فرزکاری چرخ دنده‌ها از متداول‌ترین روش‌ها برای ساخت گیربکس صنعتی می‌باشد. در این روش یک دندانه به کمک ابزار تراشیده شده و دندانه بعدی بعد از ایندکس شدن در موقعیت ابزار، تراشیده خواهد شد. شکل 1 دندانه­‌های تراشیده شده یک چرخدنده ساده به­‌وسیله ابزار دیسکی روی ماشین فرز افقی را نشان می­‌دهد.

به­‌طور مشابه می­‌توان از ابزار انگشتی برای چرخدنده تراشی روی فرز افقی برای تراش چرخدنده ساده و مارپیچی استفاده کرد. معمولاً چرخدنده­‌های جناقی با گام درشت به این روش ماشین‌­کاری می­‌شوند، شکل 2.

در عمل فرزکاری چرخدنده­‌ها معمولاً در موارد زیر استفاده می­‌شود:

• تعمیر و تعویض چرخدنده‌‌ها
• تولید تکی
• خشن‌‌کاری و پرداخت چرخدنده‌‌ها با گام درشت
• پرداخت چرخدنده با منحنی‌‌های خاص

کیفیت چرخدنده‌‌ای که به روش فرزکاری ساخته می‌‌شود بستگی به نحوه تقسیم دندانه‌‌ها و ابزار فرم دارد. اگر برای تقسیم به‌‌جای دستگاه تقسیم، از ماشین‌‌های مدرن مانند NC یا CNC استفاده شود کیفیت تقسیمی که به‌‌دست می‌‌آید قابل مقایسه با روش هاب می‌‌باشد. هرچند منحنی دنده به مدول، زاویه فشار و تعداد دنده‌‌ها وابسته می‌‌باشد.

در تئوری لازم است که برای هر تعداد دندانه برای یک مدول خاص، نیاز به یک ابزار با منحنی خودش می‌‌باشد (چون منحنی اینولوت برای هر تعداد دندانه متفاوت است). در عمل براساس استاندارد ASA B.9-1959 مجموعه ابزار فرزکاری تعریف شده است.

مجموعه ابزار 8تایی، مجموعه ابزار 15تایی برای دقت بیش‌‌تر و مجموعه ابزار 26تایی که به‌‌ندرت استفاده می‌‌شود. هر ابزار در مجموعه ابزار برای تراش یک محدوده تعداد دندانه طراحی شده است، جدول 1.

نحوه انتخاب شماره ابزار برای تراش چرخدنده مارپیچی:

برای تراش چرخدنده مارپیچی شماره ابزاری که از جدول 1 به‌‌دست می‌‌آید باید مطابق با زاویه مارپیچ βg اصلاح شود.

مثال 2

• محاسبات مربوط به تراش چرخدنده مارپیچی با مدول 5، زاویه مارپیچ 45 درجه و تعداد دندانه 60 انجام دهید.
• گام پیچ میز دستگاه فرز 6 میلی­متر و جعبه تقسیم با چرخدنده­های 24، 24، 28، 32، 40، 48، 56، 64، 72، 86 و 100 دندانه تجهیز شده است.

حل:

 

Error in lead:

Lead produced = 960 mm

Lead desired = 942.5 mm

Error in lead =  mm

If this error is not acceptable, use other change gears.

چرخدنده تراشی به روش فرزکاری (و صفحه تراشی) ویژگی‌‌های زیر را دارد:

مزایا:

• از تجهیزات و ماشین‌‌های انیورسال استفاده می‌‌شود.
• به ستآپ تقریباً ساده‌‌ای نیاز دارد.
• از ابزارهای ساده و ارزان استفاده می‌‌شود.
• برای تولید تکی مناسب است.

معایب:

• به‌‌خاطر انحراف در منحنی ابزار و خطای تقسیم، فرآیندی غیردقیق است.
• زمان تولید به‌‌خاطر زمان تقسیم و برگشت ابزار زیاد است.
• هرچند می‌‌توان سرعت تولید را با تنظیم چند قطعه‌‌کار کنار هم زیاد کرد.

خانکشی چرخدنده

خانکشی معمولاً برای ماشین‌‌کاری چرخدنده‌‌های داخلی به‌‌کار می‌‌رود. هرچند می‌‌توان چرخدنده‌‌های خارجی ساده و مارپیچی را نیز، به روش خانکشی تولید کرد. شکل 3 الف گام‌‌های پیشرونده ابزار خانکشی را برای براده برداری یک چرخدنده ساده داخلی نشان می‌‌دهد.

منحنی دندانه و تقسیم دندانه‌‌ها بر روی محیط چرخدنده مطابق با شکل دندانه‌‌های خان خواهد بود. قطر خان پشت سر هم افزایش یافته تا به قطر نهایی چرخدنده برسد و کاملاً شکل چرخدنده روی قطعه کار ایجاد شود.

خانکشی فرآیندی سریع، دقیق و کیفیت سطح عالی ایجاد می‌‌کند. هرچند هزینه ابزار آن بسیار بالا است. بنابراین روش خانکشی برای تولید چرخدنده برای تولید انبوه‌‌های بزرگ مناسب است.

• شکل 3 ب تولید یک چرخدنده ساده خارجی به‌‌وسیله یک خان چرخشی را نشان می‌‌دهد. در چنین آرایشی، قطعه خام چرخدنده باید برای براده‌‌برداری هر دندانه ایندکس شود.

چرخدنده تراشی به روش کله‌‌زنی چند ابزاره

این یک روش بسیار تولیدی و با دقت برای تولید چرخدنده‌‌های ساده داخلی و خارجی می‌‌باشد. این روش را نمی‌‌توان برای تولید چرخدنده مارپیچی استفاده کرد.

مانند خانکشی، تمام دندانه‌‌ها به‌‌طور همزمان و پیشرونده براده‌‌برداری می‌‌کنند، شکل 4. تعداد زیادی ابزار فرم به‌‌طور شعاعی به تعداد دندانه‌‌ها در کلگی ابزار آرایش یافته‌‌اند.

منحنی دندانه دقیق مطابق با منحنی چرخدنده می‌‌باشد. قبل از هر کورس، هر ابزار به‌‌طور شعاعی پیشروی عمقی (مطابق با پیشروی تنظیم شده) انجام می‌‌دهد. در انتهای کورس، همه ابزارها هم‌‌زمان از قطعه‌‌کار جدا شده و به ابتدای کورس باز می‌‌گردند تا سطح ماشین‌‌کاری شده خراش نیفتد. کورس‌‌ها ادامه پیدا می‌‌کنند تا کل عمق دندانه برداشته شود و چرخدنده تمام شود.

سرعت براده‌‌برداری در این فرآیند مشابه با همان سرعتی است که در خانکشی برای یک جنس ابزار و جنس قطعه‌‌کار مشخص استفاده می‌‌شود. ماشین‌‌هایی با کله کله‌‌زنی چند ابزاره تا قطر 500 mm و عرض 150 mm برای تراش چرخدنده‌‌های ساده موجود می‌‌باشد.

به‌‌طور مثال، زمان ماشین‌‌کاری یک چرخدنده ساده به قطر گام 160 mm، عرض 30 mm و مدول 4 mm، بیش از یک دقیقه نیست. بنابراین، این روش برای تولید انبوه مناسب است.

عیب این روش، کله چند ابزاره نسبتاً پیچیده و لزوم داشتن یک کلگی جداگانه برای هر چرخدنده با اندازه و مدول خاص است.

تراش چرخدنده مخروط ساده به روش فرم

• دو روش چرخدنده تراشی فرم برای تراش چرخدنده‌‌های مخروط ساده وجود دارد:
• الف) فرزکاری چرخدنده مخروطی ساده
• ب) تراش چرخدنده مخروطی به‌‌کمک شابلون

فرزکاری چرخدنده مخروطی ساده به دو دلیل زیاد استفاده نمی‌‌شود:

• دقت بسیار پایینی دارد و بسیار زمان‌‌گیر است.
• بعضی اوقات چرخدنده ساده مخروطی به این روش، خشن‌‌تراشی می‌‌شوند و به روش دیگری پرداخت می‌‌شود.

ب) ماشین‌‌کاری به‌‌کمک شابلون                   b. Template machining

ماشین‌کاری به روش شابلون روشی زمان‌‌گیر بوده و بیشتر برای تراش چرخدنده‌‌های مخروطی با گام درشت به‌‌کمک صفحه تراش چرخدنده مخروطی استفاده می‌‌شود، (شکل 5). چون ستآپ این روش با تلاش و زمان کمی آماده می‌‌شود، ماشین‌‌کاری به‌‌کمک شابلون برای تراش چرخدنده‌‌های مخروطی با گام درشت زیاد استفاده می‌‌شود. تحت این شرایط، رسیدن به دقت بالا امکان‌‌پذیر است. ستآپ نیاز به دو شابلون دارد هر شابلون برای یک سمت دندانه.

در تئوری، یک جفت شابلون برای هر نسبت دندانه نیاز است ولی در عمل، یک جفت شابلون برای محدوده کمی از نسبت‌‌ها طراحی می‌‌شود. یک مجموعه شابلون 25تایی همه نسبت‌‌های محورهای قائم را از نسبت 1:1 to 8:1 برای زاویه فشار or  ایجاد می‌‌کند. بعد از خشن‌‌کاری که توسط ابزارهای شیارتراشی انجام می‌‌شود، دو شابلون تنظیم شده و دندانه‌‌ها با دو برش در هر دو سمت پرداخت می‌‌شوند.