النظام التروس: مبادئ وتطبيقات طريقة القطع بالشكل وطريقة التوليد في تصنيع التروس

01 المبادئ الأساسية لطريقة التوليد

1.1 الأسس الرياضية

• مبدأ الملائمة : يشكّل المسار الحركي لحافة القطع في الأدوات (مثل القواطع الحلزونية وأدوات تشكيل التروس) سلسلة من المنحنيات المستمرة، ويُكوّن غلاف هذه المنحنيات الملفّ النظري لسن الترس (مثل اللولب المتداخل، والمنحني الدائري).
• معادلة التشبيك : تحقق العلاقة الحركية النسبية بين الأداة وقطعة العمل لضمان دقة ملفّ السن.

1.2 الخصائص الرئيسية

• دقة عالية : القدرة على تشغيل ملفات أسنان معقدة (مثل ملف اللولب المتداخل، وتروس القوس الدائري).
• كفاءة عالية : تتيح القطع المستمر الإنتاج الضخم.
• مرونة عالية : يمكن لأداة واحدة أن تُصنّع تروسًا بأعداد مختلفة من الأسنان (بشرط أن تكون لها نفس الوحدة).

1.3 عمليات الطريقة التوليدية النموذجية

1.3.1 التصنيع بالقاطع اللولبي (هوبينج)

• المبدأ : يستخدم الحركة التشابكية بين قاطع لولبي (يشبه في شكله المسمار الحلزوني) وقطعة الترس الخام، ويُكمل القطع من خلال التغذية المحورية.
• العلاقة الحركية : دوران القاطع اللولبي (الحركة القاطعة الرئيسية) + دوران القطعة العمل (حركة التوليد) + التغذية المحورية.
• المزايا : كفاءة عالية، ومناسب للإنتاج الضخم (مثل تروس السيارات)، ويمكنه تصنيع تروس مستقيمة، تروس حلزونية، تروس مسامير عطالة، إلخ.
• أمثلة للتطبيق : تصنيع تروس الكواكب والتروس الشمسية في صناديق تروس طاقة الرياح.

1.3.2 تشكيل التروس

• المبدأ : يستخدم قاطع تشكيل تروس (يشبه في شكله الترس) لأداء حركة قطع ترددية على قطعة العمل مع الدوران بنسب تشابك.
• العلاقة الحركية : القطع الرأسي الترددي لآلة تشكيل التروس + الدوران التوليدي للقطعة الشغلة والأداة.
• المزايا : يمكنها تشغيل هياكل معقدة مثل التروس الداخلية والتروس المزدوجة؛ وتمتاز بنعومة سطح السن أفضل مقارنةً بالقطع بالعتاد اللولبي (Ra 0.8–1.6 ميكرومتر).
• القيود : كفاءة أقل مقارنةً بالقطع بالعتاد اللولبي؛ وتكلفة أداة أعلى.
• أمثلة للتطبيق : تشغيل حلقات التروس الداخلية في صناديق التروس والتروس الدقيقة الصغيرة.

1.3.3 تقشير التروس

• المبدأ : يدور قاطع التقشير والقطعة الشغلة متداخلين تحت ضغط خفيف، ويتم تحسين دقة شكل السن من خلال فعل الكشط لأطراف القاطع. وهي عملية تشطيب تُستخدم للتقليم بعد القطع بالعتاد اللولبي أو تشكيل التروس.
• المزايا : يمكنها تصحيح أخطاء شكل الأسنان وتحسين نعومة انتقال الحركة في الترس؛ ودقة التشغيل تصل إلى الدرجة DIN 6–7.
• أمثلة للتطبيق : التشغيل النهائي لتروس علبة تروس السيارات.

1.3.4 جلخ التروس

• المبدأ : يستخدم عجلة جلخ مكونة أو عجلة جلخ على شكل دودة لجلخ سطح السن من خلال حركة توليدية، وتُستخدم أساسًا لتشطيب التروس المُصلدة.
• المزايا : دقة عالية جدًا (تصل إلى الدرجة DIN 3–4)؛ يمكنه تشغيل تروس ذات أسطح صلبة (HRC 58–62).
• القيود : تكلفة عالية وكفاءة منخفضة، ويُستخدم عادةً في المجالات التي تتطلب دقة عالية.
• أمثلة للتطبيق : تروس محركات الطيران والفضاء والتروس السريعة في مراحل علب تروس طاقة الرياح.

02 المبادئ الأساسية لقطع التشكيل

• الاعتماد العالي على الأداة : تعتمد دقة ملف تعريف السن بشكل مباشر على دقة محيط الأداة.
• عدم وجود حركة توليد : لا يقوم عملية التشغيل بمحاكاة تداخل التروس، بل يعتمد فقط على الحركة النسبية بين الأداة والقطعة المراد تشغيلها.
• مرونة عالية : قادر على تشغيل ملفات تعريف أسنان غير قياسية (مثل أسنان القوس الدائري، الأسنان المستطيلة).

2.1 الأسس الرياضية

• مبدأ التشكيل : الشكل الهندسي لحافة قطع الأداة يتطابق تمامًا مع فراغ سن الترس.
• حركة التثقيب : تُستخدم أجهزة التثقيب (مثل رؤوس التقسيم) لتصنيع الأسنان واحدة تلو الأخرى لضمان انتظام المسافة بين الأسنان.

2.2 المزايا والعيوب

المزايا

• معدات بسيطة : يمكن تحقيقها باستخدام ماكينات الطحن العادية.
• مناسب للإنتاج الفردي أو الإنتاج بكميات صغيرة أو للإصلاح : مثالي لسيناريوهات التخصيص والصيانة.
• قادر على تصنيع تروس ذات وحدة كبيرة جدًا : مثل التروس المستخدمة في آلات التعدين.

العيوب

• دقة منخفضة : عادةً ما تكون بدرجة DIN 9–10.
• كفاءة منخفضة : يتطلب تشغيل كل سن على حدة.
• ضعف تنوع الأداة : تُحتاج أدوات متخصصة لكل وحدة.

2.3 عمليات القطع الشكلية النموذجية

2.3.1 قص التروس

• المبدأ : يستخدم قاطع طحن قرصي أو قاطع نهاية؛ حيث يدور القاطع للقطع، ويتم تغذية قطعة العمل سنًا بسن عبر رأس تقسيم.
• العلاقة الحركية : دوران القاطع (القطع الرئيسي) + تغذية محورية لقطعة العمل + دوران تقسيمي.
• سيناريوهات التطبيق : إنتاج التروس المستقيمة والتروس الحلزونية بكميات صغيرة وبأجزاء فردية؛ تروس ذات وحدة كبيرة (وحدة ≥20 مم) أو تروس صيانة وإصلاح.
• دراسة حالة : تروس المرحلة البطيئة في محولات السرعة البحرية (وحدة 30، المادة: 42CrMo) التي تُصنع باستخدام قاطع نهاية مع تقسيم رقمي تحكمي (CNC)، وتصل خشونة سطح السن إلى Ra 3.2 ميكرومتر.

2.3.3 تبشير التروس

• المبدأ : يستخدم أداة تبشير (أداة متعددة الأسنان ذات خطوات) لتبشير كامل فراغ السن دفعة واحدة.
• العلاقة الحركية : حركة خطية لأداة التبشير (القطع) + قطعة العمل ثابتة.
• المزايا : كفاءة عالية جداً (إكمال فراغ سن واحد لكل ضربة)؛ دقة نسبية عالية (تصل إلى الدرجة DIN 7).
• القيود : مناسب فقط للإنتاج الضخم للتروس الداخلية أو الخارجية؛ تكلفة تصنيع أداة التبشير مرتفعة، ويُفضل استخدامها في الطلبات الكبيرة لمواصفة واحدة.
• أمثلة للتطبيق : الإنتاج الضخم لحلقات المزامنة في السيارات (زمن الدورة <10 ثوانٍ/قطعة).

2.3.3 الطحن بالشكل

• المبدأ : يستخدم عجلة طحن على شكل معين (ذات حدبة تطابق شكل فراغ السن) لطحن التروس المصلدة.
• العلاقة الحركية : دوران عجلة الطحن + تزامن القطعة العمل.
• المزايا : يمكنه تشغيل التروس عالية الصلابة (HRC >60)؛ الدقة تصل إلى الدرجة DIN 4 (خطأ ملف تعريف السن أقل من 5 ميكرومتر).
• مجالات التطبيق : إنهاء تشكيل تروس محركات الطيران وتروس المخفضات الدقيقة.

03 مقارنة والتطبيقات الصناعية للطريقتين

المقارنة بين الطريقة التوليدية وقطع القالب

التطبيقات الصناعية لطريقة التوليد

3.1 صناديق تروس الطاقة الريحية

• المتطلبات : عزم دوران عالٍ، عمر خدمة طويل (≥20 سنة)
• مزيج العملية : تشغيل بالقاطعة (التشكيل الأولي) → المعالجة الحرارية → طحن التروس (التشطيب)