Quy trình gia công bánh răng, thông số cắt và yêu cầu về dụng cụ nếu bánh răng quá cứng để tiện và hiệu quả gia công cần được cải thiện

Bánh răng là bộ phận truyền động cơ bản chính trong ngành công nghiệp ô tô. Thông thường, mỗi chiếc ô tô có 18 ~ 30 răng. Chất lượng bánh răng ảnh hưởng trực tiếp đến tiếng ồn, độ ổn định và tuổi thọ của ô tô. Máy công cụ gia công bánh răng là một hệ thống máy công cụ phức tạp và là thiết bị chính trong ngành công nghiệp ô tô. Các cường quốc sản xuất ô tô trên thế giới như Hoa Kỳ, Đức và Nhật Bản cũng là các cường quốc sản xuất máy công cụ gia công bánh răng. Theo thống kê, hơn 80% bánh răng ô tô tại Trung Quốc được gia công bằng thiết bị chế tạo bánh răng trong nước. Đồng thời, ngành công nghiệp ô tô tiêu thụ hơn 60% máy công cụ gia công bánh răng và ngành công nghiệp ô tô sẽ luôn là cơ quan tiêu thụ máy công cụ chính.

Công nghệ gia công bánh răng

1. đúc và làm phôi

Rèn khuôn nóng vẫn là quy trình đúc phôi được sử dụng rộng rãi cho các bộ phận bánh răng ô tô. Trong những năm gần đây, công nghệ cán nêm chéo đã được quảng bá rộng rãi trong gia công trục. Công nghệ này đặc biệt phù hợp để sản xuất phôi cho trục cửa phức tạp. Nó không chỉ có độ chính xác cao, dung sai gia công tiếp theo nhỏ mà còn có hiệu quả sản xuất cao.

2. bình thường hóa

Mục đích của quá trình này là để có được độ cứng phù hợp cho quá trình cắt bánh răng tiếp theo và chuẩn bị cấu trúc vi mô cho quá trình xử lý nhiệt cuối cùng, để giảm hiệu quả biến dạng xử lý nhiệt. Vật liệu của thép bánh răng được sử dụng thường là 20CrMnTi. Do ảnh hưởng lớn của nhân viên, thiết bị và môi trường, tốc độ làm nguội và độ đồng đều làm nguội của phôi khó kiểm soát, dẫn đến độ phân tán độ cứng lớn và cấu trúc kim loại không đồng đều, ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình cắt kim loại và xử lý nhiệt cuối cùng, dẫn đến biến dạng nhiệt lớn và không đều và chất lượng chi tiết không kiểm soát được. Do đó, quá trình chuẩn hóa đẳng nhiệt được áp dụng. Thực tế đã chứng minh rằng chuẩn hóa đẳng nhiệt có thể thay đổi hiệu quả những nhược điểm của chuẩn hóa chung, chất lượng sản phẩm ổn định và đáng tin cậy.

3. quay

Để đáp ứng yêu cầu định vị của gia công bánh răng có độ chính xác cao, phôi bánh răng đều được gia công bằng máy tiện CNC, được kẹp cơ học mà không cần mài lại dụng cụ tiện. Quá trình gia công đường kính lỗ, mặt đầu và đường kính ngoài được hoàn thành đồng bộ dưới kẹp một lần, không chỉ đảm bảo yêu cầu về độ thẳng đứng của lỗ trong và mặt đầu mà còn đảm bảo sự phân tán kích thước nhỏ của phôi bánh răng khối lượng. Do đó, độ chính xác của phôi bánh răng được cải thiện và chất lượng gia công của các bánh răng tiếp theo được đảm bảo. Ngoài ra, hiệu quả cao của gia công máy tiện NC cũng làm giảm đáng kể số lượng thiết bị và có tính kinh tế tốt.

4. Phay và định hình bánh răng

Máy phay bánh răng và máy định hình bánh răng thông thường vẫn được sử dụng rộng rãi để gia công bánh răng. Mặc dù thuận tiện để điều chỉnh và bảo trì, nhưng hiệu quả sản xuất thấp. Nếu hoàn thành công suất lớn, cần phải sản xuất nhiều máy cùng một lúc. Với sự phát triển của công nghệ phủ, việc phủ lại các đầu phay và đầu dao sau khi mài rất thuận tiện. Tuổi thọ của các dụng cụ được phủ có thể được cải thiện đáng kể, thường là hơn 90%, giảm hiệu quả số lần thay đổi dụng cụ và thời gian mài, mang lại lợi ích đáng kể.

5. cạo râu

Công nghệ cạo bánh răng hướng tâm được sử dụng rộng rãi trong sản xuất bánh răng ô tô hàng loạt vì hiệu suất cao và dễ dàng thực hiện các yêu cầu sửa đổi của hình dạng răng được thiết kế và hướng răng. Kể từ khi công ty mua máy cạo bánh răng hướng tâm đặc biệt của công ty Ý để chuyển đổi kỹ thuật vào năm 1995, công ty đã trưởng thành trong việc ứng dụng công nghệ này và chất lượng gia công ổn định và đáng tin cậy.

6. Xử lý nhiệt

Bánh răng ô tô cần được thấm cacbon và tôi để đảm bảo tính chất cơ học tốt. Thiết bị xử lý nhiệt ổn định và đáng tin cậy là điều cần thiết cho các sản phẩm không còn phải mài bánh răng sau khi xử lý nhiệt. Công ty đã giới thiệu dây chuyền sản xuất thấm cacbon và tôi liên tục của German Lloyd, đạt được kết quả xử lý nhiệt thỏa đáng.

7. nghiền

Chủ yếu được sử dụng để hoàn thiện lỗ bên trong bánh răng đã qua xử lý nhiệt, mặt đầu, đường kính ngoài trục và các bộ phận khác để cải thiện độ chính xác về kích thước và giảm dung sai hình học.

Quá trình gia công bánh răng sử dụng đồ gá vòng tròn để định vị và kẹp, có thể đảm bảo hiệu quả độ chính xác gia công của răng và tham chiếu lắp đặt, đồng thời đạt được chất lượng sản phẩm mong muốn.

8. hoàn thiện

Đây là để kiểm tra và làm sạch các vết lồi lõm và gờ trên các bộ phận bánh răng của hộp số và trục truyền động trước khi lắp ráp, để loại bỏ tiếng ồn và tiếng ồn bất thường do chúng gây ra sau khi lắp ráp. Nghe âm thanh thông qua sự ăn khớp của một cặp đơn hoặc quan sát độ lệch ăn khớp trên máy kiểm tra toàn diện. Các bộ phận vỏ hộp số do công ty sản xuất bao gồm vỏ ly hợp, vỏ hộp số và vỏ vi sai. Vỏ ly hợp và vỏ hộp số là các bộ phận chịu lực, thường được làm bằng hợp kim nhôm đúc khuôn thông qua quá trình đúc khuôn đặc biệt. Hình dạng không đều và phức tạp. Luồng quy trình chung là phay bề mặt mối nối → gia công lỗ và lỗ kết nối → khoan thô lỗ ổ trục → khoan mịn lỗ ổ trục và định vị lỗ chốt → vệ sinh → kiểm tra rò rỉ và phát hiện.

Các thông số và yêu cầu của dụng cụ cắt bánh răng

Bánh răng bị biến dạng nghiêm trọng sau khi thấm cacbon và tôi. Đặc biệt đối với các bánh răng lớn, biến dạng kích thước của vòng ngoài thấm cacbon và tôi và lỗ bên trong thường rất lớn. Tuy nhiên, đối với việc tiện vòng ngoài bánh răng thấm cacbon và tôi, vẫn chưa có công cụ phù hợp. Công cụ bn-h20 do “Valin superhard” phát triển để tiện gián đoạn mạnh mẽ thép tôi đã khắc phục được biến dạng của lỗ trong vòng ngoài bánh răng thấm cacbon và tôi và mặt đầu, đồng thời tìm ra một công cụ cắt gián đoạn phù hợp, đã tạo ra bước đột phá trên toàn thế giới trong lĩnh vực cắt gián đoạn bằng các công cụ siêu cứng.

Biến dạng thấm cacbon và tôi bánh răng: Biến dạng thấm cacbon và tôi bánh răng chủ yếu là do tác động kết hợp của ứng suất dư phát sinh trong quá trình gia công, ứng suất nhiệt và ứng suất kết cấu phát sinh trong quá trình xử lý nhiệt và biến dạng trọng lượng bản thân của phôi. Đặc biệt đối với vành răng và bánh răng lớn, vành răng lớn cũng sẽ làm tăng biến dạng sau khi thấm cacbon và tôi do mô đun lớn, lớp thấm cacbon sâu, thời gian thấm cacbon dài và trọng lượng bản thân. Định luật biến dạng của trục bánh răng lớn: đường kính ngoài của vòng tròn phụ lục cho thấy xu hướng co lại rõ ràng, nhưng theo hướng chiều rộng răng của trục bánh răng, phần giữa bị thu hẹp và hai đầu hơi giãn ra. Định luật biến dạng của vành răng: Sau khi thấm cacbon và tôi, đường kính ngoài của vành răng lớn sẽ phồng lên. Khi chiều rộng răng khác nhau, hướng chiều rộng răng sẽ là hình nón hoặc hình tang trống.

Bánh răng quay sau khi thấm cacbon và tôi: biến dạng thấm cacbon và tôi của vành răng có thể được kiểm soát và giảm đến một mức độ nhất định, nhưng không thể tránh hoàn toàn. Đối với việc hiệu chỉnh biến dạng sau khi thấm cacbon và tôi, sau đây là một cuộc nói chuyện ngắn gọn về tính khả thi của các công cụ tiện và cắt sau khi thấm cacbon và tôi.

Tiện vòng ngoài, lỗ trong và mặt đầu sau khi thấm cacbon và tôi: tiện là cách đơn giản nhất để hiệu chỉnh biến dạng của vòng ngoài và lỗ trong của bánh răng vành đai thấm cacbon và tôi. Trước đây, bất kỳ dụng cụ nào, bao gồm cả dụng cụ siêu cứng của nước ngoài, đều không thể giải quyết được vấn đề cắt vòng ngoài của bánh răng thấm cacbon ngắt quãng mạnh. Valin superhard được mời thực hiện nghiên cứu và phát triển dụng cụ, “Cắt gián đoạn thép đã tôi luôn là một vấn đề khó khăn, chưa kể đến thép đã tôi khoảng HRC60 và dung sai biến dạng lớn. Khi tiện thép đã tôi ở tốc độ cao, nếu phôi bị cắt gián đoạn, dụng cụ sẽ hoàn thành quá trình gia công với hơn 100 lần va đập mỗi phút khi cắt thép đã tôi, đây là một thách thức lớn đối với khả năng chống va đập của dụng cụ.” Các chuyên gia của Hiệp hội dao Trung Quốc cho biết như vậy. Sau một năm thử nghiệm lặp đi lặp lại, Valin superhard đã giới thiệu thương hiệu dụng cụ cắt siêu cứng để tiện thép đã tôi có độ gián đoạn mạnh; Thí nghiệm tiện được thực hiện trên vòng ngoài của bánh răng sau khi thấm cacbon và tôi.

Thí nghiệm quay bánh răng trụ sau khi thấm cacbon và tôi

Bánh răng lớn (bánh răng vành) bị biến dạng nghiêm trọng sau khi thấm cacbon và tôi. Biến dạng của vòng ngoài của bánh răng vành lên tới 2mm, độ cứng sau khi tôi là hrc60-65. Vào thời điểm đó, khách hàng khó tìm được máy mài đường kính lớn, và dung sai gia công lớn, hiệu suất mài quá thấp. Cuối cùng, bánh răng thấm cacbon và tôi được tiện.

Tốc độ cắt tuyến tính: 50–70m/phút, độ sâu cắt: 1,5–2mm, khoảng cách cắt: 0,15-0,2mm/Vòng (điều chỉnh theo yêu cầu độ nhám)

Khi quay bánh răng đã tôi ra ngoài, quá trình gia công được hoàn thành trong một lần. Công cụ gốm nhập khẩu ban đầu chỉ có thể được gia công nhiều lần để cắt biến dạng. Hơn nữa, sự sụp đổ cạnh rất nghiêm trọng và chi phí sử dụng công cụ rất cao.

Kết quả thử nghiệm dụng cụ: khả năng chống va đập tốt hơn dụng cụ gốm silicon nitride nhập khẩu ban đầu và tuổi thọ của dụng cụ gấp 6 lần dụng cụ gốm silicon nitride khi độ sâu cắt tăng gấp ba lần! Hiệu suất cắt tăng gấp 3 lần (trước đây là cắt gấp ba lần, nhưng bây giờ chỉ còn hoàn thành một lần). Độ nhám bề mặt của phôi cũng đáp ứng được yêu cầu của người dùng. Điều đáng giá nhất là hình thức hỏng hóc cuối cùng của dụng cụ không phải là cạnh gãy đáng lo ngại mà là độ mòn mặt sau thông thường. Thí nghiệm bánh răng quay ngắt quãng này đã phá vỡ huyền thoại rằng các dụng cụ siêu cứng trong ngành không thể sử dụng để gia công thép cứng ngắt quãng mạnh! Nó đã gây ra một cảm giác lớn trong giới học thuật về dụng cụ cắt!

Bề mặt hoàn thiện của lỗ bên trong bánh răng sau khi tôi cứng

Lấy ví dụ về việc cắt gián đoạn lỗ bên trong bánh răng có rãnh dầu: tuổi thọ của dụng cụ cắt thử đạt hơn 8000 mét và độ hoàn thiện nằm trong Ra0.8; Nếu sử dụng dụng cụ siêu cứng có cạnh đánh bóng, độ hoàn thiện tiện của thép tôi có thể đạt khoảng Ra0.4. Và có thể đạt được tuổi thọ dụng cụ tốt

Gia công mặt đầu bánh răng sau khi thấm cacbon và tôi

Là một ứng dụng điển hình của “tiện thay vì mài”, lưỡi dao nitride bo khối đã được sử dụng rộng rãi trong thực hành sản xuất tiện cứng mặt đầu bánh răng sau khi gia nhiệt. So với mài, tiện cứng cải thiện đáng kể hiệu quả công việc.

Đối với bánh răng thấm cacbon và tôi, yêu cầu đối với dao cắt rất cao. Đầu tiên, cắt gián đoạn đòi hỏi độ cứng cao, khả năng chống va đập, độ dẻo dai, khả năng chống mài mòn, độ nhám bề mặt và các tính chất khác của dụng cụ.

Tổng quan:

Đối với tiện sau khi thấm cacbon và tôi và đối với tiện mặt đầu, các công cụ nitride boron khối hàn composite thông thường đã được phổ biến. Tuy nhiên, đối với biến dạng kích thước của vòng ngoài và lỗ bên trong của vành bánh răng lớn thấm cacbon và tôi, việc tắt biến dạng với số lượng lớn luôn là một vấn đề khó khăn. Việc tiện gián đoạn thép tôi bằng công cụ nitride boron khối Valin siêu cứng bn-h20 là một tiến bộ lớn trong ngành công cụ, có lợi cho việc thúc đẩy rộng rãi quy trình "tiện thay vì mài" trong ngành công nghiệp bánh răng, đồng thời tìm ra câu trả lời cho vấn đề về công cụ tiện trụ bánh răng cứng đã gây bối rối trong nhiều năm. Việc rút ngắn chu kỳ sản xuất vành bánh răng và giảm chi phí sản xuất cũng có ý nghĩa rất lớn; Máy cắt sê-ri Bn-h20 được biết đến là mô hình thép tôi tiện gián đoạn mạnh mẽ của thế giới trong ngành.