Postopek obdelave zobnikov, rezalni parametri in zahteve za orodje, če je zobnik pretrd za obračanje in je treba izboljšati učinkovitost obdelave

Zobnik je glavni osnovni prenosni element v avtomobilski industriji. Običajno ima vsak avtomobil 18-30 zob. Kakovost opreme neposredno vpliva na hrup, stabilnost in življenjsko dobo avtomobila. Stroj za obdelavo zobnikov je kompleksen obdelovalni sistem in ključna oprema v avtomobilski industriji. Svetovne sile v proizvodnji avtomobilov, kot so Združene države, Nemčija in Japonska, so tudi sile v proizvodnji strojev za obdelavo zobnikov. Po statističnih podatkih je več kot 80 % avtomobilskih zobnikov na Kitajskem obdelanih z domačo opremo za izdelavo zobnikov. Hkrati avtomobilska industrija porabi več kot 60 % strojev za obdelavo zobnikov in avtomobilska industrija bo vedno glavni del porabe obdelovalnih strojev.

Tehnologija obdelave zobnikov

1. ulivanje in izdelava surovcev

Vroče kovanje je še vedno široko uporabljen postopek surovega litja za dele avtomobilskih zobnikov. V zadnjih letih se je tehnologija valjanja s prečnimi zagozdami močno promovirala pri obdelavi gredi. Ta tehnologija je še posebej primerna za izdelavo gredic za kompleksne vratne jaške. Ne samo, da ima visoko natančnost, majhen dodatek za naknadno obdelavo, ampak ima tudi visoko proizvodno učinkovitost.

2. normaliziranje

Namen tega postopka je pridobiti trdoto, ki je primerna za poznejše rezanje zobnikov, in pripraviti mikrostrukturo za končno toplotno obdelavo, da se učinkovito zmanjša deformacija toplotne obdelave. Material uporabljenega jekla zobnikov je običajno 20CrMnTi. Zaradi velikega vpliva osebja, opreme in okolja je hitrost hlajenja in enakomernost hlajenja obdelovanca težko nadzorovati, kar ima za posledico veliko disperzijo trdote in neenakomerno metalografsko strukturo, ki neposredno vplivata na rezanje kovine in končno toplotno obdelavo, kar ima za posledico veliko in neenakomerna toplotna deformacija ter nenadzorovana kakovost delov. Zato je sprejet izotermični normalizacijski postopek. Praksa je dokazala, da lahko izotermna normalizacija učinkovito odpravi pomanjkljivosti splošne normalizacije, kakovost izdelka pa je stabilna in zanesljiva.

3. struženje

Da bi izpolnili zahteve glede pozicioniranja pri obdelavi zobnikov z visoko natančnostjo, so surovci zobnikov obdelani s CNC stružnicami, ki so mehansko vpete brez ponovnega brušenja stružnega orodja. Obdelava premera luknje, čelne ploskve in zunanjega premera se zaključi sinhrono z enkratnim vpenjanjem, kar ne zagotavlja le zahtev glede navpičnosti notranje luknje in čelne ploskve, temveč zagotavlja tudi majhno disperzijo velikosti masnih surovcev zobnikov. Tako se izboljša natančnost surovcev zobnikov in zagotovi kakovost obdelave naslednjih zobnikov. Poleg tega visoka učinkovitost obdelave NC stružnic tudi močno zmanjša število opreme in ima dobro ekonomičnost.

4. rezkanje in oblikovanje zobnikov

Za obdelavo zobnikov se še vedno pogosto uporabljajo običajni rezkalni stroji in oblikovalniki zobnikov. Čeprav je priročno prilagoditi in vzdrževati, je učinkovitost proizvodnje nizka. Če je dokončana velika zmogljivost, je treba hkrati proizvesti več strojev. Z razvojem tehnologije premazovanja je zelo priročno ponovno premazati kuhalne plošče in bate po brušenju. Življenjsko dobo prevlečenih orodij je mogoče bistveno izboljšati, na splošno za več kot 90 %, s čimer se učinkovito zmanjša število menjav orodij in čas brušenja, s pomembnimi prednostmi.

5. britje

Tehnologija radialnega britja zobnikov se pogosto uporablja v množični proizvodnji avtomobilskih zobnikov zaradi visoke učinkovitosti in enostavnega uresničevanja zahtev za modifikacijo zasnovanega profila zob in smeri zob. Odkar je podjetje leta 1995 kupilo poseben radialni stroj za britje zobnikov italijanskega podjetja za tehnično preoblikovanje, je bilo zrelo pri uporabi te tehnologije, kakovost obdelave pa je stabilna in zanesljiva.

6. toplotna obdelava

Avtomobilski zobniki zahtevajo naogljičenje in kaljenje, da se zagotovijo njihove dobre mehanske lastnosti. Stabilna in zanesljiva oprema za toplotno obdelavo je bistvena za izdelke, ki po toplotni obdelavi niso več predmet brušenja zobnikov. Podjetje je uvedlo proizvodno linijo za kontinuirano naogljičenje in kaljenje nemškega Lloyda, ki dosega zadovoljive rezultate toplotne obdelave.

7. brušenje

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

Obdelava zobnikov sprejme vpenjalo za pozicioniranje in vpenjanje, ki lahko učinkovito zagotovi natančnost obdelave zoba in referenčne namestitve ter pridobi zadovoljivo kakovost izdelka.

8. dodelava

To je namenjeno preverjanju in čiščenju izboklin in robov na zobniških delih menjalnika in pogonske osi pred montažo, da se odpravi hrup in neobičajni hrup, ki ga povzročajo po montaži. Poslušajte zvok prek vklopa enega para ali opazujte odstopanje vklopa na obsežnem 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 sta običajno izdelana iz aluminijeve zlitine pod pritiskom s posebnim tlačnim litjem. Oblika je nepravilna in zapletena. Splošni potek postopka je rezkanje spojne površine → obdelava procesnih lukenj in povezovalnih lukenj → grobo izvrtanje lukenj za ležaje → fino izvrtanje lukenj za ležaje in luknje za lociranje zatičev → čiščenje → preskus in odkrivanje puščanja.

Parametri in zahteve orodja za rezanje zobnikov

Zobniki so po karburiranju in kaljenju močno deformirani. Zlasti pri velikih zobnikih je dimenzijska deformacija karburiziranega in kaljenega zunanjega kroga in notranje luknje na splošno zelo velika. Vendar pa za struženje naogljičenega in kaljenega zunanjega kroga zobnikov ni bilo ustreznega orodja. Orodje bn-h20, ki ga je razvil »Valin superhard« za močno intermitentno struženje kaljenega jekla, je popravilo deformacijo karburiziranega in kaljenega zunanjega kroga zobnika, notranje luknje in čelne strani ter našlo primerno intermitentno rezalno orodje. Naredilo je svetovni preboj v področje intermitentnega rezanja s supertrdimi orodji.

Deformacija pri naogljičenju in kaljenju zobnikov: deformacija pri naogljičenju in kaljenju je v glavnem posledica skupnega delovanja preostale napetosti, ki nastane med strojno obdelavo, toplotne obremenitve in strukturne obremenitve, ki nastanejo med toplotno obdelavo, ter deformacije obdelovanca zaradi lastne teže. Zlasti pri velikih zobniških obročih in zobnikih bodo veliki zobniški obroči prav tako povečali deformacijo po naogljičenju in kaljenju zaradi velikega modula, globoke naogljičene plasti, dolgega časa naogljičenja in lastne teže. Zakon o deformaciji velike gredi zobnika: zunanji premer dodatnega kroga kaže očiten trend krčenja, toda v smeri širine zoba gredi zobnika je sredina zmanjšana, oba konca pa rahlo razširjena. Zakon o deformaciji zobniškega obroča: po naogljičenju in kaljenju bo zunanji premer velikega zobniškega obroča nabreknil. Ko je širina zob drugačna, bo smer širine zoba stožčasta ali bobnasta.

Struženje zobnikov po naogljičenju in kaljenju: deformacijo zobniškega obroča pri naogljičenju in kaljenju je mogoče nadzorovati in zmanjšati do določene mere, vendar se ji ni mogoče popolnoma izogniti. Za korekcijo deformacije po naogljičenju in kaljenju je v nadaljevanju kratek pogovor o izvedljivosti orodja za struženje in rezanje po naogljičenju in kaljenju.

Struženje zunanjega kroga, notranje luknje in končne ploskve po naogljičenju in kaljenju: struženje je najenostavnejši način za popravljanje deformacije zunanjega kroga in notranje luknje naogljičenega in kaljenega zobnika. Prej nobeno orodje, vključno s tujimi supertrdimi orodji, ni moglo rešiti problema močno prekinjenega rezanja zunanjega kroga kaljenega orodja. Podjetje Valin superhard je bilo povabljeno k izvajanju raziskav in razvoja orodij: »Prekinitveno rezanje kaljenega jekla je bilo vedno težaven problem, da ne omenjam kaljenega jekla s približno HRC60, dovoljena deformacija pa je velika. Pri struženju kaljenega jekla pri visoki hitrosti, če ima obdelovanec prekinjeno rezanje, bo orodje končalo obdelavo z več kot 100 udarci na minuto pri rezanju kaljenega jekla, kar je velik izziv za odpornost orodja na udarce.« Tako pravijo strokovnjaki kitajskega združenja za nože. Po letu ponavljajočih se testiranj je Valin superhard uvedel blagovno znamko supertrdnega rezalnega orodja za struženje kaljenega jekla z močno diskontinuiteto; Poskus struženja se izvede na zunanjem krogu zobnika po naogljičenju in kaljenju.

Eksperimentirajte s struženjem cilindričnega zobnika po naogljičenju in kaljenju

Veliki zobnik (obroč) je bil po karburiranju in kaljenju resno deformiran. Deformacija zunanjega kroga zobniškega obroča je bila do 2 mm, trdota po kaljenju pa hrc60-65. Takrat je stranka težko našla brusilnik velikega premera, dodatek za obdelavo je bil velik, učinkovitost brušenja pa prenizka. Končno je bilo obrnjeno karburizirano in kaljeno orodje.

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

Pri vrtenju kaljenega zobniškega kroga je obdelava končana naenkrat. Originalno uvoženo keramično orodje je mogoče obdelati samo večkrat, da se zmanjša deformacija. Poleg tega je zlom roba resen, stroški uporabe orodja pa zelo visoki.

Rezultati preizkusa orodja: je bolj odporno na udarce kot originalno uvoženo keramično orodje iz silicijevega nitrida, njegova življenjska doba pa je 6-krat daljša od keramičnega orodja iz silicijevega nitrida, ko se globina reza poveča za trikrat! Učinkovitost rezanja se poveča za 3-krat (včasih je bilo trikratno rezanje, zdaj pa je zaključeno za enkrat). Površinska hrapavost obdelovanca prav tako ustreza zahtevam uporabnika. Najbolj dragoceno je, da končna oblika okvare orodja ni skrb vzbujajoč zlomljen rob, temveč normalna obraba hrbtne strani. Ta eksperiment s prekinitvami kaljenega zobnika je razbil mit, da supertrdih orodij v industriji ni mogoče uporabiti za močno intermitentno struženje kaljenega jekla! V akademskih krogih rezilnega orodja je sprožil veliko senzacijo!

Površinska obdelava trde vrtljive notranje luknje zobnika po kaljenju

Če za primer vzamemo intermitentno rezanje notranje luknje zobnika z utorom za olje: življenjska doba poskusnega rezalnega orodja doseže več kot 8000 metrov, končna obdelava pa je znotraj Ra0,8; Če se uporablja supertrdo orodje s polirnim robom, lahko končna obdelava kaljenega jekla doseže približno Ra0,4. Poleg tega je mogoče doseči dobro življenjsko dobo orodja

Obdelava čelne ploskve zobnika po naogljičenju in kaljenju

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

Za karburizirane in kaljene zobnike so zahteve za rezila zelo visoke. Prvič, prekinjeno rezanje zahteva visoko trdoto, odpornost na udarce, žilavost, odpornost proti obrabi, hrapavost površine in druge lastnosti orodja.

pregled:

Za struženje po naogljičenju in kaljenju ter za struženje končnih ploskev so bila popularizirana navadna varjena kompozitna orodja iz kubičnega borovega nitrida. Vendar pa je za dimenzijsko deformacijo zunanjega kroga in notranje luknje naogljičenega in kaljenega velikega zobniškega obroča vedno težko preprečiti deformacijo z veliko količino. Intermitentno struženje kaljenega jekla z orodjem iz kubičnega borovega nitrida Valin superhard bn-h20 je velik napredek v industriji orodij, ki prispeva k široki promociji postopka "struženje namesto brušenja" v industriji zobnikov, prav tako pa ugotavlja, da odgovor na problem valjastih orodij za struženje utrjenih zobnikov, ki je bil zmeden že vrsto let. Prav tako je zelo pomembno skrajšati proizvodni cikel zobniškega obroča in zmanjšati proizvodne stroške; Rezkarji serije Bn-h20 so znani kot svetovni model močnega intermitentnega struženja kaljenega jekla v industriji.