Hoge-Precisie Verspaning van Tandwielen: Afschuiningstechnologie

"Zonder afschuining is de vaardigheid van een timmerman onvolledig." Dit oude timmermansgezegde weerspiegelt niet alleen de wijsheid van de traditionele ambachtelijke vakbekwaamheid, maar klinkt ook diep door in de moderne productie. Afschuining, oorspronkelijk een houtbewerkingsbegrip, heeft zich ontwikkeld tot een cruciale stap in de hedendaagse industriële productie, met name in de precisiefabricage van tandwielen.

I. Wat is Afschuining?

In de moderne industriële terminologie verwijst afschuining naar het proces waarbij de uitwendige of inwendige rechte hoeken van een werkstuk licht worden afgeschuind of afgerond. De kernobjectieven hiervan zijn tweeledig: ten eerste om spanningsconcentraties te elimineren, en ten tweede om scherpe randen te voorkomen die monteurs of gebruikers kunnen snijden tijdens installatie en gebruik. Bovenop functionele veiligheid verbeteren afgeronde randen ook de esthetische uitstraling van het werkstuk, waardoor het toegankelijker en verfijnder overkomt.
Het is belangrijk om afschuining te onderscheiden van afronding: hoewel beide betrekking hebben op het afwerken van randen, richt afschuining zich op de randen van een werkstuk, terwijl afronding zich richt op de hoeken. In praktische toepassingen vormen niet-afronde hoeken een groter risico op letsel voor gebruikers in vergelijking met niet-afgeschuinde randen.

II. Afschuining van de tandprofielvorm: Classificatie en typen

Met de vooruitgang in de automobielindustrie zijn de eisen aan de esthetiek en prestaties van tandwielen steeds strenger geworden, waardoor afschuuringstechnologie centraal staat bij precisiebeheersing.

1. Basiscategorieën van tandprofielafscheruing

Afschuining van het tandprofiel wordt hoofdzakelijk ingedeeld in drie typen op basis van de locatie:

Tandpunt afschuining: Afschuining toegepast op het uiteinde van de tand.
Tandeinde afschuining: Afschuining uitgevoerd op het eindvlak van de tand.
Tandprofiel afschuining: Afschuining langs het werkende profiel van de tand (de focus van dit artikel).

2. Technische classificatie van tandprofielafscheruing

Het afschuinen van de tandprofiel wordt meestal ingedeeld in drie technische types, die verder worden onderscheiden op basis van toepassing aan één zijde of aan beide zijden:

Technisch Type Kenmerken Eénzijdig Kenmerken Beide Zijden
Aflopende afschuining (eindigt bij wortlitasering) Asymmetrische afschuining; geen wortlafronding. Symmetrische afschuining aan beide zijden; geen wortlafronding.
Aflopende afschuining (eindigt bij volledige wortlafronding) Asymmetrische afschuining; gedeeltelijke wortlafronding. Asymmetrische afschuining aan beide zijden; gedeeltelijke wortlafronding.
Uniforme afschuining (eindigt bij volledige wortlafronding) Symmetrische afschuining; uniforme wortlafronding. Symmetrische afschuining aan beide zijden; uniforme wortlafronding.

III. Veelgebruikte bewerkingsmethoden voor tandprofiel afschuining

Er zijn diverse processen beschikbaar voor het afschuinen van tandprofielen, elk met eigen principes, voordelen en beperkingen.

A. Slijpen van afschuining

Principe: Gebruikt een roterende spindel en een zwevende slijpschijf om burrs en scherpe randen van het tandprofiel te verwijderen.
Beperkingen: De afmeting van de afschuining varieert door factoren zoals slijpschijfdiameter, helixhoek, modulus en aantal tanden. Dit veroorzaakt vaak beschadiging van de wortelvlakken en levert ruwe afgeschuinde randen op.
Toepassing: Veel gebruikt in traditionele industrieën zoals windenergie en commerciële voertuigen voor grote-modulus tandwielen.

B. Extrusie-afschuining

Principe: Maakt gebruik van twee aangepaste extrussieschijven met bijpassende "spiraalvormige tanden" die in grijpen met het tandwiel. Hoge snelheid in elkaar grijpen "snijdt" burrs en scherpe randen die zijn overgebleven na frezen.
Beperkingen: Harde extrusie creëert micro-uitstulpingen op het tandoppervlak (wat verdere slijpen/honen belemmert), vereist extra schrapers om uitstulpingen aan de zijkant te beheersen, levert ruwe randen op, verlengt de bewerkingstijd en is niet effectief voor gestapelde schijftandwielen.

C. Frees-afschuining-frees-proces

Principe: Tijdens het frezen wordt een kleine bewerkingsmarge behouden. Nadat het freesgereedschap zich heeft teruggetrokken, verwerken extrusie- en schraapgereedschappen de afschuining, gevolgd door een laatste freesbeurt om precisie te bereiken.
Beperkingen: Het integreren van gereedschappen in de vijlbank verhoogt de cyclusduur; de gereedschapsinstelling is complex en er worden beperkingen van het extrusie-afschuinen overgenomen.

D. Freesafschuining 1 (radiale afschuinfrees)

Voordelen:

Geschikt voor aswerkstukken en werkstukken met interfererende contouren.
Flexibele integratie met vijlbanks of als zelfstandig apparaat te gebruiken.
Wijdverspreid toegepast op de markt.

E. Freesafschuining 2 (geïntegreerde vijlbank)

Huidige situatie: Sommige vijlbankmerken (bijvoorbeeld Gleason) bieden modellen met ingebouwde tanduiteinden afschuining (vliegvijl of vijlfrees-afschuining).
Voordelen: Combineert vijlen en afschuinen in één stap; voorkomt beschadiging door handmatig opnieuw vastklemmen.
Beperkingen: Hoge apparatuurkosten (aangepaste afschuinvijls zijn duur); alleen toepasbaar op schijfwielverzorgingen (interferentieproblemen met aswielen).

IV. Selectie van afschuiningprocessen

De keuze van het afschuiningsproces hangt af van het toepassingsgebied van de tandwielas en dient in nauw overleg met klanten te worden bepaald:

Aanbeveling voor tandwielen voor nieuwe energie: Geef prioriteit aan frezen voor afschuining, aangezien de technologie en apparatuur voor dit proces geavanceerd zijn.
Afmeting afschuining: Meestal 0,3–0,8 mm voor tandprofiel-afschuining.
Afschuiningshoek: Werk samen met ontwerpers om hoeken vast te stellen op basis van motoraandrijvingstypen (parallelle as versus coaxiale as), met gebruikelijke bereiken zoals 150°±10° en 125°±10°.

V. Voordelen van afschuining

Veiligheidsverbetering: Vermindert het risico op letsel tijdens het hanteren en bewerken.
Esthetische verbetering: Verbeterd de algehele uitstraling van het tandwiel, wat de klanttevredenheid verhoogt.
Spanningsverlaging: Vermindert spanningsconcentratie op scherpe tanduiteinden na warmtebehandeling.
Beschadiging voorkomen: Verlaagt het risico op tandbreuk door stoten tijdens warmtebehandeling en volgende processen.
Kwaliteitsbehoud: Voorkomt oxidatie en ontkooling aan de tandpunten tijdens opkoolen.
Prestatieoptimalisatie: Vermindert het risico op verbrijzeling en afschilfering aan tanduiteinden wanneer slechts een gedeelte van de tandbreedte in grijping is.
Montagegemak: De juiste afschuining (chamfer) grootte en hoek vereenvoudigen de assemblage van tandwielen.

Vi. conclusie

Ondanks de bewezen voordelen wordt afschuining in delen van de binnenlandse tandwielindustrie onvoldoende gewaardeerd, waar sommige fabrikanten de functionaliteit boven dit cruciale proces stellen. Maar naarmate de automobieltechnologie vordert en de kwaliteitseisen toenemen, is afschuining een onmisbare stap geworden in de productie van hoogwaardige precisietandwielen. Het omarmen en verfijnen van afschuinprocessen is essentieel om de productkwaliteit te verbeteren en de marktconcurrentiepositie te versterken.
In de wereld van transmissies zorgen kleine tandwielen voor grote innovaties — en zorgvuldige afschuining is de hoeksteen van die precisie.