การผลิตเฟืองเจียระไนความแม่นยำสูงสำหรับอวกาศ

การผลิตเฟืองเจียระไนความแม่นยำสูงสำหรับอวกาศ หมายถึง เทคโนโลยีการผลิตเฟืองโดยใช้กระบวนการเจียระไนความแม่นยำสูง สำหรับการใช้งานที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูง เช่น เครื่องยนต์อากาศยาน ระบบขีปนาวุธ ระบบส่งกำลังเฮลิคอปเตอร์ กล่องเกียร์ดาวเทียม เป็นต้น เฟืองเหล่านี้ต้องการความแม่นยำสูงมาก (ความคลาดเคลื่อนของรูปร่างฟัน ≤2-5μm, ความหยาบผิว Ra≤0.2μm) ความทนทานต่อความล้า และเสียงรบกวนต่ำ เพื่อรองรับความเร็วสูง (>5000 rpm) โหลดสูง และสภาพแวดล้อมที่รุนแรง (เช่น อุณหภูมิสูง >800°C, อุณหภูมิต่ำ -50°C, สุญญากาศ) การเจียระไนฟันเฟืองเป็นขั้นตอนหลักในการตกแต่งขั้นสุดท้ายของเฟือง โดยใช้ล้อเจียระไนเพื่อกำจัดความผิดรูปและชั้นออกไซด์ของเฟืองหลังการอบชุบด้วยความร้อน เพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำในการขบกันและอายุการใช้งานของเฟือง เมื่อเทียบกับการกัดเฟืองหรือการไสเฟือง การเจียระไนเฟืองสามารถเพิ่มความแม่นยำของเฟืองได้ 2-3 ระดับ (มาตรฐาน AGMA Q12-Q15) ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมป้องกันประเทศ (เช่น กล่องเกียร์เครื่องบินรบ F-35) และอวกาศ (เช่น เฟืองปั๊มเทอร์โบจรวด)

1. คุณสมบัติของวัสดุ

เฟืองสำหรับอวกาศมักใช้วัสดุผสมที่มีความแข็งแรงสูงและทนความร้อน เพื่อให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือภายใต้ความเค้นสูง:

• โลหะผสมทนความร้อนสูง (เช่น Inconel 718, GH4169)：ทนต่ออุณหภูมิสูง ทนต่อการเกิดออกซิเดชัน เหมาะสำหรับเฟืองเครื่องยนต์
• โลหะผสมไทเทเนียม (เช่น Ti-6Al-4V)：น้ำหนักเบา อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง เหมาะสำหรับเฟืองดาวเทียมและโดรน
• โลหะผสมผง (เช่น 17-4PH)：ความแข็งสูง (HRC>45) ง่ายต่อการขึ้นรูปที่มีความแม่นยำ
• อื่นๆ：ทังสเตนคาร์ไบด์หรือเซรามิกคอมโพสิต ใช้สำหรับการใช้งานที่ต้องการความทนทานต่อการสึกหรอสูง

วัสดุเหล่านี้มีความยากในการตัดเฉือนสูง การเจียระไนเฟืองต้องควบคุมบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ<50μm) เพื่อหลีกเลี่ยงรอยแตกร้าวขนาดเล็ก

2. วิธีการประมวลผล

การผลิตเฟืองเจียระไนความแม่นยำสูงเน้นการเชื่อมโยงหลายแกน การควบคุมเชิงตัวเลข และระบบอัตโนมัติ เพื่อให้ได้รูปทรงฟันที่ซับซ้อน (เช่น เฟืองเฉียง เฟืองดอกจอก) วิธีการทั่วไป ได้แก่:

• การเจียระไนเฟืองแบบขึ้นรูป：ใช้ล้อเจียระไนแบบขึ้นรูปเพื่อเจียระไนรูปร่างฟันในครั้งเดียว เหมาะสำหรับเฟืองทางทหารจำนวนน้อย ความแม่นยำสูง (ความคลาดเคลื่อนของระยะพิทช์ ≤3μm) แต่ต้องปรับแต่งล้อเจียระไนบ่อยครั้ง
• การเจียระไนเฟืองแบบเจนเนอเรชั่น：เช่น การเจียระไนเฟืองแบบหนอน เลียนแบบหลักการไสเฟือง เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก เครื่องจักร เช่น Liebherr หรือ Kapp มีประสิทธิภาพสูง (ลดเวลาในการประมวลผล 40%)
• เครื่องเจียระไน CNC 5/6 แกน：รวมล้อเจียระไน CBN (คิวบิกโบรอนไนไตรด์) เหมาะสำหรับเฟืองผิวโค้งที่ซับซ้อน รวมกับระบบวัดออนไลน์ (เช่น หัววัด Marposs) ชดเชยข้อผิดพลาดแบบเรียลไทม์
• การเจียระไนเฟืองด้วยไฟฟ้า：การประมวลผลแบบไม่สัมผัส เหมาะสำหรับโลหะผสมไทเทเนียม หลีกเลี่ยงการเสียรูปจากความร้อน ความหยาบผิว Ra<0.1μm เหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูงสำหรับอวกาศ
• กระบวนการเสริม：การเจียระไนเฟืองหลังการอบชุบด้วยความร้อน (เช่น การคาร์บูไรซิ่งและการชุบแข็ง + การเจียระไน) หรือการเสริมความแข็งแรงของพื้นผิวฟันด้วยการพอกผิวด้วยเลเซอร์