การตัดเฉียงแบบไฮปอยด์กับการตัดเฉียงแบบเกลียวตรง – แตกต่างกันอย่างไร?

เฟืองเกลียวมีหลายประเภท แต่มีความแตกต่างพื้นฐานระหว่างเฟืองดอกจอกไฮปอยด์และเฟืองดอกจอกตรง บทความนี้จะอธิบายความแตกต่างระหว่างเฟืองทั้งสองประเภทและกล่าวถึงการใช้งาน ไม่ว่าเฟืองจะถูกนำไปใช้ในงานอุตสาหกรรมหรือในครัวเรือน การทำความเข้าใจว่าแต่ละประเภททำงานอย่างไรและทำไมจึงสำคัญนั้นเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง ในท้ายที่สุด ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของคุณจะขึ้นอยู่กับความแตกต่างเหล่านี้

เฟืองดอกจอกไฮปอยด์

ในอุตสาหกรรมยานยนต์ เฟืองไฮปอยด์แบบเบเวลจะใช้ในเฟืองท้าย ซึ่งช่วยให้ล้อหมุนด้วยความเร็วที่แตกต่างกันได้ในขณะที่ยังคงรักษาการควบคุมรถไว้ได้ ชุดเกียร์นี้ประกอบด้วยเฟืองวงแหวนและเฟืองตัวเล็กที่ติดตั้งอยู่บนตัวยึดพร้อมกับเฟืองเบเวลอื่นๆ เฟืองเหล่านี้ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องจักรหนัก หน่วยเสริม และอุตสาหกรรมการบิน ด้านล่างนี้คือตัวอย่างการใช้งานทั่วไปของเฟืองไฮปอยด์แบบเบเวล
สำหรับงานด้านยานยนต์ เฟืองไฮปอยด์มักใช้ในเพลาล้อหลัง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในรถบรรทุกขนาดใหญ่ รูปทรงที่เป็นเอกลักษณ์ของเฟืองไฮปอยด์ช่วยให้สามารถติดตั้งเพลาขับได้ลึกเข้าไปในตัวรถ ทำให้จุดศูนย์ถ่วงต่ำลงและลดการรบกวนภายในห้องโดยสาร การออกแบบนี้ทำให้ชุดเฟืองไฮปอยด์เป็นหนึ่งในประเภทของเกียร์ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในตลาด นอกจากประสิทธิภาพที่เหนือกว่าแล้ว เฟืองไฮปอยด์ยังบำรุงรักษาง่ายมาก เนื่องจากกลไกการทำงานของมันอาศัยการเลื่อน
เฟืองไฮปอยด์ที่ขึ้นรูปด้วยเครื่องกัดหน้าจะมีลักษณะเฉพาะคือเส้นโค้งนำแบบเอพิไซคลอยด์ตามแนวยาว วิธีการเจียรเฟืองไฮปอยด์ที่พบได้บ่อยที่สุดคือกระบวนการเจียรแบบกึ่งสมบูรณ์ ซึ่งใช้ล้อเจียรทรงถ้วยเพื่อแทนที่เส้นโค้งนำด้วยส่วนโค้งวงกลม อย่างไรก็ตาม วิธีนี้มีข้อเสียที่สำคัญคือ การกำจัดวัสดุจะไม่สม่ำเสมอ นอกจากนี้ ล้อเจียรยังไม่สามารถเจียรผิวฟันได้ทั้งหมด
ข้อดีของเฟืองไฮปอยด์เมื่อเทียบกับเฟืองดอกจอกเกลียว ได้แก่ อัตราส่วนการสัมผัสที่สูงกว่าและแรงบิดในการส่งกำลังที่สูงกว่า เฟืองเหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้ในระบบขับเคลื่อนของรถยนต์ ซึ่งอัตราส่วนของเฟืองไฮปอยด์คู่เดียวจะสูงที่สุด เฟืองไฮปอยด์สามารถอบชุบความร้อนเพื่อเพิ่มความทนทานและลดแรงเสียดทาน ทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับงานที่ความเร็วและประสิทธิภาพมีความสำคัญ
เทคนิคเดียวกับที่ใช้ในการผลิตเฟืองดอกจอกเกลียวสามารถใช้กับเฟืองดอกจอกไฮปอยด์ได้เช่นกัน เทคนิคการกลึงนี้ประกอบด้วยการกลึงหยาบสองครั้ง ตามด้วยการกลึงละเอียดหนึ่งครั้ง เส้นผ่านศูนย์กลางของเฟืองไฮปอยด์มีได้ถึง 2500 มม. สามารถรวมการกลึงหยาบและการกลึงละเอียดโดยใช้เครื่องมือตัดเดียวกันได้ แต่แนะนำให้ใช้กระบวนการกลึงสองครั้งสำหรับเฟืองไฮปอยด์
ข้อดีของเฟืองไฮปอยด์เมื่อเทียบกับเฟืองดอกจอกเกลียวส่วนใหญ่มาจากความแม่นยำ การใช้เฟืองไฮปอยด์ที่มีระยะคลายตัวเพียงสามนาทีโค้งนั้นมีประสิทธิภาพมากกว่าเฟืองดอกจอกเกลียวที่ต้องการระยะคลายตัวหกนาทีโค้ง ทำให้เฟืองไฮปอยด์เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมกว่าในตลาดควบคุมการเคลื่อนที่ อย่างไรก็ตาม บางคนอาจโต้แย้งว่าเฟืองไฮปอยด์ไม่เหมาะสมสำหรับการประกอบชิ้นส่วนรถยนต์
เฟืองไฮปอยด์มีรูปทรงที่เป็นเอกลักษณ์ คือเป็นรูปกรวยที่มีฟันไม่ขนานกัน พื้นผิวพิทช์ประกอบด้วยสองพื้นผิว คือพื้นผิวรูปกรวยและพื้นผิวสัมผัสแบบเส้นตรงของการหมุน กรวยที่สลักไว้เป็นตัวเลือกที่นิยมใช้แทนพื้นผิวสัมผัสแบบเส้นตรงของเฟืองไฮปอยด์ โดยมีลักษณะเป็นจุดสัมผัสแทนที่จะเป็นเส้น เฟืองไฮปอยด์ได้รับการพัฒนาขึ้นในช่วงต้นทศวรรษ 1920 และยังคงใช้ในระบบขับเคลื่อนของรถบรรทุกขนาดใหญ่ เนื่องจากได้รับความนิยมมากขึ้น จึงมีการใช้งานเพิ่มมากขึ้นในอุตสาหกรรมการส่งกำลังและการควบคุมการเคลื่อนที่ในภาคอุตสาหกรรมด้วย

เฟืองดอกจอกเกลียวตรง

เฟืองดอกจอกแบบเกลียวแตกต่างจากเฟืองดอกจอกแบบดั้งเดิมที่ไม่เป็นเกลียวหลายประการ เฟืองดอกจอกแบบเกลียวจะมีลักษณะโค้งมนเสมอและไม่เป็นคู่กัน ซึ่งจำกัดการกระจายของแรงกดสัมผัส รูปทรงเกลียวของเฟืองดอกจอกก็เป็นปัจจัยหนึ่งในการออกแบบ เช่นเดียวกับความยาวของมัน อย่างไรก็ตาม รูปทรงเกลียวมีข้อดีมากมาย ดังที่ระบุไว้ด้านล่าง
เฟืองดอกจอกแบบเกลียวโดยทั่วไปมีระยะห่างระหว่างฟันตั้งแต่ 1.5 ถึง 2500 มม. มีประสิทธิภาพสูงและมีให้เลือกหลายแบบทั้งจำนวนฟันและขนาดโมดูล เฟืองดอกจอกแบบเกลียวมีความแม่นยำและทนทานสูง และมีมุมเกลียวต่ำ คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำสูง อย่างไรก็ตาม เฟืองบางชนิดอาจไม่เหมาะกับการใช้งานทุกประเภท ดังนั้น คุณควรพิจารณาประเภทของเฟืองดอกจอกที่ต้องการก่อนซื้อ
เมื่อเปรียบเทียบกับเฟืองเกลียว เฟืองเฉียงตรงนั้นผลิตได้ง่ายกว่า วิธีการผลิตเฟืองเหล่านี้ในยุคแรกเริ่มคือการใช้เครื่องไสไม้ที่มีหัวหมุน แต่ด้วยการพัฒนาของกระบวนการผลิตสมัยใหม่ เช่น ระบบ Revacycle และ Coniflex ทำให้ผู้ผลิตสามารถผลิตเฟืองเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น เฟืองเหล่านี้บางส่วนถูกนำไปใช้ในนาฬิกาปลุกแบบไขลาน เครื่องซักผ้า และไขควง อย่างไรก็ตาม เฟืองเหล่านี้มีเสียงดังมากและไม่เหมาะสำหรับใช้ในรถยนต์
เฟืองดอกจอกแบบตรงเป็นเฟืองดอกจอกชนิดที่พบได้บ่อยที่สุด ในขณะที่เฟืองดอกจอกแบบเกลียวจะมีฟันเว้า การออกแบบโค้งนี้ทำให้เกิดแรงบิดและแรงผลักตามแนวแกนมากกว่าเฟืองดอกจอกแบบตรง ฟันตรงอาจเพิ่มความเสี่ยงต่อการแตกหักและการเกิดความร้อนสูงเกินไปของอุปกรณ์ และมีแนวโน้มที่จะแตกหักได้ง่ายกว่า เฟืองดอกจอกแบบเกลียวยังมีความทนทานและใช้งานได้นานกว่าเฟืองแบบเกลียวอีกด้วย
เฟืองดอกจอกแบบเกลียวและแบบไฮปอยด์ใช้สำหรับงานที่มีความเร็วรอบสูงและต้องการแรงเสียดทานต่ำมาก จึงเหมาะสำหรับงานที่ระดับเสียงเป็นสิ่งสำคัญ ส่วนเฟืองไฮปอยด์เหมาะสำหรับงานที่สามารถส่งแรงบิดสูงได้ แม้ว่าการออกแบบแบบเกลียวจะไม่ค่อยมีประสิทธิภาพในการเบรกก็ตาม ด้วยเหตุนี้ เฟืองดอกจอกแบบเกลียวและแบบไฮปอยด์จึงมักมีราคาแพงกว่า หากคุณวางแผนที่จะซื้อเฟืองใหม่ สิ่งสำคัญคือต้องรู้ว่าเฟืองชนิดใดเหมาะสมกับงานของคุณ
เฟืองดอกจอกแบบเกลียวมีราคาแพงกว่าเฟืองดอกจอกแบบมาตรฐาน และการออกแบบก็ซับซ้อนกว่าเฟืองดอกจอกแบบเกลียว อย่างไรก็ตาม ข้อดีคือผลิตได้ง่ายกว่า และมีโอกาสน้อยที่จะเกิดเสียงและแรงสั่นสะเทือนมากเกินไป นอกจากนี้ยังมีจำนวนฟันที่ต้องเจียรน้อยกว่า ซึ่งหมายความว่ามันจะไม่ส่งเสียงดังเท่ากับเฟืองดอกจอกแบบเกลียว ประโยชน์หลักของการออกแบบนี้คือความเรียบง่าย เนื่องจากสามารถผลิตได้เป็นคู่ ซึ่งช่วยประหยัดเงินและเวลา
ในการใช้งานส่วนใหญ่ เฟืองดอกจอกแบบเกลียวมีข้อดีกว่าเฟืองดอกจอกแบบตรง เนื่องจากช่วยกระจายแรงกดบนฟันเฟืองได้สม่ำเสมอกว่า และรับน้ำหนักได้มากกว่าโดยไม่เกิดความล้าที่ผิวฟัน มุมเกลียวของฟันเฟืองยังมีผลต่อแรงผลักด้วย ถึงแม้จะสามารถสร้างเฟืองดอกจอกแบบเกลียวตรงที่มีแกนเกลียวสองแกนได้ แต่ความแตกต่างจะอยู่ที่ปริมาณแรงผลักที่ส่งไปยังฟันเฟืองแต่ละซี่ นอกจากจะแข็งแรงกว่าแล้ว มุมเกลียวยังให้ประสิทธิภาพเท่ากับเฟืองดอกจอกแบบเกลียวตรงอีกด้วย

เฟืองไฮปอยด์

การใช้งานหลักของเกียร์ไฮปอยด์คือในอุตสาหกรรมยานยนต์ โดยทั่วไปจะพบได้ที่เพลาล้อหลังของรถยนต์นั่งส่วนบุคคล ชื่อนี้ได้มาจากมุมเกลียวซ้ายของเฟืองตัวเล็กและมุมเกลียวขวาของเฟืองตัวใหญ่ เกียร์ไฮปอยด์ยังมีข้อดีคือจุดศูนย์ถ่วงที่เยื้องไปด้านข้าง ซึ่งช่วยลดพื้นที่ภายในรถ เกียร์ไฮปอยด์ยังใช้ในรถบรรทุกหนักและรถโดยสารประจำทาง ซึ่งสามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงได้
เฟืองไฮปอยด์และเฟืองดอกจอกเกลียวสามารถผลิตได้ด้วยกระบวนการกัดหน้า (face-hobbing) ซึ่งเป็นกระบวนการที่ให้ชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูงและพื้นผิวเรียบ กระบวนการนี้ช่วยให้ได้พื้นผิวข้างที่แม่นยำและลักษณะการคลายตัวที่ออกแบบไว้ล่วงหน้า กระบวนการเหล่านี้ยังช่วยเพิ่มความต้านทานเชิงกลของเฟืองได้ถึง 15 ถึง 201 ตัน นอกจากนี้ยังสามารถลดเสียงรบกวนและปรับปรุงประสิทธิภาพเชิงกลได้อีกด้วย ในการใช้งานเชิงพาณิชย์ เฟืองไฮปอยด์เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการทำงานที่เงียบ
การออกแบบแบบคอนจูเกตช่วยให้สามารถผลิตชุดเฟืองไฮปอยด์ที่มีความโค้งตามความยาวหรือรูปทรงได้ คุณลักษณะนี้ทำให้ชุดเฟืองไม่ไวต่อความไม่แม่นยำในตัวเรือนเฟืองและการโก่งตัวจากภาระ นอกจากนี้ ความโค้งยังช่วยให้ผู้ผลิตสามารถปรับระยะการทำงานเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ต้องการ ข้อดีเหล่านี้ทำให้ชุดเฟืองไฮปอยด์เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับหลายอุตสาหกรรม ดังนั้น ข้อดีของเฟืองไฮปอยด์ในเฟืองเกลียวมีอะไรบ้าง?
การออกแบบเฟืองไฮปอยด์คล้ายกับการออกแบบเฟืองดอกจอกทั่วไป พื้นผิวพิทช์ของมันเป็นรูปทรงไฮเปอร์โบลา แทนที่จะเป็นรูปทรงกรวย และฟันเฟืองเป็นรูปทรงเกลียว การจัดเรียงแบบนี้ยังช่วยให้เฟืองตัวเล็ก (pinion) มีขนาดใหญ่กว่าเฟืองตัวเล็กของเฟืองดอกจอกที่มีขนาดเท่ากันได้ การออกแบบโดยรวมของเฟืองไฮปอยด์ช่วยให้สามารถใช้เพลาที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่และเฟืองตัวเล็กขนาดใหญ่ได้ อาจกล่าวได้ว่าเป็นส่วนผสมระหว่างเฟืองดอกจอกและเฟืองตัวหนอน
ในรถยนต์นั่งส่วนบุคคล เฟืองไฮปอยด์เป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย การทำงานที่ราบรื่นกว่า ความแข็งแรงของเฟืองตัวขับที่เพิ่มขึ้น และน้ำหนักที่ลดลง ทำให้เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับรถยนต์หลายประเภท นอกจากนี้ ตัวถังรถที่ต่ำลงยังช่วยลดน้ำหนักของตัวรถลงด้วย ข้อดีเหล่านี้ทำให้ผู้ผลิตรถยนต์รายใหญ่ทุกรายหันมาใช้เพลาขับแบบไฮปอยด์ อย่างไรก็ตาม ควรทราบว่าเฟืองไฮปอยด์มีประสิทธิภาพน้อยกว่าเฟืองดอกจอก
ลักษณะการออกแบบพื้นฐานที่สุดของเฟืองไฮปอยด์คือ การสัมผัสแบบเส้นตรงตลอดพื้นที่การทำงานทั้งหมด กล่าวคือ หากเฟืองตัวเล็กและเฟืองตัวใหญ่หมุนด้วยมุมเพิ่มขึ้นหนึ่ง การสัมผัสแบบเส้นตรงจะคงอยู่ตลอดพื้นที่การทำงานทั้งหมด อัตราทดเกียร์ที่ได้จะเท่ากับมุมเพิ่มขึ้นของเฟืองตัวเล็กและเฟืองตัวใหญ่ ดังนั้น เฟืองไฮปอยด์จึงเรียกอีกอย่างว่า เฟืองเกลียว

แก้ไขโดย CX 2023-05-10