Processo di lavorazione degli ingranaggi, parametri di taglio e requisiti degli utensili se l'ingranaggio è troppo duro da girare e l'efficienza della lavorazione deve essere migliorata

L'ingranaggio è il principale elemento di trasmissione di base nell'industria automobilistica. Solitamente, ogni automobile ha 18-30 denti. La qualità dell'ingranaggio influisce direttamente sulla rumorosità, sulla stabilità e sulla durata dell'automobile. Le macchine utensili per la lavorazione degli ingranaggi sono un sistema complesso e un'attrezzatura chiave nell'industria automobilistica. Le potenze mondiali produttrici di automobili come Stati Uniti, Germania e Giappone sono anche potenze produttrici di macchine utensili per la lavorazione degli ingranaggi. Secondo le statistiche, oltre l'80% degli ingranaggi automobilistici in Cina viene lavorato da macchinari nazionali per la produzione di ingranaggi. Allo stesso tempo, l'industria automobilistica consuma oltre il 60% delle macchine utensili per la lavorazione degli ingranaggi e continuerà a essere la principale fonte di consumo di macchine utensili.

Tecnologia di lavorazione degli ingranaggi

1. fusione e realizzazione del pezzo grezzo

La forgiatura a caldo è ancora un processo di fusione a freddo ampiamente utilizzato per i componenti di ingranaggi per autoveicoli. Negli ultimi anni, la tecnologia di laminazione a cuneo incrociato è stata ampiamente promossa nella lavorazione degli alberi. Questa tecnologia è particolarmente adatta alla produzione di billette per alberi porta complessi. Non solo offre elevata precisione e minime sovrametalli di lavorazione successivi, ma anche un'elevata efficienza produttiva.

2. normalizzazione

Lo scopo di questo processo è ottenere la durezza idonea per la successiva lavorazione degli ingranaggi e preparare la microstruttura al trattamento termico finale, in modo da ridurre efficacemente la deformazione dovuta al trattamento termico. Il materiale utilizzato per l'acciaio per ingranaggi è solitamente 20CrMnTi. A causa della forte influenza di personale, attrezzature e ambiente, la velocità e l'uniformità di raffreddamento del pezzo risultano difficili da controllare, con conseguente elevata dispersione della durezza e struttura metallografica irregolare, che influiscono direttamente sulla lavorazione del metallo e sul trattamento termico finale, con conseguenti deformazioni termiche ampie e irregolari e una qualità del pezzo incontrollabile. Pertanto, viene adottato il processo di normalizzazione isotermica. La pratica ha dimostrato che la normalizzazione isotermica può efficacemente superare gli svantaggi della normalizzazione generale, garantendo una qualità del prodotto stabile e affidabile.

3. svolta

Per soddisfare i requisiti di posizionamento della lavorazione di ingranaggi ad alta precisione, tutti i pezzi grezzi per ingranaggi vengono lavorati da torni CNC, che vengono serrati meccanicamente senza dover riaffilare l'utensile di tornitura. La lavorazione del diametro del foro, della superficie frontale e del diametro esterno viene completata in modo sincrono con un unico serraggio, il che non solo garantisce i requisiti di verticalità del foro interno e della superficie frontale, ma garantisce anche la minima dispersione dimensionale dei pezzi grezzi per ingranaggi. In questo modo, la precisione dei pezzi grezzi per ingranaggi viene migliorata e la qualità di lavorazione degli ingranaggi successivi viene garantita. Inoltre, l'elevata efficienza della tornitura CNC riduce notevolmente il numero di attrezzature e garantisce un buon risparmio economico.

4. dentatura e sagomatura degli ingranaggi

Le dentatrici e le stozzatrici tradizionali sono ancora ampiamente utilizzate per la lavorazione degli ingranaggi. Sebbene siano facili da regolare e manutenere, l'efficienza produttiva è bassa. Se si completa una grande capacità produttiva, è necessario produrre più macchine contemporaneamente. Con lo sviluppo della tecnologia di rivestimento, è molto comodo rivestire creatori e utensili a dentatura profonda dopo la rettifica. La durata degli utensili rivestiti può essere significativamente migliorata, generalmente di oltre il 90%, riducendo efficacemente il numero di cambi utensile e i tempi di rettifica, con vantaggi significativi.

5. rasatura

La tecnologia di rasatura degli ingranaggi radiali è ampiamente utilizzata nella produzione di massa di ingranaggi per automobili grazie alla sua elevata efficienza e alla facilità di adattamento alle esigenze di modifica del profilo e della direzione dei denti. Da quando l'azienda ha acquistato nel 1995 la speciale macchina per rasatura degli ingranaggi radiali di un'azienda italiana per la trasformazione tecnica, ha maturato una solida esperienza nell'applicazione di questa tecnologia, con una qualità di lavorazione stabile e affidabile.

6. trattamento termico

Gli ingranaggi per automobili richiedono cementazione e tempra per garantirne le buone proprietà meccaniche. Per i prodotti che non sono più soggetti a rettifica dopo il trattamento termico, è essenziale disporre di apparecchiature di trattamento termico stabili e affidabili. L'azienda ha introdotto la linea di produzione continua di cementazione e tempra di German Lloyd's, che ha ottenuto risultati di trattamento termico soddisfacenti.

7. macinazione

Viene utilizzato principalmente per rifinire il foro interno dell'ingranaggio trattato termicamente, la superficie terminale, il diametro esterno dell'albero e altre parti per migliorare la precisione dimensionale e ridurre la tolleranza geometrica.

La lavorazione degli ingranaggi adotta un dispositivo di fissaggio del cerchio primitivo per il posizionamento e il serraggio, che può garantire efficacemente la precisione di lavorazione del dente e il riferimento di installazione e ottenere una qualità del prodotto soddisfacente.

8. finitura

Questo serve a controllare e pulire le irregolarità e le sbavature sui componenti degli ingranaggi della trasmissione e dell'asse motore prima del montaggio, in modo da eliminare rumori e rumori anomali causati da essi dopo il montaggio. Ascoltare il suono durante l'innesto di una singola coppia o osservare la deviazione dell'innesto con un tester completo. I componenti dell'alloggiamento della trasmissione prodotti dall'azienda produttrice includono l'alloggiamento della frizione, l'alloggiamento del cambio e l'alloggiamento del differenziale. L'alloggiamento della frizione e l'alloggiamento del cambio sono parti portanti, generalmente realizzate in lega di alluminio pressofusa mediante speciale pressofusione. La forma è irregolare e complessa. Il flusso di processo generale è: fresatura della superficie del giunto → lavorazione dei fori e dei fori di collegamento → alesatura grezza dei fori dei cuscinetti → alesatura fine dei fori dei cuscinetti e dei fori dei perni di posizionamento → pulizia → test e rilevamento perdite.

Parametri e requisiti degli utensili per il taglio degli ingranaggi

Gli ingranaggi subiscono gravi deformazioni dopo la cementazione e la tempra. Soprattutto per gli ingranaggi di grandi dimensioni, la deformazione dimensionale del cerchio esterno e del foro interno cementati e temprati è generalmente molto significativa. Tuttavia, per la tornitura del cerchio esterno di ingranaggi cementati e temprati, non esisteva un utensile adatto. L'utensile bn-h20 sviluppato da "Valin superhard" per la tornitura intermittente ad alta resistenza di acciaio temprato ha corretto la deformazione del cerchio esterno, del foro interno e della superficie frontale di ingranaggi cementati e temprati, e ha individuato un utensile da taglio intermittente adatto. Ha rappresentato una svolta mondiale nel campo del taglio intermittente con utensili superduri.

Deformazione da cementazione e tempra degli ingranaggi: la deformazione da cementazione e tempra degli ingranaggi è causata principalmente dall'azione combinata delle tensioni residue generate durante la lavorazione, delle tensioni termiche e strutturali generate durante il trattamento termico e della deformazione del peso proprio del pezzo. Soprattutto per ingranaggi e corone di ingranaggi di grandi dimensioni, anche gli ingranaggi di grandi dimensioni aumenteranno la deformazione dopo la cementazione e la tempra a causa del loro elevato modulo elastico, dello strato di cementazione profondo, del lungo tempo di cementazione e del peso proprio. Legge di deformazione di un albero di ingranaggi di grandi dimensioni: il diametro esterno del cerchio di addendum mostra un'evidente tendenza alla contrazione, ma nella direzione della larghezza del dente di un albero di ingranaggi, la parte centrale si riduce e le due estremità si espandono leggermente. Legge di deformazione di un anello di ingranaggi: dopo la cementazione e la tempra, il diametro esterno di un anello di ingranaggi di grandi dimensioni si gonfia. Quando la larghezza del dente è diversa, la direzione della larghezza del dente sarà conica o a tamburo.

Tornitura degli ingranaggi dopo cementazione e tempra: la deformazione dell'anello dell'ingranaggio dovuta alla cementazione e alla tempra può essere controllata e ridotta fino a un certo punto, ma non può essere completamente evitata. Per la correzione della deformazione dopo cementazione e tempra, di seguito una breve discussione sulla fattibilità di tornitura e utensili da taglio dopo cementazione e tempra.

Tornitura del cerchio esterno, del foro interno e della superficie terminale dopo la cementazione e la tempra: la tornitura è il modo più semplice per correggere la deformazione del cerchio esterno e del foro interno della corona dentata cementata e temprata. In precedenza, nessun utensile, compresi gli utensili superduri esteri, era in grado di risolvere il problema del taglio fortemente intermittente del cerchio esterno dell'ingranaggio temprato. Valin Superhard è stata invitata a svolgere attività di ricerca e sviluppo sugli utensili: "Il taglio intermittente dell'acciaio temprato è sempre stato un problema difficile, per non parlare dell'acciaio temprato con durezza di circa 60 HRC, e della grande tolleranza di deformazione. Quando si tornisce l'acciaio temprato ad alta velocità, se il pezzo presenta un taglio intermittente, l'utensile completerà la lavorazione con oltre 100 urti al minuto durante il taglio dell'acciaio temprato, il che rappresenta una grande sfida per la resistenza agli urti dell'utensile". Lo affermano gli esperti dell'Associazione Cinese dei Coltelli. Dopo un anno di ripetuti test, Valin Superhard ha introdotto il marchio di utensili da taglio superduri per la tornitura dell'acciaio temprato con forte discontinuità; L'esperimento di tornitura viene eseguito sul cerchio esterno dell'ingranaggio dopo la cementazione e la tempra.

Esperimento sulla tornitura di ingranaggi cilindrici dopo la cementazione e la tempra

L'ingranaggio di grandi dimensioni (corona dentata) presentava una grave deformazione dopo la cementazione e la tempra. La deformazione del cerchio esterno della corona dentata raggiungeva i 2 mm e la durezza dopo la tempra era di 60-65 HRC. All'epoca, era difficile per il cliente trovare una rettificatrice per diametri maggiori, il sovrametallo di lavorazione era eccessivo e l'efficienza di rettifica era insufficiente. Infine, l'ingranaggio cementato e temprato è stato tornito.

Velocità lineare di taglio: 50–70 m/min, profondità di taglio: 1,5–2 mm, distanza di taglio: 0,15–0,2 mm/giro (regolata in base ai requisiti di rugosità)

Quando si tornisce la corona dentata temprata, la lavorazione viene completata in una sola volta. L'utensile ceramico originale importato può essere lavorato solo più volte per ridurre la deformazione. Inoltre, il cedimento del tagliente è grave e il costo di utilizzo dell'utensile è molto elevato.

Risultati dei test sugli utensili: è più resistente agli urti rispetto all'utensile ceramico in nitruro di silicio originale importato e la sua durata è 6 volte superiore a quella dell'utensile ceramico in nitruro di silicio quando la profondità di taglio viene triplicata! L'efficienza di taglio è aumentata di 3 volte (prima era tre volte superiore, ma ora è stata completata di una volta). Anche la rugosità superficiale del pezzo in lavorazione soddisfa i requisiti dell'utente. L'aspetto più prezioso è che la rottura finale dell'utensile non è la preoccupante rottura del bordo, ma la normale usura della superficie posteriore. Questo esperimento con ingranaggio temprato e tornitura intermittente ha sfatato il mito secondo cui gli utensili superduri utilizzati nel settore non possono essere utilizzati per la tornitura intermittente di acciai temprati resistenti! Ha suscitato grande scalpore negli ambienti accademici degli utensili da taglio!

Finitura superficiale del foro interno dell'ingranaggio sottoposto a tornitura dura dopo la tempra

Prendendo come esempio il taglio intermittente del foro interno di un ingranaggio con scanalatura di lubrificazione: la durata utile dell'utensile da taglio di prova supera gli 8000 metri e la finitura è entro Ra0,8; se si utilizza un utensile superduro con tagliente lucidante, la finitura di tornitura dell'acciaio temprato può raggiungere circa Ra0,4. Si può così ottenere una buona durata dell'utensile.

Lavorazione della superficie terminale dell'ingranaggio dopo la cementazione e la tempra

Come tipica applicazione della "tornitura anziché rettifica", la lama in nitruro di boro cubico è stata ampiamente utilizzata nella produzione di tornitura temprata delle superfici terminali degli ingranaggi dopo il trattamento termico. Rispetto alla rettifica, la tornitura temprata migliora notevolmente l'efficienza del lavoro.

Per ingranaggi cementati e temprati, i requisiti per le frese sono molto elevati. In primo luogo, il taglio intermittente richiede elevata durezza, resistenza agli urti, tenacità, resistenza all'usura, rugosità superficiale e altre proprietà dell'utensile.

panoramica:

Per la tornitura dopo cementazione e tempra e per la tornitura frontale, si sono diffusi gli utensili saldati in nitruro di boro cubico composito. Tuttavia, per la deformazione dimensionale del cerchio esterno e del foro interno di una corona dentata di grandi dimensioni cementata e temprata, è sempre difficile eliminare la deformazione in modo significativo. La tornitura intermittente di acciaio temprato con utensili in nitruro di boro cubico superduro Valin bn-h20 rappresenta un grande progresso nel settore degli utensili, contribuendo all'ampia promozione del processo di "tornitura anziché rettifica" nel settore degli ingranaggi e risolvendo il problema degli utensili per tornitura cilindrica di ingranaggi temprati, che è stato dibattuto per molti anni. È inoltre di grande importanza abbreviare il ciclo di produzione della corona dentata e ridurne i costi; le frese della serie Bn-h20 sono note nel settore come modello mondiale di acciaio temprato resistente per tornitura intermittente.