MMC Magazine

Innowacje w obróbce kół zębatych dzięki technologii skrawania nowej generacji

Ciche ogniwa paliwowe zastępują silniki spalinowe, a pojazdy hybrydowe i elektryczne stają się coraz bardziej popularne, jednak wszędzie tam wciąż niezbędne są przekładnie planetarne i inne części. Części te powinny być tak ciche, jak samochody, w których są one stosowane. W tym zakresie kluczowe jest obniżenie masy, wysoka precyzja i sztywność. 

Zmiany te spowodowały zwiększenie zainteresowania nową metodą obróbki uzębień - technologią skivingu. Tradycyjne metody obróbki uzębień wewnętrznych to dłutowanie nożem Fellowsa i przeciąganie, 
a do obróbki uzębień zewnętrznych - obróbka obwiedniowa. Skiving ma ogromny potencjał jako alternatywa dla dotychczasowych metod obróbki zarówno uzębień wewnętrznych, jak i zewnętrznych. Koncepcja obróbki metodą skivingu została opracowana w Niemczech około sto lat temu. W latach 70-tych i później była ona brana pod uwagę także w Japonii. Jednak ze względu na za niską sztywność obrabiarek, nie można było jej zastosować w praktyce. Jednak w ostatnich latach dzięki postępowi technologicznemu, aktywnie kontynuowano badania i rozwój techniki skivingu.

Słowo "skive" oryginalnie oznacza "obierać ze skórki". Zasada obróbki metodą skivingu jest następująca:

• Narzędzie jest ustawione skośnie względem detalu obrabianego, tzn. oś narzędzia przecina się z osią obrotu detalu.
• Zarówno detal obrabiany jak i narzędzie obracają się z dużą prędkością, a ich obroty są ze sobą zsynchronizowane, co powoduje poślizg w miejscu ich styku. Poślizg ten powoduje złuszczanie materiału i formowanie zębów uzębienia. 

Zalety i możliwości skivingu

Skiving oferuje szereg korzyści  których nie oferują tradycyjne metody skrawania. Przykładowo, metodą skivingu można obrabiać uzębienia wewnętrzne w otworach nieprzelotowych, co jest niemożliwe metodą przeciągania. Poza tym, metodą skivingu można dokonać modyfikacji linii zęba, np. beczułkowania, modyfikacji grubości oraz wykonywać uzębienia wewnętrzne. Podczas gdy obróbka dłutakiem modułowym jest wykonywana ruchem posuwisto-zwrotnym, co oznacza, że połowa skoku to ruch jałowy, skiving to obróbka seryjna, o większej wydajności, wykonywana w trakcie ruchu obrotowego. Oprócz tego, podczas skivingu występują mniejsze drgania niż podczas dłutowania dłutakiem modułowym, co zwiększa dokładność. 
Na wykresie obok porównano wydajności obróbki uzębień metodą przeciągania, dłutowania metodą Fellowsa, metodą obwiedniową i skivingu. 

Skiving eliminuje konieczność stosowania specjalnego wyposażenia. Może ono być wykonywane za pomocą tokarskiego centrum obróbczego, co umożliwia poprawę środowiska produkcyjnego. 
Obróbka uzębień metodą frezowania obwiedniowego i przeciągania wymaga specjalistycznych obrabiarek, natomiast skiving może być wykonywany za pomocą maszyn uniwersalnych, które mogą wykonywać wiele innych operacji obróbkowych. 

Dążenie do wydłużenia trwałości narzędzia poprzez użycie węglików spiekanych

Dla rozszerzenia zakresu zastosowań skivingu, ważną rolę odgrywa zwiększenie dokładności, wydajności obróbki i trwałości narzędzi.

Zwiększenie kąta przecięcia osi powoduje zwiększenie prędkości obróbki. 
Po dokładnym sprawdzeniu kolizji z innymi detalami, ustalamy i korygujemy kąty, aby zwiększyć wydajność. 
Podczas skivingu kąty natarcia ulegają zmianie, co powoduje zwiększenie oporów skrawania i skrócenie trwałości narzędzia. 

Doskonałym rozwiązaniem problemów z trwałością narzędzia, są oferowane obecnie przez Mitsubishi Materials narzędzia wykonane z materiałów KHAZ z powłoką GV40. Materiały te są już używane do wytwarzania frezów do kół zębatych i dłutaków obwiedniowych Materiał KHAZ składa się 
z wysokostopowego proszku zawierającego drobne cząstki węglika o wysokiej twardości, o doskonałej odporności na zużycie. Ilość węglika zoptymalizowano pod kątem osiągnięcia lepszej odporności na wykruszenia.Prowadzone są również badania nad zastosowaniem w przyszłości narzędzi z węglików spiekanych.  Zastosowanie węglików spiekanych zamiast stali szybkotnących może znacznie zwiększyć

trwałość narzędzia. Poszukiwane są także materiały powłok zapewniające jeszcze większą trwałość narzędzi. Jednocześnie trwają prace nad aplikacjami obróbki kół zębatych o małej średnicy i podwyższonej dokładności.
Wyprodukowanie węglikowych narzędzi do skivingu umożliwi również skrawanie detali obrabianych cieplnie. Obróbka wykańczająca po obróbce cieplnej, która obecnie jest wykonywana metodą szlifowania, również będzie mogła być wykonywana metodą skivingu. Zwiększy to możliwość integracji narzędzi i procesów.

Mitsubishi Materials dysponuje technologiami projektowymi i analitycznymi do wytwarzania wiórkowników oraz technologią produkcji dłutaków obwiedniowych. Oprócz posiadania know-how w zakresie projektowania i produkcji narzędzi, firma poświęca dużo uwagi opracowaniu węglikowych narzędzi do skivingu.