Proces obrade zupčanika, parametri rezanja i zahtjevi za alat ako je zupčanik pretežak za tokarenje i potrebno je poboljšati efikasnost obrade

Zupčanik je glavni osnovni element prijenosa u automobilskoj industriji. Obično svaki automobil ima 18~30 zuba. Kvalitet zupčanika direktno utiče na buku, stabilnost i vijek trajanja automobila. Mašina za obradu zupčanika je složen sistem mašina i ključna oprema u automobilskoj industriji. Svjetske sile u proizvodnji automobila, kao što su Sjedinjene Američke Države, Njemačka i Japan, također su sile u proizvodnji mašina za obradu zupčanika. Prema statistikama, više od 80% automobilskih zupčanika u Kini obrađuje se domaćom opremom za proizvodnju zupčanika. Istovremeno, automobilska industrija troši više od 60% mašina za obradu zupčanika, a automobilska industrija će uvijek biti glavni potrošač mašina.

Tehnologija obrade zupčanika

1. lijevanje i izrada blank-ova

Vruće kovanje u kalupu je i dalje široko korišten proces lijevanja poluga za dijelove automobilskih zupčanika. Posljednjih godina, tehnologija poprečnog valjanja klinova široko se promovira u obradi osovina. Ova tehnologija je posebno pogodna za izradu gredica za složene osovine vrata. Ne samo da ima visoku preciznost, mali dodatak za naknadnu obradu, već i visoku efikasnost proizvodnje.

2. normalizacija

Svrha ovog procesa je postizanje tvrdoće pogodne za naknadnu obradu zupčanika i priprema mikrostrukture za konačnu termičku obradu, kako bi se efikasno smanjila deformacija pri termičkoj obradi. Materijal čelika za zupčanike koji se koristi obično je 20CrMnTi. Zbog velikog utjecaja osoblja, opreme i okoline, brzinu hlađenja i ujednačenost hlađenja obratka je teško kontrolirati, što rezultira velikom disperzijom tvrdoće i neujednačenom metalografskom strukturom, što direktno utiče na rezanje metala i konačnu termičku obradu, što rezultira velikom i nepravilnom termičkom deformacijom i nekontroliranim kvalitetom dijela. Stoga se primjenjuje izotermni proces normalizacije. Praksa je dokazala da izotermna normalizacija može efikasno promijeniti nedostatke opće normalizacije, a kvalitet proizvoda je stabilan i pouzdan.

3. okretanje

Kako bi se ispunili zahtjevi pozicioniranja za visokopreciznu obradu zupčanika, svi blankovi zupčanika se obrađuju na CNC strugovima, koji se mehanički stežu bez ponovnog brušenja alata za struganje. Obrada prečnika rupe, čeone površine i vanjskog prečnika se vrši sinhrono pod jednim stezanjem, što ne samo da osigurava zahtjeve vertikalnosti unutrašnje rupe i čeone površine, već i osigurava malu disperziju mase blankova zupčanika. Na taj način se poboljšava tačnost blankova zupčanika i osigurava kvalitet obrade narednih zupčanika. Pored toga, visoka efikasnost obrade na NC strugu također značajno smanjuje broj opreme i ima dobru ekonomičnost.

4. glodanje i oblikovanje zupčanika

Obične mašine za glodanje i oblikovanje zupčanika se i dalje široko koriste za obradu zupčanika. Iako je praktično podesiti i održavati, efikasnost proizvodnje je niska. Ako se završi veliki kapacitet, potrebno je proizvoditi više mašina istovremeno. Razvojem tehnologije premazivanja, vrlo je praktično ponovo premazati glodalice i klipove nakon brušenja. Vijek trajanja premazanih alata može se značajno poboljšati, uglavnom za više od 90%, efektivno smanjujući broj izmjena alata i vrijeme brušenja, sa značajnim prednostima.

5. brijanje

Tehnologija radijalnog rezanja zupčanika se široko koristi u masovnoj proizvodnji automobilskih zupčanika zbog svoje visoke efikasnosti i jednostavne realizacije zahtjeva za modifikaciju dizajniranog profila i smjera zuba. Otkako je kompanija kupila posebnu mašinu za radijalno rezanje zupčanika italijanske kompanije za tehničku transformaciju 1995. godine, sazrela je u primjeni ove tehnologije, a kvalitet obrade je stabilan i pouzdan.

6. termička obrada

Automobilski zupčanici zahtijevaju cementaciju i kaljenje kako bi se osigurala njihova dobra mehanička svojstva. Stabilna i pouzdana oprema za termičku obradu je neophodna za proizvode koji se više ne podvrgavaju brušenju zupčanika nakon termičke obrade. Kompanija je uvela proizvodnu liniju za kontinuiranu cementaciju i kaljenje njemačkog Lloyd'sa, koja je postigla zadovoljavajuće rezultate termičke obrade.

7. brušenje

Uglavnom se koristi za završnu obradu unutrašnjeg otvora zupčanika, čeone površine, vanjskog promjera osovine i drugih dijelova termički obrađenih radi poboljšanja dimenzijske tačnosti i smanjenja geometrijske tolerancije.

Obrada zupčanika koristi prihvatnik za pozicioniranje i stezanje, što može efikasno osigurati tačnost obrade zuba i referencu instalacije, te postići zadovoljavajući kvalitet proizvoda.

8. završna obrada

Ovo služi za provjeru i čišćenje neravnina i neravnina na zupčastim dijelovima mjenjača i pogonske osovine prije montaže, kako bi se eliminirala buka i abnormalna buka koju oni uzrokuju nakon montaže. Slušajte zvuk kroz zahvat pojedinačnog para ili posmatrajte odstupanje zahvata na sveobuhvatnom testeru. Dijelovi kućišta mjenjača koje proizvodi proizvođač uključuju kućište kvačila, kućište mjenjača i kućište diferencijala. Kućište kvačila i kućište mjenjača su nosivi dijelovi, koji su uglavnom izrađeni od livene aluminijumske legure posebnim livenjem pod pritiskom. Oblik je nepravilan i složen. Opšti tok procesa je glodanje spojne površine → mašinska obrada rupa za proces i spojnih rupa → grubo bušenje rupa za ležajeve → fino bušenje rupa za ležajeve i rupa za lociranje → čišćenje → ispitivanje i detekcija curenja.

Parametri i zahtjevi alata za rezanje zupčanika

Zupčanici se nakon cementiranja i kaljenja ozbiljno deformišu. Posebno kod velikih zupčanika, dimenzionalna deformacija cementiranog i kaljenog vanjskog kruga i unutrašnjeg otvora je uglavnom vrlo velika. Međutim, za tokarenje cementiranog i kaljenog vanjskog kruga zupčanika nije postojao odgovarajući alat. Alat bn-h20, koji je razvio "Valin superhard" za snažno intermitentno tokarenje kaljenog čelika, ispravio je deformaciju cementiranog i kaljenog unutrašnjeg otvora i čeone površine vanjskog kruga zupčanika te pronašao odgovarajući alat za intermitentno rezanje. Napravio je svjetski proboj u području intermitentnog rezanja supertvrdim alatima.

Deformacija zupčanika usljed cementiranja i kaljenja: Deformacija zupčanika usljed cementiranja i kaljenja uglavnom je uzrokovana kombinovanim djelovanjem zaostalog napona nastalog tokom obrade, termičkog napona i strukturnog napona nastalog tokom termičke obrade, te deformacije vlastite težine obratka. Posebno kod velikih zupčanih prstenova i zupčanika, veliki zupčani prstenovi će također povećati deformaciju nakon cementiranja i kaljenja zbog svog velikog modula, dubokog sloja cementiranja, dugog vremena cementiranja i vlastite težine. Zakon deformacije velikog zupčanog vratila: vanjski promjer adendum kružnice pokazuje očigledan trend kontrakcije, ali u smjeru širine zuba zupčanog vratila, sredina se smanjuje, a dva kraja se blago proširuju. Zakon deformacije zupčanog prstena: Nakon cementiranja i kaljenja, vanjski promjer velikog zupčanog prstena će se povećati. Kada je širina zuba različita, smjer širine zuba će biti konusni ili u obliku bubnja.

Tokarenje zupčanika nakon cementiranja i kaljenja: deformacija zupčanog prstena uslijed cementiranja i kaljenja može se kontrolirati i smanjiti do određene mjere, ali se ne može u potpunosti izbjeći. Za korekciju deformacije nakon cementiranja i kaljenja, slijedi kratak pregled izvodljivosti upotrebe alata za tokarenje i rezanje nakon cementiranja i kaljenja.

Tokarenje vanjskog kruga, unutrašnjeg otvora i čeone površine nakon cementiranja i kaljenja: tokarenje je najjednostavniji način za ispravljanje deformacije vanjskog kruga i unutrašnjeg otvora cementiranog i kaljenog prstenastog zupčanika. Ranije, nijedan alat, uključujući i strane supertvrde alate, nije mogao riješiti problem jako isprekidanog rezanja vanjskog kruga kaljenog zupčanika. Valin superhard je pozvan da provede istraživanje i razvoj alata, „Intermitentno rezanje kaljenog čelika oduvijek je bio težak problem, a da ne spominjemo kaljeni čelik od oko HRC60, a dodatak za deformaciju je velik. Prilikom tokarenja kaljenog čelika velikom brzinom, ako obradak ima isprekidano rezanje, alat će završiti obradu s više od 100 udaraca u minuti pri rezanju kaljenog čelika, što predstavlja veliki izazov za otpornost alata na udar.“ To kažu stručnjaci Kineskog udruženja noževa. Nakon godinu dana ponovljenih ispitivanja, Valin superhard je predstavio marku supertvrdog alata za rezanje za tokarenje kaljenog čelika s jakim diskontinuitetom; Eksperiment tokarenja se provodi na vanjskom krugu zupčanika nakon cementiranja i kaljenja.

Eksperiment tokarenja cilindričnog zupčanika nakon cementacije i kaljenja

Veliki zupčanik (venčani zupčanik) je bio ozbiljno deformisan nakon cementiranja i kaljenja. Deformacija vanjskog kruga zupčanog vijenca je iznosila do 2 mm, a tvrdoća nakon kaljenja je bila HRC60-65. U to vrijeme, kupcu je bilo teško pronaći brusilicu velikog promjera, a dodatak za obradu je bio velik, a efikasnost brušenja preniska. Konačno, cementirani i kaljeni zupčanik je obrađen tokarenjem.

Linearna brzina rezanja: 50–70 m/min, dubina rezanja: 1,5–2 mm, udaljenost rezanja: 0,15-0,2 mm/okretaj (podešava se prema zahtjevima hrapavosti)

Prilikom tokarenja kaljenog ekskružnog dijela zupčanika, obrada se završava odjednom. Originalni uvezeni keramički alat može se obrađivati ​​samo više puta kako bi se smanjila deformacija. Štaviše, urušavanje ivice je ozbiljno, a troškovi korištenja alata su vrlo visoki.

Rezultati ispitivanja alata: otporniji je na udarce od originalnog uvezenog alata od silicijum nitridne keramike, a njegov vijek trajanja je 6 puta duži od vijeka trajanja alata od silicijum nitridne keramike kada se dubina rezanja poveća za tri puta! Efikasnost rezanja se povećava za 3 puta (ranije je bilo tri puta više rezanja, ali sada se završava za jedan put). Hrapavost površine obratka također zadovoljava zahtjeve korisnika. Najvrijednije je to što konačni oblik kvara alata nije zabrinjavajući slomljeni rub, već normalno trošenje stražnje površine. Ovaj eksperiment s povremenom obradom kaljenim zupčanikom izvan kruga razbio je mit da se supertvrdi alati u industriji ne mogu koristiti za jako povremeno tokarenje kaljenog čelika! Izazvao je veliku senzaciju u akademskim krugovima alata za rezanje!

Površinska obrada tvrdo tokarenog unutrašnjeg otvora zupčanika nakon kaljenja

Uzimajući kao primjer povremeno rezanje unutrašnjeg otvora zupčanika sa uljnim žlijebom: vijek trajanja probnog alata za rezanje dostiže više od 8000 metara, a završna obrada je unutar Ra0.8; Ako se koristi supertvrdi alat sa oštricom za poliranje, završna obrada kaljenog čelika tokarenjem može dostići oko Ra0.4. I može se postići dobar vijek trajanja alata.

Obrada čeone površine zupčanika nakon cementacije i kaljenja

Kao tipična primjena „struganja umjesto brušenja“, kubna oštrica od bor nitrida se široko koristi u proizvodnoj praksi tvrdog tokarenja čeone površine zupčanika nakon termičke obrade. U poređenju sa brušenjem, tvrdo tokarenje znatno poboljšava efikasnost rada.

Za cementirane i kaljene zupčanike, zahtjevi za rezačima su vrlo visoki. Prvo, povremeno rezanje zahtijeva visoku tvrdoću, otpornost na udarce, žilavost, otpornost na habanje, hrapavost površine i druga svojstva alata.

pregled:

Za tokarenje nakon cementacije i kaljenja, te za tokarenje čeonih površina, popularni su obični zavareni kompozitni alati od kubnog bor nitrida. Međutim, za dimenzionalnu deformaciju vanjskog kruga i unutrašnjeg otvora cementiranog i kaljenog velikog zupčanog prstena, uvijek je težak problem isključiti deformaciju s velikom količinom. Intermitentno tokarenje kaljenog čelika s Valin supertvrdim alatom od kubnog bor nitrida bn-h20 predstavlja veliki napredak u industriji alata, što doprinosi širokoj promociji procesa "tokarenje umjesto brušenja" u industriji zupčanika, a također pronalazi rješenje za problem kaljenih cilindričnih alata za tokarenje zupčanika koji je godinama bio zbunjen. Također je od velikog značaja skratiti proizvodni ciklus zupčanog prstena i smanjiti troškove proizvodnje; rezači serije Bn-h20 poznati su kao svjetski model jakog intermitentnog tokarenja kaljenog čelika u industriji.