Kugghjulsbearbetningsprocess, skärparametrar och verktygskrav om kugghjulet är för hårt för att vridas och bearbetningseffektiviteten behöver förbättras

Kugghjul är det viktigaste grundläggande transmissionselementet inom bilindustrin. Vanligtvis har varje bil 18–30 tänder. Kugghjulets kvalitet påverkar direkt bilens buller, stabilitet och livslängd. Kugghjulsbearbetningsmaskiner är ett komplext maskinsystem och en viktig utrustning inom bilindustrin. Världens biltillverkningsmakter, såsom USA, Tyskland och Japan, är också tillverkande makter för kugghjulsbearbetningsmaskiner. Enligt statistik bearbetas mer än 80 % av bilkugghjulen i Kina av inhemsk kugghjulstillverkningsutrustning. Samtidigt förbrukar bilindustrin mer än 60 % av kugghjulsbearbetningsmaskinerna, och bilindustrin kommer alltid att vara den huvudsakliga konsumtionen av maskinverktyg.

Teknik för kugghjulsbearbetning

1. gjutning och råämnesframställning

Varmsmide är fortfarande en flitigt använd ämnesgjutningsprocess för bilväxeldelar. På senare år har korskilvalsningstekniken marknadsförts i stor utsträckning inom axelbearbetning. Denna teknik är särskilt lämplig för att tillverka ämnen för komplexa dörraxlar. Den har inte bara hög precision och liten efterbearbetning, utan har också hög produktionseffektivitet.

2. normalisering

Syftet med denna process är att erhålla den hårdhet som är lämplig för den efterföljande kuggskärningen och att förbereda mikrostrukturen för den slutliga värmebehandlingen, för att effektivt minska värmebehandlingsdeformationen. Materialet i kugghjulsstålet som används är vanligtvis 20CrMnTi. På grund av den stora påverkan från personal, utrustning och miljö är arbetsstyckets kylhastighet och kyljämnhet svåra att kontrollera, vilket resulterar i stor hårdhetsspridning och ojämn metallografisk struktur, vilket direkt påverkar metallskärningen och den slutliga värmebehandlingen, vilket resulterar i stor och oregelbunden termisk deformation och okontrollerbar delkvalitet. Därför används en isotermisk normaliseringsprocess. Praktiken har visat att isotermisk normalisering effektivt kan ändra nackdelarna med generell normalisering, och produktkvaliteten är stabil och pålitlig.

3. vridning

För att uppfylla positioneringskraven för högprecisionsbearbetning av kugghjul bearbetas alla kugghjulsämnen med CNC-svarvar, vilka spänns fast mekaniskt utan att svarvverktyget behöver slipas om. Bearbetningen av håldiameter, ändyta och ytterdiameter utförs synkront under engångsspännning, vilket inte bara säkerställer vertikalitetskraven för innerhålet och ändytan, utan också säkerställer liten storleksfördelning av massakugghjulsämnena. Därmed förbättras kugghjulsämnets noggrannhet och bearbetningskvaliteten för efterföljande kugghjul säkerställs. Dessutom minskar den höga effektiviteten hos NC-svarvbearbetningen avsevärt antalet utrustningar och har god ekonomi.

4. fräsning och kuggformning

Vanliga kuggfräsmaskiner och kuggformare används fortfarande i stor utsträckning för kuggbearbetning. Även om det är bekvämt att justera och underhålla är produktionseffektiviteten låg. Om en stor kapacitet uppnås måste flera maskiner produceras samtidigt. Med utvecklingen av beläggningsteknik är det mycket bekvämt att ombelägga fräsar och kolvar efter slipning. Livslängden för belagda verktyg kan förbättras avsevärt, vanligtvis med mer än 90 %, vilket effektivt minskar antalet verktygsbyten och sliptiden, med betydande fördelar.

5. rakning

Radiell kugghjulsskärningsteknik används ofta i massproduktion av bilkugghjul på grund av dess höga effektivitet och enkla implementering av modifieringskraven för den designade kuggprofilen och kuggriktningen. Sedan företaget köpte den speciella radiell kugghjulsskärningsmaskinen från ett italienskt företag för teknisk omvandling 1995 har det mognat i tillämpningen av denna teknik, och bearbetningskvaliteten är stabil och pålitlig.

6. värmebehandling

Bilkugghjul kräver karburering och kylning för att säkerställa goda mekaniska egenskaper. Stabil och pålitlig värmebehandlingsutrustning är avgörande för produkter som inte längre behöver slipas efter värmebehandling. Företaget har infört den kontinuerliga karburerings- och kylningsproduktionslinjen från German Lloyd's, som har uppnått tillfredsställande värmebehandlingsresultat.

7. slipning

Det används huvudsakligen för att ytbehandla det värmebehandlade kugghjulets innerhål, ändyta, axelns ytterdiameter och andra delar för att förbättra dimensionsnoggrannheten och minska den geometriska toleransen.

Kugghjulsbearbetningen använder en stigningscirkelfixtur för positionering och fastspänning, vilket effektivt kan säkerställa tandens bearbetningsnoggrannhet och installationsreferensen, och uppnå nöjd produktkvalitet.

8. efterbehandling

Detta är för att kontrollera och rengöra stötar och grader på växellådans och drivaxelns kugghjulsdelar före montering, för att eliminera buller och onormalt buller som orsakas av dem efter montering. Lyssna på ljud genom inkoppling med ett enda par eller observera inkopplingsavvikelser med en omfattande testare. De delar som tillverkas av tillverkningsföretaget till transmissionshuset inkluderar kopplingshus, transmissionshus och differentialhus. Kopplingshus och transmissionshus är bärande delar som vanligtvis är tillverkade av pressgjuten aluminiumlegering genom speciell pressgjutning. Formen är oregelbunden och komplex. Det allmänna processflödet är att fräsa fogytan → bearbeta processhål och anslutningshål → grovborrning av lagerhål → finborrning av lagerhål och lokalisering av stifthål → rengöring → läckagetest och detektering.

Parametrar och krav för kugghjulsverktyg

Kugghjul deformeras kraftigt efter karburering och kylning. Speciellt för stora kugghjul är den dimensionella deformationen av den karburerade och kylda yttercirkeln och innerhålet generellt mycket stor. För svarvning av den karburerade och kylda kugghjulets yttercirkel har det dock inte funnits något lämpligt verktyg. Verktyget bn-h20, utvecklat av "Valin superhard", för stark intermittent svarvning av kylt stål har korrigerat deformationen av den karburerade och kylda kugghjulets yttercirkel, innerhålet och ändytan, och funnit ett lämpligt intermittent skärverktyg. Det har gjort ett världsomspännande genombrott inom området intermittent skärning med superhårda verktyg.

Deformation vid uppkolning och kylning av kugghjul: Deformation vid uppkolning och kylning av kugghjul orsakas huvudsakligen av den kombinerade verkan av kvarvarande spänningar som genereras under bearbetning, termisk spänning och strukturell spänning som genereras under värmebehandling, samt deformation av arbetsstyckets egenvikt. Speciellt för stora kuggringar och kugghjul kommer stora kuggringar också att öka deformationen efter uppkolning och kylning på grund av deras höga modul, djupa uppkolningsskikt, långa uppkolningstid och egenvikt. Deformationslag för stora kugghjulsaxlar: ytterdiametern på tilläggscirkeln visar en tydlig kontraktionstrend, men i riktning mot kuggbredden på en kugghjulsaxel minskas mitten och de två ändarna expanderas något. Deformationslag för kugghjulsring: Efter uppkolning och kylning kommer ytterdiametern på stora kugghjulsringar att svälla. När kuggbredden är olika kommer kuggbredden att vara konisk eller midjetrummig.

Kugghjulssvarvning efter uppkolning och kylning: uppkolnings- och kylningsdeformationen av kuggkransen kan kontrolleras och minskas till viss del, men den kan inte helt undvikas. För att korrigera deformationen efter uppkolning och kylning följer följande en kort presentation av genomförbarheten av svarvning och skärande verktyg efter uppkolning och kylning.

Svarvning av yttercirkeln, innerhålet och ändytan efter karburering och kylning: svarvning är det enklaste sättet att korrigera deformationen av yttercirkeln och innerhålet i det karburerade och kylda ringdrevet. Tidigare kunde inget verktyg, inklusive utländska superhårda verktyg, lösa problemet med starkt intermittent skärning av yttercirkeln på det kylda kugghjulet. Valin superhard inbjöds att utföra verktygsforskning och utveckling, "Intermittent skärning av härdat stål har alltid varit ett svårt problem, för att inte tala om härdat stål på cirka HRC60, och deformationstillägget är stort. Vid svarvning av härdat stål med hög hastighet, om arbetsstycket har intermittent skärning, kommer verktyget att slutföra bearbetningen med mer än 100 stötar per minut vid skärning av härdat stål, vilket är en stor utmaning för verktygets slagtålighet." Experter från Chinese Knife Association säger det. Efter ett år av upprepade tester har Valin superhard introducerat märket superhårda skärverktyg för svarvning av härdat stål med stark diskontinuitet; Svarvningsexperimentet utförs på kugghjulets yttercirkel efter karburering och kylning.

Experiment med att vrida cylindriska kugghjul efter karburering och kylning

Det stora kugghjulet (ringdrevet) deformerades allvarligt efter karburering och kylning. Deformationen av kugghjulets yttre cirkel var upp till 2 mm, och hårdheten efter kylning var hrc60-65. Vid den tidpunkten var det svårt för kunden att hitta en kvarn med stor diameter, och bearbetningstillägget var stort och slipningseffektiviteten var för låg. Slutligen svarvades det karburerade och kylda kugghjulet.

Skärlinjär hastighet: 50–70 m/min, skärdjup: 1,5–2 mm, skäravstånd: 0,15–0,2 mm/varv (justeras efter ytjämnhetskrav)

När man vrider det kylda kugghjulet utåt, slutförs bearbetningen på en gång. Det originalimporterade keramiska verktyget kan bara bearbetas flera gånger för att minska deformationen. Dessutom är eggkollapsen allvarlig och verktygets användningskostnad mycket hög.

Resultat från verktygstest: det är mer slagtåligt än det ursprungliga importerade kiselnitridkeramikverktyget, och dess livslängd är 6 gånger högre än för kiselnitridkeramikverktyget när skärdjupet ökas med tre gånger! Skäreffektiviteten ökas med 3 gånger (det brukade vara tre gånger så mycket skärning, men nu klaras det med en gång). Arbetsstyckets ytjämnhet uppfyller också användarens krav. Det mest värdefulla är att verktygets slutliga felform inte är den oroande brutna eggen, utan det normala slitage på baksidan. Detta experiment med intermittent svarvning och härdat kugghjul krossade myten om att superhårda verktyg i industrin inte kan användas för stark intermittent svarvning av härdat stål! Det har orsakat stor sensation inom de akademiska kretsarna för skärverktyg!

Ytfinish på hårdsvarvning av innerhålet i kugghjulet efter kylning

Om vi ​​tar intermittent skärning av kugghjulets innerhål med oljespår som exempel: livslängden för provskärverktyget når mer än 8000 meter, och finhäftan ligger inom Ra0,8; om superhårda verktyg med polerad egg används kan svarvningsfinishen för härdat stål nå cirka Ra0,4. Och god verktygslivslängd kan uppnås.

Bearbetning av växelns ändyta efter karburering och kylning

Som en typisk tillämpning av "svarvning istället för slipning" har kubisk bornitridklinga använts flitigt i produktionen av hårdsvarvning av kugghjulsändytor efter värmebehandling. Jämfört med slipning förbättrar hårdsvarvning arbetseffektiviteten avsevärt.

För karburerade och kylda kugghjul är kraven på skärare mycket höga. För det första kräver intermittent skärning hög hårdhet, slagtålighet, seghet, slitstyrka, ytjämnhet och andra egenskaper hos verktyget.

översikt:

För svarvning efter karburering och kylning samt för svarvning av ändytor har vanliga svetsade kompositverktyg av kubisk bornitrid blivit populära. För dimensionsdeformation av den yttre cirkeln och det inre hålet i den karburerade och kylda stora kuggkransen är det dock alltid ett svårt problem att åtgärda deformationen med en stor mängd. Intermittent svarvning av kylt stål med Valin superhårda bn-h20 kubiska bornitridverktyg är ett stort framsteg inom verktygsindustrin, vilket bidrar till en bred marknadsföring av "svarvning istället för slipning"-processen inom kugghjulsindustrin, och finner också lösningen på problemet med härdade cylindriska svarvverktyg för kugghjul som har varit förbryllande i många år. Det är också av stor betydelse att förkorta tillverkningscykeln för kuggkransar och minska produktionskostnaden; Bn-h20-seriens skärare är kända som världsmodellen för stark intermittent svarvning av kylt stål i branschen.