เดอะ เพลาเกียร์เป็นชิ้นส่วนรองรับและหมุนที่สำคัญที่สุดในเครื่องจักรกลก่อสร้าง ซึ่งสามารถทำให้เกิดการเคลื่อนที่แบบหมุนได้เกียร์และส่วนประกอบอื่นๆ และสามารถส่งแรงบิดและกำลังได้ในระยะทางไกล มีข้อดีคือประสิทธิภาพการส่งกำลังสูง อายุการใช้งานยาวนาน และโครงสร้างกะทัดรัด จึงมีการใช้งานอย่างแพร่หลายและกลายเป็นชิ้นส่วนพื้นฐานอย่างหนึ่งของระบบส่งกำลังในเครื่องจักรกลก่อสร้าง ปัจจุบัน ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเศรษฐกิจภายในประเทศและการขยายตัวของโครงสร้างพื้นฐาน จะมีความต้องการเครื่องจักรกลก่อสร้างเพิ่มขึ้นอีก การเลือกวัสดุของเพลาเกียร์ วิธีการอบชุบความร้อน การติดตั้งและการปรับแต่งอุปกรณ์จับยึดชิ้นงาน พารามิเตอร์กระบวนการกัดเฟือง และอัตราป้อน ล้วนมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อคุณภาพการผลิตและอายุการใช้งานของเพลาเกียร์ บทความนี้ทำการวิจัยเฉพาะด้านเทคโนโลยีการผลิตเพลาเกียร์ในเครื่องจักรกลก่อสร้างตามประสบการณ์จริง และเสนอการออกแบบปรับปรุงที่เหมาะสม ซึ่งเป็นการสนับสนุนทางเทคนิคที่แข็งแกร่งสำหรับการปรับปรุงเทคโนโลยีการผลิตเพลาเกียร์ในงานวิศวกรรม

การวิเคราะห์เทคโนโลยีการประมวลผลของเพลาเกียร์ในเครื่องจักรกลก่อสร้าง

เพื่อความสะดวกในการวิจัย บทความนี้จึงเลือกเพลาเกียร์อินพุตแบบคลาสสิกในเครื่องจักรกลก่อสร้าง นั่นคือชิ้นส่วนเพลาแบบขั้นบันไดทั่วไป ซึ่งประกอบด้วยร่องฟัน พื้นผิววงรอบ พื้นผิวโค้ง ไหล่ ร่อง ร่องวงแหวน เฟือง และรูปทรงทางเรขาคณิตอื่นๆ ที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปแล้วความต้องการความแม่นยำของเพลาเกียร์ค่อนข้างสูง และความยากในการผลิตค่อนข้างมาก ดังนั้นขั้นตอนสำคัญบางอย่างในกระบวนการผลิตจึงต้องได้รับการเลือกและวิเคราะห์อย่างถูกต้อง เช่น วัสดุ ร่องฟันภายนอกแบบอินโวลูต เกณฑ์มาตรฐาน การแปรรูปโปรไฟล์ฟัน การอบชุบความร้อน เป็นต้น เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพและต้นทุนการผลิตของเพลาเกียร์ จึงได้มีการวิเคราะห์กระบวนการสำคัญต่างๆ ในการผลิตเพลาเกียร์ไว้ด้านล่าง

การเลือกวัสดุของเพลาเกียร์

เพลาเกียร์ในเครื่องจักรส่งกำลังมักทำจากเหล็กกล้าคาร์บอนคุณภาพสูง 45, เหล็กกล้าผสม 40Cr, 20CrMnTi เป็นต้น โดยทั่วไปแล้ว วัสดุเหล่านี้ตรงตามข้อกำหนดด้านความแข็งแรง มีความทนทานต่อการสึกหรอดี และราคาก็เหมาะสม

เทคโนโลยีการกลึงหยาบของ เพลาเกียร์

เนื่องจากเพลาเกียร์ต้องการความแข็งแรงสูง การใช้เหล็กกลมในการขึ้นรูปโดยตรงจึงสิ้นเปลืองวัสดุและแรงงานมาก ดังนั้นจึงมักใช้การตีขึ้นรูปเป็นชิ้นงานเริ่มต้น และการตีขึ้นรูปอิสระสามารถใช้กับเพลาเกียร์ขนาดใหญ่ได้ ส่วนการตีขึ้นรูปด้วยแม่พิมพ์นั้น บางครั้งเกียร์ขนาดเล็กบางตัวอาจทำเป็นชิ้นงานเริ่มต้นแบบรวมกับเพลาได้ ในระหว่างการผลิตชิ้นงานเริ่มต้น หากเป็นการตีขึ้นรูปอิสระ กระบวนการผลิตควรเป็นไปตามมาตรฐาน GB/T15826 หากเป็นชิ้นงานเริ่มต้นแบบตีขึ้นรูปด้วยแม่พิมพ์ ค่าเผื่อการขึ้นรูปควรเป็นไปตามมาตรฐานระบบ GB/T12362 ชิ้นงานเริ่มต้นควรป้องกันข้อบกพร่องจากการตีขึ้นรูป เช่น เกรนไม่สม่ำเสมอ รอยแตก และรอยร้าว และควรได้รับการทดสอบตามมาตรฐานการประเมินการตีขึ้นรูปของประเทศที่เกี่ยวข้อง

กระบวนการอบชุบความร้อนเบื้องต้นและการกลึงหยาบของชิ้นงาน

ชิ้นงานเปล่าที่มีเพลาเฟืองจำนวนมากส่วนใหญ่ทำจากเหล็กโครงสร้างคาร์บอนคุณภาพสูงและเหล็กอัลลอย เพื่อเพิ่มความแข็งของวัสดุและอำนวยความสะดวกในการแปรรูป จึงใช้การอบชุบแบบนอร์มาไลซ์ กล่าวคือ กระบวนการนอร์มาไลซ์ อุณหภูมิ 960 ℃ การระบายความร้อนด้วยอากาศ และค่าความแข็งคงอยู่ที่ HB170-207 การอบชุบแบบนอร์มาไลซ์ยังมีผลในการปรับปรุงโครงสร้างผลึกให้สม่ำเสมอและลดความเค้นจากการตีขึ้นรูป ซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับการอบชุบในขั้นตอนต่อไป

วัตถุประสงค์หลักของการกลึงหยาบคือการตัดส่วนเผื่อการกลึงบนพื้นผิวของชิ้นงาน และลำดับการกลึงของพื้นผิวหลักขึ้นอยู่กับการเลือกจุดอ้างอิงตำแหน่งของชิ้นส่วน คุณลักษณะของชิ้นส่วนเพลาเฟืองเองและความแม่นยำที่ต้องการของแต่ละพื้นผิวจะได้รับผลกระทบจากจุดอ้างอิงตำแหน่ง โดยปกติแล้วชิ้นส่วนเพลาเฟืองจะใช้แกนเป็นจุดอ้างอิงตำแหน่ง เพื่อให้จุดอ้างอิงมีความสม่ำเสมอและสอดคล้องกับจุดอ้างอิงในการออกแบบ ในการผลิตจริง วงกลมด้านนอกจะใช้เป็นจุดอ้างอิงตำแหน่งหยาบ รูที่ปลายทั้งสองข้างของเพลาเฟืองจะใช้เป็นจุดอ้างอิงตำแหน่งละเอียด และควบคุมความคลาดเคลื่อนให้อยู่ภายใน 1/3 ถึง 1/5 ของความคลาดเคลื่อนเชิงมิติ

หลังจากผ่านกระบวนการอบชุบความร้อนเบื้องต้นแล้ว ชิ้นงานจะถูกกลึงหรือกัดขึ้นรูปที่หน้าตัดทั้งสองด้าน (โดยจัดแนวให้ตรงกับเส้น) จากนั้นจึงทำเครื่องหมายตำแหน่งรูตรงกลางที่ปลายทั้งสองด้าน และเจาะรูตรงกลางที่ปลายทั้งสองด้าน จากนั้นจึงทำการขึ้นรูปวงกลมด้านนอกอย่างหยาบๆ

เทคโนโลยีการกลึงตกแต่งวงกลมด้านนอก

กระบวนการกลึงละเอียดมีดังนี้: กลึงวงกลมด้านนอกอย่างละเอียดโดยใช้รูด้านบนที่ปลายทั้งสองข้างของเพลาเฟืองเป็นฐาน ในกระบวนการผลิตจริง เพลาเฟืองจะถูกผลิตเป็นล็อต เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและคุณภาพการผลิตเพลาเฟือง จึงมักใช้การกลึง CNC เพื่อให้สามารถควบคุมคุณภาพการผลิตของชิ้นงานทั้งหมดผ่านโปรแกรม และในขณะเดียวกันก็รับประกันประสิทธิภาพการผลิตเป็นล็อต

ชิ้นส่วนที่ผลิตเสร็จแล้วสามารถนำไปชุบแข็งและอบคืนตัวได้ตามสภาพแวดล้อมการทำงานและข้อกำหนดทางเทคนิคของชิ้นส่วน ซึ่งสามารถใช้เป็นพื้นฐานสำหรับการชุบแข็งผิวและการไนไตรดิ้งผิวในขั้นตอนต่อไป และลดการเสียรูปของผิวชิ้นงาน หากการออกแบบไม่ต้องการการชุบแข็งและอบคืนตัว ก็สามารถเข้าสู่กระบวนการกัดขึ้นรูปได้โดยตรง

เทคโนโลยีการกลึงฟันเฟืองและร่องฟันของเพลาเฟือง

สำหรับระบบส่งกำลังของเครื่องจักรกลก่อสร้าง เฟืองและร่องฟันเป็นส่วนประกอบสำคัญในการส่งกำลังและแรงบิด และต้องการความแม่นยำสูง โดยทั่วไปเฟืองจะใช้ความแม่นยำระดับ 7-9 สำหรับเฟืองที่มีความแม่นยำระดับ 9 ทั้งเครื่องกัดเฟืองและเครื่องขึ้นรูปเฟืองสามารถตอบสนองความต้องการของเฟืองได้ แต่ความแม่นยำในการขึ้นรูปของเครื่องกัดเฟืองจะสูงกว่าเครื่องขึ้นรูปเฟืองอย่างมาก และประสิทธิภาพก็เช่นกัน เฟืองที่ต้องการความแม่นยำระดับ 8 สามารถกัดหรือเซาะร่องก่อน แล้วจึงทำการขึ้นรูปฟันเฟือง สำหรับเฟืองความแม่นยำสูงระดับ 7 ควรใช้วิธีการแปรรูปที่แตกต่างกันไปตามขนาดของล็อต หากเป็นล็อตเล็กหรือชิ้นเดียวสำหรับการผลิต สามารถแปรรูปตามการกัดร่อง (เซาะร่อง) จากนั้นผ่านความร้อนเหนี่ยวนำความถี่สูงและการชุบแข็งและวิธีการปรับสภาพพื้นผิวอื่นๆ และสุดท้ายผ่านกระบวนการเจียรเพื่อให้ได้ความแม่นยำตามที่ต้องการ หากเป็นการแปรรูปขนาดใหญ่ ให้กัดร่องก่อน แล้วจึงเซาะ จากนั้นจึงทำการให้ความร้อนด้วยการเหนี่ยวนำความถี่สูงและทำการชุบแข็ง และสุดท้ายคือการขัดเงา สำหรับเฟืองที่มีข้อกำหนดในการชุบแข็ง ควรทำการแปรรูปในระดับที่สูงกว่าระดับความแม่นยำในการกลึงที่ระบุไว้ในแบบร่าง

โดยทั่วไปแล้ว ร่องฟันของเพลาเกียร์มีสองประเภท ได้แก่ ร่องฟันสี่เหลี่ยมและร่องฟันโค้ง สำหรับร่องฟันที่ต้องการความแม่นยำสูง จะใช้วิธีการรีดและเจียรฟัน ปัจจุบัน ร่องฟันโค้งเป็นที่นิยมใช้มากที่สุดในอุตสาหกรรมเครื่องจักรกลก่อสร้าง โดยมีมุมกด 30° อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีการผลิตร่องฟันเพลาเกียร์ขนาดใหญ่มีความยุ่งยากและต้องใช้เครื่องกัดพิเศษในการผลิต ส่วนการผลิตในปริมาณน้อย สามารถใช้แผ่นกำหนดตำแหน่งโดยช่างเทคนิคเฉพาะทางร่วมกับเครื่องกัดได้

การอภิปรายเกี่ยวกับเทคโนโลยีการชุบแข็งผิวฟันหรือเทคโนโลยีการอบชุบผิวฟันที่สำคัญ

โดยทั่วไปแล้ว พื้นผิวของเพลาเกียร์และพื้นผิวของเพลาที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางสำคัญ มักต้องการการปรับสภาพพื้นผิว ซึ่งวิธีการปรับสภาพพื้นผิว ได้แก่ การอบชุบแข็งและการชุบแข็งพื้นผิว จุดประสงค์ของการอบชุบแข็งและการอบชุบแข็งพื้นผิว คือ เพื่อให้พื้นผิวของเพลามีความแข็งและความทนทานต่อการสึกหรอสูงขึ้น มีความแข็งแรง ความเหนียว และความยืดหยุ่น โดยปกติแล้ว ฟันเฟือง ร่อง ฯลฯ ไม่จำเป็นต้องปรับสภาพพื้นผิว และจำเป็นต้องมีการประมวลผลเพิ่มเติม ดังนั้นจึงควรทาสีก่อนการอบชุบแข็งหรือการชุบแข็งพื้นผิว หลังจากปรับสภาพพื้นผิวเสร็จแล้ว ให้เคาะเบาๆ แล้วจึงปล่อยให้หลุดออก การชุบแข็งควรให้ความสำคัญกับปัจจัยต่างๆ เช่น การควบคุมอุณหภูมิ ความเร็วในการระบายความร้อน สารหล่อเย็น ฯลฯ หลังจากชุบแข็งแล้ว ให้ตรวจสอบว่ามีการงอหรือเสียรูปหรือไม่ หากมีการเสียรูปมาก จำเป็นต้องคลายความเครียดและนำไปขึ้นรูปใหม่

การวิเคราะห์การเจียรรูตรงกลางและกระบวนการตกแต่งพื้นผิวที่สำคัญอื่นๆ

หลังจากปรับสภาพผิวเพลาเฟืองแล้ว จำเป็นต้องเจียรผิวรูด้านบนที่ปลายทั้งสองข้าง และใช้ผิวที่เจียรแล้วเป็นแบบอ้างอิงละเอียดในการเจียรผิวด้านนอกและหน้าตัดปลายที่สำคัญอื่นๆ ในทำนองเดียวกัน โดยใช้รูด้านบนที่ปลายทั้งสองข้างเป็นแบบอ้างอิงละเอียด ทำการกลึงผิวที่สำคัญใกล้กับร่องจนกว่าจะตรงตามข้อกำหนดในแบบร่าง

การวิเคราะห์กระบวนการตกแต่งผิวฟัน

การตกแต่งผิวฟันยังใช้รูด้านบนที่ปลายทั้งสองข้างเป็นจุดอ้างอิงในการตกแต่ง และทำการเจียรผิวฟันและส่วนอื่นๆ จนกว่าจะได้ความแม่นยำตามที่ต้องการ

โดยทั่วไป ขั้นตอนการแปรรูปเพลาเกียร์ของเครื่องจักรกลก่อสร้างมีดังนี้: การตัดขึ้นรูป การตีขึ้นรูป การปรับสภาพ การกลึงหยาบ การกลึงละเอียด การกัดเฟืองหยาบ การกัดเฟืองละเอียด การกัด การลบคมร่องฟัน การชุบแข็งหรือการอบชุบผิว การเจียรรูตรงกลาง การเจียรผิวหน้าส่วนสำคัญและหน้าตัด ผลิตภัณฑ์จากการเจียรผิวหน้าส่วนสำคัญใกล้ร่องฟันจะถูกตรวจสอบและจัดเก็บ

หลังจากสรุปแนวทางปฏิบัติแล้ว กระบวนการผลิตและข้อกำหนดของเพลาเกียร์ในปัจจุบันแสดงไว้ข้างต้น แต่ด้วยการพัฒนาของอุตสาหกรรมสมัยใหม่ กระบวนการและเทคโนโลยีใหม่ๆ จึงเกิดขึ้นและนำมาใช้เรื่อยๆ และกระบวนการเดิมก็ได้รับการปรับปรุงและนำไปใช้อย่างต่อเนื่อง เทคโนโลยีการผลิตจึงเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา

สรุปแล้ว

เทคโนโลยีการแปรรูปเพลาเกียร์มีอิทธิพลอย่างมากต่อคุณภาพของเพลาเกียร์ การเตรียมเทคโนโลยีการผลิตเพลาเกียร์แต่ละขั้นตอนมีความสัมพันธ์ที่สำคัญมากกับตำแหน่งของเพลาเกียร์ในผลิตภัณฑ์ หน้าที่การทำงาน และตำแหน่งของชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้อง ดังนั้น เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพการแปรรูปเพลาเกียร์ จึงจำเป็นต้องพัฒนาเทคโนโลยีการแปรรูปที่เหมาะสมที่สุด บทความนี้วิเคราะห์เทคโนโลยีการแปรรูปเพลาเกียร์โดยเฉพาะจากประสบการณ์การผลิตจริง โดยผ่านการอภิปรายอย่างละเอียดเกี่ยวกับการเลือกใช้วัสดุ การเคลือบผิว การอบชุบความร้อน และเทคโนโลยีการตัดเฉือนของเพลาเกียร์ สรุปแนวทางปฏิบัติในการผลิตเพื่อให้มั่นใจในคุณภาพการแปรรูปและการกลึงเพลาเกียร์ เทคโนโลยีการแปรรูปที่เหมาะสมที่สุดภายใต้เงื่อนไขของประสิทธิภาพให้การสนับสนุนทางเทคนิคที่สำคัญสำหรับการแปรรูปเพลาเกียร์ และยังเป็นข้อมูลอ้างอิงที่ดีสำหรับการแปรรูปผลิตภัณฑ์อื่นที่คล้ายคลึงกัน