تُعدّ عملية قطع التروس الدقيقة فعّالة للغاية. فهي تُطابق شكل السن، وخطوات التصنيع، والفحوصات مع أهدافك من حيث الحمل والسرعة ومستوى الضوضاء. في Yonglihao Machinery، نُنتج قطع غيار مصنعة باستخدام آلات CNC من النماذج الأولية إلى الإنتاج.
تتناول هذه المقالة عملية قطع التروس باستخدام آلات CNC، وتشمل خطوات القطع والتشطيب الرئيسية، وقائمة بأنواع التروس الشائعة التي نقوم بتصنيعها، بالإضافة إلى شرح مبسط لعملية الاختيار. ويركز المقال على قطع التروس باستخدام آلات CNC، ويتضمن خطوات التشطيب الصلب ذات الصلة، والتي تضمن تعشيقًا ثابتًا وعمرًا طويلًا للتروس.
قطع التروس في التصنيع باستخدام الحاسوب
تُزيل عملية قطع التروس المواد من قطعة خام، مما يُنتج مسافات دقيقة بين الأسنان. تتعشق التروس بسلاسة، وتنقل عزم الدوران مع ضوضاء وتآكل منخفضين. في ورشتنا، تعني الدقة تكامل شكل السن، وثبات الخطوة، والانحراف، والتشطيب النهائي. تُقلل هذه العملية الاهتزازات، وتمنع الأعطال المبكرة في ظروف التشغيل.
تتبع معظم أسنان التروس شكلاً محدداً، ولا تعتمد على ما يتركه القاطع. يحدد هذا الشكل نمط التلامس وتوزيع الحمل، مما يؤثر على الكفاءة، ويوضح كيفية تعامل المجموعة مع أخطاء المحاذاة أثناء التجميع.
شكل السن: حلزوني مقابل دائري
تُعدّ الأسنان الحلزونية شائعة، فهي تعالج أخطاء المسافة المركزية الصغيرة، وتحافظ على تعشيق جيد. أما الأشكال الدائرية فتظهر في آليات محددة، وتحديدًا في التصاميم القديمة، وتساعد في ظروف تلامس معينة، لكنها تتطلب تحكمًا دقيقًا في شكل التزاوج وإجراءات فحص دقيقة.
من التشغيل الآلي, ليس المهم اسم المنحنى، بل ما إذا كان الرسم يوضح شكله بوضوح، وكيفية التحقق منه. فإذا كانت عمليات التحقق غامضة، فإنك تخاطر بتجاوز المقاسات، لكنك ستظل تواجه تشويشًا أو تآكلًا غير متساوٍ.
زاوية الضغط (14.5° / 20° / 25°)
تؤثر زاوية الضغط على قوة الأسنان وسلوكها. نعتبرها جزءًا من التصميم المقصود، وليست الوضع الافتراضي. فكلما زادت الزاوية، زادت قوة الأسنان، وارتفعت قدرة تحمل الأحمال. ولكن قد تؤدي إلى زيادة الضوضاء والاهتزازات إذا لم يكن النظام مصممًا خصيصًا لذلك.
تُعد زاوية الضغط 20 درجة شائعة، فهي تُوازن بين القوة والكفاءة في العديد من التطبيقات الصناعية. إذا كان تطبيقك يتطلب حدودًا صارمة للضوضاء أو أحمالًا غير اعتيادية، فإننا نتحقق من الزاوية مُبكرًا، لأنها تُؤثر على الأداء. خيارات الأدوات, ، شكل القاطع، وقواعد القبول.
الخطوة والمسافة بين الأسنان
تُحدد خطوة السن المسافة بين أسنان الترس. ويضمن ثبات هذه الخطوة سلاسة دوران الترس، ويمنع حدوث "عمل زائد". حتى لو بدا السن سليمًا ظاهريًا، فإن سوء التباعد بين الأسنان يُسبب مشاكل. فخطأ المحاذاة أو الانحراف الكبير يُؤدي إلى تغيرات في الحمل، وتظهر هذه التغيرات على شكل اهتزازات وحرارة وتآكل سريع.
تُعدّ متطلبات ضبط الخطوة من أهمّ جوانب إعداد آلة CNC. ويُعتبر ثبات تثبيت قطعة العمل أساسياً، وكذلك معايرة المحور الدوراني. ويُحدّد مرجع القطعة الخام ما إذا كان أداء الترس دقيقاً أم صاخباً.
عمليات قطع التروس الرئيسية
لا توجد طريقة واحدة مثالية لقطع التروس. فالطريقة الأنسب تعتمد على نوع الأسنان، وحجم الدفعة، والدقة المطلوبة، والمعالجة الحرارية. فيما يلي العمليات الرئيسية التي نستخدمها في التصنيع باستخدام الحاسوب (CNC)، مع شرح مزايا كل منها.
تشكيل التروس
تُعدّ عملية تشكيل التروس باستخدام أداة القطع الحلزونية شائعةً في صناعة التروس الخارجية المستقيمة والحلزونية. وتتميز هذه العملية بالسرعة والدقة في الإنتاج. حيث تتحرك أداة القطع الدوارة والقطعة الخام بتزامن تام، مما يجعل عملية تشكيل الأسنان مستمرة وفعّالة.
تتجاوز عملية التشكيل بالقطع التروس الداخلية نظرًا لصعوبة الوصول إلى الأدوات. أما بالنسبة للأسنان الداخلية، فنستخدم التشكيل أو التخريش. ونعتمد في ذلك على حدود الحجم والشكل.
تشكيل التروس
تعتمد عملية تشكيل التروس على استخدام قاطع متحرك ذهابًا وإيابًا، يعكس المسافة بين أسنان الترس. يدور القاطع والقطعة الخام معًا. تُفيد هذه الطريقة في تشكيل التروس الداخلية، وفي تشكيل الأجزاء القريبة من الحواف أو الكتل التي يصعب الوصول إليها بالأدوات الأخرى.
قد تكون عملية التشكيل أبطأ من العمليات المستمرة السريعة، حيث تُبطئها حركة العودة. لكنها تظل موثوقة للأشكال المعقدة والكميات الصغيرة والمتوسطة. إذا كان تصميمك يتضمن مساحات ضيقة أو مخاطر، فإن التشكيل غالبًا ما يكون الخيار الأمثل للحصول على شكل أسنان جيد.
طحن التروس
تُقطع عملية طحن التروس مسافة سن واحد في كل مرة، باستخدام قاطع تشكيل أو لوحة طحن. ويتم فيها ضبط موضع القطعة الخام بين كل قطعتين. تُناسب هذه العملية النماذج الأولية والإنتاج بكميات قليلة، كما تُناسب التروس الكبيرة جدًا حيث يكون استخدام أدوات القطع غير عملي، ويصعب تبرير تكلفة الأدوات في هذه الحالة.
تُفيد عملية الطحن عند الحاجة إلى أعمال مخصصة دون الحاجة إلى أدوات تروس خاصة. لكنّها تتطلب وقتًا أطول، فالعمل على كل سن على حدة أبطأ من العمل المتواصل في الإنتاج.
عملية تشكيل التروس
تعتمد عملية تشكيل التروس على دفع أو سحب أداة تشكيل متعددة الأسنان عبر تجويف. وتُنتج هذه العملية أخاديد داخلية أو أشكالاً للتروس في تمريرة واحدة. وتتميز بالسرعة والدقة عند استخدام أداة تشكيل مخصصة. ويجب أن يغطي حجم الإنتاج تكلفة الأدوات.
يكمن الحد الأقصى في التكلفة والمرونة. ترتبط عملية التخريش بملف تعريف وحجم محددين. بالنسبة للتروس الداخلية المصممة حسب الطلب بكميات قليلة، نادراً ما يكون التخريش اقتصادياً.
طحن التروس
تُستخدم عملية طحن التروس لتنعيم أسطح الأسنان باستخدام عجلة كاشطة. وغالبًا ما تُتبع هذه العملية بالمعالجة الحرارية. يُنصح باستخدامها في التطبيقات ذات الدقة العالية جدًا، وللحصول على سطح أملس وضوضاء أقل. كما أنها مناسبة للتطبيقات عالية السرعة.
تستغرق عملية الطحن وقتًا أطول، وتتطلب معدات خاصة. لذا، يُنصح باستخدامها فقط في التطبيقات عالية الأداء، وليس في عمليات تصنيع التروس العامة. أما في حال التخطيط للمعالجة الحرارية، فسنناقش الأمر. طحن. يقوم بتصحيح التشوه ويلبي القواعد النهائية.
تشطيب التروس (التجليخ/التلميع/الصقل)
تُحسّن طرق التشطيب مثل الصقل والتلميع والتلميع ملمس السطح، كما تُحسّن من خصائص التلامس. لكنها لا تُزيل العيوب الكبيرة، بل تُقلل من التشويش، وتُعزز عملية التعشيق بإزالة العيوب الصغيرة الناتجة عن عمليات القطع السابقة.
لا يغني التشطيب عن الشكل الصحيح، ولكنه يُعدّ خطوةً نهائيةً عندما يتوافق الشكل والمسافات مع الأهداف المرجوة. نُصمّم التشطيب بما يتناسب مع أهدافك المتعلقة بالضوضاء، وعمر الخدمة، والتشحيم. ونتجنب التلميع العام.
أنواع التروس الرئيسية التي نقوم بتصنيعها
يُراعي اختيار نوع التروس متطلبات الأداء ضمن حدود المساحة المتاحة. ويمكن استخدام النسبة نفسها بطرق مختلفة، مما يُؤدي إلى تباين في الكفاءة ومستوى الضوضاء. نقوم بتصنيع الأنواع الشائعة باستخدام آلات CNC، ونستعرض كل نوع منها مع الاستخدام النموذجي، ونُشير إلى تأثيرات التصنيع على الاتساق.
ترس دودي
توفر التروس الدودية نسب تخفيض عالية، وتناسب التركيبات المدمجة، كما أنها مزودة بخاصية القفل الذاتي في بعض التركيبات. اخترها للتعبئة والتغليف المحكم، ولتقليل السرعة بشكل كبير في مرحلة واحدة.
يكمن التحدي في الكفاءة. فالتلامس الانزلاقي يُولّد حرارةً وخسائر أكثر من الأنواع الأخرى. ويُعدّ اختيار المواد المناسبة أمراً بالغ الأهمية، كما أن جودة السطح مهمة، خاصةً فيما يتعلق بعمر التآكل مقابل الاحتكاك.
ترس مخروطي
تنقل التروس المخروطية الطاقة بين أعمدة متقاطعة. وهي موجودة في أنظمة نقل الحركة وعلب التروس الزاوية. وتناسب الأنظمة التي تنقل الطاقة بزاوية. وتتحمل أنواعها المختلفة، مثل التروس المستقيمة واللولبية والهيبويدية، الأحمال والضوضاء وسلاسة الحركة.
قد تتأثر أشكال التروس المخروطية بالإعداد والفحص. لذا، نؤكد نوع التروس ومتطلبات التلامس مبكراً. التروس المخروطية عبارة عن مجموعة من الأنواع، وليست شكلاً قياسياً واحداً للأسنان.
ترس محفز
تتميز التروس المستقيمة ببساطتها، حيث تمتد أسنانها بالتوازي مع المحور. وهي تعمل بكفاءة عالية مع الأعمدة المتوازية، كما أنها اقتصادية وقوية عندما لا يكون مستوى الضوضاء عاملاً مهماً.
تكمن محدودية هذه التروس في مستوى الضوضاء عند السرعات العالية مقارنةً بالتروس الحلزونية. إذا كان نظامك حساسًا للسرعة أو لديه معايير صوتية محددة بدقة، فقد تكون التروس المستقيمة مناسبة. لكنها تتطلب دقة عالية في أسنانها ومحاذاتها.
تروس حلزونية
تتميز التروس الحلزونية بأسنان مائلة، مما يُتيح تعشيقًا تدريجيًا، وبالتالي تعمل بسلاسة أكبر من التروس المستقيمة. يُنصح باستخدامها للأحمال العالية والضوضاء المنخفضة.
ضع في اعتبارك قوة الدفع المحورية. يجب أن تتحملها المحامل. ضعها في الحسبان عند التجميع. لقد أشرنا إلى هذا مبكراً. قد يبدو استبدال الترس بسيطاً، لكن أحمال النظام تختلف.
معدات متعرجة
تجمع تروس متعرجة بين زوايا حلزونية متقابلة، مما يلغي قوة الدفع المحورية ويحافظ على تعشيق سلس. استخدمها في التطبيقات الشاقة التي تتطلب أحمالاً عالية وعملاً مستقراً.
إنها معقدة ومكلفة في التصنيع. نراها عندما يتفوق الأداء على جهد التصنيع. إذا كنت بحاجة إلى صوت أقل من الصوت المسموع، فإن الصوت الحلزوني غالبًا ما يكون أبسط.
كيف نختار نوع التروس وطريقة القطع؟
اختر نوع التروس وعملية التصنيع معًا للحصول على تروس مستقرة ومنخفضة التكلفة. عمليًا، نبدأ بأهدافك، ونحولها إلى احتياجات من التروس، ثم نختار طريقة تلبي هذه الاحتياجات بثبات وبكميات إنتاجية مناسبة.
نستخدم ثلاثة محاور: الوصول إلى الهندسة، وحجم الإنتاج، واحتياجات الدقة. وتتوافق المواد والخطوات اللاحقة مع ذلك.
ما نطلبه منك تأكيده قبل أن نغلق المسار (قائمة تحقق واحدة):
- نوع الترس وما إذا كانت الأسنان خارجية أم داخلية، بالإضافة إلى أي قيود على الكتف/التداخل.
- الحمل، ونسبة السرعة، وحدود الضوضاء، والبيئة (التزييت، ودرجة الحرارة، والتلوث).
- زاوية الضغط، وتعريف درجة الميل، وأي متطلبات خاصة لشكل السن، بالإضافة إلى كيفية تخطيطك لفحص/قبول الترس.
يمنع هذا الإطار الإفراط في المعالجة. إذا كانت تروسك نموذجًا أوليًا للتأكد من ملاءمتها ووظيفتها الأساسية، فقد يكون الطحن مع الفحص الدقيق هو الأمثل. أما التجليخ فقد يُضيف تكلفة غير ضرورية. إذا كان تطبيقك عالي السرعة وحساسًا للضوضاء، فإن إهمال التشطيب الدقيق قد يُسبب أزيزًا ومشاكل. يحدث هذا حتى لو كانت التروس مطابقة للأبعاد الأساسية.
سير العمل الإنتاجي، والأدوات، ونقاط فحص مراقبة الجودة
تُوفر عمليات التحكم والفحص الموثوقة في قطع التروس مراجع وفحوصات دقيقة. الأمر لا يقتصر على تشغيل برنامج فحسب، بل إن سير العمل لدينا يحافظ على استقرار القطعة الخام، ويضمن اتساق الفهرسة، ويتحكم في الحرارة وتآكل الأداة، ويتحقق من المعايير التي تتنبأ بسلوك التعشيق.
تحضير القطعة الخام وتثبيتها للتحكم في الانحراف
تبدأ صناعة التروس الجيدة بخامة جيدة. لا يمكن لدقة الأسنان وحدها إصلاح عدم استقرار الشكل. نتأكد من أبعاد الخامة وحالة المادة. نفحص خصائص مرجعية مثل الثقوب المركزية وأسطح التثبيت. هذه العوامل تؤثر على دقة التروس وثبات الخطوة بعد القطع.
تُقلل عملية تثبيت القطعة من الانحراف والانحناء تحت تأثير القوى. الحركة الطفيفة في القطعة الخام تتحول إلى خطأ في السن. إذا تم تجميع الترس على عمود أو محور، فإننا نُحاذي المراجع مع نقاط مرجعية وظيفية. هذا يمنع وجود أسنان مثالية على المحور الخاطئ.
إعداد الآلة والأدوات التي تجعل العملية قابلة للتكرار
تعتمد المعدات الأساسية على العملية. والهدف هو تحقيق فهرسة ومحاذاة متسقة. تتولى مراكز الطحن CNC معالجة النماذج الأولية والأعمال المخصصة. أما الآلات المتخصصة مثل آلات التشكيل أو آلات التشكيل فتلائم الإنتاج أو التروس الداخلية.
تعتمد أدوات التشكيل على شكل السن وعملية التصنيع. وتلعب كل من أدوات التشكيل، وقواطع التشكيل، وقواطع التشكيل، والمثاقب، وعجلات التجليخ دورًا مهمًا. نولي اهتمامًا بالغًا لدقة رأس التقسيم أو الطاولة الدوارة. فالدوران الدقيق والتحديد الدقيق للمواقع هما مفتاح تباعد الأسنان.
أدوات البرمجة: معدلات التغذية، والسرعات، ومسارات الأدوات، وسائل التبريد
تُوازن البرمجة بين جودة السطح وعمر الأداة والوقت، وتحافظ على شكل أسنان القطع. يتم ضبط معدلات التغذية وسرعات القطع وفقًا للمادة والأداة، كما يتم ضبط عمق القطع ومساراته. تؤدي الإعدادات القوية إلى زيادة التآكل والحرارة، بينما ترفع الإعدادات المتحفظة التكلفة، وقد تُنتج أسطحًا رديئة.
يُعدّ التبريد والتشحيم عنصرين أساسيين في عملية تصنيع التروس. يؤثر التمدد الحراري على التوافق والتآكل، وكذلك الطبقات المتأثرة بالحرارة. لذا، نختار سائل التبريد بناءً على نوع المادة، وطلاء الأداة، وكمية الرايش، مما يحافظ على ثبات شكل السن.
المعالجة اللاحقة: إزالة النتوءات، والمعالجة الحرارية، وخطوات التشطيب
تُحدد المعالجة اللاحقة نجاح أو فشل التروس. فهي تعالج النتوءات والحواف التي تؤثر على التجميع والتآكل. وتزيل عملية إزالة النتوءات الحواف الحادة، مما يمنع تلف شكل السن. وقد تؤدي إزالة النتوءات غير المنضبطة إلى تقريب السن، كما أنها تُغير نقطة التلامس.
إذا كانت المعالجة الحرارية مُخططًا لها، فإننا نستعد للتشوه. ونُخطط للتشطيب النهائي الدقيق لتحقيق التفاوتات المطلوبة. وتُناسب عمليات التشطيب مثل التجليخ والصقل والتلميع أهداف السطح ومستوى الضوضاء. ونتجنب الإضافات العامة.
نقاط فحص تتنبأ بسلوك التعشيق الحقيقي
تتحقق مراقبة الجودة من خصائص التعشيق، بما في ذلك شكل السن، ودقة الخطوة، والانحراف، والتشطيب. نستخدم القياسات الدقيقة حسب الحاجة والكمية. ونوثق النتائج لضمان التكرارية وإمكانية التتبع.
يُحسّن الفحص من دقة التحكم في العملية. تتأثر عملية قطع التروس بحالة الأداة ومحاذاتها. عند ظهور أي مشكلة، نتحقق من تآكل الأداة، ومعايرة الماكينة، وثبات تثبيت قطعة العمل، ومعايير القطع التي تؤثر على الانحراف.
خاتمة
تتميز عملية قطع التروس الدقيقة بالموثوقية. يجب مراعاة ثلاثة أمور منذ البداية: أولاً، مطابقة نوع الترس مع التطبيق المطلوب. ثانياً، اختيار طريقة القطع التي تحافظ على الدقة المطلوبة لكمية الإنتاج. ثالثاً، استخدام خطة فحص تثبت التعشيق. تتيح تقنية التحكم الرقمي بالحاسوب (CNC) تحقيق ذلك، ولكنها تتطلب مدخلات واضحة مثل زاوية الضغط، والخطوة، والمعالجة اللاحقة.
في شركة Yonglihao Machinery، نتولى عملية قطع التروس باستخدام تقنية CNC لـ تصنيع النماذج الأولية ونقوم بدمج اختيار العملية مع عمليات الإعداد وفحوصات مراقبة الجودة. شاركنا الرسم، والحجم، والمادة، والقيود. سنوصي بمسار وفحوصات مناسبة. هذا يضمن الحصول على تروس موثوقة في عملية التجميع، وليس مجرد أجزاء تبدو صحيحة على الورق.
التعليمات
ما هي الطريقة الأكثر شيوعًا المستخدمة في قطع التروس بدقة؟
تُعدّ عملية التشكيل بالقطع الحلزوني (Hobbing) الأكثر شيوعًا للتروس الخارجية. فهي سريعة وقابلة للتكرار في تصميمات التروس المستقيمة والحلزونية. وتُعدّ الأنسب للإنتاج بكميات متوسطة إلى كبيرة. يجب أن يكون الترس خارجيًا مع سهولة الوصول إلى أداة التشكيل. أما بالنسبة للأسنان الداخلية، فيُفضّل استخدام التشكيل أو التخريش.
كيف أحدد زاوية الضغط الصحيحة لتطبيق التروس الخاص بي؟
تُلبي زاوية الضغط الصحيحة متطلبات القوة والضوضاء، وتتوافق مع مجموعة الأسنان المتوافقة والقيود المفروضة. تُعد زاوية 20 درجة شائعة، إذ تُوازن بين قوة الأسنان وكفاءتها في الاستخدامات الصناعية. تُقوّي الزوايا الأعلى الأسنان، ولكنها قد تزيد من الضوضاء والاهتزاز عند السرعات العالية.
ما هو دور رأس التقسيم أو الطاولة الدوارة في عملية قطع التروس؟
يُوفر رأس التقسيم أو الطاولة الدوارة فهرسة دقيقة، حيث يتموضع كل سن بشكل صحيح بالنسبة للسن السابق. ترتبط دقة الفهرسة بثبات درجة السن وسلاسة التعشيق. تسمح الفهرسة غير المستقرة للترس بتحقيق الأبعاد الأساسية، لكنها تُصدر ضوضاءً.
هل يمكن لآلات التصنيع باستخدام الحاسوب (CNC) قطع التروس ذات أشكال الأسنان المعقدة أو المخصصة؟
نعم، يمكن لتقنية CNC تصنيع أشكال معقدة أو مخصصة. يجب أن تكون الهندسة واضحة. يجب أن تدعم العملية التحقق. تتميز استراتيجيات الطحن بالمرونة اللازمة للنماذج الأولية والأشكال الخاصة، إذ تغني عن استخدام أدوات مخصصة. غالبًا ما يقتصر الأمر على عمليات الفحص والتفاوتات المسموح بها، وليس على إنشاء الشكل نفسه.
ما هي العوامل الرئيسية التي يجب مراعاتها عند اختيار نوع التروس؟
العوامل الرئيسية هي نسبة الحمل والسرعة. وتشمل هذه العوامل قيود المساحة وحدود الضوضاء، بالإضافة إلى الكفاءة والبيئة. وتحدد هذه العوامل ما إذا كان الترس ذو نتوء، أو حلزوني، أو متعرج، أو دودي، أو مشطوف هو الأنسب. يجب مراعاة سهولة التصنيع، بالإضافة إلى عمليات المعالجة اللاحقة للأهداف.
كيف يؤثر ميل الوتر على أداء المعدات؟
يؤثر اتساق خطوة التروس على التعشيق والاهتزاز والتآكل. أما عدم انتظام المسافة بين الأسنان فيؤدي إلى تحميل دوري، يظهر على شكل ضوضاء وحرارة وتلف مبكر. وتُعدّ عمليات الضبط والتحكم في الفهرسة وإدارة الانحرافات من العناصر الأساسية في قطع التروس الدقيقة.
