Het bewerkingsproces van tandwielen, de snijparameters en de gereedschapsvereisten, met name als het tandwiel te hard is om te draaien en de bewerkingsefficiëntie verbeterd moet worden.

Tandwielen vormen het belangrijkste element van de transmissie in de auto-industrie. Elke auto heeft doorgaans 18 tot 30 tanden. De kwaliteit van de tandwielen heeft direct invloed op het geluid, de stabiliteit en de levensduur van de auto. De tandwielbewerkingsmachine is een complex machinesysteem en een sleutelproduct in de auto-industrie. Grote autofabrikanten zoals de Verenigde Staten, Duitsland en Japan zijn tevens toonaangevende producenten van tandwielbewerkingsmachines. Volgens statistieken wordt meer dan 80% van de autotandwielen in China geproduceerd met binnenlandse machines. Tegelijkertijd verbruikt de auto-industrie meer dan 60% van de tandwielbewerkingsmachines en zal deze sector altijd de belangrijkste afnemer van deze machines blijven.

Tandwielverwerkingstechnologie

1. Gieten en het maken van halffabrikaten

Warmvormen is nog steeds een veelgebruikt gietproces voor auto-onderdelen. De laatste jaren wint de kruiswigwalstechniek steeds meer terrein bij de bewerking van assen. Deze technologie is bijzonder geschikt voor het maken van halffabrikaten voor complexe deurassen. Het biedt niet alleen een hoge precisie en een kleine nabewerkingsmarge, maar ook een hoge productie-efficiëntie.

2. normaliseren

Het doel van dit proces is het verkrijgen van de hardheid die geschikt is voor het daaropvolgende tandwielsnijden en het voorbereiden van de microstructuur voor de uiteindelijke warmtebehandeling, om zo de vervorming tijdens de warmtebehandeling effectief te verminderen. Het gebruikte tandwielstaal is doorgaans 20CrMnTi. Door de grote invloed van personeel, apparatuur en omgeving zijn de koelsnelheid en de koeluniformiteit van het werkstuk moeilijk te controleren, wat resulteert in een grote hardheidsspreiding en een ongelijkmatige metallografische structuur. Dit heeft een directe invloed op het metaalsnijden en de uiteindelijke warmtebehandeling, met als gevolg grote en onregelmatige thermische vervorming en een oncontroleerbare productkwaliteit. Daarom wordt een isothermisch normalisatieproces toegepast. De praktijk heeft bewezen dat isothermisch normaliseren de nadelen van conventioneel normaliseren effectief kan ondervangen en dat de productkwaliteit stabiel en betrouwbaar is.

3. draaien

Om te voldoen aan de positioneringseisen van zeer nauwkeurige tandwielbewerking, worden de tandwielblanks volledig bewerkt met CNC-draaibanken. Deze worden mechanisch geklemd zonder dat het draaigereedschap hoeft te worden nageslepen. De bewerking van de gatdiameter, het eindvlak en de buitendiameter wordt synchroon uitgevoerd onder één enkele klemming. Dit garandeert niet alleen de verticaliteit van het binnengat en het eindvlak, maar zorgt ook voor een kleine spreiding in de afmetingen van de tandwielblanks. Hierdoor wordt de nauwkeurigheid van de tandwielblank verbeterd en de bewerkingskwaliteit van de daaropvolgende tandwielen gewaarborgd. Bovendien zorgt de hoge efficiëntie van de CNC-draaibankbewerking voor een aanzienlijke vermindering van het aantal benodigde machines en een gunstige economische aanpak.

4. Vertanden en tandwielvormen

Gewone tandwielfreesmachines en tandwielvormmachines worden nog steeds veel gebruikt voor de bewerking van tandwielen. Hoewel ze gemakkelijk af te stellen en te onderhouden zijn, is de productie-efficiëntie laag. Voor grote productiecapaciteiten zijn meerdere machines tegelijk nodig. Dankzij de ontwikkeling van coatingtechnologie is het nu veel gemakkelijker om frezen en stempels na het slijpen opnieuw te coaten. De levensduur van gecoat gereedschap kan aanzienlijk worden verlengd, doorgaans met meer dan 90%, waardoor het aantal gereedschapswisselingen en de slijptijd effectief worden verminderd, met aanzienlijke voordelen tot gevolg.

5. scheren

Radiaal tandwielschaven wordt veelvuldig gebruikt in de massaproductie van auto-onderdelen vanwege de hoge efficiëntie en de eenvoudige realisatie van aanpassingen aan het ontwerp van het tandprofiel en de tandrichting. Sinds het bedrijf in 1995 een speciale radiale tandwielschavenmachine van een Italiaans bedrijf aanschafte voor technische transformatie, is het de toepassing van deze technologie volledig eigen geworden en is de verwerkingskwaliteit stabiel en betrouwbaar.

6. warmtebehandeling

Autotandwielen vereisen carboneren en harden om hun goede mechanische eigenschappen te garanderen. Stabiele en betrouwbare warmtebehandelingsapparatuur is essentieel voor producten die na de warmtebehandeling niet meer geslepen hoeven te worden. Het bedrijf heeft de continue carboneer- en hardingslijn van German Lloyd's geïntroduceerd, waarmee bevredigende warmtebehandelingsresultaten zijn behaald.

7. malen

Het wordt hoofdzakelijk gebruikt voor het afwerken van de warmtebehandelde binnenboring van tandwielen, het eindvlak, de buitendiameter van assen en andere onderdelen om de maatnauwkeurigheid te verbeteren en de geometrische tolerantie te verkleinen.

Bij de tandwielbewerking wordt gebruikgemaakt van een steekcirkelmal voor positionering en klemming. Dit garandeert een nauwkeurige bewerking van de tanden en een correcte montage, wat resulteert in een bevredigende productkwaliteit.

8. Afronding

Dit dient om de oneffenheden en bramen op de tandwielonderdelen van de transmissie en aandrijfas te controleren en te reinigen vóór de montage, om zo na de montage lawaai en abnormale geluiden te voorkomen. Luister naar het geluid door een enkel paar tandwielen in elkaar te laten grijpen of observeer de afwijking in het in elkaar grijpen met een uitgebreide tester. De door de fabrikant geproduceerde transmissiebehuizingen omvatten de koppelingsbehuizing, de transmissiebehuizing en de differentieelbehuizing. De koppelingsbehuizing en de transmissiebehuizing zijn dragende onderdelen, die over het algemeen worden vervaardigd uit een gegoten aluminiumlegering door middel van speciaal spuitgieten. De vorm is onregelmatig en complex. Het algemene productieproces is als volgt: frezen van het verbindingsvlak → bewerken van procesgaten en verbindingsgaten → ruw boren van lagergaten → fijn boren van lagergaten en centreergaten → reinigen → lektest en -detectie.

Parameters en eisen van tandwielsnijgereedschap

Tandwielen vervormen sterk na het carboneren en harden. Vooral bij grote tandwielen is de dimensionale vervorming van de gecarboneerde en geharde buitenring en het binnenste gat doorgaans zeer groot. Voor het draaien van de gecarboneerde en geharde buitenring van tandwielen bestond er echter tot nu toe geen geschikt gereedschap. Het door Valin Superhard ontwikkelde BN-H20-gereedschap voor krachtig intermitterend draaien van gehard staal heeft de vervorming van de gecarboneerde en geharde buitenring, het binnenste gat en het eindvlak van de tandwielen gecorrigeerd en een geschikt gereedschap voor intermitterend snijden gevonden. Dit heeft een wereldwijde doorbraak betekend op het gebied van intermitterend snijden met superharde gereedschappen.

Vervorming door carboneren en afschrikken van tandwielen: deze vervorming wordt voornamelijk veroorzaakt door de gecombineerde werking van de restspanning die tijdens de bewerking ontstaat, de thermische spanning en structurele spanning die tijdens de warmtebehandeling ontstaan, en de vervorming door het eigen gewicht van het werkstuk. Vooral bij grote tandwielringen en tandwielen neemt de vervorming na carboneren en afschrikken toe vanwege hun grote elasticiteitsmodulus, diepe carboneringslaag, lange carboneringstijd en eigen gewicht. Vervormingswet van grote tandwielassen: de buitendiameter van de tandkrans vertoont een duidelijke krimpende trend, maar in de richting van de tandbreedte van een tandwielas neemt de diameter in het midden af ​​en de uiteinden iets uit. Vervormingswet van tandwielringen: na carboneren en afschrikken neemt de buitendiameter van grote tandwielringen toe. Bij verschillende tandbreedtes zal de tandbreedte conisch of trommelvormig zijn.

Tandwielbewerking na carboneren en harden: de vervorming van de tandwielring tijdens carboneren en harden kan tot op zekere hoogte worden beheerst en verminderd, maar kan niet volledig worden voorkomen. Hieronder wordt kort ingegaan op de mogelijkheden voor het corrigeren van deze vervorming na carboneren en harden, met name voor draai- en snijgereedschappen na carboneren en harden.

Het nadraaien van de buitencirkel, het binnengat en het eindvlak na carboneren en harden: draaien is de eenvoudigste manier om de vervorming van de buitencirkel en het binnengat van het gecarboneerde en geharde tandwiel te corrigeren. Voorheen kon geen enkel gereedschap, inclusief buitenlandse superharde gereedschappen, het probleem van sterk onderbroken snijvlakken in de buitencirkel van het geharde tandwiel oplossen. Valin Superhard werd gevraagd om onderzoek en ontwikkeling van gereedschappen uit te voeren. "Onderbroken snijvlakken in gehard staal zijn altijd een lastig probleem geweest, laat staan ​​in gehard staal met een hardheid van ongeveer HRC60, waarbij de vervormingsmarge groot is. Bij het draaien van gehard staal op hoge snelheid, als het werkstuk onderbroken snijvlakken heeft, zal het gereedschap de bewerking met meer dan 100 schokken per minuut voltooien, wat een grote uitdaging vormt voor de slagvastheid van het gereedschap." Aldus experts van de Chinese messenvereniging. Na een jaar van herhaalde tests heeft Valin Superhard een superhard snijgereedschap geïntroduceerd voor het draaien van gehard staal met sterke onderbrekingen. Het draaiproef wordt uitgevoerd op de buitenste cirkel van het tandwiel na het carboneren en afkoelen.

Experiment met het draaien van een cilindrisch tandwiel na carboneren en afkoelen.

Het grote tandwiel (ringtandwiel) was na het carboneren en harden ernstig vervormd. De vervorming van de buitenrand van het ringtandwiel bedroeg tot 2 mm en de hardheid na het harden was HRC 60-65. Destijds was het voor de klant moeilijk om een ​​slijpmachine met een grote diameter te vinden, de bewerkingsmarge was groot en de slijpefficiëntie te laag. Uiteindelijk werd het gecarboneerde en geharde tandwiel gedraaid.

Lineaire snijsnelheid: 50–70 m/min, snijdiepte: 1,5–2 mm, snijafstand: 0,15-0,2 mm/omwenteling (aanpasbaar aan de gewenste ruwheid)

Bij het excentrisch draaien van het geharde tandwiel is de bewerking in één keer voltooid. Het originele, geïmporteerde keramische gereedschap kan pas na meerdere bewerkingen worden afgesneden om de vervorming te verwijderen. Bovendien is de kans op afbrokkeling van de snijkant groot en zijn de gebruikskosten van het gereedschap erg hoog.

Testresultaten van het gereedschap: het is slagvaster dan het originele geïmporteerde siliciumnitride keramische gereedschap en de levensduur is zes keer zo lang als die van het siliciumnitride keramische gereedschap bij een drievoudige verhoging van de snijdiepte! De snij-efficiëntie is verdrievoudigd (voorheen drie snijstappen, nu één). De oppervlakteruwheid van het werkstuk voldoet ook aan de eisen van de gebruiker. Het meest waardevolle is dat het gereedschap uiteindelijk niet bezwijkt door een gebroken snijkant, maar door normale slijtage van het achtervlak. Dit experiment met intermitterend draaien van geharde tandwielen heeft de mythe ontkracht dat superharde gereedschappen in de industrie niet geschikt zijn voor sterk intermitterend draaien van gehard staal! Het heeft grote opschudding veroorzaakt in de academische wereld van snijgereedschappen!

Oppervlakteafwerking van het hardgedraaide binnengat van het tandwiel na afschrikken.

Neem bijvoorbeeld het intermitterend frezen van een binnengat in een tandwiel met een oliegroef: de levensduur van het proeffreesgereedschap bedraagt ​​meer dan 8000 meter en de oppervlaktekwaliteit is binnen Ra0,8. Als een superhard gereedschap met een gepolijste snijkant wordt gebruikt, kan de oppervlaktekwaliteit van gehard staal ongeveer Ra0,4 bereiken. Dit resulteert in een goede levensduur van het gereedschap.

Nabewerking van het eindvlak van het tandwiel na carboneren en afkoelen.

Als typische toepassing van "draaien in plaats van slijpen" wordt een kubisch boornitride-mes veelvuldig gebruikt bij het harddraaien van tandwieleindvlakken na verhitting. In vergelijking met slijpen verbetert harddraaien de werkefficiëntie aanzienlijk.

Voor gecarburiseerde en geharde tandwielen zijn de eisen aan snijgereedschappen zeer hoog. Ten eerste vereist intermitterend snijden een hoge hardheid, slagvastheid, taaiheid, slijtvastheid, oppervlakteruwheid en andere eigenschappen van het gereedschap.

overzicht:

Voor het draaien na carboneren en harden, en voor het draaien van kopvlakken, zijn gewone gelaste composiet kubische boornitride gereedschappen gangbaar. Echter, bij grote tandwielringen met dimensionale vervorming van de buitencirkel en het binnengat na carboneren en harden, is het een lastig probleem om deze vervorming grotendeels te verwijderen. Het intermitterend draaien van gehard staal met Valin superharde BN-H20 kubische boornitride gereedschappen is een grote vooruitgang in de gereedschapsindustrie. Dit draagt ​​bij aan de brede toepassing van het "draaien in plaats van slijpen"-proces in de tandwielindustrie en biedt een oplossing voor het probleem van geharde cilindrische tandwieldraaigereedschappen, een probleem dat al jarenlang speelt. Bovendien verkort het de productiecyclus van tandwielringen en verlaagt het de productiekosten. De BN-H20 serie frezen staan ​​wereldwijd bekend als hét voorbeeld voor sterk intermitterend draaien van gehard staal.