Postopek obdelave zobnikov, parametri rezanja in zahteve glede orodja, če je zobnik pretežak za struženje in je treba izboljšati učinkovitost obdelave

Zobnik je glavni osnovni element prenosa v avtomobilski industriji. Običajno ima vsak avtomobil 18–30 zob. Kakovost zobnika neposredno vpliva na hrup, stabilnost in življenjsko dobo avtomobila. Stroj za obdelavo zobnikov je kompleksen sistem obdelovalnih strojev in ključna oprema v avtomobilski industriji. Svetovne velesile v proizvodnji avtomobilov, kot so Združene države Amerike, Nemčija in Japonska, so tudi velesile v proizvodnji obdelovalnih strojev za obdelavo zobnikov. Po statističnih podatkih več kot 80 % avtomobilskih zobnikov na Kitajskem obdelujejo domači stroji za izdelavo zobnikov. Hkrati avtomobilska industrija porabi več kot 60 % obdelovalnih strojev za obdelavo zobnikov in avtomobilska industrija bo vedno glavni vir porabe obdelovalnih strojev.

Tehnologija obdelave zobnikov

1. litje in izdelava slepih kosov

Vroče kovanje je še vedno pogosto uporabljen postopek litja surovcev za dele avtomobilskih zobnikov. V zadnjih letih se je pri obdelavi gredi močno promovirala tehnologija prečnega klinastega valjanja. Ta tehnologija je še posebej primerna za izdelavo gredic za kompleksne gredi vrat. Ne le da ima visoko natančnost in majhen dodatek za naknadno obdelavo, temveč ima tudi visoko proizvodno učinkovitost.

2. normalizacija

Namen tega postopka je doseči trdoto, primerno za nadaljnje rezanje zobnikov, in pripraviti mikrostrukturo za končno toplotno obdelavo, da se učinkovito zmanjša deformacija zaradi toplotne obdelave. Material, ki se uporablja za zobniško jeklo, je običajno 20CrMnTi. Zaradi velikega vpliva osebja, opreme in okolja je hitrost hlajenja in enakomernost hlajenja obdelovanca težko nadzorovati, kar ima za posledico veliko razpršenost trdote in neenakomerno metalografsko strukturo, ki neposredno vplivata na rezanje kovine in končno toplotno obdelavo, kar ima za posledico velike in neenakomerne toplotne deformacije ter neobvladljivo kakovost delov. Zato se uporablja izotermni postopek normalizacije. Praksa je dokazala, da lahko izotermna normalizacija učinkovito odpravi slabosti splošne normalizacije, kakovost izdelka pa je stabilna in zanesljiva.

3. obračanje

Da bi izpolnili zahteve glede pozicioniranja pri visoko natančni obdelavi zobnikov, se vsi surovci zobnikov obdelujejo na CNC stružnicah, ki so mehansko vpeti brez ponovnega brušenja stružnega orodja. Obdelava premera luknje, čelne ploskve in zunanjega premera se izvede sinhrono z enkratnim vpenjanjem, kar ne zagotavlja le zahtev glede navpičnosti notranje luknje in čelne ploskve, temveč tudi zagotavlja majhno razpršenost mase surovcev zobnikov. Tako se izboljša natančnost surovcev zobnikov in zagotovi kakovost obdelave naslednjih zobnikov. Poleg tega visoka učinkovitost obdelave na NC stružnicah močno zmanjša število orodij in zagotavlja dobro ekonomičnost.

4. rezkanje in oblikovanje zobnikov

Navadni stroji za rezkanje zobnikov in oblikovalniki zobnikov se še vedno pogosto uporabljajo za obdelavo zobnikov. Čeprav jih je enostavno nastaviti in vzdrževati, je proizvodna učinkovitost nizka. Če je izdelana velika zmogljivost, je treba hkrati izdelati več strojev. Z razvojem tehnologije premazovanja je zelo priročno ponovno premazati zobnike in bate po brušenju. Življenjska doba premazanega orodja se lahko znatno izboljša, običajno za več kot 90 %, kar učinkovito zmanjša število menjav orodja in čas brušenja, kar prinaša znatne koristi.

5. britje

Tehnologija radialnega rezanja zobnikov se pogosto uporablja v masovni proizvodnji avtomobilskih zobnikov zaradi visoke učinkovitosti in enostavne izvedbe zahtev glede modifikacije zasnovanega profila in smeri zob. Odkar je podjetje leta 1995 za tehnično prenovo kupilo poseben stroj za radialno rezanje zobnikov italijanskega podjetja, je dozorelo pri uporabi te tehnologije, kakovost obdelave pa je stabilna in zanesljiva.

6. toplotna obdelava

Avtomobilski zobniki potrebujejo cementiranje in kaljenje, da se zagotovijo njihove dobre mehanske lastnosti. Stabilna in zanesljiva oprema za toplotno obdelavo je bistvenega pomena za izdelke, ki po toplotni obdelavi niso več predmet brušenja zobnikov. Podjetje je uvedlo proizvodno linijo za neprekinjeno cementiranje in kaljenje nemškega Lloyd'sa, ki je dosegla zadovoljive rezultate toplotne obdelave.

7. mletje

Uporablja se predvsem za dodelavo toplotno obdelane notranje luknje zobnika, čelne ploskve, zunanjega premera gredi in drugih delov za izboljšanje dimenzijske natančnosti in zmanjšanje geometrijske tolerance.

Obdelava zobnikov uporablja vpenjalo z delnim krogom za pozicioniranje in vpenjanje, kar lahko učinkovito zagotovi natančnost obdelave zoba in referenčno točko namestitve ter doseže zadovoljivo kakovost izdelka.

8. zaključek

Namen tega je preveriti in očistiti izbokline in robove na zobniških delih menjalnika in pogonske osi pred montažo, da se odpravi hrup in nenavaden hrup, ki ga povzročajo po montaži. Poslušajte zvok skozi vklop posameznega para ali opazujte odstopanje vklopa na celovitem testerju. Deli ohišja menjalnika, ki jih proizvaja proizvodno podjetje, vključujejo ohišje sklopke, ohišje menjalnika in ohišje diferenciala. Ohišje sklopke in ohišje menjalnika sta nosilna dela, ki so običajno izdelana iz tlačno ulite aluminijeve zlitine s posebnim tlačnim litjem. Oblika je nepravilna in kompleksna. Splošni postopek je rezkanje spojne površine → obdelava procesnih lukenj in priključnih lukenj → grobo vrtanje ležajnih lukenj → fino vrtanje ležajnih lukenj in lukenj za locirne zatiče → čiščenje → preizkus in odkrivanje puščanja.

Parametri in zahteve za orodja za rezanje zobnikov

Zobniki se po cementiranju in kaljenju močno deformirajo. Še posebej pri velikih zobnikih je dimenzijska deformacija cementiranega in kaljenega zunanjega kroga in notranje luknje običajno zelo velika. Vendar pa za struženje cementiranega in kaljenega zunanjega kroga zobnika ni bilo ustreznega orodja. Orodje bn-h20, ki ga je razvilo podjetje »Valin superhard« za močno intermitentno struženje kaljenega jekla, je popravilo deformacijo cementiranega in kaljenega zunanjega kroga, notranje luknje in čelne ploskve ter našlo primerno orodje za intermitentno rezanje. To je pomenilo svetovni preboj na področju intermitentnega rezanja s supertrdimi orodji.

Deformacija zobnikov zaradi cementiranja in kaljenja: Deformacijo zobnikov zaradi cementiranja in kaljenja v glavnem povzročata skupno delovanje preostalih napetosti, ki nastanejo med obdelavo, toplotnih napetosti in strukturnih napetosti, ki nastanejo med toplotno obdelavo, ter deformacije lastne teže obdelovanca. Še posebej pri velikih zobniških obročih in zobnikih se deformacija velikih zobniških obročev po cementiranju in kaljenju poveča zaradi velikega modula, globoke plasti cementiranja, dolgega časa cementiranja in lastne teže. Zakon deformacije velike zobniške gredi: zunanji premer krožnice se očitno krči, v smeri širine zob zobniške gredi pa se sredina zmanjša, oba konca pa se nekoliko razširita. Zakon deformacije zobniškega obroča: Po cementiranju in kaljenju se zunanji premer velikega zobniškega obroča poveča. Če je širina zoba drugačna, bo smer širine zoba stožčasta ali bobnasta.

Struženje zobnikov po cementiranju in kaljenju: deformacijo zobniškega obroča zaradi cementiranja in kaljenja je mogoče do neke mere nadzorovati in zmanjšati, vendar se ji ni mogoče popolnoma izogniti. Za korekcijo deformacije po cementiranju in kaljenju je v nadaljevanju na kratko predstavljena izvedljivost uporabe stružnih in rezalnih orodij po cementiranju in kaljenju.

Struženje zunanjega kroga, notranje luknje in čelne ploskve po cementiranju in kaljenju: struženje je najpreprostejši način za odpravo deformacije zunanjega kroga in notranje luknje cementiranega in kaljenega zobniškega venca. Prej nobeno orodje, vključno s tujimi supertrdimi orodji, ni moglo rešiti problema močno prekinjenega rezanja zunanjega kroga kaljenega zobnika. Valin superhard je bil povabljen k izvedbi raziskav in razvoja orodij: »Prekinjeno rezanje kaljenega jekla je bilo vedno težaven problem, da ne omenjamo kaljenega jekla s trdnostjo približno HRC60, in dovoljena deformacija je velika. Pri struženju kaljenega jekla z veliko hitrostjo, če ima obdelovanec prekinjeno rezanje, bo orodje pri rezanju kaljenega jekla opravilo obdelavo z več kot 100 udarci na minuto, kar je velik izziv za udarno odpornost orodja.« Tako pravijo strokovnjaki kitajskega združenja nožev. Po letu dni ponavljajočih se preizkusov je Valin superhard predstavil blagovno znamko supertrdega rezalnega orodja za struženje kaljenega jekla z močno prekinitevjo; poskus struženja se izvede na zunanjem krogu zobnika po cementiranju in kaljenju.

Poskus struženja valjastega zobnika po cementiranju in kaljenju

Veliko zobniško kolo (zobniški venec) se je po cementiranju in kaljenju močno deformiralo. Deformacija zunanjega kroga zobniškega venca je bila do 2 mm, trdota po kaljenju pa je bila HRC60-65. Takrat je bilo za stranko težko najti brusilnik velikega premera, dodatek za obdelavo pa je bil velik, učinkovitost brušenja pa prenizka. Na koncu je bilo cementirano in kaljeno zobniško kolo struženo.

Linearna hitrost rezanja: 50–70 m/min, globina reza: 1,5–2 mm, razdalja reza: 0,15–0,2 mm/obrat (prilagojeno glede na zahteve glede hrapavosti)

Pri struženju kaljenega zobniškega izreza se obdelava zaključi naenkrat. Originalno uvoženo keramično orodje je mogoče obdelati le večkrat, da se odpravi deformacija. Poleg tega je zrušitev roba resna, stroški uporabe orodja pa so zelo visoki.

Rezultati preskusov orodja: je bolj odporno na udarce kot originalno uvoženo keramično orodje iz silicijevega nitrida, njegova življenjska doba pa je 6-krat daljša od življenjske dobe keramičnega orodja iz silicijevega nitrida, ko se globina rezanja poveča za trikrat! Učinkovitost rezanja se poveča za trikrat (prej je bilo rezanje trikrat daljše, zdaj pa enkrat). Tudi hrapavost površine obdelovanca ustreza zahtevam uporabnika. Najdragocenejše je, da končna oblika odpovedi orodja ni zaskrbljujoč zlomljen rob, temveč običajna obraba hrbtne ploskve. Ta poskus z občasnim struženjem kaljenega zobnika na izven kroga je razbil mit, da se supertrda orodja v industriji ne morejo uporabljati za močno občasno struženje kaljenega jekla! V akademskih krogih rezalnih orodij je povzročil veliko senzacijo!

Površinska obdelava trdostružene notranje luknje zobnika po kaljenju

Če vzamemo za primer občasno rezanje notranje luknje zobnika z oljnim žlebom: življenjska doba poskusnega rezalnega orodja doseže več kot 8000 metrov, končna obdelava pa je znotraj Ra0,8; če se uporabi supertrdo orodje s polirnim robom, lahko končna obdelava kaljenega jekla doseže približno Ra0,4. S tem je mogoče doseči dobro življenjsko dobo orodja.

Obdelava čelne ploskve zobnika po cementiranju in kaljenju

Kot tipična uporaba "struženja namesto brušenja" se v proizvodni praksi trdega struženja čelne ploskve zobnikov po segrevanju pogosto uporablja rezilo iz kubnega borovega nitrida. V primerjavi z brušenjem trdo struženje močno izboljša delovno učinkovitost.

Za cementirane in kaljene zobnike so zahteve za rezila zelo visoke. Prvič, občasno rezanje zahteva visoko trdoto, odpornost proti udarcem, žilavost, odpornost proti obrabi, hrapavost površine in druge lastnosti orodja.

pregled:

Za struženje po cementiranju in kaljenju ter za struženje čelnih ploskev so se popularizirala običajna varjena kompozitna orodja iz kubičnih borovih nitridov. Vendar pa je pri dimenzijski deformaciji zunanjega kroga in notranje luknje cementiranega in kaljenega velikega zobniškega venca vedno težko odpraviti veliko deformacijo. Prekinjeno struženje kaljenega jekla z Valinovim supertrdim orodjem iz kubičnih borovih nitridov bn-h20 je velik napredek v orodjarni, ki prispeva k široki promociji postopka "struženja namesto brušenja" v zobniški industriji in hkrati ponuja rešitev za problem kaljenih zobniških cilindričnih stružnih orodij, ki je bil dolga leta zapleten. Prav tako je zelo pomembno skrajšati proizvodni cikel zobniškega venca in zmanjšati proizvodne stroške; rezalniki serije Bn-h20 so znani kot svetovni model močnega prekinitvenega struženja kaljenega jekla v industriji.