فرآیند ماشینکاری دنده، پارامترهای برش و الزامات ابزار در صورتی که چرخ دنده برای چرخاندن خیلی سخت باشد و راندمان ماشینکاری باید بهبود یابد.

دنده اصلی ترین عنصر انتقال پایه در صنعت خودرو است. معمولاً هر خودرو 18 تا 30 دندان دارد. کیفیت دنده به طور مستقیم بر صدا، پایداری و عمر مفید خودرو تأثیر می گذارد. ماشین ابزار پردازش چرخ دنده یک سیستم ماشین ابزار پیچیده و یک تجهیزات کلیدی در صنعت خودرو است. قدرت‌های خودروسازی جهان مانند ایالات متحده، آلمان و ژاپن نیز از قدرت‌های تولید ابزار ماشین‌های پردازش دنده هستند. طبق آمار، بیش از 80 درصد از چرخ دنده های خودرو در چین توسط تجهیزات ساخت دنده داخلی پردازش می شود. در عین حال، صنعت خودرو بیش از 60٪ از ماشین ابزارهای پردازش چرخ دنده را مصرف می کند و صنعت خودرو همیشه بدنه اصلی مصرف ماشین ابزار خواهد بود.

فناوری پردازش چرخ دنده

1. ریخته گری و ساخت خالی

آهنگری قالب داغ هنوز یک فرآیند ریخته گری خالی برای قطعات دنده خودرو است. در سال های اخیر، تکنولوژی نورد متقاطع گوه ای به طور گسترده ای در ماشینکاری شفت ترویج شده است. این فناوری به ویژه برای ساخت بیلت برای شفت درب های پیچیده مناسب است. این نه تنها دارای دقت بالا و ظرفیت ماشینکاری کوچک بعدی است، بلکه از راندمان تولید بالایی نیز برخوردار است.

2. عادی سازی

هدف از این فرآیند بدست آوردن سختی مناسب برای برش دنده بعدی و آماده سازی ریزساختار برای عملیات حرارتی نهایی است تا به طور موثر تغییر شکل عملیات حرارتی را کاهش دهد. جنس فولاد دنده مورد استفاده معمولا 20CrMnTi است. به دلیل تأثیر زیاد کارکنان، تجهیزات و محیط، کنترل سرعت خنک کننده و یکنواختی خنک کننده قطعه کار دشوار است، که منجر به پراکندگی سختی زیاد و ساختار متالوگرافی ناهموار می شود که مستقیماً بر برش فلز و عملیات حرارتی نهایی تأثیر می گذارد و در نتیجه منجر به بزرگی می شود. و تغییر شکل حرارتی نامنظم و کیفیت قطعات غیر قابل کنترل. بنابراین، فرآیند نرمال سازی همدما اتخاذ می شود. تمرین ثابت کرده است که نرمال سازی همدما می تواند به طور موثری مضرات نرمال سازی عمومی را تغییر دهد و کیفیت محصول پایدار و قابل اعتماد است.

3. چرخش

به منظور برآورده ساختن الزامات موقعیت یابی پردازش دنده با دقت بالا، روکش های چرخ دنده همه توسط تراش های CNC پردازش می شوند که به صورت مکانیکی بدون خرد کردن مجدد ابزار تراشکاری گیره می شوند. پردازش قطر سوراخ، وجه انتهایی و قطر بیرونی به طور همزمان تحت گیره یکباره تکمیل می شود، که نه تنها الزامات عمودی سوراخ داخلی و وجه انتهایی را تضمین می کند، بلکه پراکندگی کوچک دنده های جرمی را نیز تضمین می کند. بنابراین، دقت دنده خالی بهبود یافته و کیفیت ماشینکاری چرخ دنده های بعدی تضمین می شود. علاوه بر این، راندمان بالای ماشینکاری تراش NC نیز تعداد تجهیزات را تا حد زیادی کاهش می دهد و اقتصاد خوبی دارد.

4. hobbing و شکل دادن به چرخ دنده

ماشین های معمولی چرخ دنده و شکل دهنده های چرخ دنده هنوز به طور گسترده برای پردازش چرخ دنده استفاده می شود. اگرچه تنظیم و نگهداری آن راحت است، اما راندمان تولید پایین است. اگر یک ظرفیت بزرگ تکمیل شود، باید چندین ماشین به طور همزمان تولید شود. با توسعه فناوری پوشش، پوشش مجدد اجاق گازها و پیستون ها پس از آسیاب بسیار راحت است. عمر ابزارهای پوشش داده شده را می توان به طور قابل توجهی بهبود بخشید، به طور کلی بیش از 90٪، به طور موثری تعداد تغییرات ابزار و زمان سنگ زنی را کاهش داد، که مزایای قابل توجهی دارد.

5. اصلاح

تکنولوژی تراشیدن چرخ دنده شعاعی به دلیل کارایی بالا و تحقق آسان نیازهای اصلاح مشخصات دندان طراحی شده و جهت دندان به طور گسترده در تولید دنده انبوه خودرو استفاده می شود. از آنجایی که این شرکت در سال 1995 ماشین اصلاح دنده شعاعی مخصوص تحول فنی شرکت ایتالیایی را خریداری کرد، در استفاده از این فناوری بالغ شده است و کیفیت پردازش پایدار و قابل اعتماد است.

6. عملیات حرارتی

چرخ دنده های خودرو برای اطمینان از خواص مکانیکی خوب خود نیاز به کربورسازی و خاموش کردن دارند. تجهیزات عملیات حرارتی پایدار و قابل اعتماد برای محصولاتی که پس از عملیات حرارتی دیگر در معرض آسیاب دنده نیستند ضروری است. این شرکت خط تولید کربورسازی و کوئنچ پیوسته لویدز آلمان را معرفی کرده است که نتایج عملیات حرارتی رضایت بخشی را به دست آورده است.

7. آسیاب کردن

عمدتاً برای تکمیل سوراخ داخلی دنده تحت عملیات حرارتی، صورت انتهایی، قطر بیرونی شفت و سایر قسمت ها برای بهبود دقت ابعاد و کاهش تحمل هندسی استفاده می شود.

پردازش چرخ دنده از گیره دایره ای برای موقعیت یابی و بستن استفاده می کند، که می تواند به طور موثر از دقت ماشینکاری دندان و مرجع نصب اطمینان حاصل کند و کیفیت محصول راضی کننده را به دست آورد.

8. تمام کردن

این کار برای بررسی و تمیز کردن برجستگی ها و برآمدگی های قسمت های دنده گیربکس و محور محرک قبل از مونتاژ است تا صدا و صدای غیرعادی ناشی از آنها پس از مونتاژ از بین برود. از طریق درگیری یک جفت به صدا گوش دهید یا انحراف تعامل را در تستر جامع مشاهده کنید. قطعات محفظه گیربکس تولید شده توسط شرکت سازنده شامل محفظه کلاچ، محفظه گیربکس و محفظه دیفرانسیل می باشد. محفظه کلاچ و محفظه انتقال قطعات باربر هستند که عموماً از آلیاژ آلومینیوم دایکاست از طریق ریخته گری ویژه ساخته می شوند. شکل نامنظم و پیچیده است. جریان فرآیند کلی عبارت است از آسیاب کردن سطح اتصال → سوراخ های فرآیند ماشینکاری و سوراخ های اتصال → سوراخ های حفاری ناهموار → سوراخ های یاتاقان حفاری ریز و محل سوراخ های پین → تمیز کردن → تست و تشخیص نشت.

پارامترها و الزامات ابزارهای برش دنده

چرخ دنده ها پس از کربوره شدن و خاموش شدن به شدت تغییر شکل می دهند. به خصوص برای چرخ دنده های بزرگ، تغییر شکل ابعادی دایره بیرونی و سوراخ داخلی کربوره شده و خاموش شده به طور کلی بسیار زیاد است. با این حال، برای چرخش دایره بیرونی دنده کربوریزه و خاموش شده، ابزار مناسبی وجود نداشته است. ابزار bn-h20 توسعه یافته توسط "Valin superhard" برای تراشکاری متناوب قوی فولاد کوئنچ شده، تغییر شکل سوراخ داخلی دایره بیرونی چرخ دنده و صفحه انتهایی آن را تصحیح کرده است و ابزار برش متناوب مناسبی را پیدا کرده است و پیشرفتی جهانی در زمینه برش متناوب با ابزارهای فوق سخت.

کربوریزاسیون و تغییر شکل خاموش کردن دنده: تغییر شکل کربوریزه کردن و خاموش کردن دنده عمدتاً ناشی از عمل ترکیبی تنش پسماند تولید شده در حین ماشینکاری، تنش حرارتی و تنش ساختاری تولید شده در طی عملیات حرارتی و تغییر شکل خود وزن قطعه کار است. به خصوص برای چرخ دنده ها و چرخ دنده های بزرگ، حلقه های چرخ دنده بزرگ نیز به دلیل مدول بزرگ، لایه کربوری شدن عمیق، زمان کربوری شدن طولانی و وزن خود، تغییر شکل را پس از کربور شدن و خاموش شدن افزایش می دهند. قانون تغییر شکل شفت چرخ دنده بزرگ: قطر بیرونی دایره اضافه روند انقباض آشکاری را نشان می دهد، اما در جهت عرض دندانه شفت چرخ دنده، وسط کاهش می یابد و دو انتها کمی منبسط می شوند. قانون تغییر شکل حلقه چرخ دنده: پس از کربورسازی و خاموش شدن، قطر بیرونی حلقه دنده بزرگ متورم می شود. هنگامی که عرض دندان متفاوت است، جهت عرض دندان مخروطی یا درام کمری خواهد بود.

چرخش دنده بعد از کربوریزه کردن و کوئنچ کردن: تغییر شکل کربوریزه کردن و خاموش کردن حلقه چرخ دنده را می توان تا حدودی کنترل و کاهش داد، اما نمی توان به طور کامل از آن اجتناب کرد. ابزارهای تراشکاری و برش پس از کربورسازی و کوئنچ.

چرخاندن دایره بیرونی، سوراخ داخلی و وجه انتهایی پس از کربورسازی و کوئنچ کردن: چرخاندن ساده ترین راه برای اصلاح تغییر شکل دایره بیرونی و سوراخ داخلی چرخ دنده حلقه ای کربور شده و کوئنچ است. پیش از این، هیچ ابزاری، از جمله ابزارهای فوق سخت خارجی، نمی توانست مشکل برش شدید متناوب دایره بیرونی چرخ دنده خاموش شده را حل کند. از Valin superhard برای انجام تحقیق و توسعه ابزار دعوت شد، "برش متناوب فولاد سخت شده همیشه یک مشکل دشوار بوده است، به غیر از فولاد سخت شده در حدود HRC60، و میزان تغییر شکل زیاد است. هنگام چرخاندن فولاد سخت شده با سرعت بالا، اگر قطعه کار دارای برش متناوب باشد، ابزار ماشینکاری را با بیش از 100 ضربه در دقیقه در هنگام برش فولاد سخت شده تکمیل می کند، که چالش بزرگی برای مقاومت در برابر ضربه ابزار است. کارشناسان انجمن چاقوی چینی چنین می گویند. پس از یک سال آزمایش های مکرر، Valin superhard برند ابزار برش فوق سخت را برای تراشکاری فولاد سخت شده با ناپیوستگی قوی معرفی کرده است. آزمایش تراشکاری بر روی دایره بیرونی چرخ دنده پس از کربورسازی و خاموش شدن انجام می شود.

چرخاندن چرخ دنده استوانه ای را پس از کربوریزه کردن و کوئنچ کردن آزمایش کنید

چرخ دنده بزرگ (دنده حلقه ای) پس از کربور شدن و خاموش شدن به طور جدی تغییر شکل داد. تغییر شکل دایره بیرونی چرخ دنده چرخ دنده تا 2 میلی متر بود و سختی پس از خاموش کردن hrc60-65 بود. در آن زمان، پیدا کردن یک آسیاب با قطر بزرگ برای مشتری دشوار بود و هزینه ماشینکاری زیاد بود و راندمان آسیاب بسیار کم بود. در نهایت، دنده کربوره و خاموش شده چرخانده شد.

سرعت خطی برش: 50-70 متر در دقیقه، عمق برش: 1.5-2 میلی متر، فاصله برش: 0.15-0.2 میلی متر / چرخش (تنظیم شده با توجه به نیازهای زبری)

هنگام چرخاندن دور چرخ دنده خاموش شده، ماشینکاری در یک زمان کامل می شود. ابزار سرامیکی وارداتی اصلی فقط می تواند چندین بار پردازش شود تا تغییر شکل را قطع کند. علاوه بر این، فروپاشی لبه جدی است و هزینه استفاده از ابزار بسیار بالا است.

نتایج تست ابزار: نسبت به ابزار سرامیکی نیترید سیلیکون وارداتی اصلی مقاوم تر از ضربه است و عمر مفید آن 6 برابر ابزار سرامیکی نیترید سیلیکون است که عمق برش سه برابر افزایش می یابد! راندمان برش 3 برابر افزایش می یابد (قبلاً سه برابر برش بود اما اکنون یک بار کامل شده است). زبری سطح قطعه کار نیز نیازهای کاربر را برآورده می کند. با ارزش ترین چیز این است که شکل شکست نهایی ابزار، لبه شکسته نگران کننده نیست، بلکه سایش طبیعی پشت صورت است. این آزمایش دور چرخ دنده خاموش شده با چرخش متناوب این افسانه را شکست که ابزارهای فوق سخت در صنعت را نمی توان برای فولادهای سخت تراش متناوب قوی استفاده کرد! در محافل آکادمیک ابزارهای برش هیجان زیادی ایجاد کرده است!

پایان سطح سوراخ داخلی چرخش سخت دنده پس از خاموش کردن

با در نظر گرفتن برش متناوب سوراخ داخلی چرخ دنده با شیار روغن به عنوان مثال: عمر مفید ابزار برش آزمایشی به بیش از 8000 متر می رسد و پایان در محدوده Ra0.8 است. اگر از ابزار فوق سخت با لبه پرداخت استفاده شود، سطح تراش فولاد سخت شده می تواند به حدود Ra0.4 برسد. و عمر ابزار خوبی را می توان به دست آورد

ماشینکاری وجه انتهایی دنده پس از کربوریزه کردن و کوئنچ

به عنوان یک کاربرد معمولی "چرخش به جای آسیاب کردن"، تیغه نیترید بور مکعبی به طور گسترده در عمل تولید چرخش سخت صفحه انتهایی چرخ دنده پس از گرما استفاده شده است. در مقایسه با سنگ زنی، تراش سخت کارایی کار را تا حد زیادی بهبود می بخشد.

برای چرخ دنده های کربن دار و خاموش شده، نیاز به کاتر بسیار زیاد است. اول، برش متناوب نیاز به سختی بالا، مقاومت در برابر ضربه، چقرمگی، مقاومت در برابر سایش، زبری سطح و سایر خواص ابزار دارد.

نمای کلی:

برای تراشکاری پس از کربورسازی و کوئنچ و برای تراشکاری انتهایی، ابزارهای کامپوزیت جوشی معمولی نیترید بور مکعبی رایج شده اند. با این حال، برای تغییر شکل بعدی دایره بیرونی و سوراخ داخلی حلقه چرخ دنده بزرگ کربور شده و خاموش شده، خاموش کردن تغییر شکل با مقدار زیاد همیشه مشکلی دشوار است. تراش متناوب فولاد خاموش شده با ابزار Valin superhard bn-h20 مکعب نیترید بور یک پیشرفت بزرگ در صنعت ابزار است که منجر به ترویج گسترده فرآیند "چرخش به جای سنگ زنی" در صنعت چرخ دنده می شود و همچنین پاسخ به مشکل ابزارهای تراش استوانه ای دنده سخت شده که سال هاست گیج شده است. همچنین کوتاه کردن چرخه تولید حلقه دنده و کاهش هزینه تولید اهمیت زیادی دارد. برش های سری Bn-h20 به عنوان مدل جهانی فولاد کوئنچ شده تراش متناوب قوی در صنعت شناخته می شوند.