Proces obrábania ozubených kolies, rezné parametre a požiadavky na nástroje, ak je ozubené koleso príliš tvrdé na otáčanie a je potrebné zlepšiť efektivitu obrábania

Ozubené koleso je hlavným základným prevodovým prvkom v automobilovom priemysle. Každý automobil má zvyčajne 18 až 30 zubov. Kvalita prevodu priamo ovplyvňuje hlučnosť, stabilitu a životnosť automobilu. Obrábací stroj na spracovanie ozubenia je komplexný systém obrábacích strojov a kľúčové zariadenie v automobilovom priemysle. Svetové veľmoci vo výrobe automobilov, ako sú Spojené štáty, Nemecko a Japonsko, sú tiež veľmocami vo výrobe obrábacích strojov na spracovanie ozubených kolies. Podľa štatistík sa viac ako 80 % automobilových prevodov v Číne spracováva domácimi zariadeniami na výrobu ozubených kolies. Automobilový priemysel zároveň spotrebuje viac ako 60 % obrábacích strojov na spracovanie ozubených kolies a automobilový priemysel bude vždy hlavným zdrojom spotreby obrábacích strojov.

Technológia spracovania ozubených kolies

1. odlievanie a výroba prírezov

Kovanie za tepla je stále široko používaným procesom odlievania polotovarov pre časti automobilových prevodoviek. V posledných rokoch bola pri obrábaní hriadeľov široko propagovaná technológia krížového klinového valcovania. Táto technológia je vhodná najmä na výrobu predvalkov pre zložité dverné šachty. Má nielen vysokú presnosť, malý prídavok na následné obrábanie, ale má aj vysokú efektivitu výroby.

2. normalizácia

Účelom tohto procesu je získať tvrdosť vhodnú pre následné rezanie ozubených kolies a pripraviť mikroštruktúru na konečné tepelné spracovanie tak, aby sa účinne znížila deformácia tepelného spracovania. Použitý materiál ozubenej ocele je zvyčajne 20CrMnTi. Kvôli veľkému vplyvu personálu, zariadení a prostredia je ťažké kontrolovať rýchlosť chladenia a rovnomernosť chladenia obrobku, čo vedie k veľkému rozptylu tvrdosti a nerovnomernej metalografickej štruktúre, ktoré priamo ovplyvňujú rezanie kovu a konečné tepelné spracovanie, čo vedie k veľkým a nepravidelná tepelná deformácia a nekontrolovateľná kvalita dielov. Preto sa používa izotermický normalizačný proces. Prax ukázala, že izotermická normalizácia môže účinne zmeniť nevýhody všeobecnej normalizácie a kvalita produktu je stabilná a spoľahlivá.

3. sústruženie

Aby boli splnené požiadavky na polohovanie vysoko presného spracovania ozubenia, sú všetky polotovary ozubených kolies spracovávané CNC sústruhmi, ktoré sú mechanicky upínané bez prebrúsenia sústružníckeho nástroja. Spracovanie priemeru otvoru, čelného čela a vonkajšieho priemeru sa dokončuje synchrónne pri jednorazovom upnutí, čo nielen zaisťuje požiadavky na zvislosť vnútorného otvoru a čelného čela, ale zabezpečuje aj malý rozptyl hmotnosti polotovarov ozubených kolies. Tým sa zlepšuje presnosť polotovaru ozubeného kolesa a je zabezpečená kvalita obrábania nasledujúcich ozubených kolies. Okrem toho vysoká účinnosť obrábania NC sústruhom tiež výrazne znižuje počet zariadení a má dobrú hospodárnosť.

4. odvalovacie frézovanie a tvarovanie ozubených kolies

Obyčajné odvaľovacie stroje na ozubenie a tvarovače ozubenia sú stále široko používané na spracovanie ozubenia. Hoci je vhodné ho upravovať a udržiavať, efektivita výroby je nízka. Ak je dokončená veľká kapacita, je potrebné vyrobiť viacero strojov súčasne. S rozvojom technológie povrchovej úpravy je veľmi výhodné po brúsení varné dosky a piesty prelakovať. Životnosť nástrojov s povlakom možno výrazne zlepšiť, vo všeobecnosti o viac ako 90 %, efektívne znížiť počet výmen nástrojov a čas brúsenia s významnými výhodami.

5. holenie

Technológia radiálneho ozubenia je široko používaná v hromadnej výrobe automobilových ozubených kolies kvôli vysokej účinnosti a ľahkej realizácii požiadaviek na úpravu navrhnutého profilu zubov a smeru zubov. Od zakúpenia špeciálneho radiálneho ozubeného holiaceho stroja talianskej spoločnosti na technickú transformáciu v roku 1995 spoločnosť vyspela v aplikácii tejto technológie a kvalita spracovania je stabilná a spoľahlivá.

6. tepelné spracovanie

Automobilové prevody vyžadujú nauhličovanie a kalenie, aby sa zabezpečili ich dobré mechanické vlastnosti. Stabilné a spoľahlivé zariadenie na tepelné spracovanie je nevyhnutné pre výrobky, ktoré už po tepelnom spracovaní nepodliehajú brúseniu ozubených kolies. Spoločnosť zaviedla kontinuálnu výrobnú linku na nauhličovanie a kalenie nemeckého Lloyd's, ktorá dosiahla uspokojivé výsledky tepelného spracovania.

7. brúsenie

Používa sa hlavne na dokončenie tepelne upraveného vnútorného otvoru ozubeného kolesa, koncového čela, vonkajšieho priemeru hriadeľa a ďalších častí na zlepšenie rozmerovej presnosti a zníženie geometrickej tolerancie.

Spracovanie ozubených kolies využíva upínacie zariadenie rozstupového kruhu na polohovanie a upínanie, ktoré môže účinne zabezpečiť presnosť obrábania zuba a referenčnú inštaláciu a získať uspokojivú kvalitu produktu.

8. dokončovanie

Toto je kontrola a vyčistenie nerovností a otrepov na ozubených častiach prevodovky a hnacej nápravy pred montážou, aby sa eliminoval hluk a abnormálny hluk, ktorý spôsobujú po montáži. Počúvajte zvuk prostredníctvom zapojenia jedného páru alebo sledujte odchýlku zapojenia na komplexnom testeri. Časti skrine prevodovky vyrábané výrobnou spoločnosťou zahŕňajú skriňu spojky, skriňu prevodovky a skriňu diferenciálu. Skriňa spojky a skriňa prevodovky sú nosné časti, ktoré sú zvyčajne vyrobené z hliníkovej zliatiny odlievanej pod tlakom prostredníctvom špeciálneho tlakového odlievania. Tvar je nepravidelný a zložitý. Všeobecným procesom je frézovanie povrchu spoja → opracovanie procesných otvorov a spojovacích otvorov → hrubé vyvrtávacie ložiskové otvory → jemné vyvrtávacie ložiskové otvory a otvory pre lokalizačné kolíky → čistenie → test a detekcia úniku.

Parametre a požiadavky nástrojov na rezanie ozubených kolies

Ozubené kolesá sú po nauhličení a kalení silne deformované. Najmä pri veľkých prevodoch je rozmerová deformácia nauhličeného a kaleného vonkajšieho kruhu a vnútorného otvoru vo všeobecnosti veľmi veľká. Avšak na sústruženie nauhličeného a kaleného vonkajšieho kruhu ozubeného kolesa neexistuje vhodný nástroj. Nástroj bn-h20 vyvinutý spoločnosťou „Valin superhard“ na silné prerušované sústruženie kalenej ocele korigoval deformáciu nauhličeného a kaleného vonkajšieho kruhu vnútorného otvoru a čelnej plochy kolesa a našiel vhodný nástroj pre prerušované rezanie. Urobil celosvetový prelom v v oblasti prerušovaného rezania supertvrdými nástrojmi.

Deformácia nauhličovania a kalenia ozubeného kolesa: Deformácia nauhličovania a kalenia ozubeného kolesa je spôsobená hlavne kombinovaným pôsobením zvyškového napätia generovaného počas obrábania, tepelného napätia a štrukturálneho napätia generovaného počas tepelného spracovania a deformácie vlastnej hmotnosti obrobku. Najmä pre veľké ozubené krúžky a ozubené kolesá, veľké ozubené krúžky tiež zvýšia deformáciu po nauhličovaní a kalení v dôsledku ich veľkého modulu, hlbokej nauhličovacej vrstvy, dlhého času nauhličovania a vlastnej hmotnosti. Deformačný zákon veľkého ozubeného hriadeľa: vonkajší priemer dodatkovej kružnice vykazuje zjavný trend zmršťovania, ale v smere šírky zubov ozubeného hriadeľa je stred znížený a dva konce sú mierne rozšírené. Zákon o deformácii ozubeného krúžku: Po nauhličovaní a kalení vonkajší priemer veľkého ozubeného krúžku napučí. Keď je šírka zubov iná, smer šírky zubov bude kužeľový alebo pásový bubon.

Otáčanie ozubeného kolesa po nauhličovaní a kalení: nauhličovaciu a kaliacu deformáciu ozubeného krúžku je možné do určitej miery kontrolovať a redukovať, ale nedá sa jej úplne vyhnúť Pre korekciu deformácie po nauhličovaní a kalení nasleduje krátky rozhovor o uskutočniteľnosti sústružníckych a rezných nástrojov po nauhličovaní a kalení.

Otáčanie vonkajšieho kruhu, vnútorného otvoru a čelnej plochy po nauhličení a kalení: otáčanie je najjednoduchší spôsob, ako opraviť deformáciu vonkajšieho kruhu a vnútorného otvoru nauhličeného a kaleného ozubeného kolesa. Predtým žiadny nástroj, vrátane zahraničných supertvrdých nástrojov, nedokázal vyriešiť problém silne prerušovaného rezania vonkajšieho kruhu kaleného ozubeného kolesa. Valin superhard bol pozvaný, aby vykonal výskum a vývoj nástrojov, „Prerušované rezanie kalenej ocele bolo vždy zložitým problémom, nehovoriac o kalenej oceli okolo 60 HRC, a deformačný príspevok je veľký. Pri sústružení kalenej ocele vysokou rýchlosťou, ak má obrobok prerušované rezanie, nástroj dokončí obrábanie s viac ako 100 nárazmi za minútu pri rezaní kalenej ocele, čo je veľkou výzvou pre odolnosť nástroja voči nárazu. Tvrdia to odborníci z asociácie čínskych nožov. Po roku opakovaných testov Valin superhard predstavil značku supertvrdého rezného nástroja na sústruženie kalenej ocele so silnou diskontinuitou; Experiment otáčania sa vykonáva na vonkajšom kruhu ozubeného kolesa po nauhličení a kalení.

Experimentujte s otáčaním valcového ozubeného kolesa po nauhličení a kalení

Veľké ozubené koleso (kruhové koleso) sa po nauhličení a ochladení vážne zdeformovalo. Deformácia vonkajšieho kruhu ozubeného venca bola do 2 mm a tvrdosť po kalení bola hrc60-65. V tom čase bolo pre zákazníka ťažké nájsť brúsku s veľkým priemerom a prídavok na obrábanie bol veľký a účinnosť brúsenia bola príliš nízka. Nakoniec sa otočil nauhličený a uhasený prevod.

Lineárna rýchlosť rezu: 50–70 m/min, hĺbka rezu: 1,5–2 mm, vzdialenosť rezu: 0,15-0,2 mm/ Otáčky (nastavené podľa požiadaviek na drsnosť)

Pri otáčaní kružnice kaleného ozubeného kolesa je obrábanie dokončené naraz. Pôvodný importovaný keramický nástroj je možné spracovať iba mnohokrát, aby sa odrezala deformácia. Okrem toho je zrútenie okraja vážne a náklady na používanie nástroja sú veľmi vysoké.

Výsledky testu nástroja: je odolnejší voči nárazom ako pôvodný dovážaný keramický nástroj z nitridu kremíka a jeho životnosť je 6-krát dlhšia ako životnosť keramického nástroja z nitridu kremíka, keď sa hĺbka rezu zvýši trikrát! Účinnosť rezania sa zvýši 3-krát (predtým to bol trojnásobok rezu, ale teraz je dokončený raz). Drsnosť povrchu obrobku taktiež vyhovuje požiadavkám užívateľa. Najcennejšou vecou je, že konečná forma zlyhania nástroja nie je znepokojujúca zlomená hrana, ale bežné opotrebovanie zadnej strany. Tento experiment s prerušovaným sústružením s kaleným ozubením prelomil mýtus, že supertvrdé nástroje v priemysle nemožno použiť na silné prerušované sústruženie kalenej ocele! V akademických kruhoch rezných nástrojov to vyvolalo veľkú senzáciu!

Povrchová úprava tvrdotočiaceho vnútorného otvoru ozubeného kolesa po kalení

Ako príklad uvedieme prerušované rezanie vnútorného otvoru ozubeného kolesa s olejovou drážkou: životnosť skúšobného rezného nástroja dosahuje viac ako 8000 metrov a povrchová úprava je v rozmedzí Ra0,8; Ak sa použije supertvrdý nástroj s leštiacou hranou, môže povrch sústruženia kalenej ocele dosiahnuť okolo Ra0,4. A možno dosiahnuť dobrú životnosť nástroja

Opracovanie čelnej plochy ozubeného kolesa po nauhličovaní a kalení

Ako typická aplikácia „sústruženia namiesto brúsenia“ sa čepeľ z kubického nitridu bóru široko používa vo výrobnej praxi tvrdého sústruženia čelnej plochy ozubeného kolesa po zahriatí. V porovnaní s brúsením tvrdé sústruženie výrazne zlepšuje efektivitu práce.

Pre nauhličované a kalené ozubené kolesá sú požiadavky na frézy veľmi vysoké. Po prvé, prerušované rezanie vyžaduje vysokú tvrdosť, odolnosť proti nárazu, húževnatosť, odolnosť proti opotrebovaniu, drsnosť povrchu a ďalšie vlastnosti nástroja.

prehľad:

Na sústruženie po nauhličovaní a kalení a na sústruženie čelných plôch sa popularizovali bežné zvárané kompozitné nástroje z kubického nitridu bóru. Avšak pre rozmerovú deformáciu vonkajšieho kruhu a vnútorného otvoru nauhličeného a kaleného veľkého ozubeného krúžku je vždy ťažký problém vypnúť deformáciu veľkým množstvom. Prerušované sústruženie kalenej ocele pomocou nástroja Valin superhard bn-h20 z kubického nitridu bóru je veľkým pokrokom v nástrojárskom priemysle, ktorý prispieva k širokej propagácii procesu „sústruženie namiesto brúsenia“ v prevodovom priemysle, a tiež nachádza odpoveď na problém valcových sústružníckych nástrojov s tvrdeným ozubením, ktorý bol už mnoho rokov zmätený. Je tiež veľmi dôležité skrátiť výrobný cyklus ozubeného krúžku a znížiť výrobné náklady; Frézy série Bn-h20 sú v priemysle známe ako svetový model silného prerušovaného sústruženia kalenej ocele.