Crowning: Metode Terbukti untuk Mengurangi Gebakan Rangkaian Gigi dan Memperbaiki Keselarasan

Desainer gigi telah lama berjuang dengan rangkaian gigi yang berderau, terutama karena gearbox modern menuntut output daya lebih tinggi, RPM lebih tinggi, dan efisiensi lebih besar. Mengurangi getaran dan kebisingan tanpa menambah biaya tetap menjadi tantangan kritis.

Strategi umum termasuk memperbesar pinion untuk mengurangi undercut, menggabungkan bahan penyerap kebisingan seperti phenolic atau Delrin, dan beralih ke rangkaian gigi helical. Pendekatan lain melibatkan penguatan toleransi manufaktur untuk kualitas gigi yang lebih baik, meredesain akustik gearbox, bereksperimen dengan rasio gigi untuk menahan amplifikasi harmonik, dan mengoptimalkan kekerasan material untuk meminimalkan distorsi perlakuan panas atau menghilangkan kebutuhan untuknya sama sekali. Perhatian yang hati-hati terhadap geometri gigi juga sangat penting untuk memaksimalkan kontak dan mengurangi aus.

Gambar 1.

Crowning, atau barreling, memodifikasi ketebalan chordal gigi sepanjang sumbunya, menciptakan titik kontak pusat yang menghilangkan bearing ujung. Perubahan geometri sederhana ini memberikan manfaat signifikan.

Pertama, ia mengurangi kesesakan yang disebabkan oleh ketidakakuratan dalam cetakan, perabot, poros, gearbox, atau journal bearing. Kedua, ia mengurangi kesalahan lead yang mengakibatkan aus tidak merata dan klem karena eksentrisitas. Dengan gear kontak pusat, backlash dapat diminimalkan, memungkinkan gear untuk aus masuk daripada aus habis.

Gambar 2.

Shaving—dilakukan setelah rough hobbing atau shaping—secara tradisional adalah operasi finishing untuk menghasilkan crown yang diinginkan, terutama untuk gigi pitch kasar. Mesin gigi modern kini dapat mencrown selama pemotongan, menghilangkan kebutuhan untuk langkah shaving terpisah.

Dua teknik shaving menghasilkan crown: menggoyangkan meja selama gerakan bolak-balik, yang menawarkan kedalaman crown yang dapat disesuaikan, dan plunge feeding, yang lebih cepat tetapi dapat meningkatkan aus cutter. Shaving meningkatkan kualitas profil dan mengurangi kesalahan gigi melalui tindakan pemotongan dan burnishing.

Gambar 3.

Metode crowning lainnya termasuk menggunakan crown cam dalam mekanisme back-off shaper. Jari-jari gear dihitung berdasarkan crown dan sudut tekanan yang diinginkan, meskipun blok yang digunakan untuk proses ini bisa mahal.

Peralatan gigi canggih sekarang menawarkan dua teknik crown-while-hobbing yang populer. Pertama menggunakan hydrocopying atau mechanical follower untuk templat jarak tengah cutter, memungkinkan taper hobbing atau bahkan gelombang sinus. Kedua, CNC hobbing, memungkinkan profil gigi yang diinginkan hampir sembarang, meskipun biaya peralatan tetap tinggi; namun, periode pengembalian investasi telah meny pendek dalam beberapa tahun terakhir.

Modern CNC shapers dapat mencrown tanpa cam khusus. Sebagai contoh, Gleason Pfauter P 300 ES kami mencapai crown dengan memotong helix kanan dan kiri yang sedikit di sepanjang muka gigi, sehingga diameter akar tetap lurus. Bourn & Koch Fellows MS 450 dengan sumbu U dapat memprogram spindle cutter untuk bergerak masuk dan keluar selama gerakan, menciptakan pemotongan yang lebih dalam di ujung dan pemotongan yang lebih dangkal di puncak crown.

Gambar 4.

Siapa yang mendapat manfaat dari teknologi ini saat ini? Aplikasi gigi beban berat—seperti motor wobble hidrolik dan pinion actuator pesawat—mengandalkan crowning untuk mengatasi kesesakan daripada hanya kebisingan. Sementara hanya beberapa produsen AS yang menerapkan crowning pada gigi pitch halus, mereka yang telah mengadopsi melaporkan pengurangan kebisingan lima hingga sepuluh kali, bersama dengan getaran, aus, dan daya tarik yang lebih rendah.

Kandidat ideal termasuk produsen motor fraksi daya kecil dan setiap operasi yang menangani pinion spur atau helical yang cenderung berderau atau kesesakan. Crowning telah dikembangkan lebih luas di Eropa karena ketersediaan mesin hobbing gigi asing yang lebih lama.

Produsen gigi AS seharusnya mempertimbangkan untuk mengintegrasikan crowning ke dalam lini produksi mereka untuk mendapatkan keunggulan bersaing dalam pengurangan kebisingan, presisi penyelarasan, dan efisiensi keseluruhan.