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

Zupčanik je glavni osnovni element prijenosa u automobilskoj industriji. Obično svaki automobil ima 18~30 zuba. Kvaliteta zupčanika izravno utječe na buku, stabilnost i vijek trajanja automobila. Alatni stroj za obradu zupčanika složen je sustav alatnih strojeva i ključna oprema u automobilskoj industriji. Svjetske sile u proizvodnji automobila, poput Sjedinjenih Država, Njemačke i Japana, također su sile u proizvodnji alatnih strojeva za obradu zupčanika. Prema statistikama, više od 80% automobilskih zupčanika u Kini obrađuje se domaćom opremom za izradu zupčanika. Istovremeno, automobilska industrija troši više od 60% alatnih strojeva za obradu zupčanika, a automobilska industrija će uvijek biti glavni potrošač alatnih strojeva.

Tehnologija obrade zupčanika

1. lijevanje i izrada praznih kalupa

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

2. normalizacija

Svrha ovog postupka je postići tvrdoću pogodnu za naknadnu obradu zupčanika i pripremiti mikrostrukturu za konačnu toplinsku obradu, kako bi se učinkovito smanjila deformacija toplinske obrade. Materijal čelika za zupčanike koji se koristi obično je 20CrMnTi. Zbog velikog utjecaja osoblja, opreme i okoline, brzinu hlađenja i ujednačenost hlađenja obratka teško je kontrolirati, što rezultira velikom disperzijom tvrdoće i neujednačenom metalografskom strukturom, što izravno utječe na rezanje metala i konačnu toplinsku obradu, rezultirajući velikim i nepravilnim toplinskim deformacijama i nekontroliranom kvalitetom dijela. Stoga se primjenjuje izotermni postupak normalizacije. Praksa je dokazala da izotermna normalizacija može učinkovito promijeniti nedostatke opće normalizacije, a kvaliteta proizvoda je stabilna i pouzdana.

3. okretanje

Kako bi se zadovoljili zahtjevi pozicioniranja za visokopreciznu obradu zupčanika, svi praznine zupčanika obrađuju se CNC tokarilicama, koje se mehanički stežu bez ponovnog brušenja alata za tokarenje. Obrada promjera rupe, čeone površine i vanjskog promjera obavlja se sinkronizirano pod jednim stezanjem, što ne samo da osigurava zahtjeve vertikalnosti unutarnje rupe i čeone površine, već i osigurava malu raspršenost mase praznina zupčanika. Time se poboljšava točnost praznina zupčanika i osigurava kvaliteta obrade sljedećih zupčanika. Osim toga, visoka učinkovitost obrade na NC tokarilici također uvelike smanjuje broj opreme i ima dobru ekonomičnost.

4. ozubljivanje i oblikovanje zupčanika

Obični strojevi za glodanje zupčanika i glodalice za oblikovanje zupčanika još se uvijek široko koriste za obradu zupčanika. Iako je praktično podešavati i održavati, učinkovitost proizvodnje je niska. Ako se dovrši veliki kapacitet, potrebno je proizvoditi više strojeva istovremeno. Razvojem tehnologije premazivanja vrlo je praktično ponovno premazati glodalice i klipove nakon brušenja. Vijek trajanja premazanih alata može se značajno poboljšati, općenito za više od 90%, učinkovito smanjujući broj izmjena alata i vrijeme brušenja, uz značajne prednosti.

5. brijanje

Tehnologija radijalnog struganja zupčanika široko se koristi u masovnoj proizvodnji automobilskih zupčanika zbog svoje visoke učinkovitosti i jednostavne realizacije zahtjeva za modifikaciju dizajniranog profila i smjera zuba. Otkad je tvrtka 1995. godine kupila poseban stroj za radijalno struganje zupčanika talijanske tvrtke za tehničku transformaciju, sazrela je u primjeni ove tehnologije, a kvaliteta obrade je stabilna i pouzdana.

6. toplinska obrada

Automobilski zupčanici zahtijevaju cementiranje i kaljenje kako bi se osigurala njihova dobra mehanička svojstva. Stabilna i pouzdana oprema za toplinsku obradu ključna je za proizvode koji se više ne podvrgavaju brušenju zupčanika nakon toplinske obrade. Tvrtka je uvela proizvodnu liniju za kontinuirano cementiranje i kaljenje njemačkog Lloyd'sa, koja je postigla zadovoljavajuće rezultate toplinske obrade.

7. brušenje

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

Obrada zupčanika koristi pričvršćivač s krugom koraka za pozicioniranje i stezanje, što može učinkovito osigurati točnost obrade zuba i reference ugradnje te postići zadovoljavajuću kvalitetu proizvoda.

8. završna obrada

Ovo služi za provjeru i čišćenje neravnina i neravnina na dijelovima zupčanika mjenjača i pogonske osovine prije montaže, kako bi se uklonila buka i abnormalna buka koju uzrokuju nakon montaže. Slušajte zvuk kroz zahvat jednog para ili promatrajte odstupanje zahvata na sveobuhvatnom testeru. Dijelovi kućišta mjenjača koje proizvodi proizvođač uključuju kućište spojke, kućište mjenjača i kućište diferencijala. Kućište spojke i kućište mjenjača su nosivi dijelovi, koji su općenito izrađeni od lijevanog aluminija posebnim tlačnim lijevanjem. Oblik je nepravilan i složen. Opći tijek procesa je glodanje spojne površine → obrada rupa za proces i spojnih rupa → grubo bušenje rupa za ležajeve → fino bušenje rupa za ležajeve i rupa za lociranje → čišćenje → ispitivanje i otkrivanje curenja.

Parametri i zahtjevi alata za rezanje zupčanika

Zupčanici se nakon cementiranja i kaljenja ozbiljno deformiraju. Posebno kod velikih zupčanika, dimenzijska deformacija cementiranog i kaljenog vanjskog kruga i unutarnjeg otvora općenito je 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 unutarnjeg otvora i čeone površine vanjskog kruga zupčanika te pronašao odgovarajući alat za intermitentno rezanje. Ostvario je svjetski proboj u području intermitentnog rezanja supertvrdim alatima.

Deformacija zupčanika cementiranjem i kaljenjem: Deformacija zupčanika cementiranjem i kaljenjem uglavnom je uzrokovana kombiniranim djelovanjem zaostalog naprezanja nastalog tijekom obrade, toplinskog naprezanja i strukturnog naprezanja nastalog tijekom toplinske obrade te deformacije vlastite težine obratka. Posebno kod velikih zupčanih prstenova i zupčanika, veliki zupčani prstenovi također će 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 adendumne kružnice pokazuje očiti trend sužavanja, ali u smjeru širine zuba zupčanog vratila, sredina se smanjuje, a dva kraja se lagano šire. Zakon deformacije zupčanog prstena: Nakon cementiranja i kaljenja, vanjski promjer velikog zupčanog prstena će se povećati. Kada je širina zuba drugačija, smjer širine zuba bit će konusni ili bubnjasti.

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

Tokarenje vanjskog kruga, unutarnjeg otvora i čeone površine nakon cementiranja i kaljenja: tokarenje je najjednostavniji način za ispravljanje deformacije vanjskog kruga i unutarnjeg otvora cementiranog i kaljenog zupčanika. Prije nijedan alat, uključujući strane supertvrde alate, nije mogao riješiti problem jako isprekidanog rezanja vanjskog kruga kaljenog zupčanika. Valin superhard je pozvan da provede istraživanje i razvoj alata, „Isprekidano 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 obratak ima isprekidano rezanje, alat će završiti obradu s više od 100 udaraca u minuti pri rezanju kaljenog čelika, što je veliki izazov za otpornost alata na udarce.“ Stručnjaci Kineskog udruženja za noževe kažu tako. Nakon godinu dana ponovljenih ispitivanja, Valin superhard je predstavio marku supertvrdog alata za rezanje za tokarenje kaljenog čelika s jakim diskontinuitetom; Eksperiment tokarenja provodi se na vanjskom krugu zupčanika nakon cementiranja i kaljenja.

Eksperiment tokarenja cilindričnog zupčanika nakon cementiranja i kaljenja

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

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 kružnog dijela zupčanika, obrada se dovršava odjednom. Originalni uvezeni keramički alat može se obrađivati ​​samo više puta kako bi se smanjila deformacija. Štoviše, urušavanje ruba je ozbiljno, a troškovi korištenja alata su vrlo visoki.

Rezultati ispitivanja alata: otporniji je na udarce od originalnog uvezenog keramičkog alata od silicij-nitrida, a vijek trajanja mu je 6 puta dulji od vijeka trajanja keramičkog alata od silicij-nitrida kada se dubina rezanja poveća za tri puta! Učinkovitost rezanja povećava se za 3 puta (prije je bilo tri puta više rezanja, ali sada se to radi jednom). Hrapavost površine obratka također zadovoljava zahtjeve korisnika. Najvrjednije je to što konačni oblik kvara alata nije zabrinjavajući slomljeni rub, već normalno trošenje stražnje površine. Ovaj eksperiment s povremenom tokarskom obradom kaljenog zupčanika 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 unutarnjeg otvora zupčanika nakon kaljenja

Uzimajući kao primjer povremeno rezanje unutarnjeg otvora zupčanika s uljnim žlijebom: vijek trajanja probnog alata za rezanje doseže više od 8000 metara, a završna obrada je unutar Ra0.8; Ako se koristi supertvrdi alat s polirajućim rubom, završna obrada kaljenog čelika može doseći oko Ra0.4. I može se postići dobar vijek trajanja alata.

Obrada čeone površine zupčanika nakon cementacije i kaljenja

Kao tipična primjena „tokarenje umjesto brušenja“, kubna oštrica od borovog nitrida široko se koristi u proizvodnoj praksi tvrdog tokarenja čeone površine zupčanika nakon zagrijavanja. U usporedbi s brušenjem, tvrdo tokarenje uvelike poboljšava učinkovitost 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 cementiranja i kaljenja te za tokarenje čeonih površina, popularizirani su obični zavareni kompozitni alati od kubnog borovog nitrida. Međutim, za dimenzijsku deformaciju vanjskog kruga i unutarnjeg 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 borovog nitrida bn-h20 predstavlja veliki napredak u industriji alata, što pogoduje 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.