Proces obróbki kół zębatych, parametry skrawania i wymagania dotyczące narzędzi, jeśli koło zębate jest zbyt trudne do obracania i należy poprawić wydajność obróbki

Przekładnia jest głównym podstawowym elementem przekładni w przemyśle samochodowym. Zwykle każdy samochód ma 18–30 zębów. Jakość przekładni wpływa bezpośrednio na hałas, stabilność i żywotność samochodu. Obrabiarka do obróbki kół zębatych to złożony system obrabiarek i kluczowe wyposażenie w przemyśle motoryzacyjnym. Światowe potęgi produkujące samochody, takie jak Stany Zjednoczone, Niemcy i Japonia, są także potęgami w produkcji obrabiarek do obróbki kół zębatych. Według statystyk ponad 80% przekładni samochodowych w Chinach jest przetwarzanych na krajowych urządzeniach do produkcji przekładni. Jednocześnie przemysł samochodowy zużywa ponad 60% obrabiarek do obróbki kół zębatych, a przemysł samochodowy zawsze będzie głównym źródłem zużycia obrabiarek.

Technologia obróbki przekładni

1. odlewanie i wykonywanie półfabrykatów

Kucie matrycowe na gorąco jest nadal szeroko stosowaną metodą odlewania półfabrykatów części przekładni samochodowych. W ostatnich latach w obróbce wałów szeroko rozpowszechniona jest technologia walcowania z klinem poprzecznym. Technologia ta szczególnie nadaje się do wykonywania półfabrykatów do skomplikowanych wałów drzwiowych. Ma nie tylko wysoką precyzję, mały naddatek na obróbkę późniejszą, ale także wysoką wydajność produkcji.

2. normalizowanie

Celem tego procesu jest uzyskanie twardości odpowiedniej do późniejszego skrawania kół zębatych oraz przygotowanie mikrostruktury do ostatecznej obróbki cieplnej, tak aby skutecznie ograniczyć odkształcenia powstałe podczas obróbki cieplnej. Materiałem stosowanej stali przekładniowej jest zwykle 20CrMnTi. Ze względu na duży wpływ personelu, sprzętu i środowiska, trudno jest kontrolować prędkość chłodzenia i równomierność chłodzenia przedmiotu obrabianego, co powoduje duże rozproszenie twardości i nierówną strukturę metalograficzną, co bezpośrednio wpływa na skrawanie metalu i ostateczną obróbkę cieplną, co skutkuje dużymi oraz nieregularne odkształcenia termiczne i niekontrolowana jakość części. Dlatego przyjęto proces normalizacji izotermicznej. Praktyka udowodniła, że ​​normalizacja izotermiczna może skutecznie zmienić wady normalizacji ogólnej, a jakość produktu jest stabilna i niezawodna.

3. skręcanie

Aby spełnić wymagania pozycjonowania związane z bardzo precyzyjną obróbką kół zębatych, wszystkie półfabrykaty kół zębatych są obrabiane na tokarkach CNC, które są mocowane mechanicznie bez konieczności ponownego szlifowania narzędzia tokarskiego. Obróbka średnicy otworu, powierzchni czołowej i średnicy zewnętrznej odbywa się synchronicznie w ramach jednorazowego mocowania, co nie tylko zapewnia wymagania dotyczące pionowości otworu wewnętrznego i powierzchni czołowej, ale także zapewnia niewielkie rozproszenie wielkości półfabrykatów przekładni masowych. Dzięki temu poprawia się dokładność półwyrobów przekładni i zapewnia się jakość obróbki kolejnych kół zębatych. Ponadto wysoka wydajność obróbki tokarskiej NC również znacznie zmniejsza liczbę urządzeń i zapewnia dobrą ekonomikę.

4. obwiedniowanie i kształtowanie kół zębatych

Zwykłe maszyny do obwiedniowania kół zębatych i frezarki do kół zębatych są nadal szeroko stosowane w obróbce kół zębatych. Chociaż regulacja i konserwacja jest wygodna, wydajność produkcji jest niska. Jeśli zostanie ukończona duża wydajność, należy wyprodukować wiele maszyn w tym samym czasie. Wraz z rozwojem technologii powlekania, bardzo wygodne jest ponowne powlekanie płyt grzewczych i tłoków po szlifowaniu. Żywotność narzędzi powlekanych można znacznie wydłużyć, zazwyczaj o ponad 90%, skutecznie zmniejszając liczbę wymian narzędzi i czas szlifowania, co przynosi znaczne korzyści.

5. golenie

Technologia promieniowego golenia kół zębatych jest szeroko stosowana w masowej produkcji przekładni samochodowych ze względu na jej wysoką wydajność i łatwą realizację wymagań modyfikacyjnych zaprojektowanego profilu zęba i kierunku zębów. Odkąd w 1995 roku firma zakupiła specjalną maszynę do golenia przekładni promieniowej włoskiej firmy w celu transformacji technicznej, osiągnęła dojrzałość w stosowaniu tej technologii, a jakość obróbki jest stabilna i niezawodna.

6. obróbka cieplna

Przekładnie samochodowe wymagają nawęglania i hartowania, aby zapewnić im dobre właściwości mechaniczne. Stabilny i niezawodny sprzęt do obróbki cieplnej jest niezbędny w przypadku produktów, które po obróbce cieplnej nie podlegają już szlifowaniu kół zębatych. Firma wprowadziła linię produkcyjną do ciągłego nawęglania i hartowania niemieckiej firmy Lloyd's, która osiągnęła zadowalające wyniki obróbki cieplnej.

7. szlifowanie

Stosowany jest głównie do wykańczania wewnętrznego otworu przekładni poddanego obróbce cieplnej, powierzchni czołowej, zewnętrznej średnicy wału i innych części w celu poprawy dokładności wymiarowej i zmniejszenia tolerancji geometrycznej.

W obróbce przekładni wykorzystuje się uchwyt koła podziałowego do pozycjonowania i mocowania, który może skutecznie zapewnić dokładność obróbki zęba i odniesienie do instalacji oraz uzyskać zadowalającą jakość produktu.

8. wykończenie

Ma to na celu sprawdzenie i oczyszczenie nierówności i zadziorów na częściach przekładni przekładni i osi napędowej przed montażem, w celu wyeliminowania hałasu i nietypowego hałasu powodowanego przez nie po montażu. Słuchaj dźwięku poprzez połączenie jednej pary lub obserwuj odchylenie zaangażowania na kompleksowym testerze. Części obudowy skrzyni biegów produkowane przez firmę produkcyjną obejmują obudowę sprzęgła, obudowę skrzyni biegów i obudowę mechanizmu różnicowego. Obudowa sprzęgła i obudowa skrzyni biegów to części nośne, które są zwykle wykonane ze stopu aluminium odlewanego ciśnieniowo w drodze specjalnego odlewu ciśnieniowego. Kształt jest nieregularny i złożony. Ogólny przebieg procesu obejmuje frezowanie powierzchni złącza → obróbkę otworów procesowych i otworów łączących → wytaczanie zgrubne otworów łożyskowych → dokładne wytaczanie otworów łożyskowych i ustalanie otworów na kołki → czyszczenie → test szczelności i wykrywanie.

Parametry i wymagania narzędzi skrawających do uzębień

Koła zębate ulegają poważnym odkształceniom po nawęglaniu i hartowaniu. Zwłaszcza w przypadku dużych kół zębatych odkształcenie wymiarowe nawęglanego i hartowanego koła zewnętrznego i otworu wewnętrznego jest na ogół bardzo duże. Jednakże do toczenia nawęglonych i hartowanych zewnętrznych kół zębatych nie ma odpowiedniego narzędzia. Narzędzie bn-h20 opracowane przez firmę „Valin superhard” do mocnego, przerywanego toczenia hartowanej stali skorygowało odkształcenie nawęglanego i hartowanego otworu wewnętrznego i powierzchni czołowej zewnętrznego koła przekładni oraz znalazło odpowiednie narzędzie do obróbki przerywanej. Dokonało światowego przełomu w dziedzinie obróbki przerywanej narzędziami supertwardymi.

Odkształcenie nawęglania i hartowania przekładni: odkształcenie nawęglania i hartowania przekładni jest spowodowane głównie połączonym działaniem naprężeń szczątkowych wytwarzanych podczas obróbki, naprężeń termicznych i naprężeń strukturalnych wytwarzanych podczas obróbki cieplnej oraz odkształcenia ciężaru własnego przedmiotu obrabianego. Zwłaszcza w przypadku dużych pierścieni zębatych i kół zębatych, duże pierścienie zębate również zwiększą odkształcenie po nawęglaniu i hartowaniu ze względu na duży moduł, głęboką warstwę nawęglania, długi czas nawęglania i ciężar własny. Prawo odkształcenia dużego wału przekładni: zewnętrzna średnica koła dodatkowego wykazuje wyraźną tendencję kurczenia się, ale w kierunku szerokości zęba wału przekładni środek jest zmniejszony, a oba końce lekko rozszerzone. Prawo odkształcenia pierścienia zębatego: Po nawęglaniu i hartowaniu zewnętrzna średnica dużego pierścienia zębatego puchnie. Gdy szerokość zęba jest inna, kierunek szerokości zęba będzie stożkowy lub bębenkowy.

Toczenie kół zębatych po nawęglaniu i hartowaniu: odkształcenie pierścienia zębatego spowodowane nawęglaniem i hartowaniem można kontrolować i w pewnym stopniu redukować, ale nie można go całkowicie uniknąć. W przypadku korekcji odkształceń po nawęglaniu i hartowaniu poniżej znajduje się krótkie omówienie wykonalności narzędzi tokarskich i skrawających po nawęglaniu i hartowaniu.

Toczenie koła zewnętrznego, otworu wewnętrznego i powierzchni czołowej po nawęglaniu i hartowaniu: toczenie jest najprostszym sposobem skorygowania odkształcenia koła zewnętrznego i otworu wewnętrznego nawęglanego i hartowanego koła zębatego. Wcześniej żadne narzędzie, w tym zagraniczne narzędzia supertwarde, nie było w stanie rozwiązać problemu silnie przerywanego cięcia zewnętrznego koła hartowanego koła zębatego. Valin superhard został zaproszony do prowadzenia badań i rozwoju narzędzi. „Przerywane skrawanie stali hartowanej zawsze było trudnym problemem, nie wspominając o stali hartowanej o HRC60, a naddatek na odkształcenie jest duży. Podczas toczenia hartowanej stali z dużą prędkością, jeśli przedmiot obrabiany ma przerywaną obróbkę, narzędzie zakończy obróbkę z ponad 100 uderzeniami na minutę podczas cięcia hartowanej stali, co stanowi duże wyzwanie dla odporności narzędzia na uderzenia. Tak twierdzą eksperci Chińskiego Stowarzyszenia Noży. Po roku powtarzanych testów firma Valin superhard wprowadziła na rynek markę supertwardych narzędzi skrawających do toczenia stali hartowanej z dużą nieciągłością; Doświadczenie toczenia przeprowadza się na zewnętrznym kole przekładni po nawęglaniu i hartowaniu.

Eksperyment dotyczący toczenia przekładni walcowej po nawęglaniu i hartowaniu

Duże koło zębate (koło koronowe) zostało poważnie zdeformowane po nawęglaniu i hartowaniu. Odkształcenie zewnętrznego okręgu wieńca zębatego dochodziło do 2mm, a twardość po hartowaniu wynosiła hrc60-65. W tamtym czasie klientowi trudno było znaleźć szlifierkę o dużej średnicy, a naddatek obróbkowy był duży, a wydajność szlifowania zbyt mała. Na koniec obrócono nawęglaną i hartowaną przekładnię.

Prędkość liniowa cięcia: 50–70 m/min, głębokość cięcia: 1,5–2 mm, odległość cięcia: 0,15–0,2 mm/obrót (dostosowana do wymagań dotyczących chropowatości)

Podczas obracania hartowanego koła zębatego obróbka zostaje zakończona jednorazowo. Oryginalne importowane narzędzie ceramiczne można przetwarzać tylko wiele razy, aby odciąć deformację. Ponadto załamanie krawędzi jest poważne, a koszt użytkowania narzędzia bardzo wysoki.

Wyniki testu narzędzia: jest bardziej odporne na uderzenia niż oryginalne importowane narzędzie ceramiczne z azotku krzemu, a jego żywotność jest 6 razy większa niż w przypadku narzędzia ceramicznego z azotku krzemu, gdy głębokość skrawania zwiększa się trzykrotnie! Wydajność cięcia wzrasta 3-krotnie (kiedyś było to 3-krotne cięcie, a teraz jest 1-krotne). Chropowatość powierzchni przedmiotu obrabianego również spełnia wymagania użytkownika. Najcenniejsze jest to, że ostateczną formą awarii narzędzia nie jest niepokojące pęknięcie krawędzi, ale normalne zużycie tylnej powierzchni. Ten eksperyment z przerywanym toczeniem hartowanym przekładnią obalił mit, że supertwarde narzędzia stosowane w przemyśle nie mogą być używane do mocnej, hartowanej stali do toczenia przerywanego! Wywołało to wielką sensację w kręgach akademickich narzędzi skrawających!

Wykończenie powierzchni toczącego się na twardo wewnętrznego otworu przekładni po hartowaniu

Biorąc za przykład przerywane wycinanie wewnętrznego otworu przekładni z rowkiem olejowym: żywotność próbnego narzędzia tnącego sięga ponad 8000 metrów, a wykończenie mieści się w granicach Ra0,8; Jeśli używane jest supertwarde narzędzie z krawędzią polerską, wykończenie toczenia hartowanej stali może osiągnąć około Ra0,4. Można także uzyskać dobrą trwałość narzędzia

Obróbka powierzchni czołowej przekładni po nawęglaniu i hartowaniu

Jako typowe zastosowanie „toczenia zamiast szlifowania”, ostrze sześciennego azotku boru jest szeroko stosowane w praktyce produkcyjnej toczenia na twardo powierzchni czołowej przekładni po podgrzaniu. W porównaniu ze szlifowaniem, toczenie na twardo znacznie poprawia wydajność pracy.

W przypadku przekładni nawęglanych i hartowanych wymagania dotyczące frezów są bardzo wysokie. Po pierwsze, cięcie przerywane wymaga dużej twardości, odporności na uderzenia, wytrzymałości, odporności na zużycie, chropowatości powierzchni i innych właściwości narzędzia.

przegląd:

Do toczenia po nawęglaniu i hartowaniu oraz do toczenia powierzchni czołowej spopularyzowano zwykłe spawane narzędzia z sześciennego azotku boru. Jednakże w przypadku odkształcenia wymiarowego zewnętrznego okręgu i wewnętrznego otworu nawęglanego i hartowanego dużego pierścienia zębatego, zawsze trudnym problemem jest wyeliminowanie odkształcenia o dużej wielkości. Toczenie przerywane hartowanej stali narzędziem Valin superhard bn-h20 z sześciennego azotku boru to ogromny postęp w przemyśle narzędziowym, co sprzyja szerokiej promocji procesu „toczenia zamiast szlifowania” w przemyśle przekładniowym, a także znajduje odpowiedź na nurtujący od wielu lat problem narzędzi do toczenia walcowego z hartowanymi zębatkami. Duże znaczenie ma także skrócenie cyklu produkcyjnego pierścienia zębatego i obniżenie kosztów produkcji; Frezy serii Bn-h20 są znane w branży jako światowy model mocnej stali hartowanej z przerywanym toczeniem.