در این مطلب ما قصد داریم تا شما را با فرایند ساخت چرخ دنده ها آشنا سازیم.به طور کلی چرخ دنده ، قطعه ای پرکاربرد در ساخت وسایل مکانیکی است که در طیف وسیعی از ابزار ها و دستگاه های مختلف، از جمله ساعت های مچی، ماشین آلات و … کارایی دارد. اصلی ترین وظیفه چرخ دنده، انتقال و تغییر جهت نیرو بین دو محور متفاوت است.
در فرایند ساخت چرخ دنده در جهت تولید آن از مواد اولیه ی مختلفی مانند فولاد، چدن خاکستری و آلیاژی، پلاستیک، کامپوزیت، برنج و برنز استفاده می کنند که فولاد از جمله کاربردی ترین این متریال می باشد. به کارگیری هر کدام از این متریال ها، به کاربرد و نیاز های صنعتی شما از این محصول بستگی دارد.
توانایی انتقال نیرو و تحمل فشار، یکی از مهم ترین ویژگی هایی است که چرخ دنده ها باید داشته باشند. همچنین، باید بتوان سطح چرخ دنده را با دقت و صحت بالا ماشین کاری نمود. برای همین، انتخاب متریال مناسب و طراحی بهینه، در تولید چرخ دنده بسیار حائز اهمیت می باشد.
مراحل ساخت چرخ دنده
در فرایند ساخت چرخ دنده از روش های مختلفی استفاده می شود که براده برداری، ریخته گری، پرس و کشیدن از معروف ترین آن ها می باشد. از بین این روش ها، روش براده برداری از دقیق ترین روش های ساخت چرخ دنده بوده که از راندمان بالاتری برخوردار است. در این روش از ماشین های سنگ زنی، صفحه تراش و فرز بهره گیری می کنند.
برای شروع، ابتدا یک مقطع فولادی استوانه ای به اندازه مورد نیاز برش می دهند. سپس، قطعه توسط دستگاه تراشکاری خودکار، براده برداری و پرداخت می شود. این عمل به منظور حصول به شکل و اندازه دقیق چرخ دنده صورت می پذیرد. در نهایت نیز، با استفاده از دستگاه های دقیق، دنده های داخلی و خارجی به روی قطعه تولید شده قرار داده می شوند.
لازم به ذکر است که بدانید در فرآیند ساخت چرخ دنده، ابتدا قطعات توسط دستگاهی به نام هاب به شکل دندانه های داخلی و خارجی ایجاد می شوند. سپس، فرآیند ایجاد دندانه ها تا جایی ادامه می یابد که دندانه ها به عمق مناسب برسند. پس از ایجاد دندانه ها، بازرسی و بررسی ابعاد قطعات انجام می شود تا این اطمینان حاصل شود که ابعاد قطعات دقیق می باشند.
سپس، برای افزایش استحکام و سختی چرخ دنده های فولادی، این قطعات تحت عملیات حرارتی قرار می گیرند و سطح آن ها کربوره می شود. نوع چرخ دنده نیز به تغییر نوع دنده و اندازه چرخ دنده بستگی دارد. بر اساس این دو معیار، چرخ دنده ها را به انواع زیر تقسیم میکنیم: چرخ دنده ساده، مارپیچی، مخروطی، حلزونی، شانه ای و چرخ دنده خورشیدی.
در نهایت نیز باید بگوییم که چرخ دنده های فولادی عموما از فولاد های آلیاژی حاوی نیکل و کروم و یا فولاد های ریختگی حاوی ۰.۳ تا ۰.۴۵ درصد کربن ساخته می شوند.
این مطلب مفید رو از دست نده : عملیات حرارتی چرخ دنده ها
متریال مورد استفاده در فرایند ساخت چرخ دنده
همانطوری که اشاره کردیم متریال مورد استفاده در فرایند ساخت چرخ دنده شامل فلزات بسیاری هستند که در ادامه به توضیح بیشتری برای شما خواهیم پرداخت.
چرخ دنده ها، از جنس های مختلفی، در صنایع گوناگون تولید و استفاده می شوند. چرخ دنده فولادی، که از جمله پرکاربرد ترین انواع چرخ دنده ها است، در بسیاری از صنایع مانند خودروسازی، هوافضا، کشتیرانی، راه آهن، صنایع نظامی و صنایع پتروشیمی استفاده می شود. همچنین، فلزات غیر آهنی نظیر برنج و آلومینیوم، پلاستیک و کامپوزیت نیز در برخی از صنایع به عنوان مواد اولیه چرخ دنده استفاده می شوند.
با توجه به نیاز صنایع به چرخ دنده هایی با خصوصیات مختلف و نیز متناسب با نوع و کاربرد آن ها، تولید کنندگان این قطعات، از جنس های مختلفی از جمله فولاد، آلیاژ های فلزی، پلاستیک و کامپوزیت استفاده می کنند.
روش های فرایند ساخت چرخ دنده
تولید چرخ دنده به وسیله روش های مختلفی صورت می گیرد که از جمله آن ها می توان به براده برداری (Machining)، فورج (Forging)، ریخته گری (Casting)، پولک زنی از قالب های برش (Stamping)، متالوژی پودر (Powder Metallurgy Technique) و تزریق (Injection Molding) اشاره نمود.
براده برداری، روشی رایج برای تولید چرخ دنده
چرخ دنده زنی (Gear Generating):
این روش برای تولید چرخ دنده به کار می رود که طی آن ابزار و قطعه کار نسبت به هم حرکت می کنند و موجب ایجاد چرخ دنده می شوند. روش هاب (Hobbing) و روش کله زنی (Shaping) دو روش انجام چرخ دنده زنی هستند.
در روش هاب، از وسیله ای به نام هاب که ابزاری دوار، مارپیچ و شیاردار است، استفاده می شود. با حرکت محوری هاب و دوران قطعه کار حول محور هاب این شیوه به انجام می رسد. این روش فقط برای تولید چرخ دنده های دنده خارج کارآمد می باشد.
در روش کله زنی، از ابزاری با حرکت رفت و برگشتی بر روی سطح قطعه کار استفاده می کنند که باعث دوران قطعه کار حول محور خود می شود. ممکن است ابزار کله زنی اشکال مختلفی از جمله یک چرخ دنده، دنده شانه و یا حتی یک ابزار تک نقطه ای باشد.
فرم تراشی (Gear Form-Cutting):
در این روش، از ابزار براده برداری فرم برای تولید چرخ دنده استفاده می شود. روش های مهم فرم تراشی عبارتند از:
خانکشی (Broaching): سریع ترین روش در فرایند ساخت چرخ دنده، روش خانکشی است. ابزار خانکشی به عنوان یک ابزار مورد استفاده در صنایع مختلف، از چندین ردیف دندانه براده بردار به نام خان تشکیل شده است. با حرکت رفت و برگشتی ابزار خانکش، هر ردیف خان که از عمق کوتاه تا بلند هستند، مقداری از قطعه کار براده برداری می کنند. این روش عموما برای تولید چرخ دنده های دنده داخلی به کار می رود.
فرزکاری (Milling): در این روش با استفاده از ابزار براده برداری فرم، یک دنده ایجاد می شود. در ماشین های فرز عمومی، از یک ابزارتقسیم نیز استفاده می شود که براساس تعداد دنده های چرخ دنده، قطعه کار را به مقدار مساوی دوران می دهد.
روش های دیگری نیز برای تولید چرخ دنده وجود دارند. به عنوان مثال، در روش فورج، قطعه کار با استفاده از فشار بسیار بالا و در دمای بالا، شکل داده می شود. روش ریخته گری نیز برای تولید چرخ دنده استفاده می شود که در آن، فلز گرم و مذاب به داخل یک قالب ریخته میشود و پس از خنک شدن، چرخ دنده شکل می گیرد. روش متالوژی پودر نیز با ترکیب پودر های فلزی و فرآیند فشار دادن و گرمایش، به تولید قطعات متخلخل و با دقت بالا کمک می کند.
در نهایت بدانید که، فرایند ساخت چرخ دنده بستگی به نوع چرخ دنده و نیاز های خاص تولید کننده دارد. هر یک از روش های ذکر شده، مزایا و معایب خود را دارند و برای انتخاب بهترین روش، باید به عوامل مختلفی نظیر قیمت، دقت، سرعت تولید و … توجه شود.
