หลายส่วนของเกียร์ลดแรงใหม่และเกียร์รถยนต์โครงการนี้จำเป็นต้องมีการขัดผิวฟันหลังการเจียรด้วยเฟือง ซึ่งจะทำให้คุณภาพของผิวฟันลดลง และยังส่งผลต่อประสิทธิภาพของ NVH ของระบบอีกด้วย บทความนี้ศึกษาความหยาบของผิวฟันของสภาวะกระบวนการขัดผิวที่แตกต่างกันและส่วนต่างๆ ก่อนและหลังการขัดผิวฟัน ผลการวิจัยพบว่าการขัดผิวฟันจะเพิ่มความหยาบของผิวฟัน ซึ่งได้รับผลกระทบจากลักษณะของชิ้นส่วน พารามิเตอร์กระบวนการขัดผิว และปัจจัยอื่นๆ ภายใต้เงื่อนไขของกระบวนการผลิตเป็นชุดที่มีอยู่ ความหยาบของผิวฟันสูงสุดหลังการขัดผิวฟันคือ 3.1 เท่าของความหยาบก่อนการขัดผิวฟัน มีการพูดคุยถึงอิทธิพลของความหยาบของผิวฟันต่อประสิทธิภาพของ NVH และเสนอมาตรการเพื่อปรับปรุงความหยาบหลังจากการขัดผิวฟัน

ภายใต้พื้นหลังข้างต้น บทความนี้จะอภิปรายจากสามประเด็นต่อไปนี้:

อิทธิพลของพารามิเตอร์กระบวนการขัดผิวฟันต่อความหยาบของผิวฟัน

ระดับการขยายของการขัดผิวฟันบนความหยาบของผิวฟันภายใต้เงื่อนไขกระบวนการผลิตเป็นชุดที่มีอยู่

ผลกระทบของความหยาบผิวฟันที่เพิ่มขึ้นต่อประสิทธิภาพของ NVH และการวัดเพื่อปรับปรุงความหยาบหลังจากการขัดผิวฟัน

การขัดผิวด้วยการยิงหมายถึงกระบวนการที่กระสุนปืนขนาดเล็กจำนวนมากที่มีความแข็งสูงและการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงกระทบกับพื้นผิวของชิ้นส่วน ภายใต้การกระแทกด้วยความเร็วสูงของกระสุนปืน พื้นผิวของชิ้นส่วนจะทำให้เกิดหลุมและการเสียรูปพลาสติกจะเกิดขึ้น องค์กรที่อยู่รอบๆ หลุมจะต่อต้านการเสียรูปนี้และก่อให้เกิดความเค้นอัดที่ตกค้าง การทับซ้อนกันของหลุมจำนวนมากจะก่อให้เกิดชั้นความเค้นอัดตกค้างที่สม่ำเสมอบนพื้นผิวของชิ้นส่วน ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความแข็งแรงเมื่อยล้าของชิ้นส่วน ตามวิธีการรับความเร็วสูงโดยการยิง การขัดผิวด้วยการยิงโดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นการขัดด้วยการยิงด้วยลมอัดและการขัดด้วยการยิงแบบแรงเหวี่ยง ดังแสดงในรูปที่ 1

การขัดลูกปืนด้วยลมอัดใช้อากาศอัดเป็นกำลังในการพ่นกระสุนจากปืน การยิงระเบิดแบบแรงเหวี่ยงใช้มอเตอร์ขับเคลื่อนใบพัดให้หมุนด้วยความเร็วสูงเพื่อขว้างกระสุน พารามิเตอร์กระบวนการหลักของการขัดผิวด้วยการยิงประกอบด้วยความแข็งแรงของความอิ่มตัว ความครอบคลุม และคุณสมบัติของตัวกลางในการขัดผิวด้วยการยิง (วัสดุ ขนาด รูปร่าง ความแข็ง) ความแข็งแรงของความอิ่มตัวเป็นพารามิเตอร์ที่กำหนดลักษณะเฉพาะของความแข็งแรงในการสกัดแบบช็อต ซึ่งแสดงโดยความสูงของส่วนโค้ง (เช่น ระดับการดัดงอของชิ้นทดสอบ Almen หลังจากการขัดแบบช็อต) อัตราการครอบคลุมหมายถึงอัตราส่วนของพื้นที่ที่ถูกครอบคลุมโดยหลุมหลังการขัดผิวด้วยการยิงต่อพื้นที่ทั้งหมดของพื้นที่การขัดผิวด้วยการยิง วัสดุขัดผิวที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ เหล็กช็อตตัดลวด เหล็กช็อตเหล็กหล่อ แก้วเซรามิก แก้วช็อต ฯลฯ ขนาด รูปร่าง และความแข็งของสื่อการขัดผิวนั้นมีเกรดที่แตกต่างกัน ข้อกำหนดกระบวนการทั่วไปสำหรับชิ้นส่วนเพลาเกียร์ส่งแสดงไว้ในตารางที่ 1

ส่วนที่ทดสอบคือเฟืองเพลากลาง 1/6 ของโครงการไฮบริด โครงสร้างเฟืองแสดงในรูปที่ 2 หลังจากการบด โครงสร้างจุลภาคของพื้นผิวฟันคือเกรด 2 ความแข็งของพื้นผิวคือ 710HV30 และความลึกของชั้นแข็งที่มีประสิทธิภาพคือ 0.65 มม. ทั้งหมดนี้อยู่ภายในข้อกำหนดทางเทคนิค ความหยาบของพื้นผิวฟันก่อนการขัดผิวฟันจะแสดงในตารางที่ 3 และความแม่นยำของโปรไฟล์ฟันจะแสดงในตารางที่ 4 จะเห็นได้ว่าความหยาบของผิวฟันก่อนการขัดผิวฟันนั้นดี และส่วนโค้งของโปรไฟล์ฟันนั้นเรียบ

แผนการทดสอบและพารามิเตอร์การทดสอบ

การทดสอบใช้เครื่องพ่นยิงด้วยลมอัด เนื่องจากเงื่อนไขการทดสอบ จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะตรวจสอบผลกระทบของคุณสมบัติตัวกลางในการขัดผิวด้วยการยิง (วัสดุ ขนาด ความแข็ง) ดังนั้นคุณสมบัติของตัวกลางการขัดแบบช็อตจึงมีความคงที่ในการทดสอบ มีการตรวจสอบเฉพาะผลกระทบของความแข็งแรงของความอิ่มตัวและความครอบคลุมต่อความหยาบของผิวฟันหลังการขัดผิวฟันเท่านั้น ดูตารางที่ 2 สำหรับรูปแบบการทดสอบ กระบวนการกำหนดเฉพาะของพารามิเตอร์ทดสอบมีดังนี้: วาดเส้นโค้งความอิ่มตัว (รูปที่ 3) ผ่านการทดสอบคูปอง Almen เพื่อกำหนดจุดอิ่มตัว เพื่อล็อคความดันอากาศอัด การไหลของกระสุนเหล็ก ความเร็วในการเคลื่อนที่ของหัวฉีด ระยะห่างของหัวฉีดจากชิ้นส่วน และพารามิเตอร์อุปกรณ์อื่นๆ

ผลการทดสอบ

ข้อมูลความหยาบของพื้นผิวฟันหลังการขัดผิวฟันจะแสดงในตารางที่ 3 และความแม่นยำของโปรไฟล์ฟันจะแสดงในตารางที่ 4 จะเห็นได้ว่าภายใต้เงื่อนไขการขัดผิวฟันทั้งสี่ครั้ง ความหยาบของผิวฟันจะเพิ่มขึ้น และเส้นโค้งของโปรไฟล์ฟันจะเว้าและ นูนออกมาหลังการยิง อัตราส่วนของความหยาบหลังการพ่นต่อความหยาบก่อนการพ่นจะใช้เพื่อระบุลักษณะการขยายความหยาบ (ตารางที่ 3) จะเห็นได้ว่ากำลังขยายความหยาบจะแตกต่างกันภายใต้เงื่อนไขกระบวนการทั้งสี่

การติดตามการขยายความหยาบของผิวฟันเป็นชุดโดยการเจาะแบบ Shot Peening

ผลการทดสอบในส่วนที่ 3 แสดงให้เห็นว่าความหยาบของผิวฟันเพิ่มขึ้นในองศาที่แตกต่างกันหลังจากการขัดแบบช็อตด้วยกระบวนการที่แตกต่างกัน เพื่อให้เข้าใจถึงการขยายการขัดผิวฟันอย่างถ่องแท้และเพิ่มจำนวนตัวอย่าง จึงได้เลือก 5 รายการ 5 ประเภทและทั้งหมด 44 ชิ้นส่วนเพื่อติดตามความหยาบก่อนและหลังการขัดผิวด้วยช็อตภายใต้เงื่อนไขของช็อตการผลิตเป็นชุด กระบวนการขัด ดูตารางที่ 5 สำหรับข้อมูลทางกายภาพและเคมี และข้อมูลกระบวนการขัดผิวของชิ้นส่วนที่ถูกติดตามหลังการเจียรด้วยเฟือง ข้อมูลความหยาบและการขยายของพื้นผิวฟันหน้าและหลังก่อนการขัดผิวฟันจะแสดงในรูปที่ 4 รูปที่ 4 แสดงให้เห็นว่าช่วงความหยาบของผิวฟันก่อนการขัดผิวฟันคือ Rz1.6 μ m-Rz4.3 μ m; หลังจากการขัดผิวฟัน ความหยาบเพิ่มขึ้น และช่วงการกระจายคือ Rz2.3 μ m-Rz6.7 μ m; ความหยาบสูงสุดสามารถขยายเป็น 3.1 เท่าก่อนยิง การปอกเปลือก

ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อความหยาบของผิวฟันหลังการขัดผิวฟัน

จากหลักการของการขัดผิวด้วยการยิง จะเห็นได้ว่าความแข็งสูงและการยิงที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงทำให้เกิดหลุมจำนวนนับไม่ถ้วนบนพื้นผิวชิ้นส่วน ซึ่งเป็นที่มาของความเค้นอัดที่ตกค้าง ในเวลาเดียวกัน หลุมเหล่านี้จะถูกผูกไว้เพื่อเพิ่มความหยาบของพื้นผิว ลักษณะของชิ้นส่วนก่อนการขัดผิวด้วยการยิงและพารามิเตอร์กระบวนการขัดผิวด้วยการยิงจะส่งผลต่อความหยาบหลังจากการขัดผิวด้วยการยิง ดังที่แสดงไว้ในตารางที่ 6 ในส่วนที่ 3 ของบทความนี้ ภายใต้เงื่อนไขทั้งสี่ของกระบวนการ ความหยาบของพื้นผิวฟันหลังจากการขัดผิวด้วยการยิงจะเพิ่มขึ้นเป็น องศาที่แตกต่างกัน ในการทดสอบนี้ มีตัวแปรสองตัว ได้แก่ ความหยาบก่อนช็อตและพารามิเตอร์กระบวนการ (ความแข็งแรงของความอิ่มตัวหรือความครอบคลุม) ซึ่งไม่สามารถระบุความสัมพันธ์ระหว่างความหยาบของการลอกหลังการยิงและปัจจัยที่มีอิทธิพลแต่ละปัจจัยได้อย่างแม่นยำ ปัจจุบัน นักวิชาการหลายคนได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับเรื่องนี้ และหยิบยกแบบจำลองการทำนายตามทฤษฎีของความหยาบของพื้นผิวหลังจากการขัดผิวด้วยการยิงโดยใช้การจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์ ซึ่งใช้ในการทำนายค่าความหยาบที่สอดคล้องกันของกระบวนการขัดผิวด้วยกระบวนการต่างๆ

จากประสบการณ์จริงและการวิจัยของนักวิชาการคนอื่นๆ สามารถคาดเดาโหมดอิทธิพลของปัจจัยต่างๆ ได้ดังแสดงในตารางที่ 6 จะเห็นได้ว่าความหยาบหลังจากการขัดผิวด้วยการยิงจะได้รับผลกระทบอย่างครอบคลุมจากหลายปัจจัย ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญเช่นกัน ส่งผลต่อความเค้นอัดที่ตกค้าง เพื่อลดความหยาบหลังจากการขัดผิวด้วยการยิงเพื่อให้แน่ใจว่ามั่นใจถึงความเค้นอัดที่ตกค้าง จำเป็นต้องมีการทดสอบกระบวนการจำนวนมากเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการรวมพารามิเตอร์อย่างต่อเนื่อง

อิทธิพลของความหยาบของผิวฟันต่อประสิทธิภาพ NVH ของระบบ

ชิ้นส่วนเกียร์อยู่ในระบบส่งกำลังแบบไดนามิก และความขรุขระของพื้นผิวฟันจะส่งผลต่อประสิทธิภาพของ NVH ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าภายใต้ภาระและความเร็วเท่ากัน ยิ่งความขรุขระของพื้นผิวมากเท่าไร การสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนของระบบก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น เมื่อโหลดและความเร็วเพิ่มขึ้น การสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนจะเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด

ในปีที่ผ่านมา โครงการลดพลังงานใหม่ได้เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และแสดงแนวโน้มการพัฒนาของความเร็วสูงและแรงบิดขนาดใหญ่ ปัจจุบันแรงบิดสูงสุดของตัวลดพลังงานใหม่ของเราคือ 354N · m และความเร็วสูงสุดคือ 16000r/min ซึ่งจะเพิ่มขึ้นเป็นมากกว่า 20,000r/min ในอนาคต ภายใต้สภาพการทำงานดังกล่าว จะต้องพิจารณาถึงอิทธิพลของการเพิ่มความหยาบของผิวฟันที่มีต่อประสิทธิภาพ NVH ของระบบด้วย

มาตรการการปรับปรุงความหยาบของผิวฟันหลังการขัดผิวฟัน

กระบวนการขัดผิวด้วยการยิงหลังจากการเจียรเฟืองสามารถปรับปรุงความแข็งแรงความล้าของการสัมผัสของพื้นผิวฟันเฟืองและความแข็งแรงความล้าจากการดัดงอของรากฟัน หากต้องใช้กระบวนการนี้เนื่องจากเหตุผลด้านความแข็งแกร่งในกระบวนการออกแบบเฟือง เพื่อพิจารณาถึงประสิทธิภาพของ NVH ของระบบ ความหยาบของพื้นผิวฟันเฟืองหลังจากการขัดผิวด้วยการยิงสามารถปรับปรุงได้จากด้านต่อไปนี้:

ก. ปรับพารามิเตอร์กระบวนการขัดผิวให้เหมาะสม และควบคุมการขยายความหยาบของผิวฟันหลังจากการขัดผิวฟัน โดยรับประกันถึงความเค้นอัดที่ตกค้าง ซึ่งจำเป็นต้องมีการทดสอบกระบวนการเป็นจำนวนมาก และความคล่องตัวของกระบวนการยังไม่แข็งแกร่ง

ข. กระบวนการขัดผิวแบบคอมโพสิตถูกนำมาใช้ กล่าวคือ หลังจากที่การขัดผิวแบบ Shot peening แบบปกติเสร็จสิ้นแล้ว จะมีการเพิ่มการขัดผิวแบบ Shot อื่นเข้าไปอีก ความแข็งแรงของกระบวนการขัดผิวด้วยการยิงที่เพิ่มขึ้นมักจะน้อย สามารถปรับประเภทและขนาดของวัสดุช็อตได้ เช่น ช็อตเซรามิก ช็อตแก้ว หรือช็อตตัดลวดเหล็กที่มีขนาดเล็กกว่า

ค. หลังจากการขัดแบบช็อต จะมีการเพิ่มกระบวนการต่างๆ เช่น การขัดผิวฟัน และการขัดผิวแบบอิสระ

ในบทความนี้ จะศึกษาความหยาบผิวฟันของสภาวะกระบวนการขัดผิวฟันที่แตกต่างกันและส่วนต่างๆ ก่อนและหลังการขัดผิวฟัน และสรุปผลต่อไปนี้ตามวรรณกรรม:

◆ การขัดผิวด้วยการฉีดจะเพิ่มความหยาบของผิวฟัน ซึ่งได้รับผลกระทบจากลักษณะของชิ้นส่วนก่อนการขัดผิว พารามิเตอร์กระบวนการขัดผิว และปัจจัยอื่น ๆ และปัจจัยเหล่านี้ยังเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อความเค้นอัดที่ตกค้าง

◆ ภายใต้เงื่อนไขของกระบวนการผลิตเป็นชุดที่มีอยู่ ความหยาบของพื้นผิวฟันสูงสุดหลังการขัดผิวฟันคือ 3.1 เท่าของความหยาบก่อนการขัดผิวฟัน

◆ การเพิ่มความหยาบของผิวฟันจะเพิ่มการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนของระบบ ยิ่งแรงบิดและความเร็วมากเท่าไร การสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนก็จะยิ่งชัดเจนมากขึ้นเท่านั้น

◆ สามารถปรับปรุงความหยาบของพื้นผิวฟันหลังการขัดผิวด้วยการยิงได้โดยการปรับพารามิเตอร์กระบวนการขัดผิวด้วยหินให้เหมาะสม การขัดผิวด้วยหินคอมโพสิต การขัดเพิ่มเติมหรือการขัดผิวแบบอิสระหลังจากการขัดผิวด้วยหิน ฯลฯ การปรับพารามิเตอร์ของกระบวนการขัดผิวด้วยหินให้เหมาะสมนั้นคาดว่าจะช่วยควบคุมการขยายความหยาบเพื่อ ประมาณ 1.5 เท่า