Processo de usinagem de engrenagens, parâmetros de corte e requisitos de ferramenta 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 tem de 18 a 30 dentes. A qualidade do equipamento afeta diretamente o ruído, a estabilidade e a vida útil do automóvel. A máquina-ferramenta para processamento de engrenagens é um sistema complexo de máquina-ferramenta e um equipamento chave na indústria automotiva. As potências mundiais de fabricação de automóveis, como Estados Unidos, Alemanha e Japão, também são potências de fabricação de máquinas-ferramenta para processamento de engrenagens. Segundo as 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-ferramentas para processamento de engrenagens, e a indústria automobilística sempre será o principal responsável pelo consumo de máquinas-ferramentas.

Tecnologia de processamento de engrenagens

1. fundição e fabricação em branco

O forjamento a quente ainda é um processo de fundição de peças brutas amplamente utilizado para peças de engrenagens automotivas. Nos últimos anos, a tecnologia de laminação em cunha cruzada tem sido amplamente promovida na usinagem de eixos. Esta tecnologia é especialmente adequada para fazer tarugos para portas complexas. Ele não só possui alta precisão e pequena margem de usinagem subsequente, mas também possui alta eficiência de produção.

2. normalização

O objetivo deste processo é obter a dureza adequada para o posterior corte 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 para engrenagens utilizado é geralmente 20CrMnTi. Devido à grande influência do pessoal, equipamento e ambiente, a velocidade de resfriamento e a uniformidade de resfriamento da peça são difíceis de controlar, resultando em grande dispersão de dureza e estrutura metalográfica irregular, que afetam diretamente o corte do metal e o tratamento térmico final, resultando em grande e deformação térmica irregular e qualidade incontrolável da peça. 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

A fim de atender aos requisitos de posicionamento do processamento de engrenagens de alta precisão, as peças brutas das engrenagens são todas processadas por tornos CNC, que são fixados mecanicamente sem reafiar a ferramenta de torneamento. O processamento do diâmetro do furo, face final e diâmetro externo é concluído de forma síncrona sob fixação única, o que não apenas garante os requisitos de verticalidade do furo interno e da face final, mas também garante a pequena dispersão de tamanho das peças brutas da engrenagem em massa. Assim, a precisão da peça bruta da engrenagem é melhorada e a qualidade de usinagem das engrenagens subsequentes é garantida. Além disso, a alta eficiência da usinagem em torno NC também reduz muito o número de equipamentos e tem boa economia.

4. Fresagem e modelagem de engrenagens

Máquinas fresadoras e modeladores de engrenagens comuns ainda são amplamente utilizados para processamento de engrenagens. Embora seja conveniente ajustar e manter, a eficiência da produção é baixa. Se uma grande capacidade for concluída, várias máquinas precisarão ser produzidas ao mesmo tempo. Com o desenvolvimento da tecnologia de revestimento, é muito conveniente revestir placas e êmbolos após o lixamento. 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 corte de engrenagem radial é amplamente utilizada na produção em massa de engrenagens automotivas devido à sua alta eficiência e fácil realização dos requisitos de modificação do perfil do dente projetado e da direção do dente. Desde que a empresa adquiriu a máquina de barbear com engrenagem radial especial da empresa italiana para transformação técnica em 1995, ela amadureceu na aplicação desta tecnologia e a qualidade do processamento é estável e confiável.

6. tratamento térmico

As engrenagens de automóveis requerem cementação e têmpera para garantir suas boas propriedades mecânicas. Equipamentos de tratamento térmico estáveis ​​e confiáveis ​​são essenciais para produtos que não estão mais sujeitos à retificação de engrenagens após o tratamento térmico. A empresa introduziu a linha de produção contínua de cementação e têmpera do Lloyd's alemão, que obteve resultados satisfatórios no tratamento térmico.

7. moagem

É usado principalmente para finalizar o furo interno da engrenagem tratada termicamente, a face final, o diâmetro externo do eixo e outras peças para melhorar a precisão dimensional e reduzir a tolerância geométrica.

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

8. acabamento

O objetivo é verificar e limpar as saliências e rebarbas nas peças da engrenagem da transmissão e do eixo motor antes da montagem, de modo a eliminar o ruído e o ruído anormal causado por elas após a montagem. Ouça o som através do envolvimento de par único ou observe o desvio do envolvimento no testador abrangente. As peças da carcaça da transmissão produzidas pela empresa fabricante 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, geralmente feitas de liga de alumínio fundido por meio de fundição especial. A forma é irregular e complexa. O fluxo geral do processo é fresar a superfície da junta → usinar furos de processo e furos de conexão → furos de mandrilamento de desbaste → furos de mandrilamento de fino e furos de pino de localização → limpeza → teste e detecção de vazamento.

Parâmetros e requisitos de ferramentas de corte de engrenagens

As engrenagens ficam gravemente deformadas após a cementação e a têmpera. Especialmente para engrenagens grandes, a deformação dimensional do círculo externo carburado e temperado e do furo interno é geralmente muito grande. No entanto, para o torneamento do círculo externo de engrenagens carburadas e temperadas, não existe nenhuma ferramenta adequada. A ferramenta bn-h20 desenvolvida por “Valin superhard” para torneamento intermitente forte de aço temperado corrigiu a deformação do furo interno do círculo externo da engrenagem carburada e temperada e da face final, e encontrou uma ferramenta de corte intermitente adequada. a área de corte intermitente com ferramentas superduras.

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

Torneamento de engrenagens após cementação e têmpera: a deformação de cementação e têmpera do anel de engrenagem 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 está uma breve conversa 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 carburada e temperada. Anteriormente, qualquer ferramenta, incluindo ferramentas superduras estrangeiras, não conseguia resolver o problema de corte fortemente intermitente do círculo externo da engrenagem temperada. Valin superhard foi convidado para realizar pesquisa e desenvolvimento de ferramentas, “O corte intermitente de aço endurecido sempre foi um problema difícil, sem mencionar o aço endurecido de cerca de HRC60, e a tolerância de deformação é grande. Ao tornear o aço endurecido em alta velocidade, se a peça tiver corte intermitente, a ferramenta completará a usinagem com mais de 100 choques por minuto ao cortar o aço endurecido, o que é um grande desafio para a resistência ao impacto da ferramenta.” Especialistas da Associação Chinesa de Facas dizem isso. Após um ano de repetidos testes, Valin superhard lançou a marca de ferramenta de corte superhard para torneamento de aço endurecido com forte descontinuidade; O experimento de torneamento é realizado no círculo externo da engrenagem após a cementação e têmpera.

Experimente girar engrenagens cilíndricas após cementação e têmpera

A engrenagem grande (engrenagem anelar) foi seriamente deformada após a cementação e a têmpera. A deformação do círculo externo da coroa dentada 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, a margem de usinagem era grande e a eficiência de retificação era muito baixa. Finalmente, a engrenagem carburada e temperada foi girada.

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

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

Resultados do teste da ferramenta: é mais resistente ao impacto do que a ferramenta cerâmica de nitreto de silício importada original e sua vida útil é 6 vezes maior que a da ferramenta cerâmica de nitreto de silício quando a profundidade de corte é aumentada em três vezes! A eficiência de corte foi aumentada em 3 vezes (costumava ser três vezes de corte, mas agora é completado em uma vez). A rugosidade da superfície da peça também atende aos requisitos do usuário. O mais valioso é que a falha final da ferramenta não é a preocupante aresta quebrada, mas o desgaste normal da face posterior. Este experimento de círculo de engrenagem temperada de torneamento intermitente quebrou o mito de que ferramentas superduras na indústria não podem ser usadas para torneamento intermitente forte de aço endurecido! Causou grande sensação no meio acadêmico 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 usada a 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 cúbico de boro tem sido amplamente utilizada na prática de produção de torneamento duro da face final da engrenagem após aquecimento. Comparado com a retificação, o torneamento duro melhora muito a eficiência do trabalho.

Para engrenagens carburadas e temperadas, os requisitos para fresas são muito elevados. Primeiro, o corte intermitente requer 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 cúbico de boro compostas soldadas foram popularizadas. No entanto, para a deformação dimensional do círculo externo e do furo interno do anel de engrenagem grande carburado e temperado, é sempre um problema difícil desligar a deformação em grande quantidade. O torneamento intermitente de aço temperado com a ferramenta Valin superhard bn-h20 de nitreto cúbico de boro é um grande progresso na indústria de ferramentas, o que conduz à ampla promoção do processo de “torneamento em vez de retificação” na indústria de engrenagens, e também encontra o resposta ao problema das ferramentas de torneamento cilíndrico com engrenagens endurecidas que tem sido intrigante por muitos anos. Também é de grande importância encurtar o ciclo de fabricação da coroa dentada e reduzir o custo de produção; As fresas da série Bn-h20 são conhecidas como o modelo mundial de aço temperado com torneamento intermitente forte na indústria.