Tandhjulsfremstilling

Hvordan fremstilles tandhjul?

Inden for fremstilling af tandhjul, hvor der er flere metoder, er det afgørende at vælge den mest effektive og præcise bearbejdningsmetode og det rette værktøj. Komponenten, produktionsprocesserne og batchstørrelsen bestemmer valget af værktøj og metode til tandhjulsfremstilling.

Tandhjul fremstilles af bløde materialer, hvor det ofte er en udfordring at overholde de snævre tolerancer. Omhyggelig forberedelse før hærdningen sikrer relativt ukompliceret drejning i hærdet tilstand, der efterfølges af bearbejdning af tandhjulenes hårde materialer. Ved drejning i hårde materialer er forudsigelig bearbejdning og god overflade-finish afgørende. Alt dette kommer oven i omkostningseffektiviteten.

Processen til fremstilling af tandhjul vil ændre sig markant som følge af e-mobiliteten, nye geardesign og behovet for at være både fleksibel og produktiv på samme tid. Fokus vil fjerne sig fra de almindelige værktøjsmaskiner til bearbejdning af tandhjul, og i stedet vil multitask-bearbejdning af tandhjul-/notkomponenter blive standard. Der vil være fokus på power skiving, da det vil erstatte formning, rømning og notvalsning, samt til en hvis grad snekkefræsning.Tandhjulskvalitet

Tandhjul klassificeres normalt i henhold til en standard, der specificerer tolerancekrav for tandhjulet efter bearbejdning. Den mest almindelige standard for klassificering af cylindriske tandhjul er DIN 3962, hvor forskellige tandhjulsparametre måles og klassificeres på en skala fra 1 til 12. Andre kundespecifikke standarder er også almindelige, men de har alle mere eller mindre de samme evalueringsparametre som DIN 3962-standarden.

Tandhjulets kvalitetsklasse fastlægges generelt ud fra komponentkrav og afhænger af tandhjulets anvendelsesområde.

Andre krav til god tandhjulskvalitet er:

• Værktøjer af høj kvalitet
• Rene kontaktflader
• Stor rundløbsnøjagtighed både for værktøj og emne
• Stabil fastspænding
• Præcis og stabil maskine

Tandhjulsfremstilling – sådan gør du

Tandhjulsværktøjets profil skal typisk skræddersys til de specifikke tandhjul. Det betyder, at værktøjet skal matche størrelse og form på et tandmellemrum fuldstændigt.

Væsentlige overvejelser ved bestilling af et værktøjer til tandhjulsfræsning:

• Modulstørrelse
• Trykvinkel
• Tandhjulstændernes profil (protuberans, spidsfrigang eller spidsfas)
• Tillægsmodifikationsfaktor
• Spids- og roddiameter
• Spiralvinkel
• Krav til tandhjulskvaliteten
• Muligt værktøjsdiameterområde (min. til maks.)
• Koblingstype og -størrelse

En komplet tandhjulstegning er at foretrække og giver alle de nødvendige oplysninger.

Metoder til fremstilling af tandhjul

Disse nye bearbejdningsteknologier er på vej til at forandre branchen for tandhjulsfremstilling. Den måde hvorpå producenterne reagerer på denne teknologi, vil forme konkurrencesituationen i fremtiden.

• InvoMilling™
• Power skiving
• Skivefræsning til små og mellemstore størrelser
• Tandhjulssnekkefræsning

InvoMilling™

Hvad er InvoMilling™ ?

Bearbejdning af tandhjul kræver normalt specialfremstillede værktøjer til den specifikke tandhjulsprofil. InvoMilling™ er en proces til bearbejdning af udvendige tandhjul, noter og lige koniske tandhjul og muliggør intern tandhjulsfræsning i standardmaskiner. Ved at skifte CNC-program i stedet for at skifte værktøj, kan ét værktøjssæt anvendes til mange forskellige tandhjulsprofiler. Hele komponenter kan bearbejdes i én opspænding i en multitask-maskine eller et femakset bearbejdningscenter, og på den måde kan InvoMilling™ reducere gennemløbstiden og produktionstiden markant.Fordele ved InvoMilling™

• Fleksibilitet – samme værktøjer til mange tandhjulsprofiler
• Tandhjulsbearbejdning på multitask-maskiner og femaksede bearbejdningscentre
• Komplette komponenter på én maskine og i én opspænding
• Mere miljøvenlig – tørfræsning uden brug af skæreolie

Hvornår skal man bruge InvoMilling™

• Til bearbejdning af udvendige tandhjul og noter, dobbelte spiralformede tandhjul, dobbelte skråtskårne tandhjul og lige koniske tandhjul
• Når tandhjulskomponenter skal produceres uden applikationstilpassede værktøjer eller maskiner
• Når kort gennemløbstid er afgørende
• Kan bruges med eller uden flankekorrektioner
• Modulområde: 0,8-100
• Skrub- til sletfræsning
• Produktion af små til mellemstore serier

InvoMilling™ – sådan gør du

Se filmen og se, hvordan du udarbejder et færdigt CNC-program med InvoMilling™ CAD/CAM-softwaren i tre lette trin:

1. Definer din tandhjulsgeometri ved at importere tandhjulsdataene fra komponenttegningen.
2. Vælg din bearbejdningsstrategi, tilføj skrub- og sletfræsning, og vælg de værktøjer der skal bruges i værktøjsbiblioteket.
3. Simuler bearbejdningsprocessen for at verificere værktøjsbanerne, før du automatisk genererer et CNC-program til din maskine.

Power skiving

Hvad er Power skiving?

Power skiving er en kontinuerlig bearbejdningsproces, der er mange gange hurtigere end formning og mere fleksibel end oprømning. Selvom power skiving har eksisteret som koncept i over et århundrede, er det først i de seneste år, at der er sket en videreudvikling. Som følge af den hurtige udvikling af mere robuste og stabile maskiner og synkroniserede spindler bliver bredere anvendelse af power skiving nu hurtigt en realitet.

Power skiving kan anvendes til både indvendige og udvendige tandhjul og noter, men er ekstra produktiv til indvendig bearbejdning. Denne metode er yderst velegnet til masseproduktion, hvor korte leveringstider er afgørende. Til produktion af små til mellemstore serier anbefales det at anvende den fleksible InvoMilling™-teknologi.Fordele ved power skiving

• Bearbejdning med én opspænding, der reducerer produktionstiden, forbedrer kvaliteten og reducerer håndterings- og logistikomkostningerne
• Mulighed for at bearbejde tæt på hjørner, og det giver større frihed i komponentdesignet
• Miljø- og brugervenlig
• Kører meget effektivt under tørre betingelser
• Væsentligt kortere samlet produktionstid sammenlignet med rømning, formning og snekkefræsning
• Kontrollerbar og forudsigelig komponentbearbejdning
• Den komponentkvalitet, der opnås, er på højde med eller bedre end det, der kan opnås med sammenlignelige løsninger til fræsning af tandhjul
• Kan anvendes i applikationstilpassede maskiner, multitask-maskiner og bearbejdningscentre

Hvornår skal man bruge power skiving

• Indvendige og udvendige tandhjul og noter
• Cylindriske- og spiral-formede tandhjuls gear
• Skrub- til sletfræsning

Skivefræsning

Hvad er skivefræsning?

Skivefræsning er en proces, hvor der fræses ét tandhjulsmellemrum ad gangen. Skivefræsning er nemt i bearbejdningscentre, multitask-maskiner og drejecentre, og det er derfor muligt at bearbejde hele komponenter med én opspænding. Noter, der typisk fremstilles i snekkefræsemaskiner eller outsources, kan i stedet bearbejdes internt med de eksisterende maskiner ved brug af skivefræsning. Skivefræsning kræver således ikke store opstartsinvesteringer.Fordele ved skivefræsning

• Notfræsning i bearbejdningscentre, multitask-maskiner og drejecentre
• Lave investeringsomkostninger
• Bearbejd noter på eksisterende maskiner i stedet for at investere i en snekkefræsemaskine
• Mindre tid og lavere omkostninger brugt på logistik
• Intet behov for at flytte komponenter mellem maskiner eller maskinværksteder
• Intet behov for at genopslibe og genbelægge high speed-stål-(HSS) værktøjer
• Høje skærehastigheder
• Kan anvendes til fræsning af vanskelige materialer
• Tør bearbejdning reducerer leveringstider og omkostninger til kølevæske, samtidig med at det bidrager til et mere miljø- og brugervenligt arbejdsmiljø
• Omkostningseffektiv løsning til små til mellemstore seriestørrelser

Hvornår skal man bruge skivefræsning

• Udvendige noter
• Skrub- til sletfræsning
• Alle maskintyper
• Bearbejdning uden skærevæske

Medfræsning

Modfræsning

Tandhjulssnekkefræsning

Hvad er tandhjulssnekkefræsning?

Tandhjulssnekkefræsning er en proces til tandhjulsfremstilling, hvor tandhjulets tænder genereres med en række spåntagende bearbejdningstrin med et spiralformende skærende værktøj. Snekke- og tandhjulsblanken drejes kontinuerligt, til alle tænderne er fremstillet. Tandhjulssnekkefræsning kan kun anvendes til udvendige tandhjul.Fordele ved tandhjulssnekkefræsning

• Reducerer de samlede omkostninger pr. tandhjul sammenlignet med HSS-værktøj
• Høje skærehastigheder
• Længere værktøjslevetid, mindre stilstandstid
• Let og repeterbar værktøjsvending og håndtering
• Ingen ekstra genopslibnings- eller genbelægningsomkostninger

Hvornår skal man bruge tandhjulssnekkefræsning

• Skrub-, semislet-, sletfræsning
• Tandhjulsprofiler i henhold til DIN 3972-2
• Modulområde: 3–10
• Snekkefræsemaskiner, multitask-maskiner, femaksede maskiner

Tandhjulssnekkefræsning – sådan gør du

• Alle tænder giver forskellige spåner. Værktøjslevetiden begrænses af de kraftigste spåntagninger og de tykkeste spåner. For at kunne vurdere spåntykkelsen, skal du beregne den maksimale spåntykkelse hex for at fastlægge den aksiale tilspænding. Maks. hex beregnes ved hjælp af Hoffmeisters ligning
• Anbefalet maks. hex = 0,18-0,22 mm (0,007-0,009 tommer)
• Brug om muligt snekkeskift for at forbedre værktøjslevetiden
• Tørfræsning er at foretrække med hårdmetalværktøjer; det giver en bedre værktøjslevetid sammenlignet med vådfræsning
• Brug om muligt medfræsning for at opnå bedre værktøjslevetid