Proceso de mecanizado de engrenaxes, parámetros de corte e requisitos de ferramentas se a engrenaxe é demasiado dura para ser torneada e é necesario mellorar a eficiencia do mecanizado

A engrenaxe é o principal elemento de transmisión básico na industria automobilística. Normalmente, cada automóbil ten de 18 a 30 dentes. A calidade da engrenaxe afecta directamente ao ruído, á estabilidade e á vida útil do automóbil. A máquina-ferramenta de procesamento de engrenaxes é un sistema de máquina-ferramenta complexo e un equipo clave na industria automobilística. As potencias fabricantes de automóbiles do mundo, como Estados Unidos, Alemaña e Xapón, tamén son potencias fabricantes de máquinas-ferramenta de procesamento de engrenaxes. Segundo as estatísticas, máis do 80 % das engrenaxes de automóbiles en China son procesadas por equipos nacionais de fabricación de engrenaxes. Ao mesmo tempo, a industria automobilística consome máis do 60 % das máquinas-ferramenta de procesamento de engrenaxes, e a industria automobilística sempre será o principal consumidor de máquinas-ferramenta.

Tecnoloxía de procesamento de engrenaxes

1. fundición e fabricación de pezas en bruto

O forxado en quente segue a ser un proceso de fundición en bruto amplamente utilizado para pezas de engrenaxes de automóbiles. Nos últimos anos, a tecnoloxía de laminación en cuña cruzada foi amplamente promovida no mecanizado de eixes. Esta tecnoloxía é especialmente axeitada para fabricar lingotes para eixes de portas complexos. Non só ten alta precisión, pequena marxe de mecanizado posterior, senón que tamén ten unha alta eficiencia de produción.

2. normalización

O obxectivo deste proceso é obter a dureza axeitada para o posterior corte de engrenaxes e preparar a microestrutura para o tratamento térmico final, para reducir eficazmente a deformación do tratamento térmico. O material do aceiro para engrenaxes empregado adoita ser 20CrMnTi. Debido á gran influencia do persoal, o equipo e o ambiente, a velocidade de arrefriamento e a uniformidade de arrefriamento da peza son difíciles de controlar, o que resulta nunha gran dispersión de dureza e unha estrutura metalográfica desigual, que afectan directamente o corte do metal e o tratamento térmico final, o que resulta nunha deformación térmica grande e irregular e nunha calidade da peza incontrolable. Polo tanto, adóptase o proceso de normalización isotérmica. A práctica demostrou que a normalización isotérmica pode cambiar eficazmente as desvantaxes da normalización xeral, e que a calidade do produto é estable e fiable.

3. xiro

Para cumprir cos requisitos de posicionamento do procesamento de engrenaxes de alta precisión, as pezas en bruto das engrenaxes procésanse todas mediante tornos CNC, que se fixan mecanicamente sen reafiar a ferramenta de torneado. O procesamento do diámetro do burato, a cara frontal e o diámetro exterior realízase de forma sincrona mediante unha fixación única, o que non só garante os requisitos de verticalidade do burato interior e da cara frontal, senón que tamén garante a pequena dispersión de tamaño das pezas en bruto das engrenaxes de masa. Deste xeito, mellórase a precisión da peza en bruto das engrenaxes e garántese a calidade do mecanizado das engrenaxes posteriores. Ademais, a alta eficiencia do mecanizado con torno NC tamén reduce en gran medida o número de equipos e ten unha boa economía.

4. fresado e conformado de engrenaxes

As máquinas de fresado e as conformadoras de engrenaxes ordinarias aínda se usan amplamente para o procesamento de engrenaxes. Aínda que é cómodo de axustar e manter, a eficiencia da produción é baixa. Se se completa unha gran capacidade, é necesario producir varias máquinas ao mesmo tempo. Co desenvolvemento da tecnoloxía de revestimento, é moi conveniente volver a revestir as fresas e os pistóns despois do rectificado. A vida útil das ferramentas revestidas pode mellorar significativamente, xeralmente en máis dun 90 %, o que reduce eficazmente o número de cambios de ferramenta e o tempo de rectificado, con beneficios significativos.

5. afeitado

A tecnoloxía de afeitado de engrenaxes radiais úsase amplamente na produción en masa de engrenaxes de automóbiles debido á súa alta eficiencia e á facilidade para cumprir os requisitos de modificación do perfil e a dirección do dente deseñados. Desde que a empresa adquiriu a máquina especial de afeitado de engrenaxes radiais dunha empresa italiana para a súa transformación técnica en 1995, madurou na aplicación desta tecnoloxía e a calidade do procesamento é estable e fiable.

6. tratamento térmico

As engrenaxes dos automóbiles requiren cementación e temple para garantir as súas boas propiedades mecánicas. Un equipo de tratamento térmico estable e fiable é esencial para os produtos que xa non están suxeitos a rectificación de engrenaxes despois do tratamento térmico. A empresa introduciu a liña de produción continua de cementación e temple do Lloyd's alemán, que conseguiu resultados satisfactorios no tratamento térmico.

7. moenda

Úsase principalmente para rematar o orificio interior da engrenaxe tratada termicamente, a cara final, o diámetro exterior do eixe e outras pezas para mellorar a precisión dimensional e reducir a tolerancia xeométrica.

O procesamento de engrenaxes adopta unha fixación do círculo de paso para o posicionamento e a fixación, o que pode garantir eficazmente a precisión do mecanizado do dente e a referencia de instalación, e obter a calidade do produto satisfactoria.

8. acabado

Isto serve para comprobar e limpar os golpes e as rebabas nas pezas de engrenaxes da transmisión e do eixo motriz antes da montaxe, para eliminar o ruído e os ruídos anormais causados ​​por elas despois da montaxe. Escoita o son a través do encaixe dun só par ou observa a desviación do encaixe nun probador completo. As pezas da carcasa da transmisión producidas pola empresa fabricante inclúen a carcasa do embrague, a carcasa da transmisión e a carcasa do diferencial. A carcasa do embrague e a carcasa da transmisión son pezas portantes, que xeralmente están feitas de aliaxe de aluminio fundido a presión mediante fundición a presión especial. A forma é irregular e complexa. O fluxo xeral do proceso é o fresado da superficie da unión → mecanizado de buratos de proceso e buratos de conexión → buratos de rodamentos de perforación en bruto → buratos de rodamentos de perforación fina e buratos de pasadores de localización → limpeza → proba e detección de fugas.

Parámetros e requisitos das ferramentas de corte de engrenaxes

As engrenaxes defórmanse gravemente despois da cementación e o temple. Especialmente para engrenaxes grandes, a deformación dimensional do círculo exterior e do orificio interior cementados e temples adoita ser moi grande. Non obstante, para o torneado do círculo exterior de engrenaxes cementadas e temples, non houbo ningunha ferramenta axeitada. A ferramenta bn-h20 desenvolvida por "Valin superhard" para o torneado intermitente forte de aceiro temperado corrixiu a deformación do orificio interior e da cara final do círculo exterior de engrenaxes cementadas e temples, e atopou unha ferramenta de corte intermitente axeitada. Logrou un avance mundial no campo do corte intermitente con ferramentas superduras.

Deformación por cementación e temple das engrenaxes: a deformación por cementación e temple das engrenaxes débese principalmente á acción combinada da tensión residual xerada durante o mecanizado, a tensión térmica e a tensión estrutural xeradas durante o tratamento térmico e a deformación por peso propio da peza. Especialmente para aneis de engrenaxe e engrenaxes grandes, os aneis de engrenaxe grandes tamén aumentarán a deformación despois da cementación e o temple debido ao seu gran módulo, capa de cementación profunda, longo tempo de cementación e peso propio. Lei de deformación do eixe de engrenaxe grande: o diámetro exterior do círculo de adición mostra unha evidente tendencia a contracción, pero na dirección do ancho do dente dun eixe de engrenaxe, o centro redúcese e os dous extremos expándense lixeiramente. Lei de deformación do anel de engrenaxe: despois da cementación e o temple, o diámetro exterior do anel de engrenaxe grande incharase. Cando o ancho do dente é diferente, a dirección do ancho do dente será cónica ou de tambor de cintura.

Torneado de engrenaxes despois da cementación e o temple: a deformación da coroa de engrenaxes por cementación e temple pódese controlar e reducir ata certo punto, pero non se pode evitar por completo. Para a corrección da deformación despois da cementación e o temple, a continuación móstrase unha breve explicación da viabilidade de tornear e cortar ferramentas despois da cementación e o temple.

Torneado do círculo exterior, o burato interior e a cara final despois da cementación e o temple: o torneado é a forma máis sinxela de corrixir a deformación do círculo exterior e do burato interior da coroa dentada cementada e temple. Anteriormente, ningunha ferramenta, incluídas as ferramentas superduras estranxeiras, podía resolver o problema do corte fortemente intermitente do círculo exterior da engrenaxe temple. Valin superhard foi convidado a levar a cabo a investigación e o desenvolvemento de ferramentas: "O corte intermitente de aceiro endurecido sempre foi un problema difícil, por non mencionar o aceiro endurecido de aproximadamente HRC60, e a tolerancia de deformación é grande. Ao tornear o aceiro endurecido a alta velocidade, se a peza ten un corte intermitente, a ferramenta completará o mecanizado con máis de 100 golpes por minuto ao cortar o aceiro endurecido, o que supón un gran desafío para a resistencia ao impacto da ferramenta". Os expertos da Asociación Chinesa de Coitelos din así. Despois dun ano de probas repetidas, Valin superhard introduciu a marca de ferramenta de corte superdura para tornear aceiro endurecido con forte descontinuidade; O experimento de torneado lévase a cabo no círculo exterior da engrenaxe despois da cementación e o temple.

Experimento no torneado de engrenaxes cilíndricas despois da cementación e o arrefriamento

A engrenaxe grande (corona dentada) deformouse gravemente despois da cementación e o temple. A deformación do círculo exterior da coroa dentada era de ata 2 mm e a dureza despois do temple era de HRC60-65. Naquel momento, era difícil para o cliente atopar unha rectificadora de gran diámetro, a marxe de mecanizado era grande e a eficiencia de rectificación era demasiado baixa. Finalmente, a engrenaxe cementada e temple foi torneada.

Velocidade lineal de corte: 50–70 m/min, profundidade de corte: 1,5–2 mm, distancia de corte: 0,15-0,2 mm/revolución (axustada segundo os requisitos de rugosidade)

Ao xirar o círculo de engrenaxes temperado, o mecanizado complétase dunha soa vez. A ferramenta cerámica importada orixinal só se pode procesar varias veces para cortar a deformación. Ademais, o colapso do bordo é grave e o custo de uso da ferramenta é moi elevado.

Resultados das probas da ferramenta: é máis resistente aos impactos que a ferramenta cerámica de nitruro de silicio importada orixinal e a súa vida útil é 6 veces maior que a da ferramenta cerámica de nitruro de silicio cando a profundidade de corte se triplica! A eficiencia de corte aumenta por 3 (antes era o triplo de corte, pero agora complétase nunha soa vez). A rugosidade superficial da peza tamén cumpre cos requisitos do usuario. O máis valioso é que a forma de falla final da ferramenta non é o preocupante bordo roto, senón o desgaste normal da cara traseira. Este experimento de excírculo de engrenaxes temperadas por torneado intermitente rompeu o mito de que as ferramentas superduras da industria non se poden usar para aceiro endurecido por torneado intermitente forte! Causou unha gran sensación nos círculos académicos de ferramentas de corte!

Acabado superficial do orificio interior de torneado duro da engrenaxe despois do temple

Tomando como exemplo o corte intermitente do orificio interior da engrenaxe con ranura de aceite: a vida útil da ferramenta de corte de proba alcanza máis de 8000 metros e o acabado está dentro de Ra0.8; se se usa a ferramenta superdura con bordo de pulido, o acabado de torneado do aceiro endurecido pode alcanzar aproximadamente Ra0.4. E pódese obter unha boa vida útil da ferramenta.

Mecanizado da cara frontal da engrenaxe despois da cementación e o temple

Como aplicación típica de "torneado en lugar de rectificado", a lámina de nitruro de boro cúbico utilizouse amplamente na práctica de produción de torneado duro da cara final da engrenaxe despois do tratamento térmico. En comparación co rectificado, o torneado duro mellora moito a eficiencia do traballo.

Para engrenaxes carburadas e temperadas, os requisitos para as fresas son moi elevados. En primeiro lugar, o corte intermitente require unha alta dureza, resistencia ao impacto, tenacidade, resistencia ao desgaste, rugosidade superficial e outras propiedades da ferramenta.

visión xeral:

Para o torneado despois da cementación e o temple, así como para o torneado frontal, popularizáronse as ferramentas ordinarias de nitruro de boro cúbico composto soldado. Non obstante, para a deformación dimensional do círculo exterior e do orificio interior da coroa de engrenaxe grande cementada e temple, sempre é un problema difícil desactivar a deformación con gran cantidade. O torneado intermitente de aceiro temperado coa ferramenta de nitruro de boro cúbico superduro Valin bn-h20 é un gran progreso na industria das ferramentas, o que favorece a ampla promoción do proceso de "torneado en lugar de rectificado" na industria das engrenaxes e tamén atopa a resposta ao problema das ferramentas de torneado cilíndrico de engrenaxes endurecidas que leva moitos anos sendo perplexo. Tamén é de gran importancia acurtar o ciclo de fabricación da coroa de engrenaxes e reducir o custo de produción; as fresas da serie Bn-h20 coñécense como o modelo mundial de aceiro temperado de torneado intermitente forte na industria.