การเจียรฟันของเกลสันและการเฉือนฟันของคินเบิร์ก

เมื่อจำนวนฟัน โมดูลัส มุมแรงดัน มุมเกลียว และรัศมีหัวตัดเท่ากัน ความแข็งแรงของฟันโค้งแบบ Gleason และฟันโค้งแบบไซคลอยด์แบบ Kinberg จะเท่ากัน เหตุผลมีดังนี้:

1). วิธีการคำนวณความแข็งแรงนั้นเหมือนกัน: Gleason และ Kinberg ได้พัฒนาวิธีการคำนวณความแข็งแรงของตนเองสำหรับเฟืองดอกจอกเกลียว และได้รวบรวมซอฟต์แวร์วิเคราะห์การออกแบบเฟืองที่เกี่ยวข้อง แต่ทั้งหมดใช้สูตรของ Hertz ในการคำนวณความเค้นสัมผัสของพื้นผิวฟัน ใช้หลักการแทนเจนต์ 30 องศาเพื่อหาจุดอันตราย ใช้แรงกระทำที่ปลายฟันเพื่อคำนวณความเค้นดัดที่โคนฟัน และใช้เฟืองทรงกระบอกเทียบเท่าของส่วนกึ่งกลางพื้นผิวฟันเพื่อประมาณความแข็งแรงสัมผัสของพื้นผิวฟัน ความแข็งแรงดัดสูงของฟัน และความต้านทานต่อการติดกาวของพื้นผิวฟันของเฟืองดอกจอกเกลียว

2) ระบบฟันเฟืองแบบดั้งเดิมของ Gleason คำนวณพารามิเตอร์ของชิ้นงานเฟืองตามโมดูลัสหน้าตัดด้านปลายใหญ่ เช่น ความสูงปลายฟัน ความสูงโคนฟัน และความสูงฟันใช้งาน ในขณะที่ Kinberg คำนวณชิ้นงานเฟืองตามโมดูลัสปกติของจุดกึ่งกลาง มาตรฐานการออกแบบเฟือง Agma ล่าสุดได้รวมวิธีการออกแบบชิ้นงานเฟืองดอกจอกเกลียวให้เป็นมาตรฐานเดียวกัน โดยพารามิเตอร์ของชิ้นงานเฟืองจะถูกออกแบบตามโมดูลัสปกติของจุดกึ่งกลางของฟันเฟือง ดังนั้น สำหรับเฟืองดอกจอกเกลียวที่มีพารามิเตอร์พื้นฐานเดียวกัน (เช่น จำนวนฟัน โมดูลัสปกติของจุดกึ่งกลาง มุมเกลียวของจุดกึ่งกลาง มุมแรงดันปกติ) ไม่ว่าจะใช้การออกแบบฟันแบบใดก็ตาม ขนาดของหน้าตัดปกติของจุดกึ่งกลางจะเหมือนกันโดยพื้นฐาน และพารามิเตอร์ของเฟืองทรงกระบอกเทียบเท่าที่ส่วนกึ่งกลางนั้นสอดคล้องกัน (พารามิเตอร์ของเฟืองทรงกระบอกเทียบเท่าจะสัมพันธ์กับจำนวนฟัน มุมพิทช์ มุมแรงดันปกติ มุมเกลียวที่จุดกึ่งกลาง และเส้นผ่านศูนย์กลางของวงกลมพิทช์ที่จุดกึ่งกลางของพื้นผิวฟันเฟืองเท่านั้น) ดังนั้นพารามิเตอร์รูปร่างฟันที่ใช้ในการตรวจสอบความแข็งแรงของระบบฟันทั้งสองจึงเหมือนกันโดยพื้นฐาน

3) เมื่อพารามิเตอร์พื้นฐานของเฟืองเหมือนกัน เนื่องจากข้อจำกัดของความกว้างของร่องล่างของฟันเฟือง รัศมีมุมของปลายเครื่องมือจึงเล็กกว่าการออกแบบเฟืองแบบ Gleason ดังนั้น รัศมีของส่วนโค้งที่เกินของโคนฟันจึงค่อนข้างเล็ก จากการวิเคราะห์เฟืองและประสบการณ์จริง การใช้รัศมีส่วนโค้งของปลายเครื่องมือที่ใหญ่ขึ้นสามารถเพิ่มรัศมีของส่วนโค้งที่เกินของโคนฟันและเพิ่มความต้านทานการดัดงอของเฟืองได้

เนื่องจากการกลึงขึ้นรูปเฟืองเอียงไซคลอยด์ Kinberg ที่มีความแม่นยำสูงนั้นทำได้เพียงการขูดผิวฟันที่แข็งเท่านั้น ในขณะที่เฟืองเอียงส่วนโค้งวงกลม Gleason สามารถแปรรูปได้ด้วยการเจียรหลังความร้อน ซึ่งสามารถสร้างพื้นผิวกรวยที่โคนฟันและพื้นผิวเปลี่ยนผ่านที่โคนฟันได้ และความเรียบเนียนที่มากเกินไประหว่างพื้นผิวฟันจะช่วยลดโอกาสการกระจุกตัวของความเค้นบนเฟือง ลดความหยาบของพื้นผิวฟัน (สามารถเข้าถึง Ra≦0.6um) และปรับปรุงความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งของเฟือง (สามารถเข้าถึงความแม่นยำระดับ GB3∽5) ด้วยวิธีนี้ ความสามารถในการรับน้ำหนักของเฟืองและความสามารถของพื้นผิวฟันในการต้านทานการเกาะติดจึงสามารถเพิ่มขึ้นได้

4) เฟืองดอกจอกเกลียวแบบกึ่งอินโวลูตที่คลิงเกนเบิร์กนำมาใช้ในยุคแรกๆ มีความไวต่อข้อผิดพลาดในการติดตั้งคู่เฟืองและการเสียรูปของกล่องเกียร์ต่ำ เนื่องจากแนวฟันในทิศทางความยาวฟันเป็นแบบอินโวลูต ด้วยเหตุผลด้านการผลิต ระบบฟันแบบนี้จึงใช้เฉพาะในบางสาขาเฉพาะทางเท่านั้น แม้ว่าแนวฟันของคลิงเกนเบิร์กในปัจจุบันจะเป็นแบบเอพิไซคลอยด์ที่ขยายออก และแนวฟันของระบบฟันเกลสันเป็นส่วนโค้ง แต่ก็จะมีจุดหนึ่งบนแนวฟันทั้งสองที่ตรงตามเงื่อนไขของแนวฟันแบบอินโวลูตเสมอ เฟืองที่ออกแบบและผลิตตามระบบฟันเฟืองของคินเบิร์กนั้น “จุด” บนแนวฟันที่ตรงตามเงื่อนไขอินโวลูตจะอยู่ใกล้กับปลายด้านใหญ่ของฟันเฟือง ดังนั้นความไวของเฟืองต่อข้อผิดพลาดในการติดตั้งและการเสียรูปจากการรับน้ำหนักจึงต่ำมาก ตามที่เจอร์รีกล่าวไว้ ตามข้อมูลทางเทคนิคของบริษัทเซน สำหรับเฟืองดอกจอกเกลียวที่มีแนวฟันโค้ง สามารถผลิตเฟืองได้โดยการเลือกหัวตัดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่า เพื่อให้ “จุด” บนแนวฟันที่ตรงตามเงื่อนไขอินโวลูตอยู่ตรงกลางระหว่างจุดกึ่งกลางและปลายด้านใหญ่ของพื้นผิวฟัน ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าเฟืองมีความต้านทานต่อข้อผิดพลาดในการติดตั้งและการเสียรูปของกล่องเฟืองเช่นเดียวกับเฟืองคินเบิร์ก เนื่องจากรัศมีของหัวตัดสำหรับการผลิตเฟืองดอกจอกโค้งของเกลสันที่มีความสูงเท่ากันนั้นเล็กกว่าสำหรับการผลิตเฟืองดอกจอกที่มีพารามิเตอร์เดียวกัน จึงสามารถรับประกันได้ว่า “จุด” ที่ตรงตามเงื่อนไขอินโวลูตจะอยู่ระหว่างจุดกึ่งกลางและปลายด้านใหญ่ของพื้นผิวฟัน ในระหว่างช่วงเวลานี้ ความแข็งแรงและประสิทธิภาพของอุปกรณ์จะได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้น

5) ในอดีต บางคนคิดว่าระบบฟันเฟืองแบบ Gleason ของเฟืองโมดูลขนาดใหญ่นั้นด้อยกว่าระบบฟันเฟืองแบบ Kinberg โดยส่วนใหญ่มาจากเหตุผลดังต่อไปนี้:

①. เฟือง Klingenberg จะถูกขูดออกหลังจากอบชุบความร้อน แต่ฟันเฟืองที่เกิดจากการหดตัวซึ่งผลิตโดยเฟือง Gleason นั้นไม่ได้ผ่านการตกแต่งหลังจากอบชุบความร้อน และความแม่นยำไม่ดีเท่ากับเฟือง Klingenberg

②. รัศมีของหัวตัดสำหรับการผลิตฟันเฟืองแบบหดตัวนั้นใหญ่กว่าฟันเฟืองแบบคินเบิร์ก และความแข็งแรงของเฟืองจะด้อยกว่า อย่างไรก็ตาม รัศมีของหัวตัดสำหรับฟันเฟืองแบบโค้งวงกลมนั้นเล็กกว่าสำหรับการผลิตฟันเฟืองแบบหดตัว ซึ่งคล้ายกับฟันเฟืองแบบคินเบิร์ก ดังนั้นรัศมีของหัวตัดที่ผลิตขึ้นจึงเทียบเท่ากัน

③. เกลสันเคยแนะนำให้ใช้เฟืองที่มีโมดูลัสเล็กและจำนวนฟันมากเมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของเฟืองเท่ากัน ในขณะที่เฟืองโมดูลัสใหญ่ของคลิมเบิร์กใช้โมดูลัสใหญ่และจำนวนฟันน้อย และความแข็งแรงดัดของเฟืองส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับโมดูลัส ดังนั้นความแข็งแรงดัดของคลิมเบิร์กจึงมากกว่าของเกลสัน

ในปัจจุบัน การออกแบบเฟืองโดยพื้นฐานแล้วใช้หลักการของไคลน์เบิร์ก ยกเว้นว่าแนวฟันเฟืองจะเปลี่ยนจากรูปทรงเอพิไซคลอยด์แบบยืดออกไปเป็นรูปทรงโค้ง และฟันเฟืองจะถูกเจียรหลังจากผ่านการอบชุบความร้อนแล้ว