Процес обробки зубчастих коліс, параметри різання та вимоги до інструменту, якщо зубчасте колесо занадто важко обробляти, і потрібно покращити ефективність обробки.

Шестерня є основним базовим елементом трансмісії в автомобільній промисловості. Зазвичай кожен автомобіль має 18~30 зубців. Якість шестерні безпосередньо впливає на шум, стабільність та термін служби автомобіля. Верстат для обробки зубців – це складна верстатна система та ключове обладнання в автомобільній промисловості. Світові держави з виробництва автомобілів, такі як США, Німеччина та Японія, також є державами з виробництва верстатів для обробки зубців. Згідно зі статистикою, понад 80% автомобільних шестерень у Китаї обробляється на вітчизняному обладнанні для виробництва зубців. Водночас автомобільна промисловість споживає понад 60% верстатів для обробки зубців, і автомобільна промисловість завжди буде основним споживачем верстатів.

Технологія обробки шестерень

1. лиття та виготовлення заготовок

Гаряче кування все ще є широко використовуваним процесом лиття заготовок для деталей автомобільних передач. В останні роки технологія поперечного клинового вальцювання широко застосовується в обробці валів. Ця технологія особливо підходить для виготовлення заготовок для складних дверних валів. Вона не тільки має високу точність, невеликий припуск на подальшу обробку, але й високу ефективність виробництва.

2. нормалізація

Метою цього процесу є отримання твердості, придатної для подальшого зубонарізання, та підготовка мікроструктури до кінцевої термічної обробки, щоб ефективно зменшити деформацію під час термічної обробки. Матеріалом для зубчастої сталі зазвичай є 20CrMnTi. Через великий вплив персоналу, обладнання та навколишнього середовища, швидкість охолодження та рівномірність охолодження заготовки важко контролювати, що призводить до великого розсіювання твердості та нерівномірної металографічної структури, які безпосередньо впливають на різання металу та кінцеву термічну обробку, спричиняючи велику та нерівномірну термічну деформацію та неконтрольовану якість деталі. Тому застосовується ізотермічний процес нормалізації. Практика довела, що ізотермічна нормалізація може ефективно усунути недоліки загальної нормалізації, а якість продукції є стабільною та надійною.

3. поворот

Для задоволення вимог позиціонування високоточної обробки зубчастих коліс, заготовки зубчастих коліс обробляються на токарних верстатах з ЧПК, які механічно затискаються без перешліфування токарного інструменту. Обробка діаметра отвору, торця та зовнішнього діаметра виконується синхронно під одноразовим затисканням, що не тільки забезпечує вимоги до вертикальності внутрішнього отвору та торця, але й забезпечує малий розкид маси заготовок зубчастих коліс. Таким чином, підвищується точність заготовок зубчастих коліс та забезпечується якість обробки наступних зубчастих коліс. Крім того, висока ефективність обробки на токарному верстаті з ЧПК також значно зменшує кількість обладнання та забезпечує хорошу економічність.

4. зуборізання та зубодосконалення

Звичайні зубофрезерні верстати та зубодолімні верстати все ще широко використовуються для обробки зубчастих коліс. Хоча їх зручно регулювати та обслуговувати, ефективність виробництва низька. Якщо встановлено велику потужність, необхідно одночасно виробляти на кількох верстатах. З розвитком технології покриття стало дуже зручно повторно покривати черв'ячні різці та плунжери після шліфування. Термін служби інструментів з покриттям можна значно покращити, як правило, більш ніж на 90%, що ефективно зменшує кількість змін інструментів та час шліфування, що дає значні переваги.

5. гоління

Технологія радіального стругання зубчастих передач широко використовується у масовому виробництві автомобільних передач завдяки своїй високій ефективності та легкій реалізації вимог до модифікації розробленого профілю зуба та напрямку зуба. З моменту придбання спеціального верстата для радіального стругання зубчастих передач італійської компанії для технічної трансформації у 1995 році, компанія набула досвіду у застосуванні цієї технології, а якість обробки є стабільною та надійною.

6. термічна обробка

Автомобільні шестерні потребують цементації та гартування для забезпечення їхніх добрих механічних властивостей. Стабільне та надійне обладнання для термічної обробки є важливим для виробів, які більше не підлягають шліфуванню зубчастих коліс після термічної обробки. Компанія впровадила безперервну виробничу лінію цементації та гартування німецького Lloyd's, яка досягла задовільних результатів термічної обробки.

7. шліфування

В основному використовується для обробки внутрішнього отвору шестерні, торцевої поверхні, зовнішнього діаметра вала та інших деталей, що пройшли термічну обробку, для покращення точності розмірів та зменшення геометричного допуску.

Обробка зубчастих коліс використовує кріплення з кроковим колом для позиціонування та затискання, що може ефективно забезпечити точність обробки зуба та опорну точку встановлення, а також отримати задовільну якість продукції.

8. оздоблення

Це робиться для перевірки та очищення нерівностей та задирок на зубчастих деталях коробки передач та ведучого моста перед складанням, щоб усунути шум та ненормальні шуми, спричинені ними після складання. Прослухайте звук через зачеплення однієї пари або спостерігайте за відхиленням зачеплення на комплексному тестері. Деталі корпусу коробки передач, що виробляються компанією-виробником, включають корпус зчеплення, корпус коробки передач та корпус диференціала. Корпус зчеплення та корпус коробки передач є несучими деталями, які зазвичай виготовлені з лиття під тиском з алюмінієвого сплаву методом спеціального лиття. Форма неправильна та складна. Загальний технологічний процес такий: фрезерування поверхні з'єднання → обробка технологічних отворів та з'єднувальних отворів → чорнове розточення отворів для підшипників → чистове розточення отворів для підшипників та отворів для кріпильних штифтів → очищення → перевірка та виявлення витоків.

Параметри та вимоги до зуборізних інструментів

Зубчасті колеса сильно деформуються після цементації та гартування. Особливо для великих зубчастих коліс розмірна деформація зовнішнього кола та внутрішнього отвору після цементації та гартування, як правило, дуже велика. Однак для точіння зовнішнього кола шестерні після цементації та гартування не існує відповідного інструменту. Інструмент bn-h20, розроблений компанією «Valin superhard» для сильного періодичного точіння загартованої сталі, виправив деформацію внутрішнього отвору та торцевої поверхні зовнішнього кола шестерні після цементації та гартування, а також знайшов відповідний періодичний ріжучий інструмент. Він зробив світовий прорив у галузі періодичного різання надтвердими інструментами.

Деформація зубчастих передач від цементації та гартування: деформація зубчастих передач від цементації та гартування головним чином спричинена комбінованою дією залишкових напружень, що виникають під час механічної обробки, термічних та структурних напружень, що виникають під час термічної обробки, а також деформацією власної ваги заготовки. Особливо це стосується великих зубчастих вінців та шестерень, великі зубчасті вінці також збільшують деформацію після цементації та гартування через їх великий модуль пружності, глибокий шар цементації, тривалий час цементації та власну вагу. Закон деформації великого зубчастого вала: зовнішній діаметр довжини зубчастого вала демонструє очевидну тенденцію до звуження, але в напрямку ширини зуба зубчастого вала середина зменшується, а два кінці дещо розширюються. Закон деформації зубчастого вінця: після цементації та гартування зовнішній діаметр великого зубчастого вінця збільшується. Коли ширина зуба відрізняється, напрямок ширини зуба буде конічним або барабанним.

Точення шестерень після цементації та гартування: деформацію зубчастого вінця під час цементації та гартування можна контролювати та певною мірою зменшувати, але повністю уникнути її не можна. Щодо корекції деформації після цементації та гартування, нижче наведено короткий огляд можливості використання токарних та різальних інструментів після цементації та гартування.

Токарство зовнішнього кола, внутрішнього отвору та торцевої поверхні після цементації та гартування: токарство – це найпростіший спосіб виправити деформацію зовнішнього кола та внутрішнього отвору цементованої та загартованої вінцевої шестерні. Раніше жоден інструмент, включаючи іноземні надтверді інструменти, не міг вирішити проблему сильно переривчастого різання зовнішнього кола загартованої шестерні. Компанію Valin superhard запросили провести дослідження та розробку інструменту: «Періодичне різання загартованої сталі завжди було складною проблемою, не кажучи вже про загартовану сталь з твердістю близько HRC60, а допуск на деформацію великий. Під час точіння загартованої сталі на високій швидкості, якщо заготовка має переривчасте різання, інструмент завершить обробку з більш ніж 100 ударами на хвилину під час різання загартованої сталі, що є великим викликом для ударостійкості інструменту». Так стверджують експерти Китайської асоціації ножів. Після року повторних випробувань Valin superhard представила бренд надтвердого різального інструменту для точіння загартованої сталі з сильною переривчастістю; Експеримент з точіння проводиться на зовнішньому колі шестерні після цементації та гартування.

Експеримент з точення циліндричної шестерні після цементації та гартування

Велика шестерня (вінцева шестерня) була серйозно деформована після цементації та гартування. Деформація зовнішнього кола вінця шестерні становила до 2 мм, а твердість після гартування становила 60-65 HRC. У той час клієнту було важко знайти шліфувальний верстат великого діаметра, а припуск на обробку був великим, а ефективність шліфування занадто низькою. Зрештою, цементовану та загартовану шестерню було виточено.

Лінійна швидкість різання: 50–70 м/хв, глибина різання: 1,5–2 мм, відстань різання: 0,15-0,2 мм/оберт (регулюється відповідно до вимог шорсткості)

Під час токарного обробки загартованої шестерні, обробка виконується за один раз. Оригінальний імпортований керамічний інструмент можна обробляти лише кілька разів, щоб уникнути деформації. Крім того, руйнування кромки є серйозним, а вартість використання інструменту дуже висока.

Результати випробувань інструменту: він стійкіший до ударів, ніж оригінальний імпортний інструмент з нітрид-кремнієвої кераміки, а його термін служби в 6 разів перевищує термін служби інструменту з нітрид-кремнієвої кераміки при збільшенні глибини різання втричі! Ефективність різання збільшується втричі (раніше вона збільшувалася втричі, а тепер – втричі). Шорсткість поверхні заготовки також відповідає вимогам користувача. Найцінніше те, що кінцевою формою руйнування інструменту є не тривожний зламаний край, а нормальний знос задньої поверхні. Цей експеримент із загартованим шестернею для періодичного точіння розвіяв міф про те, що надтверді інструменти в промисловості не можуть використовуватися для міцного періодичного точіння загартованої сталі! Це викликало великий резонанс в академічних колах різального інструменту!

Оздоблення поверхні внутрішнього отвору шестерні, отриманого твердим точінням, після гартування

Візьмемо, наприклад, періодичне різання внутрішнього отвору шестерні з масляною канавкою: термін служби пробного різального інструменту сягає понад 8000 метрів, а чистота обробки знаходиться в межах Ra0.8; Якщо використовується надтвердий інструмент з полірувальною кромкою, чистота обробки загартованої сталі може досягати приблизно Ra0.4. І можна отримати хороший термін служби інструменту.

Обробка торця шестерні після цементації та гартування

Як типове застосування «точення замість шліфування», лезо з кубічного нітриду бору широко використовується у виробничій практиці твердого точення торця шестерень після нагрівання. Порівняно зі шліфуванням, тверде точення значно підвищує ефективність роботи.

Для цементованих та загартованих зубчастих коліс вимоги до різців дуже високі. По-перше, переривчасте різання вимагає високої твердості, ударостійкості, в'язкості, зносостійкості, шорсткості поверхні та інших властивостей інструменту.

огляд:

Для точіння після цементації та гартування, а також для торцевого точіння популярність отримали звичайні зварні композитні інструменти з кубічного нітриду бору. Однак для розмірної деформації зовнішнього кола та внутрішнього отвору цементованого та загартованого великого зубчастого вінця завжди є складною проблемою усунення деформації з великою величиною. Періодичне точіння загартованої сталі за допомогою надтвердого інструменту Valin з кубічного нітриду бору bn-h20 є великим прогресом в інструментальній промисловості, що сприяє широкому просуванню процесу «точення замість шліфування» в зубчастій промисловості, а також знаходить рішення проблеми загартованих зубчастих циліндричних токарних інструментів, яка була розкрита протягом багатьох років. Також велике значення має скорочення виробничого циклу зубчастого вінця та зниження виробничих витрат; різці серії Bn-h20 відомі як світовий взірець міцної періодичної загартованої сталі в галузі.