بهبود فناوری پردازش شفت چرخ‌دنده مهندسی فراهم می‌کند.

تجزیه و تحلیل فناوری پردازششفت دندهدر ماشین آلات ساختمانی

برای راحتی تحقیق، این مقاله شفت ورودی کلاسیک در ماشین آلات ساختمانی، یعنی قطعات شفت پله‌ای معمولی را انتخاب می‌کند که از اسپلین‌ها، سطوح محیطی، سطوح قوسی، شانه‌ها، شیارها، شیارهای حلقه‌ای، چرخ‌دنده‌ها و سایر اشکال مختلف تشکیل شده‌اند. ترکیب سطح هندسی و موجودیت هندسی. الزامات دقت شفت‌های دنده عموماً نسبتاً زیاد است و دشواری پردازش نسبتاً زیاد است، بنابراین برخی از پیوندهای مهم در فرآیند پردازش باید به درستی انتخاب و تجزیه و تحلیل شوند، مانند مواد، اسپلین‌های خارجی درگیر، معیارها، پردازش پروفیل دندانه، عملیات حرارتی و غیره. به منظور اطمینان از کیفیت و هزینه پردازش شفت دنده، فرآیندهای کلیدی مختلف در پردازش شفت دنده در زیر تجزیه و تحلیل شده‌اند.

انتخاب موادشفت چرخ دنده

شفت‌های دنده در ماشین‌آلات انتقال قدرت معمولاً از فولاد ۴۵ در فولاد کربنی با کیفیت بالا، ۴۰Cr، ۲۰CrMnTi در فولاد آلیاژی و غیره ساخته می‌شوند. به طور کلی، این فولاد الزامات استحکام مواد را برآورده می‌کند و مقاومت در برابر سایش خوبی دارد و قیمت آن مناسب است.

فناوری ماشینکاری خشن شفت چرخ دنده

با توجه به نیاز بالای شفت چرخ‌دنده به استحکام بالا، استفاده از فولاد گرد برای ماشینکاری مستقیم، مواد و نیروی کار زیادی مصرف می‌کند، بنابراین معمولاً از قطعات آهنگری شده به عنوان قطعه خام استفاده می‌شود و می‌توان از آهنگری آزاد برای شفت‌های چرخ‌دنده با اندازه‌های بزرگتر استفاده کرد. آهنگری قالبی؛ گاهی اوقات برخی از چرخ‌دنده‌های کوچکتر را می‌توان به صورت یک قطعه خام یکپارچه با شفت ساخت. در طول ساخت قطعه خام، اگر قطعه خام آهنگری شده از نوع آهنگری آزاد باشد، پردازش آن باید از استاندارد GB/T15826 پیروی کند. اگر قطعه خام آهنگری شده از نوع آهنگری قالبی باشد، میزان مجاز ماشینکاری باید از استاندارد سیستم GB/T12362 پیروی کند. قطعات خام آهنگری شده باید از عیوب آهنگری مانند دانه‌های ناهموار، ترک و شکستگی جلوگیری کنند و باید مطابق با استانداردهای ارزیابی ملی آهنگری مربوطه آزمایش شوند.

عملیات حرارتی اولیه و فرآیند تراشکاری خشن قطعات خام

قطعات خام با شفت‌های دنده‌ای زیاد، عمدتاً از فولاد ساختاری کربنی با کیفیت بالا و فولاد آلیاژی هستند. به منظور افزایش سختی مواد و تسهیل پردازش، عملیات حرارتی، عملیات حرارتی نرمال‌سازی را اتخاذ می‌کند، یعنی: فرآیند نرمال‌سازی، دمای 960 درجه سانتیگراد، خنک‌سازی در هوا، و مقدار سختی HB170-207 باقی می‌ماند. عملیات حرارتی نرمال‌سازی همچنین می‌تواند باعث اصلاح دانه‌های آهنگری، ساختار کریستالی یکنواخت و از بین بردن تنش آهنگری شود که پایه و اساس عملیات حرارتی بعدی را فراهم می‌کند.

هدف اصلی تراشکاری خشن، برش مقدار مجاز ماشینکاری روی سطح قطعه خام است و توالی ماشینکاری سطح اصلی به انتخاب مرجع موقعیت‌یابی قطعه بستگی دارد. ویژگی‌های خود قطعات شفت چرخ‌دنده و الزامات دقت هر سطح تحت تأثیر مرجع موقعیت‌یابی قرار می‌گیرند. قطعات شفت چرخ‌دنده معمولاً از محور به عنوان مرجع موقعیت‌یابی استفاده می‌کنند، به طوری که مرجع می‌تواند یکپارچه و منطبق با مرجع طراحی باشد. در تولید واقعی، دایره بیرونی به عنوان مرجع موقعیت‌یابی خشن استفاده می‌شود، سوراخ‌های بالایی در هر دو انتهای شفت چرخ‌دنده به عنوان مرجع دقت موقعیت‌یابی استفاده می‌شوند و خطا در محدوده ۱/۳ تا ۱/۵ خطای ابعادی کنترل می‌شود.

پس از عملیات حرارتی مقدماتی، قطعه کار در هر دو وجه انتهایی تراشیده یا فرزکاری می‌شود (مطابق خط تراز می‌شود) و سپس سوراخ‌های مرکزی در هر دو انتها علامت‌گذاری می‌شوند و سوراخ‌های مرکزی در هر دو انتها سوراخ می‌شوند و سپس می‌توان دایره بیرونی را خشن‌کاری کرد.

فناوری ماشینکاری پرداخت دایره بیرونی

فرآیند تراشکاری دقیق به شرح زیر است: دایره بیرونی بر اساس سوراخ‌های بالایی در دو انتهای شفت چرخ‌دنده، به طور دقیق تراش داده می‌شود. در فرآیند تولید واقعی، شفت‌های چرخ‌دنده به صورت دسته‌ای تولید می‌شوند. به منظور بهبود راندمان پردازش و کیفیت پردازش شفت‌های چرخ‌دنده، معمولاً از تراشکاری CNC استفاده می‌شود، به طوری که کیفیت پردازش تمام قطعات کار از طریق برنامه قابل کنترل است و در عین حال، کارایی پردازش دسته‌ای تضمین می‌شود.

قطعات نهایی را می‌توان با توجه به محیط کار و الزامات فنی قطعات، کوئنچ و تمپر کرد که می‌تواند مبنای عملیات کوئنچ سطحی و نیتریدینگ سطحی بعدی باشد و تغییر شکل عملیات سطحی را کاهش دهد. اگر طرح نیازی به عملیات کوئنچ و تمپر نداشته باشد، می‌تواند مستقیماً وارد فرآیند هوبینگ شود.

فناوری ماشینکاری دندانه و اسپلین شفت چرخ دنده

برای سیستم انتقال قدرت ماشین‌آلات ساختمانی، چرخ‌دنده‌ها و خارها اجزای کلیدی برای انتقال قدرت و گشتاور هستند و به دقت بالایی نیاز دارند. چرخ‌دنده‌ها معمولاً از دقت درجه ۷-۹ استفاده می‌کنند. برای چرخ‌دنده‌هایی با دقت درجه ۹، هم برش‌دهنده‌های دنده و هم برش‌دهنده‌های شکل‌دهی دنده می‌توانند الزامات چرخ‌دنده‌ها را برآورده کنند، اما دقت ماشینکاری برش‌دهنده‌های دنده به طور قابل توجهی بالاتر از شکل‌دهی دنده است و همین امر در مورد راندمان نیز صادق است. چرخ‌دنده‌هایی که به دقت درجه ۸ نیاز دارند را می‌توان ابتدا دنده‌زدایی یا تراشید و سپس توسط دندانه‌های خرپایی پردازش کرد. برای چرخ‌دنده‌های با دقت بالا درجه ۷، باید از تکنیک‌های پردازش مختلف با توجه به اندازه دسته استفاده شود. اگر دسته کوچک یا یک قطعه واحد برای تولید باشد، می‌توان آن را با روش دنده‌زدایی (شیارکاری) پردازش کرد، سپس از طریق گرمایش القایی با فرکانس بالا و کوئنچ و سایر روش‌های عملیات سطحی، و در نهایت از طریق فرآیند سنگ‌زنی برای دستیابی به الزامات دقت پردازش کرد. اگر پردازش در مقیاس بزرگ باشد، ابتدا دنده‌زدایی و سپس تراشیدن و سپس گرمایش القایی با فرکانس بالا و کوئنچ و در نهایت هونینگ انجام می‌شود. برای چرخ‌دنده‌هایی که نیاز به کوئنچ دارند، باید در سطحی بالاتر از سطح دقت ماشینکاری مورد نیاز نقشه‌ها، پردازش شوند.

اسپلین‌های شفت چرخ‌دنده عموماً دو نوع دارند: اسپلین‌های مستطیلی و اسپلین‌های گسترنده. برای اسپلین‌هایی که نیاز به دقت بالایی دارند، از دندانه‌های غلتشی و دندانه‌های سنگ‌زنی استفاده می‌شود. در حال حاضر، اسپلین‌های گسترنده بیشترین کاربرد را در زمینه ماشین‌آلات ساختمانی دارند و زاویه فشار آنها 30 درجه است. با این حال، فناوری پردازش اسپلین‌های شفت چرخ‌دنده در مقیاس بزرگ دست و پا گیر است و برای پردازش به دستگاه فرز مخصوص نیاز دارد. پردازش دسته‌ای کوچک می‌تواند از صفحه نمایه‌سازی توسط یک تکنسین مخصوص با دستگاه فرز استفاده کند.

بحث در مورد کربوریزاسیون سطح دندان یا فناوری مهم عملیات کوئنچ سطحی

سطح شفت چرخ دنده و سطح قطر مهم شفت معمولاً نیاز به عملیات سطحی دارند و روش‌های عملیات سطحی شامل عملیات کربن‌دهی و کوئنچ سطحی است. هدف از سخت‌کاری سطحی و عملیات کربن‌دهی، افزایش سختی و مقاومت در برابر سایش سطح شفت است. استحکام، چقرمگی و انعطاف‌پذیری، معمولاً دندانه‌های خاردار، شیارها و غیره نیازی به عملیات سطحی ندارند و نیاز به پردازش بیشتر دارند، بنابراین قبل از کربن‌دهی یا کوئنچ سطحی، رنگ را اعمال کنید، پس از اتمام عملیات سطحی، به آرامی ضربه بزنید و سپس جدا کنید. در عملیات کوئنچ باید به تأثیر عواملی مانند دمای کنترل، سرعت خنک‌کننده، محیط خنک‌کننده و غیره توجه شود. پس از کوئنچ، بررسی کنید که آیا خم شده یا تغییر شکل داده است. اگر تغییر شکل زیاد باشد، باید تنش‌زدایی شود و دوباره تغییر شکل داده شود.

تحلیل سنگ‌زنی سوراخ مرکزی و سایر فرآیندهای مهم پرداخت سطح

پس از عملیات سطحی روی شفت چرخ‌دنده، لازم است سوراخ‌های بالایی هر دو انتها سنگ‌زنی شوند و از سطح سنگ‌زنی شده به عنوان مرجع دقیق برای سنگ‌زنی سایر سطوح بیرونی مهم و سطوح انتهایی استفاده شود. به طور مشابه، با استفاده از سوراخ‌های بالایی هر دو انتها به عنوان مرجع دقیق، ماشینکاری سطوح مهم نزدیک شیار را تا زمانی که الزامات نقشه برآورده شود، به پایان برسانید.

تجزیه و تحلیل فرآیند پرداخت سطح دندان

پرداخت سطح دندانه همچنین سوراخ‌های بالایی در هر دو انتها را به عنوان مرجع پرداخت در نظر می‌گیرد و سطح دندانه و سایر قطعات را تا زمانی که الزامات دقت در نهایت برآورده شوند، سنگ‌زنی می‌کند.

به طور کلی، مسیر پردازش شفت‌های چرخ‌دنده ماشین‌آلات ساختمانی عبارت است از: سوراخ‌کاری، آهنگری، نرمال‌سازی، تراشکاری خشن، تراشکاری ظریف، فرزکاری خشن، فرزکاری ظریف، فرزکاری، پلیسه‌گیری اسپلاین، کوئنچ یا کربوریزاسیون سطح، سنگ‌زنی سوراخ مرکزی، سنگ‌زنی سطح خارجی مهم و سنگ‌زنی وجه انتهایی. محصولات سنگ‌زنی سطح خارجی مهم در نزدیکی شیار تراشکاری بازرسی و انبار می‌شوند.

پس از خلاصه‌ای از تمرین، مسیر فرآیند فعلی و الزامات فرآیند شفت چرخ‌دنده همانطور که در بالا نشان داده شده است، اما با توسعه صنعت مدرن، فرآیندهای جدید و فناوری‌های جدید همچنان در حال ظهور و کاربرد هستند و فرآیندهای قدیمی به طور مداوم بهبود یافته و اجرا می‌شوند. فناوری پردازش نیز دائماً در حال تغییر است.

در نتیجه

فناوری پردازش شفت چرخ‌دنده تأثیر زیادی بر کیفیت شفت چرخ‌دنده دارد. آماده‌سازی هر فناوری شفت چرخ‌دنده رابطه بسیار مهمی با جایگاه آن در محصول، عملکرد آن و موقعیت قطعات مرتبط با آن دارد. بنابراین، برای اطمینان از کیفیت پردازش شفت چرخ‌دنده، باید فناوری پردازش بهینه توسعه یابد. این مقاله بر اساس تجربه واقعی تولید، تجزیه و تحلیل خاصی از فناوری پردازش شفت چرخ‌دنده انجام می‌دهد. از طریق بحث مفصل در مورد انتخاب مواد پردازش، عملیات سطحی، عملیات حرارتی و فناوری پردازش برش شفت چرخ‌دنده، خلاصه‌ای از رویه تولید برای اطمینان از کیفیت پردازش و ماشینکاری شفت چرخ‌دنده ارائه می‌دهد. فناوری پردازش بهینه تحت شرایط کارایی، پشتیبانی فنی مهمی را برای پردازش شفت‌های چرخ‌دنده فراهم می‌کند و همچنین مرجع خوبی برای پردازش سایر محصولات مشابه ارائه می‌دهد.