Proces obrábění ozubených kol, řezné parametry a požadavky na nástroje, pokud je ozubené kolo příliš tvrdé na otáčení a je třeba zlepšit efektivitu obrábění

Ozubené kolo je hlavním základním převodovým prvkem v automobilovém průmyslu. Obvykle má každý automobil 18~30 zubů. Kvalita převodovky přímo ovlivňuje hlučnost, stabilitu a životnost automobilu. Obráběcí stroj na zpracování ozubení je komplexní systém obráběcích strojů a klíčové zařízení v automobilovém průmyslu. Světové automobilové velmoci, jako jsou Spojené státy, Německo a Japonsko, jsou také velmocemi vyrábějícími obráběcí stroje na zpracování ozubení. Podle statistik je více než 80 % automobilových ozubených kol v Číně zpracováno domácím zařízením na výrobu ozubených kol. Automobilový průmysl přitom spotřebovává více než 60 % obráběcích strojů na zpracování ozubení a automobilový průmysl bude vždy hlavním zdrojem spotřeby obráběcích strojů.

Technologie zpracování ozubených kol

1. lití a výroba polotovarů

Zápustkové kování za tepla je stále široce používaným procesem odlévání polotovarů pro díly automobilových převodů. V posledních letech byla při obrábění hřídelí široce prosazována technologie křížového klínového válcování. Tato technologie je vhodná zejména pro výrobu sochorů pro složité dveřní šachty. Má nejen vysokou přesnost, malý přídavek na následné obrábění, ale také vysokou efektivitu výroby.

2. normalizace

Účelem tohoto procesu je získat tvrdost vhodnou pro následné řezání ozubení a připravit mikrostrukturu pro konečné tepelné zpracování tak, aby se účinně snížila deformace tepelného zpracování. Použitý materiál ozubené oceli je obvykle 20CrMnTi. Vzhledem k velkému vlivu personálu, zařízení a prostředí je obtížné řídit rychlost chlazení a rovnoměrnost chlazení obrobku, což má za následek velký rozptyl tvrdosti a nerovnoměrnou metalografickou strukturu, které přímo ovlivňují řezání kovu a konečné tepelné zpracování, což má za následek velké a nepravidelná tepelná deformace a nekontrolovatelná kvalita dílů. Proto je přijat izotermický normalizační proces. Praxe ukázala, že izotermická normalizace může účinně změnit nevýhody obecné normalizace a kvalita produktu je stabilní a spolehlivá.

3. soustružení

Aby byly splněny požadavky na polohování vysoce přesného zpracování ozubení, jsou polotovary ozubení všechny zpracovány na CNC soustruzích, které jsou mechanicky upínány bez přebrušování soustružnického nástroje. Zpracování průměru otvoru, čelní plochy a vnějšího průměru je dokončeno synchronně při jednorázovém upnutí, což zajišťuje nejen požadavky na svislost vnitřního otvoru a čelní plochy, ale také zajišťuje malý rozptyl velikosti polotovarů ozubených kol. Zlepší se tak přesnost polotovaru ozubeného kola a je zajištěna kvalita obrábění následných ozubených kol. Kromě toho vysoká účinnost obrábění NC soustruhem také značně snižuje počet zařízení a má dobrou hospodárnost.

4. odvalovací frézování a tvarování ozubení

Obyčejné odvalovací stroje na ozubení a obrážečky ozubení jsou stále široce používány pro zpracování ozubení. Přestože je vhodné jej upravovat a udržovat, efektivita výroby je nízká. Pokud je dokončena velká kapacita, je třeba vyrábět více strojů současně. S rozvojem technologie povlakování je velmi vhodné po broušení varné desky a plunžry přelakovat. Životnost nástrojů s povlakem lze výrazně zlepšit, obecně o více než 90 %, účinně snížit počet výměn nástrojů a dobu broušení s významnými výhodami.

5. holení

Technologie radiálního ozubení je široce používána v hromadné výrobě ozubených kol pro automobily kvůli vysoké účinnosti a snadné realizaci požadavků na úpravu navrženého profilu zubu a směru zubu. Od té doby, co v roce 1995 společnost zakoupila speciální radiální holicí strojek italské firmy k technické přeměně, je v aplikaci této technologie vyzrálá a kvalita zpracování je stabilní a spolehlivá.

6. tepelné zpracování

Automobilové převody vyžadují nauhličování a kalení, aby byly zajištěny jejich dobré mechanické vlastnosti. Stabilní a spolehlivé zařízení na tepelné zpracování je nezbytné pro výrobky, které již nejsou po tepelném zpracování podrobeny broušení ozubených kol. Společnost zavedla kontinuální výrobní linku na nauhličování a kalení německé Lloyd's, která dosáhla uspokojivých výsledků tepelného zpracování.

7. broušení

Používá se hlavně k dokončení tepelně zpracovaného vnitřního otvoru ozubeného kola, čelní plochy, vnějšího průměru hřídele a dalších dílů pro zlepšení rozměrové přesnosti a snížení geometrické tolerance.

Zpracování ozubených kol využívá upínání roztečného kruhu pro polohování a upínání, které může účinně zajistit přesnost obrábění zubu a referenční instalace a získat spokojenou kvalitu produktu.

8. dokončení

Jedná se o kontrolu a vyčištění hrbolků a otřepů na převodových částech převodovky a hnací nápravy před montáží, aby se po montáži eliminoval hluk a abnormální hluk, který jsou jimi způsobeny. Poslouchejte zvuk prostřednictvím zapojení jednoho páru nebo sledujte odchylku zapojení na komplexním testeru. Mezi díly skříně převodovky vyráběné výrobní společností patří skříň spojky, skříň převodovky a skříň diferenciálu. Skříň spojky a skříň převodovky jsou nosné díly, které jsou obvykle vyrobeny z hliníkové slitiny odlévané pod tlakem prostřednictvím speciálního tlakového lití. Tvar je nepravidelný a složitý. Obecným procesem je frézování povrchu spoje → obrábění procesních otvorů a spojovacích otvorů → hrubé vyvrtávací ložiskové otvory → jemné vyvrtávací otvory pro ložiska a otvory pro umístění kolíků → čištění → test a detekce těsnosti.

Parametry a požadavky ozubených řezných nástrojů

Ozubená kola jsou po nauhličování a kalení silně deformována. Zejména u velkých ozubených kol je rozměrová deformace nauhličeného a kaleného vnějšího kruhu a vnitřního otvoru obecně velmi velká. Pro soustružení nauhličeného a kaleného vnějšího kruhu ozubeného kola však neexistuje vhodný nástroj. Nástroj bn-h20 vyvinutý společností „Valin superhard“ pro silné přerušované soustružení kalené oceli korigoval deformaci nauhličeného a kaleného vnějšího kruhu vnitřního otvoru a čelní plochy ozubeného kola a našel vhodný nástroj pro přerušované řezání, přinesl celosvětový průlom v oblast přerušovaného řezání supertvrdými nástroji.

Deformace nauhličování a kalení ozubených kol: Deformace nauhličování a kalení ozubených kol je způsobena hlavně kombinovaným působením zbytkového napětí generovaného během obrábění, tepelného napětí a strukturálního napětí generovaného během tepelného zpracování a vlastní deformací obrobku. Zejména u velkých ozubených věnců a ozubených kol budou velké ozubené věnce také zvyšovat deformaci po nauhličování a kalení kvůli jejich velkému modulu, hluboké nauhličovací vrstvě, dlouhé době nauhličování a vlastní hmotnosti. Deformační zákon velkého ozubeného hřídele: vnější průměr doplňkového kruhu vykazuje zřejmý smršťovací trend, ale ve směru šířky zubu ozubeného hřídele je střed zmenšen a oba konce jsou mírně rozšířeny. Zákon o deformaci ozubeného věnce: Po nauhličení a kalení vnější průměr velkého ozubeného věnce nabobtná. Když je šířka zubu jiná, směr šířky zubu bude kuželový nebo pásový buben.

Otáčení ozubeného kola po nauhličování a kalení: nauhličovací a kalící deformaci ozubeného věnce lze do určité míry kontrolovat a redukovat, ale nelze se jí zcela vyhnout Pro korekci deformace po nauhličování a kalení následuje krátký rozhovor o proveditelnosti soustružnických a řezných nástrojů po nauhličování a kalení.

Soustružení vnějšího kruhu, vnitřního otvoru a koncového čela po nauhličení a kalení: soustružení je nejjednodušší způsob, jak opravit deformaci vnějšího kruhu a vnitřního otvoru nauhličeného a kaleného věnce. Dříve žádný nástroj, včetně zahraničních supertvrdých nástrojů, nedokázal vyřešit problém silně přerušovaného řezání vnějšího kruhu kaleného ozubeného kola. Valin superhard byl pozván, aby provedl výzkum a vývoj nástrojů, „Přerušované řezání kalené oceli bylo vždy obtížným problémem, nemluvě o kalené oceli asi 60 HRC, a přídavek na deformaci je velký. Při soustružení kalené oceli vysokou rychlostí, pokud má obrobek přerušované řezání, nástroj dokončí obrábění s více než 100 rázy za minutu při řezání kalené oceli, což je velkou výzvou pro odolnost nástroje proti nárazu. Tvrdí to experti Čínské asociace nožů. Po roce opakovaných testů Valin superhard představil značku supertvrdého řezného nástroje pro soustružení kalené oceli se silnou diskontinuitou; Experiment soustružení se provádí na vnějším kruhu ozubeného kola po nauhličení a kalení.

Experiment na otáčení válcového ozubeného kola po nauhličování a kalení

Velké ozubené kolo (věcové kolo) bylo po nauhličování a kalení vážně deformováno. Deformace vnějšího kruhu ozubeného věnce byla do 2 mm a tvrdost po kalení byla hrc60-65. V té době bylo pro zákazníka obtížné najít brusku o velkém průměru a přídavek na obrábění byl velký a účinnost broušení příliš nízká. Nakonec se otočilo nauhličované a kalené ozubené kolo.

Lineární rychlost řezání: 50–70 m/min, hloubka řezu: 1,5–2 mm, vzdálenost řezu: 0,15–0,2 mm/ Otáčky (upraveno podle požadavků na drsnost)

Při otáčení kaleného kroužku ozubeného kola je obrábění dokončeno najednou. Původní importovaný keramický nástroj lze pro odstranění deformace zpracovat pouze mnohokrát. Kromě toho je zborcení hrany vážné a náklady na použití nástroje jsou velmi vysoké.

Výsledky testu nástroje: je odolnější proti nárazu než původní dovážený keramický nástroj z nitridu křemíku a jeho životnost je 6krát delší než u keramického nástroje z nitridu křemíku, když se hloubka řezu zvýší třikrát! Účinnost řezání se zvyšuje 3krát (dříve to byl trojnásobek řezání, ale nyní je dokončeno jednou). Drsnost povrchu obrobku rovněž odpovídá požadavkům uživatele. Nejcennější je, že konečnou formou selhání nástroje není znepokojující zlomená hrana, ale běžné opotřebení zadní strany. Tento experiment s přerušovaným soustružením s kaleným ozubeným kolem prolomil mýtus, že supertvrdé nástroje v průmyslu nelze použít pro silné přerušované soustružení kalené oceli! V akademických kruzích řezných nástrojů to způsobilo velkou senzaci!

Povrchová úprava tvrdě soustruženého vnitřního otvoru ozubeného kola po kalení

Vezměme si příklad přerušovaného řezání vnitřního otvoru ozubeného kola s olejovou drážkou: životnost zkušebního řezného nástroje dosahuje více než 8000 metrů a povrchová úprava je v rámci Ra0,8; Při použití supertvrdého nástroje s leštícím břitem může konečná úprava soustružení kalené oceli dosáhnout asi Ra0,4. A lze dosáhnout dobré životnosti nástroje

Opracování čelní plochy ozubeného kola po nauhličování a kalení

Jako typická aplikace „soustružení místo broušení“ se čepel z kubického nitridu boru široce používá ve výrobní praxi tvrdého soustružení čelní strany ozubeného kola po zahřátí. Ve srovnání s broušením tvrdé soustružení výrazně zlepšuje efektivitu práce.

U nauhličených a kalených ozubených kol jsou požadavky na frézy velmi vysoké. Za prvé, přerušované řezání vyžaduje vysokou tvrdost, rázovou houževnatost, houževnatost, odolnost proti opotřebení, drsnost povrchu a další vlastnosti nástroje.

přehled:

Pro soustružení po nauhličování a kalení a pro soustružení čelní plochy byly populární běžné svařované kompozitní nástroje z kubického nitridu boru. Pro rozměrovou deformaci vnějšího kruhu a vnitřního otvoru nauhličeného a kaleného velkého ozubeného věnce je však vždy obtížným problémem vypnout deformaci velkým množstvím. Přerušované soustružení kalené oceli pomocí nástroje Valin superhard bn-h20 z kubického nitridu bóru je velkým pokrokem v nástrojářském průmyslu, který přispívá k široké propagaci procesu „soustružení místo broušení“ v ozubeném průmyslu, a také nachází uplatnění odpověď na problém válcových soustružnických nástrojů s kalenými ozubenými koly, který byl po mnoho let zmaten. Je také velmi důležité zkrátit výrobní cyklus ozubeného věnce a snížit výrobní náklady; Frézy řady Bn-h20 jsou v průmyslu známé jako světový model silného přerušovaného soustružení kalené oceli.