לעומת הילוכים במכונה,יצוק הזרקהלהילוכים אין הרבה מן המשותף למעט העובדה שהם משתמשים בצירוף לא רצוי בכדי להעביר תנועה. ישנם הבדלים מהותיים בין שני ההילוכים הללו. ציוד לעיבוד שבבי הוא לחתוך ולבצע מכונה לגודל שצוין במכונת הילוכים מיוחדת המיועדת למשימת עיבוד ספציפית; הילוכים מעוצבים בהזרקה מעוצבים בהזרקה בחללי הילוכים, שבדרך כלל מעובדים על ידי מכונות לעיבוד פריקה חשמליות (EDMs). גודל החלל של ציוד ההזרקה יכול להבטיח כי ציוד ההזרקה שמתקרר ומתכווץ לאחר דפוס ההזרקה הוא בעל סובלנות ממדית נכונה. ניתן לעבד מיליוני הילוכים להזרקה עם חלל עובש אחד.
המשימה של יצרן חיתוך ההילוכים היא לחתוך כל הילוך בהתאם לדרישות הסובלנות. עם זאת, המשימה שעומדת בפני יצרני ציוד ההזרקה היא ליצור חלל הילוכים כמעט מושלם, ואז להשתמש בחלל זה כדי לעבד את כל ההילוכים העומדים בדרישות הסובלנות. ההבדל הקטן לכאורה אך משמעותי הביא לשינויים רבים אחרים. הבדל זה נוצר כאשר נעשה שימוש בהילוכים מעוצבים בהזרקה ב"החלטה ברגע ".
תכנון ציוד הזרקה להזרקה
אין ספק שיש להרכיב את ציוד ההזרקה בחלל העובש. עובדה זו הובילה לתוצאות חשובות. קשה לחלל עובש ההזרקה ולחלקי הפיר בו להיות בעל הסובלנות המדויקת הניתנת על ידי מנגנון העברת מכני. החלל וההילוכים עשויים להתכווץ או להתרחב בקצב שונה עם שינוי הלחות והטמפרטורה. עם תנאים מקומיים שונים, הכוח, הקשיות ואפילו יעילות ההעברה של הילוכים יצוקים ישתנו. בתנאי העומס, הטמפרטורה של משטח השן תעלה, מה שישפיע על מאפייני הפלסטיק. בגלל משתנים אלה וגורמים אחרים, יש צורך להתאים אישית את שיני ההילוכים.
היתרון של תכנון הילוכים להזרקה בא לידי ביטוי ביישוםו. רוב כונני ההזרקה להזרקה הם ייחודיים. ניתן לתכנן הילוך אחד במדויק כדי להשלים את הפונקציה הייעודית שלו רק כאשר הוא משתלב עם הילוך מקביל אחר. בנוסף, העיצוב והייצור האופטימליים של גלגלי ההזרקה כמעט ואינם צריכים לקחת בחשבון גורמי כלים.
הדיוק של חלל המתים המיוצר על ידי WEDM תלוי ברמת הדיוק של CAD. הסובלנות של חלל ההילוכים יכולה להגיע לרמת מיקרון. למעשה, הכיריים המסורתיות כבר אינן נחוצות, והמגרש או המודולוס בקוטר הם כבר לא פרמטר טכני חשוב. מעגל בסיס מעורב הופך למשתנה חשוב. ניתן לכוונן את זווית הלחץ בצורה אנלוגית כדי לאזן את הקשר בין חוזק וגובה כאשר שיני ההילוכים מתפרקות. בהשוואה להילוכים הסטנדרטיים, הילוך המעוצב בהתאמה אישית שופר מאוד בביצועים, בשקט ובסובלנות המותרת.
מכשיר הזרקת הילוכים
לאחר הגדרת תכנון הילוכים והגדרת סובלנות, השלב הבא הוא ליצור מכשיר להזרקה. התקן הזרקת ההילוכים חייב להיות מדויק, עם יציבות תרמית טובה, שרוול הזזה המשטח מוקשה, צורה מדויקת של חלל ההילוכים ועיצוב של עובש הזרקה בלחץ גבוה. חלל מתות ההילוכים עצמו חייב להיות מעוצב במיוחד על פי חומר המות שנבחר.
בשל גורמים רבים, אי אפשר לחזות במדויק את הצטמצמותם של הילוכים מעוצבים בהזרקה ביישומים ספציפיים. הגורם החשוב ביותר הוא כי הצטמקות ציוד ההזרקה בחלל העובש אינה איזוטרופית. הצטמקות גוף ההילוכים עשויה להיות קרובה לחיזוי' של היצרן, אך מכיוון ששיני ההילוכים מוקפות פלדה, צורת הקירור שלה שונה מצורת הקירור המקרו של גוף ההילוכים הגדול יותר.
שיטה טובה יותר לקביעת הצטמקות היא שיטת הגישה הדו-שלבית. מקדם ההצטמקות של גלגלי שיניים מוערך מראש ואז מיוצרים את עובש ההזרקה ועובדים את חבורת ההילוכים הראשונה. לאחר מכן נמדד פרופיל השיניים הבלתי מעורב של דגימות הילוכים באופן מדויק בכדי לקבוע את קצב ההצטמקות של כל חלק ואז נוצר חלל עובש חדש בהתאם לשיעור ההצטמקות שנמדד. לבסוף ניתן להשיג הילוכים להזרקה ברמת דיוק גיאומטרית מוסמכת. רק על ידי איתור פרופיל השיניים ניתן לקבוע באופן מדויק את הצטמקות הבלתי מעורב. באמצעות גילוי גלגלים של הילוכים אנו יכולים לדעת כמה מצבים של הצטמקות לא אחידה של הילוכים, אך לעיתים זה יכול להוביל להטעיה.
לעיתים ניתן להשתמש בחומרי מילוי זכוכית לייצור הילוכים להזרקה. מכיוון שקצב ההצטמקות של חומר זה הוא נמוך מאוד, תופעת הצטמקות כבר אינה מהווה בעיה בעיצוב דפוס הזרקה. עם זאת, שיטה זו עשויה גם לגרום לבעיות חדשות. שרפים הנדסיים שאינם מלאים בזכוכית, כמו ניילון ואצטל, יכולים לייצר צורות מדויקות מאוד על ידי דפוס הזרקה למרות הצטמקות. עם זאת, חומר מילוי הזכוכית ייצר מפרק הברכיים בצומת מול זרימת ההזרקה, מה שיגרום לעיוות פני השטח של שיני ההילוכים וייצור כמה נקודות תורפה מקומיות על ההילוך. באופן כללי, הילוכים מלאים מזכוכית נוטים יותר ללבוש במהלך חיי השירות שלהם מאשר הילוכים שקולים ללא זכוכית. חומרי מילוי משמשים לרוב לצרכים מיוחדים, למשל כאשר הילוכים עם עודף משקל יהפכו לבעיה.
תהליך הזרקת הילוכים
תהליכי הזרקה שונים ומכונות הזרקה שונות. תהליך הזרקת הילוכים דורש דיוק גבוה וניתן לחיזוק. באופן כללי, יש לייצר הילוכים בעלי דיוק גבוה בעזרת שרף חדש. עם זאת, גם אם משתמשים בשרף החדש, על החומר להיות ביובש ראוי, יש לשלוט במדויק וניתן לחזור על טמפרטורת ההיתוך שלו, ולבצע בקרה מדויקת של לחץ ההזרקה. יש לקחת בחשבון גם תיאום בין ציוד דפוס הזרקה ובקרת תהליכי הזרקה.
כאשר תבנית הזרקה מתבצעת בטמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה, יש להחליף את האוויר בחלל העובש על ידי פלסטיק מותך. לכן, יש צורך להקים יציאת פליטה המאפשרת לפרוק אוויר מבלי לשרוף החוצה. אם יציאת הפליטה קטנה מדי והגז לא מוזרם בצורה חלקה, זה עלול לגרום לבעירה; אם האוורור גדול מדי, הפלסטיק המותך יזרום החוצה ויוצר הבזק על החלקים.
מוצע שמשתמשים בציוד הזרקה יבקרו במפעל לעיבוד ציוד ההזרקה לפני חתימת החוזה. סקר כללי של ציוד הזרקת הזרקה, ניקיון, יכולת בדיקה ואיוש המפעל יעזור להעריך נכון אם למפעל יש יכולת פוטנציאלית לעיבוד ובהצלחה של דפוס הזרקה בהצלחה. לדוגמא, קשה לייצר הילוכים להזרקת דיוק בסביבה ללא בקרת טמפרטורה. קשה לעבד הילוכים להזרקת דיוק בלחות של 90% ו 100 מעלות פרנהייט.
בדיקת ציוד הזרקה להזרקה
במהלך השנים שופרה ברציפות טכנולוגיית איתור ההילוכים בכדי למדוד במדויק את מרבית השגיאות בחיתוך הילוכים. מדידת סריקה של פרופיל שיניים לא מעורב מגלה בדרך כלל רק כמה שיניים במעגל אחד. הילוכים מתכתיים מיוצרים במכונות הילוכים כמו תחביב וחתך, ופרופיל השיניים של כל שן זהה למעשה. עם זאת, להילוכים מעוצבים בהזרקה עשויים להיות שגיאות אינדיבידואליות גדולות במיקום מסוים על כל משטח השן של ההילוכים. יתר על כן,' תהליך הזרקת ההזרקה עשוי להכניס סוגים רבים ושונים של שגיאות מהעיבוד המסורתי.
מכיוון שכל ציוד הזרקה צריך להתכווץ, פרופיל השיניים הבלתי מעורב הוא פרופיל שן מטרה, ולא ערך נתון. בין אם משתמשים במגרש קוטר, מודולוס, המגרש הבסיס, זווית הלחץ או כל פרמטרים לא מעורבים אחרים כדי לשלוט על גיאומטריה ההילוכים, פרמטרים אלה הם משתנים עבור החלקים המכוננים בפועל. לפרמטרים מגוונים אלה, יש לקבוע סיבוכים מעשיים.
הדרך היחידה לקבוע את גודל ההילוך המעוצב בהזרקה היא לסרוק ולמדוד את פרופיל השיניים הבלתי מעורב ולקבוע את גודל הגיאומטריה הפיזית בפועל של ההילוך. עם זאת, יתכנו המצבים הבאים: גודל ההילוך המעוצב בהזרקה עבר את דרישות הסובלנות לחלוטין, אך תוצאות הבדיקה המקיפות המתגלגלות עדיין מתאימות. לדוגמה, תוצאת הבדיקה של פרופיל השיניים של גלגל שיניים, מעגל הבסיס הבלתי מעורב שלו סטה הרחק מהערך שצוין. להילוך שנבדק יש 64 שיניים, ולציוד המדידה המשומש יש גם 64 שיניים. בגילוי גלגול ישנם שיניים רבות העוסקות בו זמנית וכמעט אין סטייה מקיפה של שן אחת בתוצאות המדידה. למרות שההילוך הזה נראה גדול, מעגל הבסיס שלו קטן מאוד. מכיוון שעובי השיניים של ההילוך מדלל, ניתן להשיג אינדקסים טכניים טובים בגילוי גלגול. ברגע שחלקי ההילוך המעוצבים הזרוקים הללו יסופקו למשתמשים, הם ייכשלו מייד כאשר הם עוסקים בהילוכים מתכתיים בגודל נכון.
על מנת למנוע שגיאה מסוג זה, יש לנסח מפרט טכני עבור המשתנים הממדים של כל הילוך המסומן בסובלנות.
פרמטרים טכניים מוצעים של ציוד ההזרקה
במערכת AGMA משמשים הפרמטרים הגיאומטריים של מעגל ההילוכים הבסיסיים כפרמטרי הבקרה הבסיסיים. פרמטרי הילוכים עקיפים, כגון המגרש בקוטר וזווית הלחץ, משמשים כנתוני עבודה, המשמשים כהפניה בניתוח המסורתי.
בדיקת גלגול ציוד יכולה להיחשב כשיטה הטובה ביותר להבטיח עקביות איכותית של הילוכים מעוצבים בהזרקה בייצור המוני. זה לא רק מבטא את השגיאה הכוללת המקיפה (TCE) או שגיאה כוללת שיניים אחת (TTE) של הילוכים, אלא גם קובע אם מרחק המרכז בפועל בין ההילוך הנמדד להילוך הנמדד נמצא באזור הסובלנות החיובי והשלילי שצוין. זה מספק שיטה פשוטה להבטיח את עקביות הייצור היומי של הילוכים להזרקה. ניתוח סטטיסטי של תוצאות בדיקות גלגול של חבילה של גלגלי שיניים מדגמים יכול לקבוע אם הצורה הכללית והגודל המוחלט של ההילוכים נמצאים באזור הסובלנות. בדיקת גלגול דומה יותר להקמת אימות הסמכה לבדיקה מתגלגלת להילוכים בהזרקה, ויש להבטיח כי גלגלי ההזרקה המיוצרים מדי יום עומדים באימות זה.
סיכויי הפיתוח של ציוד ההזרקה הם די אופטימיים. החומרים שופרו מאוד, ומכונות הזרקת ההזרקה הפכו מתוחכמות יותר ויותר. ציוד הבדיקה הצליח למדוד הילוכים ליציקות הזרקה ייחודיות אלה ברמת דיוק גבוהה. בעתיד ניתן לצפות להשתמש בהילוכים בהזרקה במקום בהילוכים מתכתיים ביישומי העברת קלות. היצרנים מחפשים מקומות ושדות שבהם ניתן להשתמש בהילוכים מתכתיים' אך ניתן להשתמש בהילוכים מפלסטיק.
על מנת להיכנס לתחומי היישום הפוטנציאליים החדשים הללו, יש לבצע כל צעד נכון, ויש לנצל כל יתרון של הילוכים מעוצבים הזרקה. כתוצאה מכך, יפתח דור חדש של מוצרי העברת כוח עם ביצועים מצוינים.
