ساییدگی دندان گلیسون و ساییدگی دندان کینبرگ

وقتی تعداد دندانه‌ها، مدول، زاویه فشار، زاویه مارپیچ و شعاع سر تیغه یکسان باشد، استحکام دندانه‌های قوسی شکل دندانه‌های گلیسون و دندانه‌های سیکلوئیدی شکل کینبرگ یکسان است. دلایل این امر به شرح زیر است:

۱) روش‌های محاسبه استحکام یکسان هستند: گلیسون و کینبرگ روش‌های محاسبه استحکام خود را برای چرخ‌دنده‌های مخروطی مارپیچی توسعه داده‌اند و نرم‌افزار تحلیل طراحی چرخ‌دنده مربوطه را تدوین کرده‌اند. اما همه آنها از فرمول هرتز برای محاسبه تنش تماسی سطح دندانه استفاده می‌کنند؛ از روش مماس ۳۰ درجه برای یافتن بخش خطرناک استفاده می‌کنند، بار را روی نوک دندانه اعمال می‌کنند تا تنش خمشی ریشه دندانه را محاسبه کنند و از چرخ‌دنده استوانه‌ای معادل بخش نقطه میانی سطح دندانه برای محاسبه تقریبی استحکام تماسی سطح دندانه، استحکام خمشی بالای دندانه و مقاومت سطح دندانه در برابر چسبیدن چرخ‌دنده‌های مخروطی مارپیچی استفاده می‌کنند.

2) سیستم سنتی دندانه گلیسون پارامترهای قطعه چرخ‌دنده را بر اساس مدول سطح انتهایی انتهای بزرگ، مانند ارتفاع نوک، ارتفاع ریشه دندانه و ارتفاع دندانه کاری محاسبه می‌کند، در حالی که کینبرگ قطعه چرخ‌دنده را بر اساس مدول نرمال نقطه میانی محاسبه می‌کند. آخرین استاندارد طراحی چرخ‌دنده آگما، روش طراحی قطعه چرخ‌دنده مخروطی مارپیچی را یکپارچه می‌کند و پارامترهای قطعه چرخ‌دنده بر اساس مدول نرمال نقطه میانی دندانه‌های چرخ‌دنده طراحی می‌شوند. بنابراین، برای چرخ‌دنده‌های مخروطی مارپیچ با پارامترهای اساسی یکسان (مانند: تعداد دندانه‌ها، مدول نرمال نقطه میانی، زاویه مارپیچ نقطه میانی، زاویه فشار نرمال)، صرف نظر از نوع طراحی دندانه، ابعاد مقطع نرمال نقطه میانی اساساً یکسان است؛ و پارامترهای چرخ‌دنده استوانه‌ای معادل در بخش میانی سازگار هستند (پارامترهای چرخ‌دنده استوانه‌ای معادل فقط مربوط به تعداد دندانه‌ها، زاویه گام، زاویه فشار عمودی، زاویه مارپیچ نقطه میانی و نقطه میانی سطح دندانه چرخ‌دنده هستند. قطر دایره گام مرتبط است)، بنابراین پارامترهای شکل دندانه مورد استفاده در بررسی استحکام دو سیستم دندانه اساساً یکسان هستند.

۳) وقتی پارامترهای اساسی چرخ‌دنده یکسان باشند، به دلیل محدودیت عرض شیار کف دندانه، شعاع گوشه نوک ابزار کوچکتر از طراحی چرخ‌دنده گلیسون است. بنابراین، شعاع قوس اضافی ریشه دندانه نسبتاً کوچک است. طبق تحلیل چرخ‌دنده و تجربه عملی، استفاده از شعاع بزرگتر قوس دماغه ابزار می‌تواند شعاع قوس اضافی ریشه دندانه را افزایش داده و مقاومت خمشی چرخ‌دنده را افزایش دهد.

از آنجا که ماشینکاری دقیق چرخ‌دنده‌های مخروطی سیکلوئیدی Kinberg فقط با سطوح سخت دندانه قابل تراشیدن است، در حالی که چرخ‌دنده‌های مخروطی قوس دایره‌ای Gleason را می‌توان با سنگ‌زنی حرارتی پس از تراشیدن پردازش کرد، که می‌تواند سطح مخروط ریشه و سطح انتقال ریشه دندانه را محقق کند. و صافی بیش از حد بین سطوح دندانه، احتمال تمرکز تنش روی چرخ‌دنده را کاهش می‌دهد، زبری سطح دندانه را کاهش می‌دهد (می‌تواند به Ra≦0.6um برسد) و دقت شاخص‌بندی چرخ‌دنده را بهبود می‌بخشد (می‌تواند به دقت درجه GB3∽5 برسد). به این ترتیب، ظرفیت تحمل چرخ‌دنده و توانایی سطح دندانه در مقاومت در برابر چسبیدن می‌تواند افزایش یابد.

۴) چرخ‌دنده مخروطی مارپیچی دندانه شبه گستر که توسط کلینگنبرگ در روزهای اولیه به کار گرفته شد، حساسیت کمی به خطای نصب جفت چرخ‌دنده و تغییر شکل جعبه دنده دارد زیرا خط دندانه در جهت طول دندانه گسترده است. به دلایل تولیدی، این سیستم دندانه فقط در برخی زمینه‌های خاص استفاده می‌شود. اگرچه خط دندانه کلینگنبرگ اکنون یک اپی‌سیکلوئید امتداد یافته است و خط دندانه سیستم دندانه گلیسون یک قوس است، همیشه نقطه‌ای روی دو خط دندانه وجود خواهد داشت که شرایط خط دندانه گسترده را برآورده کند. طبق گفته‌ی گری، چرخ‌دنده‌هایی که بر اساس سیستم دندانه‌ی کینبرگ طراحی و پردازش می‌شوند، «نقطه‌ای» که روی خط دندانه قرار دارد و شرایط گستردن را برآورده می‌کند، نزدیک به انتهای بزرگ دندانه‌های چرخ‌دنده است، بنابراین حساسیت چرخ‌دنده به خطای نصب و تغییر شکل بار بسیار کم است. طبق داده‌های فنی شرکت سن، برای چرخ‌دنده مخروطی مارپیچی با خط دندانه‌ی قوسی، می‌توان چرخ‌دنده را با انتخاب یک سر برش‌دهنده با قطر کوچکتر پردازش کرد، به طوری که «نقطه‌ای» که روی خط دندانه قرار دارد و شرایط گستردن را برآورده می‌کند، در نقطه‌ی میانی و انتهای بزرگ سطح دندانه قرار گیرد. در این بین، تضمین می‌شود که چرخ‌دنده‌ها مقاومت یکسانی در برابر خطاهای نصب و تغییر شکل جعبه مانند چرخ‌دنده‌های کلینگ برگر داشته باشند. از آنجایی که شعاع سر برش‌دهنده برای ماشینکاری چرخ‌دنده‌های مخروطی قوسی گلیسون با ارتفاع برابر، کوچکتر از شعاع آن برای ماشینکاری چرخ‌دنده‌های مخروطی با پارامترهای یکسان است، می‌توان تضمین کرد که «نقطه‌ای» که شرایط گستردن را برآورده می‌کند، بین نقطه‌ی میانی و انتهای بزرگ سطح دندانه قرار دارد. در این مدت، استحکام و عملکرد چرخ‌دنده بهبود می‌یابد.

۵) در گذشته، برخی افراد تصور می‌کردند که سیستم دندانه گلیسون چرخ‌دنده ماژول بزرگ نسبت به سیستم دندانه کینبرگ پایین‌تر است، عمدتاً به دلایل زیر:

① چرخ‌دنده‌های کلینگنبرگ پس از عملیات حرارتی تراشیده می‌شوند، اما دندانه‌های انقباضی پردازش‌شده توسط چرخ‌دنده‌های گلیسون پس از عملیات حرارتی به پایان نمی‌رسند و دقت آنها به خوبی سابق نیست.

②. شعاع سر برش برای پردازش دندانه‌های انقباضی بزرگتر از دندانه‌های کینبرگ است و استحکام چرخ‌دنده بدتر است. با این حال، شعاع سر برش با دندانه‌های قوس دایره‌ای کوچکتر از شعاع سر برش برای پردازش دندانه‌های انقباضی است که مشابه دندانه‌های کینبرگ است. شعاع سر برش ساخته شده معادل است.

3. گلیسون قبلاً چرخ‌دنده‌هایی با مدول کوچک و تعداد زیاد دندانه را توصیه می‌کرد، در حالی که قطر چرخ‌دنده یکسان بود، در حالی که چرخ‌دنده مدول بزرگ کلینگنبرگ از مدول بزرگ و تعداد کم دندانه استفاده می‌کند و مقاومت خمشی چرخ‌دنده عمدتاً به مدول بستگی دارد، بنابراین مقاومت خمشی گرم لیمبرگ بیشتر از گلیسون است.

در حال حاضر، طراحی چرخ‌دنده‌ها اساساً از روش کلینبرگ پیروی می‌کند، با این تفاوت که خط دندانه از یک اپی‌سیکلوئید کشیده به یک قوس تغییر می‌کند و دندانه‌ها پس از عملیات حرارتی سنگ‌زنی می‌شوند.