Processo de usinagem de engrenagens, parâmetros de corte e requisitos de ferramentas se a engrenagem for muito dura para ser girada e a eficiência da usinagem precisar ser melhorada

A engrenagem é o principal elemento básico de transmissão na indústria automobilística. Normalmente, cada automóvel possui de 18 a 30 dentes. A qualidade da engrenagem afeta diretamente o ruído, a estabilidade e a vida útil do automóvel. A máquina-ferramenta para processamento de engrenagens é um sistema complexo de máquinas-ferramenta e um equipamento essencial na indústria automotiva. Potências mundiais na fabricação de automóveis, como Estados Unidos, Alemanha e Japão, também são potências na fabricação de máquinas-ferramenta para processamento de engrenagens. Segundo estatísticas, mais de 80% das engrenagens automotivas na China são processadas por equipamentos nacionais de fabricação de engrenagens. Ao mesmo tempo, a indústria automobilística consome mais de 60% das máquinas-ferramenta para processamento de engrenagens, e a indústria automobilística sempre será a principal fonte de consumo de máquinas-ferramenta.

Tecnologia de processamento de engrenagens

1. fundição e fabricação de blanks

O forjamento em matriz a quente ainda é um processo de fundição em bruto amplamente utilizado para peças de engrenagens automotivas. Nos últimos anos, a tecnologia de laminação por cunha cruzada tem sido amplamente difundida na usinagem de eixos. Essa tecnologia é especialmente adequada para a fabricação de tarugos para eixos de portas complexos. Ela não só apresenta alta precisão e pequena margem de usinagem subsequente, como também alta eficiência de produção.

2. normalizando

O objetivo deste processo é obter a dureza adequada para o corte subsequente da engrenagem e preparar a microestrutura para o tratamento térmico final, de modo a reduzir efetivamente a deformação do tratamento térmico. O material do aço da engrenagem utilizado é geralmente 20CrMnTi. Devido à grande influência da equipe, do equipamento e do ambiente, a velocidade e a uniformidade do resfriamento da peça são difíceis de controlar, resultando em grande dispersão da dureza e estrutura metalográfica irregular, que afetam diretamente o corte do metal e o tratamento térmico final, resultando em deformações térmicas grandes e irregulares e qualidade da peça incontrolável. Portanto, o processo de normalização isotérmica é adotado. A prática provou que a normalização isotérmica pode efetivamente alterar as desvantagens da normalização geral, e a qualidade do produto é estável e confiável.

3. girando

Para atender aos requisitos de posicionamento do processamento de engrenagens de alta precisão, os blanks de engrenagens são todos processados ​​em tornos CNC, que são fixados mecanicamente sem a necessidade de reafiação da ferramenta de torneamento. O processamento do diâmetro do furo, da face final e do diâmetro externo é concluído de forma sincronizada com a fixação única, o que não apenas garante os requisitos de verticalidade do furo interno e da face final, mas também a pequena dispersão dimensional dos blanks de engrenagens em massa. Assim, a precisão do blank de engrenagens é aprimorada e a qualidade da usinagem das engrenagens subsequentes é garantida. Além disso, a alta eficiência da usinagem em torno CNC também reduz significativamente o número de equipamentos e proporciona boa economia.

4. fresagem e conformação de engrenagens

Fresadoras e conformadoras de engrenagens comuns ainda são amplamente utilizadas no processamento de engrenagens. Embora sejam fáceis de ajustar e manter, a eficiência da produção é baixa. Se uma grande capacidade for concluída, várias máquinas precisam ser produzidas simultaneamente. Com o desenvolvimento da tecnologia de revestimento, tornou-se muito conveniente revestir fresas e êmbolos após a retificação. A vida útil das ferramentas revestidas pode ser significativamente melhorada, geralmente em mais de 90%, reduzindo efetivamente o número de trocas de ferramentas e o tempo de retificação, com benefícios significativos.

5. barbear

A tecnologia de raspagem radial de engrenagens é amplamente utilizada na produção em massa de engrenagens automotivas devido à sua alta eficiência e fácil implementação dos requisitos de modificação do perfil e da direção dos dentes projetados. Desde que a empresa adquiriu a máquina especial de raspagem radial de engrenagens de uma empresa italiana para transformação técnica em 1995, ela tem se desenvolvido na aplicação dessa tecnologia, e a qualidade do processamento é estável e confiável.

6. tratamento térmico

Engrenagens automotivas requerem cementação e têmpera para garantir suas boas propriedades mecânicas. Equipamentos de tratamento térmico estáveis ​​e confiáveis ​​são essenciais para produtos que não precisam mais ser retificados após o tratamento térmico. A empresa introduziu a linha de produção contínua de cementação e têmpera da German Lloyd's, que obteve resultados satisfatórios no tratamento térmico.

7. moagem

É usado principalmente para finalizar furos internos de engrenagens tratadas termicamente, faces finais, diâmetros externos do eixo e outras peças para melhorar a precisão dimensional e reduzir a tolerância geométrica.

O processamento de engrenagens adota fixação de círculo primitivo para posicionamento e fixação, o que pode efetivamente garantir a precisão da usinagem do dente e a referência de instalação, além de obter a qualidade satisfatória do produto.

8. acabamento

Isto é para verificar e limpar as saliências e rebarbas nas peças da engrenagem da transmissão e do eixo de tração antes da montagem, de modo a eliminar o ruído e ruído anormal causado por eles após a montagem. Ouça o som através do engate de par único ou observe o desvio de engate no testador abrangente. As peças da carcaça da transmissão produzidas pela empresa de fabricação incluem carcaça da embreagem, carcaça da transmissão e carcaça do diferencial. A carcaça da embreagem e a carcaça da transmissão são peças de suporte de carga, que são geralmente feitas de liga de alumínio fundido por meio de fundição sob pressão especial. O formato é irregular e complexo. O fluxo geral do processo é fresamento da superfície da junta → furos do processo de usinagem e furos de conexão → furos de rolamento de mandrilamento bruto → furos de rolamento de mandrilamento fino e furos de pino de localização → limpeza → teste e detecção de vazamento.

Parâmetros e requisitos de ferramentas de corte de engrenagens

As engrenagens sofrem deformações severas após a cementação e têmpera. Especialmente em engrenagens grandes, a deformação dimensional do círculo externo e do furo interno cementados e temperados é geralmente muito grande. No entanto, para o torneamento do círculo externo de engrenagens cementadas e temperadas, não existe uma ferramenta adequada. A ferramenta bn-h20 desenvolvida pela "Valin Superhard" para torneamento intermitente de aço temperado corrigiu a deformação do furo interno e da face final do círculo externo de engrenagens cementadas e temperadas, e encontrou uma ferramenta de corte intermitente adequada, representando um avanço mundial no campo do corte intermitente com ferramentas superduras.

Deformação por cementação e têmpera de engrenagens: a deformação por cementação e têmpera de engrenagens é causada principalmente pela ação combinada da tensão residual gerada durante a usinagem, da tensão térmica e da tensão estrutural gerada durante o tratamento térmico e da deformação do peso próprio da peça. Especialmente para anéis de engrenagem e engrenagens grandes, anéis de engrenagem grandes também aumentarão a deformação após cementação e têmpera devido ao seu grande módulo, camada de cementação profunda, longo tempo de cementação e peso próprio. Lei de deformação de eixos de engrenagens grandes: o diâmetro externo do círculo de adendo mostra uma tendência de contração óbvia, mas na direção da largura do dente de um eixo de engrenagem, o meio é reduzido e as duas extremidades são ligeiramente expandidas. Lei de deformação do anel de engrenagem: Após cementação e têmpera, o diâmetro externo do anel de engrenagem grande incha. Quando a largura do dente é diferente, a direção da largura do dente será cônica ou de tambor de cintura.

Torneamento de engrenagens após cementação e têmpera: a deformação da engrenagem durante a cementação e têmpera pode ser controlada e reduzida até certo ponto, mas não pode ser completamente evitada. Para a correção da deformação após cementação e têmpera, a seguir, uma breve palestra sobre a viabilidade de ferramentas de torneamento e corte após cementação e têmpera.

Torneamento do círculo externo, furo interno e face final após cementação e têmpera: o torneamento é a maneira mais simples de corrigir a deformação do círculo externo e do furo interno da coroa cementada e temperada. Anteriormente, nenhuma ferramenta, incluindo ferramentas superduras estrangeiras, conseguia resolver o problema do corte intermitente intenso do círculo externo da engrenagem temperada. A Valin Superhard foi convidada para realizar pesquisa e desenvolvimento de ferramentas: "O corte intermitente de aço temperado sempre foi um problema difícil, sem mencionar o aço temperado de cerca de HRC60, e a tolerância à deformação é grande. Ao tornear o aço temperado em alta velocidade, se a peça de trabalho tiver corte intermitente, a ferramenta completará a usinagem com mais de 100 choques por minuto ao cortar o aço temperado, o que representa um grande desafio para a resistência ao impacto da ferramenta." Especialistas da Associação Chinesa de Facas afirmam isso. Após um ano de testes repetidos, a Valin Superhard lançou a marca de ferramentas de corte superduras para torneamento de aço temperado com forte descontinuidade; O experimento de torneamento é realizado no círculo externo da engrenagem após cementação e têmpera.

Experimento de torneamento de engrenagem cilíndrica após cementação e têmpera

A engrenagem grande (engrenagem anelar) sofreu sérias deformações após a cementação e têmpera. A deformação do círculo externo da engrenagem anelar foi de até 2 mm, e a dureza após a têmpera foi de hrc60-65. Naquela época, era difícil para o cliente encontrar uma retificadora de grande diâmetro, e a margem de usinagem era grande, e a eficiência de retificação era muito baixa. Por fim, a engrenagem cementada e temperada foi torneada.

Velocidade linear de corte: 50–70 m/min, profundidade de corte: 1,5–2 mm, distância de corte: 0,15-0,2 mm/revolução (ajustada de acordo com os requisitos de rugosidade)

Ao girar o excírculo de engrenagem temperado, a usinagem é concluída de uma só vez. A ferramenta cerâmica importada original só pode ser usinada várias vezes para eliminar a deformação. Além disso, o colapso da aresta é grave e o custo de utilização da ferramenta é muito alto.

Resultados dos testes da ferramenta: é mais resistente a impactos do que a ferramenta de cerâmica de nitreto de silício importada original, e sua vida útil é 6 vezes maior que a da ferramenta de cerâmica de nitreto de silício quando a profundidade de corte é triplicada! A eficiência de corte é triplicada (antes era triplicada, mas agora é completada em uma). A rugosidade da superfície da peça também atende aos requisitos do usuário. O mais valioso é que a forma final de falha da ferramenta não é a preocupante aresta quebrada, mas o desgaste normal da face posterior. Este experimento de excírculo de engrenagem temperada para torneamento intermitente quebrou o mito de que ferramentas superduras na indústria não podem ser usadas para torneamento intermitente de aço temperado forte! Causou grande sensação nos círculos acadêmicos de ferramentas de corte!

Acabamento superficial do furo interno de torneamento duro da engrenagem após têmpera

Tomando como exemplo o corte intermitente do furo interno da engrenagem com ranhura de óleo: a vida útil da ferramenta de corte de teste atinge mais de 8.000 metros e o acabamento está dentro de Ra0,8; se for utilizada uma ferramenta superdura com aresta de polimento, o acabamento de torneamento do aço endurecido pode atingir cerca de Ra0,4. E uma boa vida útil da ferramenta pode ser obtida.

Usinagem da face final da engrenagem após cementação e têmpera

Como uma aplicação típica de "torneamento em vez de retificação", a lâmina de nitreto de boro cúbico tem sido amplamente utilizada na prática de produção de torneamento duro de extremidades de engrenagens após o aquecimento. Comparado à retificação, o torneamento duro melhora significativamente a eficiência do trabalho.

Para engrenagens cementadas e temperadas, os requisitos para fresas são muito elevados. Primeiro, o corte intermitente exige alta dureza, resistência ao impacto, tenacidade, resistência ao desgaste, rugosidade superficial e outras propriedades da ferramenta.

visão geral:

Para torneamento após cementação e têmpera, e para torneamento de face final, ferramentas comuns de nitreto de boro cúbico composto soldadas foram popularizadas. No entanto, para a deformação dimensional do círculo externo e do furo interno do anel de engrenagem grande cementado e temperado, é sempre um problema difícil desfazer a deformação em grande quantidade. O torneamento intermitente de aço temperado com a ferramenta de nitreto de boro cúbico superduro Valin BN-H20 representa um grande progresso na indústria de ferramentas, o que contribui para a ampla promoção do processo de "torneamento em vez de retificação" na indústria de engrenagens, e também encontra a resposta para o problema das ferramentas de torneamento cilíndrico de engrenagens endurecidas que tem sido motivo de perplexidade por muitos anos. Também é de grande importância encurtar o ciclo de fabricação do anel de engrenagem e reduzir o custo de produção; as fresas da série BN-H20 são conhecidas como o modelo mundial de aço temperado de torneamento intermitente forte na indústria.