Процес на обработка на зъбни колела, параметри на рязане и изисквания към инструмента, ако зъбното колело е твърде трудно за струговане и е необходимо да се подобри ефективността на обработката.

Зъбните колела са основният трансмисионен елемент в автомобилната индустрия. Обикновено всеки автомобил има 18~30 зъба. Качеството на зъбните колела влияе пряко върху шума, стабилността и експлоатационния живот на автомобила. Машината за обработка на зъбни колела е сложна машинна система и ключово оборудване в автомобилната индустрия. Световните производители на автомобили, като САЩ, Германия и Япония, също са производители на машини за обработка на зъбни колела. Според статистиката, повече от 80% от автомобилните зъбни колела в Китай се обработват от местно оборудване за производство на зъбни колела. В същото време автомобилната индустрия консумира повече от 60% от машините за обработка на зъбни колела и автомобилната индустрия винаги ще бъде основният потребител на машинни инструменти.

Технология за обработка на зъбни колела

1. леене и изработка на заготовки

Горещото коване под налягане все още е широко използван процес на леене на заготовки за автомобилни зъбни колела. През последните години технологията за напречно валцоване с клиновиден профил е широко разпространена при обработката на валове. Тази технология е особено подходяща за изработка на заготовки за сложни валове на врати. Тя не само има висока прецизност, малък допуск за последваща обработка, но и висока производствена ефективност.

2. нормализиране

Целта на този процес е да се постигне твърдост, подходяща за последващото рязане на зъбни колела, и да се подготви микроструктурата за крайна термична обработка, така че ефективно да се намали деформацията от термична обработка. Материалът на използваната зъбна стомана обикновено е 20CrMnTi. Поради голямото влияние на персонала, оборудването и околната среда, скоростта на охлаждане и равномерността на охлаждане на детайла са трудни за контролиране, което води до голяма дисперсия на твърдостта и неравномерна металографска структура, които пряко влияят на рязането на метала и крайната термична обработка, водещи до голяма и неравномерна термична деформация и неконтролируемо качество на детайлите. Поради това се прилага изотермичен процес на нормализиране. Практиката е доказала, че изотермичното нормализиране може ефективно да промени недостатъците на общата нормализация, а качеството на продукта е стабилно и надеждно.

3. завъртане

За да се отговорят на изискванията за позициониране при високопрецизна обработка на зъбни колела, заготовките за зъбни колела се обработват на CNC стругове, които се затягат механично без повторно заточване на струговия инструмент. Обработката на диаметъра на отвора, челната повърхност и външния диаметър се извършва синхронно с еднократно затягане, което не само осигурява изискванията за вертикалност на вътрешния отвор и челната повърхност, но и осигурява малко разпръскване на масата на заготовките за зъбни колела. По този начин се подобрява точността на заготовката за зъбни колела и се осигурява качеството на обработка на следващите зъбни колела. Освен това, високата ефективност на обработката с NC струг значително намалява броя на оборудването и осигурява добра икономичност.

4. фрезоване и зъбоображдане

Обикновените зъбошлифовъчни машини и зъбошлифовъчни машини все още се използват широко за обработка на зъбни колела. Въпреки че е удобно да се регулира и поддържа, ефективността на производството е ниска. Ако се завърши голям капацитет, е необходимо да се произвеждат няколко машини едновременно. С развитието на технологията за покритие е много удобно да се нанася повторно покритие върху зъбни колела и бутала след шлифоване. Срокът на експлоатация на покритите инструменти може да се подобри значително, обикновено с повече от 90%, като ефективно се намали броят на смяната на инструментите и времето за шлифоване, със значителни ползи.

5. бръснене

Технологията за радиално шлифоване на зъбни колела се използва широко в масовото производство на автомобилни зъбни колела поради високата си ефективност и лесното реализиране на изискванията за модификация на проектирания профил и посока на зъба. Откакто компанията закупи специална машина за радиално шлифоване на зъбни колела от италианска компания за техническа трансформация през 1995 г., тя е усъвършенствала приложението на тази технология, а качеството на обработка е стабилно и надеждно.

6. термична обработка

Автомобилните зъбни колела изискват цементация и закаляване, за да се гарантират добрите им механични свойства. Стабилното и надеждно оборудване за термична обработка е от съществено значение за продукти, които вече не се подлагат на шлифоване на зъбни колела след термична обработка. Компанията е въвела производствената линия за непрекъснато цементация и закаляване на немския Lloyd's, която е постигнала задоволителни резултати от термичната обработка.

7. смилане

Използва се главно за довършителни работи на вътрешния отвор на зъбното колело, челната повърхност, външния диаметър на вала и други части, подложени на термична обработка, за да се подобри точността на размерите и да се намали геометричният толеранс.

Обработката на зъбни колела използва приспособление за позициониране и затягане с фазиращ кръг, което може ефективно да осигури точността на обработка на зъба и референтния монтаж, както и да постигне задоволително качество на продукта.

8. довършителни работи

Това е за проверка и почистване на неравностите и грапавини по зъбните части на трансмисията и задвижващия мост преди монтажа, за да се елиминира шумът и необичайният шум, причинени от тях след монтажа. Слушайте звука чрез зацепване на единична двойка или наблюдавайте отклонението на зацепването на цялостен тестер. Частите на корпуса на трансмисията, произведени от производителя, включват корпус на съединителя, корпус на трансмисията и корпус на диференциала. Корпусът на съединителя и корпусът на трансмисията са носещи части, които обикновено са изработени от алуминиева сплав чрез специално леене под налягане. Формата им е неправилна и сложна. Общият технологичен процес е фрезоване на съединителната повърхност → машинна обработка на отвори и свързващи отвори → грубо пробиване на отвори за лагери → фино пробиване на отвори за лагери и отвори за фиксиращи щифтове → почистване → тест и откриване на течове.

Параметри и изисквания към инструментите за зъбно рязане

Зъбните колела се деформират силно след цементиране и закаляване. Особено при големите зъбни колела, размерната деформация на цементирания и закален външен кръг и вътрешен отвор обикновено е много голяма. Въпреки това, за струговане на цементиран и закален външен кръг на зъбно колело, няма подходящ инструмент. Инструментът bn-h20, разработен от „Valin superhard“ за силно периодично струговане на закалена стомана, коригира деформацията на вътрешния отвор и челната повърхност на цементирания и закален външен кръг на зъбно колело и намери подходящ инструмент за периодично рязане. Той направи световен пробив в областта на периодичното рязане със свръхтвърди инструменти.

Деформация от цементация и закаляване на зъбни колела: Деформацията от цементация и закаляване на зъбни колела се причинява главно от комбинираното действие на остатъчното напрежение, генерирано по време на машинна обработка, термичното напрежение и структурното напрежение, генерирани по време на термична обработка, и деформацията от собственото тегло на детайла. Особено при големите зъбни венци и зъбни колела, големите зъбни венци също ще увеличат деформацията си след цементация и закаляване поради големия си модул, дълбокия цементационен слой, дългото време за цементация и собственото тегло. Закон за деформация на големия зъбен вал: външният диаметър на окръжността на зъба показва очевидна тенденция на свиване, но по посока на ширината на зъба на зъбния вал, средата се свива, а двата края леко се разширяват. Закон за деформация на зъбния венец: След цементация и закаляване, външният диаметър на големия зъбен венец ще се увеличи. Когато ширината на зъба е различна, посоката на ширината на зъба ще бъде конична или барабанна.

Струговане на зъбни колела след цементиране и закаляване: деформацията на зъбния венец от цементиране и закаляване може да бъде контролирана и намалена до известна степен, но не може да бъде напълно избегната. За корекция на деформацията след цементиране и закаляване, следва кратко описание на осъществимостта на струговите и режещи инструменти след цементиране и закаляване.

Струговане на външния кръг, вътрешния отвор и челната повърхност след цементиране и закаляване: струговането е най-лесният начин за коригиране на деформацията на външния кръг и вътрешния отвор на цементираното и закалено зъбно колело. Преди това никой инструмент, включително чуждестранните свръхтвърди инструменти, не можеше да реши проблема със силно прекъсващото рязане на външния кръг на закаленото зъбно колело. Valin superhard беше поканена да проведе изследване и разработване на инструменти. „Периодичното рязане на закалена стомана винаги е било труден проблем, да не говорим за закалена стомана с твърдост около HRC60, а допустимата деформация е голяма. При струговане на закалена стомана с висока скорост, ако детайлът има прекъсващо рязане, инструментът ще завърши обработката с повече от 100 удара в минута при рязане на закалена стомана, което е голямо предизвикателство за удароустойчивостта на инструмента.“ Това казват експерти от Китайската асоциация за ножове. След година на многократни тестове, Valin superhard представи марката свръхтвърд режещ инструмент за струговане на закалена стомана със силна прекъсваност; Експериментът със струговане се провежда върху външния кръг на зъбното колело след цементиране и закаляване.

Експеримент по струговане на цилиндрично зъбно колело след цементиране и закаляване

Голямото зъбно колело (венецът) беше сериозно деформирано след карбуризация и закаляване. Деформацията на външния кръг на зъбния венец беше до 2 мм, а твърдостта след закаляване беше hrc60-65. По това време за клиента беше трудно да намери шлифовъчна машина с голям диаметър, а допустимата обработка беше голяма, а ефективността на шлифоване - твърде ниска. Накрая карбуризираното и закалено зъбно колело беше струговано.

Линейна скорост на рязане: 50–70 м/мин, дълбочина на рязане: 1,5–2 мм, разстояние на рязане: 0,15-0,2 мм/оборот (регулира се според изискванията за грапавост)

При струговане на закаления ексокръжен ръб на зъбното колело, машинната обработка се извършва наведнъж. Оригиналният внесен керамичен инструмент може да се обработва само многократно, за да се намали деформацията. Освен това, срутването на ръбовете е сериозно, а цената на използването на инструмента е много висока.

Резултати от тестовете на инструмента: той е по-устойчив на удар от оригиналния вносен инструмент от силициев нитрид керамика, а експлоатационният му живот е 6 пъти по-дълъг от този на инструмента от силициев нитрид керамика, когато дълбочината на рязане се увеличи три пъти! Ефективността на рязане се увеличава 3 пъти (преди беше три пъти рязане, но сега се извършва веднъж). Грапавостта на повърхността на детайла също отговаря на изискванията на потребителя. Най-ценното е, че крайната форма на повреда на инструмента не е тревожното счупване на ръб, а нормалното износване на задната повърхност. Този експеримент с периодично струговане с ексокръжност на закалено зъбно колело разби мита, че свръхтвърдите инструменти в индустрията не могат да се използват за силно периодично струговане на закалена стомана! Това предизвика голяма сензация в академичните среди на режещите инструменти!

Повърхностна обработка на твърдостругован вътрешен отвор на зъбно колело след закаляване

Вземайки за пример периодичното рязане на вътрешен отвор на зъбно колело с маслен канал: експлоатационният живот на пробния режещ инструмент достига повече от 8000 метра, а финалната обработка е в рамките на Ra0.8; Ако се използва свръхтвърд инструмент с полиращ ръб, финалната обработка на закалена стомана може да достигне около Ra0.4. И може да се постигне добър живот на инструмента.

Обработка на челната повърхност на зъбно колело след цементиране и закаляване

Като типично приложение на „струговане вместо шлифоване“, кубичният боров нитриден диск се използва широко в производствената практика за твърдо струговане на челната повърхност на зъбните колела след нагряване. В сравнение със шлифоването, твърдото струговане значително подобрява ефективността на работа.

За карбуризирани и закалени зъбни колела изискванията към режещите инструменти са много високи. Първо, прекъснатото рязане изисква висока твърдост, удароустойчивост, жилавост, износоустойчивост, грапавост на повърхността и други свойства на инструмента.

общ преглед:

За струговане след цементиране и закаляване, както и за челно струговане, обикновените заварени композитни инструменти от кубичен боров нитрид са популярни. Въпреки това, за размерната деформация на външния кръг и вътрешния отвор на цементирания и закален голям зъбен венец, винаги е труден проблем да се предотврати голяма деформация. Прекъснатото струговане на закалена стомана със свръхтвърдия инструмент Valin bn-h20 от кубичен боров нитрид е голям напредък в инструменталната индустрия, който благоприятства широкото популяризиране на процеса „струговане вместо шлифоване“ в зъбостроенето, а също така намира решение на проблема със закалените цилиндрични стругови инструменти за зъбни колела, който е объркван в продължение на много години. Също така е от голямо значение да се съкрати производственият цикъл на зъбните венци и да се намалят производствените разходи; фрезите от серия Bn-h20 са известни като световен модел за здрава, прекъсната стругована закалена стомана в индустрията.