فرزکاری غلتکی

هابینگ یک فرآیند ماشینکاری برای برش دنده، برش اسپلاین و برش چرخ دنده بر روی دستگاه هوبینگ است که نوع خاصی از دستگاه فرز است . دندانه ها یا خارهای چرخ دنده به تدریج در ماده (یک قطعه فلزی مسطح و استوانه ای) توسط یک سری برش هایی که توسط ابزار برشی به نام هوب ایجاد می شود، بریده می شوند.

هابینگ در مقایسه با سایر فرآیندهای شکل دهی چرخ دنده نسبتاً سریع و ارزان است و برای طیف وسیعی از قطعات و مقادیر استفاده می شود.  هابینگ مخصوصاً برای ماشینکاری چرخ دنده های مارپیچ و خار متداول است. 

برای برش چرخ دنده های داخلی که با یک کاتر چرخشی اسکیت می شوند، می توان از نوعی اسکیت شبیه به چرخ دنده های خارجی استفاده کرد.

روند 
هابینگ از یک دستگاه هوبینگ با دو دوک کج استفاده می کند. یک دوک با یک قطعه کار خالی نصب شده است و دیگری هاب را نگه می دارد. زاویه بین دوک هاب (محور) و دوک قطعه کار بسته به نوع قطعه تولید شده متفاوت است. به عنوان مثال، اگر یک چرخ دنده در حال تولید است، دوک در زاویه هدایت صفحه قرار می گیرد، در حالی که اگر یک چرخ دنده مارپیچ تولید می شود، زاویه نگه داشتن آن در زاویه هدایت هاب به علاوه زاویه مارپیچ چرخ دنده مارپیچ می شود. ویژگی های هابی برای چرخ دنده ها، مستقیم، مارپیچ، مخروطی مستقیم، صورت، تاج دار، کرم، سیلکرو و پخ است.  سرعت دو دوک در یک نسبت ثابت است که با تعداد دندان‌هایی که در قسمت خالی بریده می‌شوند تعیین می‌شود. به عنوان مثال، برای یک هاب تک رزوه با نسبت دنده 40:1، هاب 40 بار در هر دور صفحه می‌چرخد و 40 دندانه در فضای خالی ایجاد می‌کند. اگر هاب چندین رزوه داشته باشد، نسبت سرعت در تعداد رزوه های روی هاب ضرب می شود.  سپس هاب به قطعه کار وارد می شود تا عمق مناسب دندان به دست آید. برای اتمام عملیات، هاب از طریق قطعه کار به موازات محور چرخش قسمت خالی تغذیه می شود. 

اغلب در طول تولید انبوه، چندین قطعه با استفاده از یک فیکسچر مناسب روی هم چیده شده و در یک عملیات برش داده می شود. 

برای چرخ دنده های بسیار بزرگ، قسمت خالی ممکن است در ابتدا به شکلی ناهموار درآورده شود تا کارایی کارآمدتر شود.

تجهیزات 
ماشین‌های هابینگ که به نام هابر نیز شناخته می‌شوند، در اندازه‌های مختلفی برای تولید دنده‌ها در ابعاد متفاوت وجود دارند. چرخ دنده های صنعتی کوچک در ماشین های رومیزی کوچک تولید می شوند، در حالی که چرخ دنده های دریایی با قطر بزرگ در ماشین های صنعتی بزرگ تولید می شوند. یک دستگاه هوبینگ معمولاً از یک چاک و دم برای نگه داشتن قطعه کار، یک دوک برای نصب اجاق گاز و یک موتور محرک تشکیل شده است. 

برای پروفیل دندانی که پیچ خورده است، دندانه‌های اصلی به صورت مستقیم هستند، با طرفینی متمایل به زاویه فشار شکل دندان، با بالا و پایین صاف. برای اجازه دادن به استفاده از پینیون‌هایی با تعداد کوچک می‌توان با اصلاح مناسب این دندانه‌ها به شکل سیکلوئیدی در نوک‌ها یا با سوراخ کردن در قطری غیر از گام نظری به این مهم رسید. از آنجایی که نسبت دنده بین هاب و فضای خالی ثابت است، چرخ دنده به دست آمده گام صحیحی روی دایره گام خواهد داشت اما ضخامت دندانه برابر با عرض فضا نخواهد بود.

ماشین‌های هابینگ با بزرگترین ماژول یا قطر گامی که می‌توانند تولید کنند مشخص می‌شوند. به عنوان مثال، یک ماشین با ظرفیت  می تواند چرخ دنده هایی با قطر گام 10 و معمولاً حداکثر 10 در عرض صورت تولید کند. بیشتر ماشین‌های هابینگ، هابر عمودی هستند، به این معنی که قسمت خالی به صورت عمودی نصب می‌شود. دستگاه های هوبینگ افقی معمولاً برای برش قطعات کار طولانی تر استفاده می شود. یعنی برش خطوط در انتهای یک شفت.

هاب 

هاب یک ابزار برشی است که برای برش دندان ها در قطعه کار استفاده می شود. هاب استوانه ای شکل با دندانه های برش مارپیچ است. این دندانه ها دارای شیارهایی هستند که در طول هاب قرار دارند که به برش و بریدگی کمک می کند. همچنین هاب‌های مخصوصی برای دنده‌های خاص مانند چرخ دنده‌های اسپلاین و چرخ دنده طراحی شده‌اند. 

شکل مقطع دندانه های‌هاب تقریباً به شکل دندانه های چرخ دنده قفسه ای است که با محصول نهایی استفاده می شود. تغییرات جزئی در شکل برای اهداف تولید وجود دارد، مانند افزایش طول دندانه اجاق گاز برای ایجاد فضای خالی در ریشه های چرخ دنده.  برای کاهش اصطکاک، هر دندان هاب در قسمت پشتی خود قرار می گیرد. 

بیشتر هاب‌ها،هاب تک رشته‌ای هستند، اما هاب‌های  دو و سه رزوه‌ای برای تولیداتی با حجم  بالا استفاده می‌شوند.هاب‌های چند رشته ای کارآمدتر اما دقت کمتری نسبت به هاب‌های تک رشته ای دارند.  بسته به نوع دندانه‌ای که قرار است برش داده شود، هاب‌های سفارشی و هاب‌های عمومی وجود دارد. هاب‌های حرارتی سفارشی با دیگر هاب‌ها متفاوت هستند زیرا برای ساخت چرخ دنده‌هایی با پروفیل‌های دندانه‌ای اصلاح‌شده مناسب هستند. پروفیل های دندانه‌ای اصلاح شده معمولاً برای افزایش استحکام و کاهش اندازه و صدای چرخ دنده استفاده می شود.

انواع رایج هاب عبارتند از:

 هاب  زنجیر غلتکی
 هاب چرخ کرم
 هاب  اسپلاین
 هاب های پخ دار
 هاب چرخ دنده مارپیچ
 هاب  اسپلاین مستقیم
 هاب  اسپلاین درگیر
 هاب  دندانه دار
 هاب  دنده نیمه‌روکش شده

کاربردها 
هابینگ برای ساخت انواع چرخ دنده های تکمیل شده زیر استفاده می شود:

 چرخ‌دنده های سیکلوئید (به زیر مراجعه کنید)
 چرخ‌دنده های حلزونی
 چرخ‌دنده های در پیچ
 جغجغه
 Splines
 چرخ‌دنده
 چرخ‌دنده ها
 چرخ دنده های حلزونی
 هابینگ برای تولید بیشتر چرخ‌های کرم‌گلویی استفاده می‌شود، اما برخی از پروفیل‌های دندانه‌ای را نمی‌توان سوراخ کرد. اگر هر قسمتی از پروفیل هاب عمود بر محور باشد، هاب فضای برشی نخواهد داشت و به خوبی برش نمی دهد.

اشکال سیکلوئیدی 
برای چرخ دنده های سیکلوئیدی (همانطور که در BS978-2 برای چرخ دنده های گام ریز استفاده می شود) و چرخ دنده های نوع سیکلوئیدی، هر ماژول ، نسبت و تعداد دندانه ها در پینیون نیاز به کاتر هوبینگ متفاوتی دارد، بنابراین هوبینگ برای تولید در حجم کم بی اثر است.

برای دور زدن این مشکل، یک استاندارد چرخ دنده کمان دایره‌ای اضطراری در زمان جنگ تولید شد که یک سری فرم‌های نزدیک به سیکلوئیدی را ارائه می‌دهد که می‌توان آن را با یک صفحه برای هر مدول برای هشت دندان و به‌بالا برش داد تا در منابع تولید کاتر صرفه‌جویی شود. نوع دیگری ازآن هنوز در BS978-2a (چرخ‌دنده‌های ابزار و مکانیزم‌های ساعت‌گرد،چرخ دنده های نوع سیکلوئیدی. چرخ دنده های دایره ای از نوع قوس دار) استفاده می‌شود.

تلورانس های هم مرکز بودن هاب، ماژول های پایینی را که می توان عملاً با هوب کردن برش داد تا حدود 0.5 ماژول محدود می کند.

تاریخ 

کریستین شیله از لنکستر انگلستان در سال 1856 اختراع ماشین هوبینگ را به ثبت رساند.  طراحی ساده ای بود، اما اجزای ابتدایی همه در نقشه های ثبت اختراع مرسوم وجود دارند. ابزار برش هاب و قطار دنده برای ارائه نسبت سرعت اسپیندل مناسب به وضوح قابل مشاهده است. دانش هابینگ احتمالاً مقدم بر ثبت اختراع او در تجارت ساعت سازی است.

بسیاری از موزه‌های تولیدی شامل نمونه‌هایی از هابینگ دنده دستی هستند که قبل از قرن نوزدهم به تولید چرخ دنده‌ها کمک می‌کردند. همراه با این هاب‌های دنده کاملاً دستی، نمونه‌هایی از اولین هاب‌های دنده نیمه خودکار و در نهایت نمونه‌هایی از فناوری جدیدتر که فرآیند کاملاً خودکاری را که  هاب‌های دنده مدرن برای تولید چرخ دنده‌های امروزی استفاده می‌کنند، نشان می‌دهد. تعداد کمی از تولیدکنندگان  هاب‌های دنده‌ای نیز دارای ادبیات جالبی در مورد تاریخچه اجاق‌های دنده هستند، از جمله جزئیاتی در مورد اینکه چگونه اجاق‌های دنده مدرن می‌توانند هزاران دنده را در یک ساعت تولید کنند.

همچنین ببینید 

 پینیون
 چرخ دنده های حلزونی
 چرخ دنده های سیکلوئیدی
 جغجغه

منابع 
 

چرخ‌دنده‌ها
ماشین‌ابزارها