Процесс обработки зубчатых колес, параметры резания и требования к инструменту, если зубчатое колесо слишком трудно обтачивать и необходимо повысить эффективность обработки

Шестерня является основным базовым элементом трансмиссии в автомобильной промышленности. Обычно каждый автомобиль имеет 18~30 зубьев. Качество шестерни напрямую влияет на шум, устойчивость и срок службы автомобиля. Зубообрабатывающий станок - это сложная система станков и ключевое оборудование в автомобильной промышленности. Мировые державы автомобилестроения, такие как США, Германия и Япония, также являются державами по производству зубообрабатывающих станков. По статистике, более 80% автомобильных шестерен в Китае обрабатываются на отечественном зубообрабатывающем оборудовании. В то же время автомобильная промышленность потребляет более 60% зубообрабатывающих станков, и автомобильная промышленность всегда будет основным источником потребления станков.

Технология обработки зубчатых колес

1. литье и изготовление заготовок

Горячая штамповка по-прежнему является широко используемым процессом литья заготовок для деталей автомобильных передач. В последние годы технология поперечно-клиновой прокатки широко продвигается в обработке валов. Эта технология особенно подходит для изготовления заготовок для сложных дверных валов. Она не только имеет высокую точность, небольшой припуск на последующую обработку, но и высокую эффективность производства.

2. нормализация

Целью этого процесса является получение твердости, подходящей для последующей зуборезной обработки, и подготовка микроструктуры для окончательной термообработки, чтобы эффективно уменьшить деформацию термообработки. Материалом используемой зубчатой ​​стали обычно является 20CrMnTi. Из-за большого влияния персонала, оборудования и окружающей среды скорость охлаждения и равномерность охлаждения заготовки трудно контролировать, что приводит к большой дисперсии твердости и неравномерной металлографической структуре, которые напрямую влияют на резку металла и окончательную термообработку, что приводит к большой и нерегулярной термической деформации и неконтролируемому качеству детали. Поэтому принят процесс изотермической нормализации. Практика доказала, что изотермическая нормализация может эффективно изменить недостатки общей нормализации, а качество продукции является стабильным и надежным.

3. поворот

Для того, чтобы соответствовать требованиям позиционирования высокоточной обработки зубчатых колес, заготовки зубчатых колес обрабатываются на токарных станках с ЧПУ, которые механически зажимаются без переточки токарного инструмента. Обработка диаметра отверстия, торца и наружного диаметра выполняется синхронно при одноразовом зажиме, что не только обеспечивает требования вертикальности внутреннего отверстия и торца, но и обеспечивает малый разброс размеров массовых заготовок зубчатых колес. Таким образом, повышается точность заготовки зубчатых колес и обеспечивается качество обработки последующих зубчатых колес. Кроме того, высокая эффективность обработки на токарных станках с ЧПУ также значительно сокращает количество оборудования и имеет хорошую экономичность.

4. зубофрезерование и зубодолбление

Обычные зубофрезерные станки и зубодолбёжные станки по-прежнему широко используются для обработки зубчатых передач. Хотя их удобно настраивать и обслуживать, эффективность производства низкая. Если выполняется большая производительность, необходимо производить несколько станков одновременно. С развитием технологии нанесения покрытий стало очень удобно повторно покрывать червячные фрезы и плунжеры после шлифования. Срок службы покрытых инструментов может быть значительно увеличен, как правило, более чем на 90%, эффективно сокращая количество смен инструмента и время шлифования, со значительными преимуществами.

5. бритье

Технология радиального зубошевингования широко используется в массовом производстве автомобильных шестерен из-за ее высокой эффективности и легкой реализации требований к модификации разработанного профиля зуба и направления зуба. С тех пор как компания приобрела специальный радиальный зубошевинговальный станок итальянской компании для технического преобразования в 1995 году, она достигла зрелости в применении этой технологии, а качество обработки является стабильным и надежным.

6. термическая обработка

Автомобильные шестерни требуют цементации и закалки для обеспечения их хороших механических свойств. Стабильное и надежное оборудование для термообработки необходимо для изделий, которые больше не подвергаются шлифовке шестерен после термообработки. Компания внедрила производственную линию непрерывной цементации и закалки German Lloyd's, которая достигла удовлетворительных результатов термообработки.

7. шлифовка

В основном он используется для финишной обработки внутреннего отверстия зубчатого колеса, торцевой поверхности, наружного диаметра вала и других деталей с целью повышения точности размеров и уменьшения геометрических допусков.

При обработке зубчатых колес для позиционирования и зажима используется приспособление с делительной окружностью, которое может эффективно гарантировать точность обработки зуба и установки, а также получать удовлетворительное качество продукции.

8. отделка

Это необходимо для проверки и очистки неровностей и заусенцев на зубчатых деталях трансмиссии и ведущего моста перед сборкой, чтобы устранить шум и ненормальный шум, вызванный ими после сборки. Послушайте звук через однопарное зацепление или наблюдайте отклонение зацепления на комплексном тестере. Детали корпуса трансмиссии, производимые компанией-производителем, включают корпус сцепления, корпус трансмиссии и корпус дифференциала. Корпус сцепления и корпус трансмиссии являются несущими деталями, которые, как правило, изготавливаются из литого под давлением алюминиевого сплава с помощью специального литья под давлением. Форма неровная и сложная. Общий технологический процесс заключается в фрезеровании поверхности соединения → обработке отверстий и соединительных отверстий → черновой расточке отверстий подшипников → тонкой расточке отверстий подшипников и отверстий для установочных штифтов → очистке → испытании на утечку и обнаружении.

Параметры и требования к зуборезному инструменту

Шестерни сильно деформируются после цементации и закалки. Особенно для больших шестерен размерная деформация цементованного и закаленного внешнего круга и внутреннего отверстия обычно очень велика. Однако для токарной обработки цементованного и закаленного внешнего круга шестерни не было подходящего инструмента. Инструмент bn-h20, разработанный «Valin superhard» для сильной прерывистой токарной обработки закаленной стали, исправил деформацию цементованного и закаленного внутреннего отверстия внешнего круга шестерни и торцевой поверхности и нашел подходящий прерывистый режущий инструмент. Он совершил мировой прорыв в области прерывистой резки сверхтвердыми инструментами.

Деформация цементации и закалки зубчатых колес: деформация цементации и закалки зубчатых колес в основном вызвана совместным действием остаточного напряжения, возникающего во время обработки, термического напряжения и структурного напряжения, возникающего во время термообработки, а также деформации собственного веса заготовки. Особенно для больших зубчатых колец и шестерен, большие зубчатые кольца также увеличат деформацию после цементации и закалки из-за их большого модуля, глубокого слоя цементации, длительного времени цементации и собственного веса. Закон деформации большого вала шестерни: внешний диаметр окружности добавления показывает очевидную тенденцию к сжатию, но в направлении ширины зуба вала шестерни середина уменьшается, а два конца слегка расширяются. Закон деформации зубчатого кольца: после цементации и закалки внешний диаметр большого зубчатого кольца увеличится. Когда ширина зуба отличается, направление ширины зуба будет коническим или барабанным.

Точение зубчатых колес после цементации и закалки: деформацию зубчатого венца при цементации и закалке можно контролировать и уменьшать до определенной степени, но полностью избежать ее невозможно. Для исправления деформации после цементации и закалки ниже приводится краткий обзор возможности токарной обработки и резки инструментов после цементации и закалки.

Точение внешнего круга, внутреннего отверстия и торца после цементации и закалки: точение является самым простым способом исправления деформации внешнего круга и внутреннего отверстия цементированного и закаленного зубчатого колеса. Раньше ни один инструмент, включая зарубежные сверхтвердые инструменты, не мог решить проблему сильно прерывистой резки внешнего круга закаленной шестерни. Valin superhard был приглашен для проведения исследований и разработки инструмента: «Прерывистая резка закаленной стали всегда была сложной проблемой, не говоря уже о закаленной стали около HRC60, а допуск на деформацию велик. При точении закаленной стали на высокой скорости, если заготовка имеет прерывистую резку, инструмент завершит обработку с более чем 100 ударами в минуту при резке закаленной стали, что является большим вызовом для ударопрочности инструмента». Так говорят эксперты Китайской ассоциации ножей. После года повторных испытаний Valin superhard представила бренд сверхтвердого режущего инструмента для токарной обработки закаленной стали с сильной прерывистостью; Эксперимент по точению проводится на наружной окружности зубчатого колеса после цементации и закалки.

Эксперимент по точению цилиндрического зубчатого колеса после цементации и закалки

Большая шестерня (зубчатый венец) была серьезно деформирована после цементации и закалки. Деформация внешнего круга зубчатого венца достигала 2 мм, а твердость после закалки составляла HRC60-65. В то время заказчику было трудно найти шлифовальный станок большого диаметра, а припуск на обработку был большим, а эффективность шлифования была слишком низкой. Наконец, цементированная и закаленная шестерня была выточена.

Линейная скорость резки: 50–70 м/мин, глубина резки: 1,5–2 мм, расстояние резки: 0,15–0,2 мм/оборот (регулируется в соответствии с требованиями к шероховатости)

При повороте закаленной шестерни эксцентрика обработка завершается за один раз. Оригинальный импортный керамический инструмент может быть обработан только много раз, чтобы срезать деформацию. Более того, разрушение кромки является серьезным, а стоимость использования инструмента очень высока.

Результаты испытаний инструмента: он более ударопрочный, чем оригинальный импортный инструмент из нитрида кремния, а его срок службы в 6 раз больше, чем у инструмента из нитрида кремния, когда глубина резания увеличивается в три раза! Эффективность резания увеличивается в 3 раза (раньше она составляла три раза резания, но теперь она завершается одним разом). Шероховатость поверхности заготовки также соответствует требованиям пользователя. Самое ценное, что окончательная форма отказа инструмента - это не беспокоящая сломанная кромка, а нормальный износ задней поверхности. Этот эксперимент с прерывистым точением закаленной шестерни excircle разрушил миф о том, что сверхтвердые инструменты в промышленности не могут использоваться для прочной прерывистой токарной закалки стали! Он вызвал большую сенсацию в академических кругах режущих инструментов!

Чистота обработки поверхности внутреннего отверстия шестерни после закалки

Возьмем в качестве примера прерывистую резку внутреннего отверстия шестерни с масляной канавкой: срок службы пробного режущего инструмента достигает более 8000 метров, а качество обработки находится в пределах Ra0,8; Если использовать сверхтвердый инструмент с полирующей кромкой, качество обработки закаленной стали может достигать около Ra0,4. И можно получить хороший срок службы инструмента.

Обработка торца шестерни после цементации и закалки

Как типичное применение «точения вместо шлифования», лезвие из кубического нитрида бора широко использовалось в производственной практике твердого точения торца шестерни после нагрева. По сравнению со шлифованием твердое точение значительно повышает эффективность работы.

Для цементированных и закаленных зубчатых колес требования к резцам очень высокие. Во-первых, прерывистое резание требует высокой твердости, ударопрочности, вязкости, износостойкости, шероховатости поверхности и других свойств инструмента.

обзор:

Для токарной обработки после цементации и закалки, а также для точения торца были популяризированы обычные сварные композитные инструменты из кубического нитрида бора. Однако для размерной деформации внешнего круга и внутреннего отверстия цементированного и закаленного большого зубчатого кольца всегда сложно отключить деформацию с большим объемом. Прерывистая токарная обработка закаленной стали с помощью сверхтвердого инструмента из кубического нитрида бора Valin bn-h20 является большим прогрессом в инструментальной промышленности, что способствует широкому продвижению процесса «точения вместо шлифования» в зубчатой ​​промышленности, а также находит ответ на проблему закаленных зубчатых цилиндрических токарных инструментов, которая была озадачена в течение многих лет. Также имеет большое значение сокращение цикла изготовления зубчатого кольца и снижение себестоимости продукции; фрезы серии Bn-h20 известны как мировая модель прочной прерывистой токарной закаленной стали в промышленности.