Proces obróbki kół zębatych, parametry skrawania i wymagania dotyczące narzędzi, jeśli koło zębate jest zbyt twarde do toczenia i konieczna jest poprawa wydajności obróbki

Przekładnia jest głównym podstawowym elementem przekładni w przemyśle samochodowym. Zazwyczaj każdy samochód ma 18~30 zębów. Jakość przekładni ma bezpośredni wpływ na hałas, stabilność i żywotność samochodu. Obrabiarka do obróbki kół zębatych jest złożonym systemem obrabiarek i kluczowym wyposażeniem w przemyśle samochodowym. Światowe potęgi produkcyjne samochodów, takie jak Stany Zjednoczone, Niemcy i Japonia, są również potęgami produkcyjnymi obrabiarek do obróbki kół zębatych. Według statystyk, ponad 80% przekładni samochodowych w Chinach jest przetwarzanych przez krajowy sprzęt do produkcji kół zębatych. Jednocześnie przemysł samochodowy zużywa ponad 60% obrabiarek do obróbki kół zębatych, a przemysł samochodowy zawsze będzie głównym odbiorcą obrabiarek.

Technologia obróbki kół zębatych

1. odlewanie i wykonywanie półfabrykatów

Kucie na gorąco jest nadal szeroko stosowanym procesem odlewania półfabrykatów do części przekładni samochodowych. W ostatnich latach technologia walcowania klinowego krzyżowego jest szeroko promowana w obróbce wałów. Technologia ta jest szczególnie odpowiednia do produkcji półfabrykatów do złożonych wałów drzwiowych. Nie tylko charakteryzuje się wysoką precyzją, małym naddatkiem na późniejszą obróbkę, ale także wysoką wydajnością produkcji.

2. normalizowanie

Celem tego procesu jest uzyskanie twardości odpowiedniej do późniejszego cięcia kół zębatych i przygotowanie mikrostruktury do ostatecznej obróbki cieplnej, tak aby skutecznie zmniejszyć odkształcenia obróbki cieplnej. Materiałem używanej 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 skutkuje dużą dyspersją twardości i nierównomierną strukturą metalograficzną, co bezpośrednio wpływa na cięcie metalu i ostateczną obróbkę cieplną, co skutkuje dużymi i nieregularnymi odkształceniami cieplnymi i niekontrolowaną jakością części. Dlatego przyjęto proces normalizacji izotermicznej. Praktyka udowodniła, że ​​normalizacja izotermiczna może skutecznie zmienić wady ogólnej normalizacji, a jakość produktu jest stabilna i niezawodna.

3. obracanie

Aby spełnić wymagania pozycjonowania obróbki kół zębatych o wysokiej precyzji, wszystkie półfabrykaty kół zębatych są obrabiane na tokarkach CNC, które są zaciskane mechanicznie bez ponownego szlifowania narzędzia tokarskiego. Obróbka średnicy otworu, powierzchni czołowej i średnicy zewnętrznej jest wykonywana synchronicznie przy jednorazowym zaciskaniu, co nie tylko zapewnia wymagania pionowości otworu wewnętrznego i powierzchni czołowej, ale także zapewnia mały rozrzut wielkości półfabrykatów kół zębatych. W ten sposób dokładność półfabrykatu kół zębatych jest poprawiona, a jakość obróbki kolejnych kół zębatych jest zapewniona. Ponadto wysoka wydajność obróbki na tokarkach NC znacznie zmniejsza liczbę urządzeń i zapewnia dobrą ekonomię.

4. frezowanie i kształtowanie kół zębatych

Zwykłe frezarki do kół zębatych i frezarki do kół zębatych są nadal szeroko stosowane do obróbki kół zębatych. Chociaż są wygodne w regulacji i konserwacji, wydajność produkcji jest niska. Jeśli zostanie ukończona duża wydajność, należy produkować wiele maszyn w tym samym czasie. Dzięki rozwojowi technologii powlekania bardzo wygodnie jest ponownie powlekać frezy i tłoki po szlifowaniu. Żywotność narzędzi powlekanych można znacznie wydłużyć, ogólnie o ponad 90%, skutecznie zmniejszając liczbę wymian narzędzi i czas szlifowania, co przynosi znaczne korzyści.

5. golenie

Technologia skrawania kół zębatych promieniowych jest szeroko stosowana w masowej produkcji kół zębatych samochodowych ze względu na jej wysoką wydajność i łatwą realizację wymagań modyfikacji zaprojektowanego profilu zęba i kierunku zęba. Od czasu zakupu przez firmę specjalnej maszyny do skrawania kół zębatych promieniowych włoskiej firmy w celu transformacji technicznej w 1995 r., dojrzała ona w stosowaniu tej technologii, a jakość przetwarzania jest stabilna i niezawodna.

6. obróbka cieplna

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

7. szlifowanie

Stosuje się ją głównie do wykańczania poddanego obróbce cieplnej wewnętrznego otworu koła zębatego, powierzchni czołowej, zewnętrznej średnicy wału i innych części w celu zwiększenia dokładności wymiarowej i zmniejszenia tolerancji geometrycznej.

Obróbka kół zębatych odbywa się za pomocą uchwytu z podziałką koła do pozycjonowania i zaciskania, co może skutecznie zagwarantować dokładność obróbki zęba i odniesienia montażowego, a także uzyskać zadowalającą jakość produktu.

8. wykończenie

Celem tego jest sprawdzenie i oczyszczenie nierówności i zadziorów na częściach przekładni skrzyni biegów i osi napędowej przed montażem, aby wyeliminować hałas i nieprawidłowy hałas spowodowany przez nie po montażu. Posłuchaj dźwięku poprzez zazębienie pojedynczej pary lub obserwuj odchylenie zazębienia 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 zazwyczaj wykonane z odlewanego ciśnieniowo stopu aluminium poprzez specjalne odlewanie ciśnieniowe. Kształt jest nieregularny i złożony. Ogólny przepływ procesu to frezowanie powierzchni złącza → obróbka otworów i otworów łączących → zgrubne rozwiercanie otworów łożyskowych → dokładne rozwiercanie otworów łożyskowych i otworów na kołki ustalające → czyszczenie → test szczelności i wykrywanie.

Parametry i wymagania narzędzi do obróbki kół zębatych

Koła zębate są poważnie odkształcane po nawęglaniu i hartowaniu. Szczególnie w przypadku dużych kół zębatych, odkształcenie wymiarowe nawęglanego i hartowanego zewnętrznego koła zębatego i wewnętrznego otworu jest na ogół bardzo duże. Jednak do toczenia nawęglanego i hartowanego zewnętrznego koła zębatego nie było odpowiedniego narzędzia. Narzędzie bn-h20 opracowane przez „Valin superhard” do mocnego przerywanego toczenia hartowanej stali skorygowało odkształcenie nawęglanego i hartowanego zewnętrznego koła zębatego, wewnętrznego otworu i powierzchni czołowej, i znalazło odpowiednie przerywane narzędzie tnące, dokonało światowego przełomu w dziedzinie przerywanego cięcia za pomocą supertwardych narzędzi.

Odkształcenie nawęglania i hartowania kół zębatych: odkształcenie nawęglania i hartowania kół zębatych jest spowodowane głównie przez połączone działanie naprężeń szczątkowych generowanych podczas obróbki, naprężeń cieplnych i naprężeń strukturalnych generowanych podczas obróbki cieplnej oraz odkształcenia ciężaru własnego przedmiotu obrabianego. Szczególnie w przypadku dużych pierścieni zębatych i kół zębatych, duże pierścienie zębate zwiększą również odkształcenie po nawęglaniu i hartowaniu ze względu na ich duży moduł, głęboką warstwę nawęglania, długi czas nawęglania i ciężar własny. Prawo odkształcenia dużego wału zębatego: zewnętrzna średnica koła dodatkowego wykazuje wyraźną tendencję do kurczenia się, ale w kierunku szerokości zęba wału zębatego środek jest zmniejszony, a oba końce są nieznacznie rozszerzone. Prawo odkształcenia pierścienia zębatego: po nawęglaniu i hartowaniu zewnętrzna średnica dużego pierścienia zębatego powiększy się. Gdy szerokość zęba jest inna, kierunek szerokości zęba będzie stożkowy lub bębna taliowego.

Toczenie kół zębatych po nawęglaniu i hartowaniu: odkształcenie wieńca zębatego podczas nawęglania i hartowania można kontrolować i w pewnym stopniu ograniczać, jednak nie da się go całkowicie uniknąć. W celu korekcji odkształceń po nawęglaniu i hartowaniu poniżej przedstawiono krótki opis wykonalności narzędzi tokarskich i skrawających po nawęglaniu i hartowaniu.

Toczenie zewnętrznego okręgu, wewnętrznego otworu i powierzchni czołowej po nawęglaniu i hartowaniu: toczenie jest najprostszym sposobem na skorygowanie odkształcenia zewnętrznego okręgu i wewnętrznego otworu nawęglanego i hartowanego koła zębatego. Wcześniej żadne narzędzie, w tym zagraniczne narzędzia supertwarde, nie mogło rozwiązać problemu silnie przerywanego cięcia zewnętrznego okręgu hartowanego koła zębatego. Valin superhard został zaproszony do przeprowadzenia badań i rozwoju narzędzi, „Przerywane cięcie hartowanej stali zawsze było trudnym problemem, nie wspominając o hartowanej stali o twardości około HRC60, a naddatek na odkształcenie jest duży. Podczas toczenia hartowanej stali z dużą prędkością, jeśli obrabiany przedmiot ma przerywane cięcie, narzędzie zakończy obróbkę z ponad 100 wstrząsami na minutę podczas cięcia hartowanej stali, co stanowi duże wyzwanie dla odporności narzędzia na uderzenia”. Tak twierdzą eksperci z Chinese Knife Association. Po roku powtarzanych testów Valin superhard wprowadził markę supertwardych narzędzi skrawających do toczenia hartowanej stali o silnej nieciągłości; Eksperyment toczenia przeprowadza się na zewnętrznym okręgu koła zębatego po nawęglaniu i hartowaniu.

Eksperyment toczenia koła zębatego walcowego po nawęglaniu i hartowaniu

Duże koło zębate (koło zębate pierścieniowe) zostało poważnie zdeformowane po nawęglaniu i hartowaniu. Deformacja zewnętrznego koła koła zębatego pierścieniowego wynosiła do 2 mm, a twardość po hartowaniu wynosiła hrc60-65. W tamtym czasie klientowi trudno było znaleźć szlifierkę o dużej średnicy, a naddatek na obróbkę był duży, a wydajność szlifowania była zbyt niska. Na koniec nawęglane i hartowane koło zębate zostało obrócone.

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

Podczas toczenia zahartowanego koła zębatego obróbka jest wykonywana jednorazowo. Oryginalne importowane narzędzie ceramiczne można obrabiać tylko wiele razy, aby odciąć odkształcenie. Ponadto zapadnięcie się krawędzi jest poważne, a koszt użytkowania narzędzia jest bardzo wysoki.

Wyniki testu narzędzia: jest bardziej odporne na uderzenia niż oryginalne importowane ceramiczne narzędzie z azotku krzemu, a jego żywotność jest 6 razy dłuższa niż narzędzia ceramicznego z azotku krzemu, gdy głębokość cięcia jest zwiększona trzykrotnie! Wydajność cięcia jest zwiększona trzykrotnie (wcześniej było to trzykrotne cięcie, ale teraz jest zakończone jednokrotnie). Chropowatość powierzchni przedmiotu obrabianego również spełnia wymagania użytkownika. Najcenniejsze jest to, że ostateczną formą uszkodzenia narzędzia nie jest niepokojąca złamana krawędź, ale normalne zużycie tylnej powierzchni. Ten eksperyment z przerywanym toczeniem hartowanego koła zębatego rozwiał mit, że supertwarde narzędzia w przemyśle nie mogą być używane do mocnego przerywanego toczenia hartowanej stali! Wywołało to wielką sensację w akademickich kręgach narzędzi skrawających!

Wykończenie powierzchni otworu wewnętrznego koła zębatego po hartowaniu

Biorąc za przykład przerywane cięcie wewnętrznego otworu przekładni z rowkiem olejowym: żywotność próbnego narzędzia tnącego sięga ponad 8000 metrów, a wykończenie mieści się w granicach Ra0,8; jeśli zostanie użyte supertwarde narzędzie z polerującą krawędzią, wykończenie toczenia hartowanej stali może osiągnąć około Ra0,4. Można uzyskać dobrą żywotność narzędzia

Obróbka powierzchni czołowej koła zębatego po nawęglaniu i hartowaniu

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

W przypadku nawęglanych i hartowanych kół zębatych wymagania dla frezów są bardzo wysokie. Po pierwsze, przerywane cięcie wymaga wysokiej 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 popularne są zwykłe spawane kompozytowe narzędzia z azotku boru sześciennego. Jednak w przypadku odkształceń wymiarowych zewnętrznego okręgu i wewnętrznego otworu nawęglanego i hartowanego dużego pierścienia zębatego, zawsze trudno jest wyłączyć odkształcenie o dużej wartości. Przerywane toczenie hartowanej stali za pomocą supertwardego narzędzia Valin bn-h20 z azotku boru sześciennego to wielki postęp w przemyśle narzędziowym, który sprzyja szerokiej promocji procesu „toczenia zamiast szlifowania” w przemyśle przekładniowym, a także znajduje odpowiedź na problem hartowanych narzędzi tokarskich do walcowych kół zębatych, który był zagadką przez wiele lat. Duże znaczenie ma również skrócenie cyklu produkcyjnego pierścienia zębatego i obniżenie kosztów produkcji; frezy serii Bn-h20 są znane jako światowy model mocnej przerywanej hartowanej stali w przemyśle.