Hammaspyörien valmistus

Hammaspyörien valmistuksen perusteet

Hammaspyörien koneistus on muutoksessa, ja tehokkaimman ja tarkimman menetelmän ja työkalun valinta on entistäkin tärkeämpää. Työkappale, tuotantoprosessit ja sarjan koko määrittävät työkalun ja menetelmän valinnan.

Hammastukset koneistetaan karkaisemattomaan työkappaleeseen, jolloin haasteena on usein tiukkojen mittatoleranssien saavuttaminen. Huolellinen valmistautuminen karkaistun kappaleen koneistukseen takaa melko suoraviivaisen kovasorvausvaiheen sekä hammaspyörien koneistuksen. Kovasorvauksen perusvaatimuksia ovat koneistuksen ennakoitavuus, hyvä pinnankarheus sekä kustannustehokkuus.

Sähköajoneuvojen yleistyminen, uudet voimansiirtoratkaisut sekä tarve kehittää tuotannon joustavuutta ja tuottavuutta muuttavat merkittävästi hammaspyörien koneistusta. Hammaspyörien ja ura-akseleiden tuotannon painopiste siirtyy perinteisistä hammaspyörien koneistukseen käytetyistä koneista monitoimikoneisiin. Vierintähöyläyksen, avennuksen, valssauksen sekä jossain määrin vierintäjyrsinnän korvaava power skiving on tärkeimpiä tulevaisuuden menetelmiä.Hammaspyörän laatu

Hammaspyörät luokitellaan yleensä alan standardien mukaan, jolloin koneistetulle hammaspyörälle asetetaan tietyt toleranssivaatimukset. Yleisin lieriöhammaspyörien standardi on DIN 3962, joka määrittelee ja luokittelee hammastusparametrit 12-portaisella asteikolla. Myös asiakaskohtaiset standardit ovat yleisiä, mutta niiden arviointiparametrit ovat enemmän tai vähemmän samat DIN 3962:ssa.

Hammaspyörältä vaadittava laatuluokka riippuu yleensä työkappaleesta ja hammaspyörän käyttökohteesta.

Laadukkaiden hammaspyörien edellytyksiä:

• Korkealaatuiset työkalut
• Puhtaat kiinnityspinnat
• Minimaalinen työkalun ja työkappaleen heitto
• Tukeva kiinnitys
• Tarkka ja tukeva kone

Hammaspyörien valmistus

Työkalun profiili on yleensä räätälöitävä koneistettavan hammaspyörän mukaan, toisin sanoen työkalun on vastattava tarkasti hammasvälin kokoa ja muotoa.

Tärkeitä tietoja tilattaessa hammaspyörien jyrsintätyökalua:

• Moduuli
• Ryntökulma
• Hammasprofiili (protuberanssi, pään helpotus tai viiste)
• Modifioitu hampaan pään korkeus
• Pää- ja tyvihalkaisija
• Vinouskulma
• Hammaspyörän laatuvaatimukset
• Mahdollinen jyrsimen halkaisijaväli (min.–maks.)
• Kiinnityksen malli ja koko

Parhaiten tarvittavat tiedot selviävät hammaspyörän piirustuksista.

Hammastusten valmistusmenetelmät

Uusi koneistusteknologia mullistaa hammaspyörien jyrsinnän. Valmistajien suhtautuminen teknologiamuutokseen tulee muokkaamaan tulevaisuuden kilpailuympäristöä.

• InvoMilling™
• Power skiving
• Kiekkojyrsin pienille ja keskisuurille sarjoille
• Hammastusten vierintäjyrsintä

InvoMilling™

Mitä InvoMilling™ on?

Hammaspyörien koneistus edellyttää yleensä kyseiselle hammasprofiilille tarkoitettua työkalua. InvoMilling™ on erittäin monipuolinen menetelmä ulkohammastusten, ura-akseleiden ja suorahampaisten kartiopyörien koneistukseen tavanomaisilla työstökoneilla. CNC-ohjelmaa muuttamalla yhdellä ja samalla työkalulla voidaan koneistaa useita eri hammasprofiileja. InvoMilling™-menetelmällä työkappale voidaan koneistaa valmiiksi asti yksillä asetuksilla monitoimikoneissa tai 5-akselisissa koneistuskeskuksissa, mikä voi lyhentää läpimenoaikoja ja kokonaisvalmistusaikaa tuntuvasti.InvoMilling™ – edut

• Monipuolisuutta – sama työkalu monille eri hammasprofiileille
• Hammaspyörien koneistus monitoimikoneilla ja 5-akselisilla koneistuskeskuksilla
• Kappale täysin valmiiksi samalla koneella ja yksillä asetuksilla
• Ympäristöystävällinen vaihtoehto – ei tarvita lastuamisöljyä

Milloin InvoMilling™?

• Ulkopuolisten hammastusten ja ura-akseleiden, nuolihammastusten ja suorahampaisten kartiopyörien koneistukseen
• Kun on valmistettava hammastettuja komponentteja mutta erikoiskoneen ja -työkalujen hankkiminen ei ole mielekästä
• Kun läpäisyajat on pidettävä lyhyinä
• Kyljen korjaustoiminnolla tai ilman
• Moduulit: 0.8‒100
• Rouhinnasta viimeistelyyn
• Pienet ja keskisuuret sarjat

InvoMilling™-menetelmän käyttö

Katso videolta, miten valmis CNC-ohjelma valmistuu InvoMilling™ CAD/CAM -ohjelmistolla kolmessa helpossa vaiheessa:

1. Määrittele hammasgeometria tuomalla hammastuksen tiedot työkappaleen piirustuksista.
2. Valitse koneistusstrategia, lisää rouhinta- ja viimeistelyvaiheet ja valitse käytettävät työkalut työkalukirjastosta.
3. Simuloi koneistusprosessi työstöratojen tarkistamiseksi ennen CNC-ohjelman automaattista luontia työstökonettasi varten.

Power skiving

Mitä on power skiving?

Power skiving on vierintähöyläystä moninkertaisesti nopeampi ja aventamista monipuolisempi jatkuvaan lastuamiseen perustuva koneistusmenetelmä. Jo yli vuosisadan ajan tunnetun power skiving -konseptin kehitys on saanut uuden käänteen vasta melko hiljattain. Vankempien työstökoneiden ja synkronoitujen karojen nopean kehityksen myötä power skiving -menetelmän laajemmasta käytöstä on vihdoin tulossa todellisuutta – ja nopeasti.

Power skiving -menetelmä sopii sekä ulko- että sisähammastusten ja ura-akseleiden koneistukseen mutta on selvästi tuottavimmillaan sisähammastusten koneistuksessa. Menetelmä on erinomainen valinta sarjatuotantoon, jossa nopeudella on ratkaiseva merkitys. Pienten ja keskisuurten sarjojen tuotantoon suositellaan monipuolista InvoMilling™-teknologiaa.Power skiving -menetelmän edut

• Koneistus yksillä asetuksilla – tuotantoajat lyhenevät, laatu paranee ja käsittely- ja logistiikkakustannukset pienenevät
• Mahdollisuus koneistaa olakkeiden lähelle, mikä helpottaa työkappaleiden suunnittelua
• Ympäristö- ja koneistajaystävällinen
• Toimii erittäin tehokkaasti ilman lastuamisnestettä
• Kokonaistuotantoaika lyhenee tuntuvasti verrattuna avennukseen, vierintähöyläykseen ja vierintäjyrsintään
• Helposti hallittava ja ennakoitava prosessi
• Saavutettava laatu on yhtä hyvä ellei parempi kuin vertailukelpoisilla hammaspyörien jyrsintäratkaisuilla
• Sopii erikoiskoneille, monitoimikoneille ja koneistuskeskuksille

Milloin power skiving -prosessi?

• Ulko- ja sisähammastukset ja ura-akselit
• Suora- ja vinohampaiset lieriöhammaspyörät
• Rouhinnasta viimeistelyyn

Kiekkojyrsintä

Mitä on kiekkojyrsintä?

Kiekkojyrsinnässä lastutaan yksi hammasväli kerrallaan. Kiekkojyrsimiä on helppo käyttää koneistuskeskuksissa, monitoimikoneissa ja sorvauskeskuksissa. Työkappale saadaan valmiiksi yhdellä asetuksella. Aiemmin vierintäjyrsinkonetta tai alihankintaa vaatinut ura-akseleiden koneistus voidaan hoitaa kiekkojyrsimillä ja CNC-koneilla. Kiekkojyrsinnällä vältetään kallis investointi erikoiskoneisiin ja -työkaluihin.Kiekkojyrsinnän edut

• Ura-akseleiden jyrsintään koneistuskeskuksissa, monitoimikoneissa ja sorvauskeskuksissa
• Alhaiset investointikustannukset
• Ura-akselit voidaan koneistaa olemassa olevilla koneilla, ei investointia vierintäjyrsinkoneeseen
• Logistiikkaan kuluu vähemmän aikaa ja rahaa
• Työkappaleita ei tarvitse siirtää koneelta tai pajalta toiselle
• Ei pikaterästyökalujen (HSS) uudelleenteroituksia tai -pinnoituksia
• Isot lastuamisnopeudet
• Sopii vaikeille materiaaleille
• Kuivana koneistaminen lyhentää läpimenoaikoja ja pienentää lastuamisnestekustannuksia ja on sekä ympäristön että työympäristön kannalta parempi ratkaisu
• Kustannustehokas ratkaisu pienille ja keskisuurille sarjoille

Milloin kiekkojyrsintäprosessi?

• Ura-akseli ulkohammastuksella
• Rouhinnasta viimeistelyyn
• Kaikki konetyypit
• Ei lastuamisnestettä

Myötäjyrsintä

Vastajyrsintä

Hammastusten vierintäjyrsintä

Mitä hammastusten vierintäjyrsintä on?

Vierintäjyrsinnässä hampaat koneistetaan asteittain nousullisella työkalulla. Sekä vierintäjyrsintä että työkappaletta pyöritetään kunnes kaikki hampaat on koneistettu. Vierintäjyrsintä sopii vain ulkohammastuksille.Vierintäjyrsinnän edut

• Pikaterästyökaluja pienemmät valmistuskustannukset hammaspyörää kohti
• Isot lastuamisnopeudet
• Pidempi terien kestoikä, vähemmän seisokkeja
• Helppo ja toistotarkka teränkääntö ja käsittely
• Ei uudelleenhionta- ja pinnoituskustannuksia

Milloin vierintäjyrsintä?

• Rouhinta, väliviimeistely ja viimeistely
• Hammasprofiili DIN 3972-2:n mukaisesti
• Moduulit: 3–10
• Vierintäjyrsintäkoneet, monitoimikoneet, 5-akseliset koneet

Vierintäjyrsintä käytännössä

• Kaikki hampaat ottavat erilaisia lastuja. Terän kestoikä riippuu raskaimmista ja paksuimmista lastuista. Laske maksimilastunpaksuus hex ja määritä sen avulla aksiaalisyöttö. Maks. hex-arvo lasketaan Hoffmeisterin yhtälöllä.
• Suositeltu maks. hex = 0.18–0.22 mm (0.007–0.009 in)
• Jyrsimen siirtotapa kannattaa valita mahdollisuuksien mukaan terän kestoikää silmällä pitäen.
• Kovametalliterillä lastuttaessa on suositeltavaa olla käyttämättä lastuamisnestettä, jolloin terät kestävät pidempään.
• Käytä mahdollisuuksien mukaan myötäjyrsintää, jotta terille saadaan pidempi kestoikä.