Gear Transmission: Mga Prinsipyo at Aplikasyon ng Form Cutting at Generating Method sa Pagmamanupaktura ng Gear

01 Mga Pangunahing Prinsipyo ng Pamamaraan ng Pagbuo

1.1 Mga Pundasyong Matematikal

• Pangunahing Prinsipyo ng Paglalaba : Ang landas ng galaw ng gilid ng pagputol ng mga kasangkapan (tulad ng hobs at gear shapers) ay bumubuo ng serye ng magkakasunod na kurba, at ang envelope ng mga kurbang ito ang bumubuo sa teoretikal na profile ng ngipin ng gear (halimbawa: involute, cycloid).
• Equation ng Pagkakasala : Tumutugon sa ugnayan ng relatibong galaw sa pagitan ng kasangkapan at workpiece upang matiyak ang katumpakan ng profile ng ngipin.

1.2 Mga Pangunahing Katangian

• Mataas na Katumpakan : Kayang ma-machine ang mga kumplikadong profile ng ngipin (halimbawa: involute, circular arc gears).
• Mataas na kahusayan : Ang tuluy-tuloy na pagputol ay nagbibigay-daan sa mas malaking produksyon.
• Malakas na Kakayahang Umangkop : Ang isang pangkasangkapan ay maaaring magamit sa pagpoporma ng mga gear na may iba't ibang bilang ng ngipin (basta't pareho ang module).

1.3 Karaniwang Mga Proseso sa Pamamagitan ng Pagbuo

1.3.1 Hobbing

• PAMILYA : Gumagamit ng galaw ng pagkakabudburan sa pagitan ng isang hob (may hugis katulad ng isang worm) at ang gear blank, kumpleto ang pagputol sa pamamagitan ng axial feed.
• Ugnayan ng Galaw : Pag-ikot ng hob (pangunahing galaw ng pagputol) + Pag-ikot ng workpiece (galaw sa pagbuo) + Axial feed.
• Mga Bentahe : Mataas ang kahusayan, angkop para sa mas malaking produksyon (hal., mga gear sa sasakyan); maaaring i-proseso ang spur gear, helical gear, worm gear, atbp.
• Mga Halimbawa ng Application : Paggawa ng mga planet gear at sun gear sa mga gearbox na pinapatakbo ng hangin.

1.3.2 Gear Shaping

• PAMILYA : Gumagamit ng isang gear shaper cutter (katulad ng hugis ng isang gear) upang gumawa ng paulit-ulit na galaw na pagputol sa workpiece habang umiikot ito sa ratio ng pagkakabudburan.
• Ugnayan ng Galaw : Patayong paulit-ulit na pagputol ng gear shaper + Paglikha ng rotasyon ng workpiece at tool.
• Mga Bentahe : Kayang ma-machined ang mga kumplikadong istraktura tulad ng internal gears at double gears; mas mahusay ang kabuuang kabibilugan ng ibabaw ng ngipin kumpara sa hobbing (Ra 0.8–1.6 μm).
• Limitasyon : Mas mababa ang kahusayan kaysa hobbing; mas mataas ang gastos sa tool.
• Mga Halimbawa ng Application : Pagmemensa ng mga internal gear rings sa gearbox at maliit na precision gears.

1.3.3 Gear Shaving

• PAMILYA : Ang shaving cutter at workpiece ay umiikot nang sabay nang may kaunting presyon, pinapabuti ang katumpakan ng hugis ng ngipin sa pamamagitan ng aksyon ng pang-angat ng mga gilid ng cutter. Ito ay isang proseso sa pagwawakas na ginagamit para sa pag-trim matapos ang hobbing o gear shaping.
• Mga Bentahe : Kayang itama ang mga kamalian sa profile ng ngipin at mapataas ang kahusayan ng transmisyon ng gear; ang katumpakan ng machining ay umabot sa DIN 6–7 na grado.
• Mga Halimbawa ng Application : Panghuling pagmamachine ng mga gear sa automotive gearbox.

1.3.4 Gear Grinding

• PAMILYA : Gumagamit ng nabuong grinding wheel o worm grinding wheel upang i-grind ang ibabaw ng ngipin sa pamamagitan ng paglikha ng galaw, pangunahing para sa pagwawakas ng pinatigas na mga gear.
• Mga Bentahe : Napakataas na presisyon (hanggang sa DIN 3–4 na grado); kayang i-machined ang mga gear na may matigas na surface (HRC 58–62).
• Limitasyon : Mataas ang gastos at mababa ang kahusayan, karaniwang ginagamit sa mga larangan na nangangailangan ng mataas na presisyon.
• Mga Halimbawa ng Application : Mga gear sa aerospace engine at mga high-speed stage gear sa wind power gearbox.

02 Mga Pangunahing Prinsipyo ng Form Cutting

• Mataas na Pagkamadaldal sa Tool : Ang presisyon ng hugis ng ngipin ay direktang nakadepende sa presisyon ng contour ng tool.
• Walang Pagbuo ng Galaw : Ang proseso ng pagmamanupaktura ay hindi nag-ee-simulate ng pagkakagapos ng gear, umaasa lamang sa galaw ng ugnayan sa pagitan ng tool at workpiece.
• Mataas na Flexibility : Kayang i-process ang mga di-pangkaraniwang hugis ng ngipin (halimbawa: circular arc teeth, rectangular teeth).

2.1 Mga Batayang Matematikal

• Prinsipyo ng Profiling : Ang heometrikong hugis ng gilid ng talim ng kagamitan ay perpektong tugma sa espasyo ng ngipin ng gear.
• Galaw ng Indexing : Gumagamit ng mga aparatong indexing (hal., dividing heads) para sa pagmamanupaktura ng ngipin-isang-isa upang matiyak ang pare-parehong agwat ng ngipin.

2.2 Mga Benepisyo at Di-Benefisyo

Mga Bentahe

• Pansinop na Kagamitan : Maisasagawa gamit ang karaniwang mga makina sa pag-mimina.
• Angkop para sa Produksyon ng Isahan o Maliit na Partida o Pagkumpuni : Naaangkop para sa mga sitwasyon ng pagpapasadya at pagpapanatili.
• Kayang Makinahin ang Napakalaking Gears na may Module : Tulad ng mga gear na ginagamit sa makinarya sa pagmimina.

Mga disbentaha

• Mababang Kumpas : Karaniwang grado DIN 9–10.
• Mababang kahusayan : Nangangailangan ng machining ng ngipin-isang-isa.
• Mahinang Kakayahang Magamit ang Kasangkapan : Kailangan ang mga espesyalisadong kasangkapan para sa bawat module.

2.3 Karaniwang Proseso ng Pagputol ng Hugis

2.3.1 Pagpaparinig ng Gear

• PAMILYA : Gumagamit ng disc milling cutter o end mill; umiikot ang cutter para sa pagputol, at ikinaindex ang workpiece ng ngipin-isang-isa gamit ang dividing head.
• Ugnayan ng Galaw : Pag-ikot ng cutter (pangunahing pagputol) + Axial feed ng workpiece + Pag-ikot sa indexing.
• Mga Senaryo ng Aplikasyon : Produksyon ng spur gear at helical gear na isang piraso at maliit na batch; malalaking module na gear (module ≥20 mm) o repair gear.
• Pag-aaral ng Kasong : Mabagal na stage na gear ng marine reducer (module 30, materyal: 42CrMo) na pinoproseso gamit ang end mill + CNC indexing, na nakakamit ng surface roughness sa ngipin na Ra 3.2 μm.

2.3.3 Pagpapakinis ng Gear (Form Grinding)

• PAMILYA : Gumagamit ng broach (isang multi-tooth na naka-step na tool) upang bungkalin ang buong tooth space nang isang beses lang.
• Ugnayan ng Galaw : Tuwid na galaw ng broach (paggupit) + nakapirming workpiece.
• Mga Bentahe : Napakataas na kahusayan (natatapos ang isang tooth space bawat stroke); medyo mataas ang presisyon (hanggang DIN 7 grade).
• Limitasyon : Angkop lamang para sa masusing produksyon ng internal o external gear; mataas ang gastos sa paggawa ng broach, perpekto para sa malalaking order ng iisang spec.
• Mga Halimbawa ng Application : Masusing produksyon ng automotive synchronizer ring (cycle time <10 segundo/bilang).

2.3.3 Form Grinding

• PAMILYA : Gumagamit ng formed grinding wheel (may contour na tugma sa tooth space) upang pakanisin ang pinatigas na gear.
• Ugnayan ng Galaw : Pag-ikot ng gilingan + Pag-index ng Workpiece.
• Mga Bentahe : Maaari mag-make ng mga high-hardness gear (HRC > 60); katumpakan hanggang sa DIN 4 grade (mali ng profile ng ngipin < 5 μm).
• Mga larangan ng aplikasyon : Pag-ifinish ng mga gear ng makina ng aerospace at mga gear ng presisyong reducer.

03 Paghahambing at Pang-industriya na Mga Aplikasyon ng Dalawang Paraan

Paghahambing sa Paggawa ng Paraan at Pagputol ng Hula

Mga Pang-industriya na Aplikasyon ng Paraan ng Paglikha

3.1 Mga Gearbox ng Wind Power

• Mga Kinakailangan : Mataas na torque, mahabang buhay ng serbisyo (≥20 taon).
• Pagsasama ng Proceso : Pag-uukit (hindi pa tapos na pag-machinate) → Pagpapainit → Pagpo-polish ng gear (pagkumpleto).