Proceso de mecanizado de engranajes, parámetros de corte y requisitos de herramientas si el engranaje es demasiado duro para tornearlo y es necesario mejorar la eficiencia del mecanizado.

El engranaje es el principal elemento de transmisión en la industria automotriz. Normalmente, cada automóvil tiene entre 18 y 30 dientes. La calidad del engranaje afecta directamente el ruido, la estabilidad y la vida útil del vehículo. La máquina herramienta para el procesamiento de engranajes es un sistema complejo y un equipo clave en la industria automotriz. Potencias mundiales en la fabricación de automóviles, como Estados Unidos, Alemania y Japón, también lo son. Según las estadísticas, más del 80 % de los engranajes de automóviles en China se procesan con equipos nacionales. Al mismo tiempo, la industria automotriz consume más del 60 % de las máquinas herramienta para el procesamiento de engranajes, y siempre será la principal fuente de consumo de máquinas herramienta.

Tecnología de procesamiento de engranajes

1. fundición y fabricación de piezas en bruto

La forja en caliente sigue siendo un proceso de fundición en blanco ampliamente utilizado para piezas de engranajes de automóviles. En los últimos años, la tecnología de laminado de cuñas cruzadas se ha extendido en el mecanizado de ejes. Esta tecnología es especialmente adecuada para la fabricación de palanquillas para ejes de puertas complejos. No solo ofrece alta precisión y una pequeña sobremedida de mecanizado posterior, sino también una alta eficiencia de producción.

2. normalización

El propósito de este proceso es obtener la dureza adecuada para el tallado de engranajes posterior y preparar la microestructura para el tratamiento térmico final, reduciendo así eficazmente la deformación por este proceso. El acero para engranajes utilizado suele ser 20CrMnTi. Debido a la gran influencia del personal, el equipo y el entorno, la velocidad y la uniformidad de enfriamiento de la pieza son difíciles de controlar, lo que resulta en una gran dispersión de la dureza y una estructura metalográfica irregular. Esto afecta directamente el corte del metal y el tratamiento térmico final, resultando en una deformación térmica grande e irregular y una calidad incontrolable de la pieza. Por lo tanto, se adopta el proceso de normalización isotérmica. La práctica ha demostrado que la normalización isotérmica puede compensar eficazmente las desventajas de la normalización general, garantizando una calidad del producto estable y fiable.

3. girando

Para cumplir con los requisitos de posicionamiento del mecanizado de engranajes de alta precisión, las piezas brutas se procesan en tornos CNC, que se sujetan mecánicamente sin reafilar la herramienta de torneado. El mecanizado del diámetro del agujero, la cara frontal y el diámetro exterior se completa sincronizadamente con una sola sujeción, lo que no solo garantiza la verticalidad del agujero interior y la cara frontal, sino que también minimiza la dispersión de masas de las piezas brutas. De este modo, se mejora la precisión de la pieza bruta y se garantiza la calidad del mecanizado de los engranajes posteriores. Además, la alta eficiencia del mecanizado en tornos NC reduce considerablemente el número de equipos y ofrece una buena rentabilidad.

4. tallado y conformación de engranajes

Las fresadoras y conformadoras de engranajes convencionales aún se utilizan ampliamente para el procesamiento de engranajes. Si bien su ajuste y mantenimiento son fáciles, su eficiencia de producción es baja. Si se completa una gran capacidad, es necesario producir varias máquinas simultáneamente. Con el desarrollo de la tecnología de recubrimiento, resulta muy práctico recubrir fresas madre y émbolos después del rectificado. La vida útil de las herramientas recubiertas puede mejorarse significativamente, generalmente en más del 90%, lo que reduce eficazmente el número de cambios de herramienta y el tiempo de rectificado, con importantes beneficios.

5. afeitado

La tecnología de raspado de engranajes radiales se utiliza ampliamente en la producción en masa de engranajes para automóviles debido a su alta eficiencia y la fácil implementación de las modificaciones requeridas en el perfil y la dirección de los dientes. Desde que la empresa adquirió la raspadora de engranajes radiales especial de una empresa italiana para su transformación técnica en 1995, ha alcanzado una sólida experiencia en la aplicación de esta tecnología, con una calidad de procesamiento estable y confiable.

6. tratamiento térmico

Los engranajes de automóviles requieren carburación y temple para garantizar sus buenas propiedades mecánicas. Un equipo de tratamiento térmico estable y fiable es esencial para productos que ya no se someten al rectificado de engranajes después del tratamiento térmico. La empresa ha introducido la línea de producción continua de carburación y temple de German Lloyd's, que ha obtenido resultados satisfactorios en el tratamiento térmico.

7. molienda

Se utiliza principalmente para terminar el orificio interno del engranaje tratado térmicamente, la cara del extremo, el diámetro exterior del eje y otras partes para mejorar la precisión dimensional y reducir la tolerancia geométrica.

El procesamiento del engranaje adopta un accesorio de círculo primitivo para posicionamiento y sujeción, lo que puede garantizar de manera efectiva la precisión de mecanizado del diente y la referencia de instalación, y obtener una calidad de producto satisfactoria.

8. acabado

Esto es para verificar y limpiar las protuberancias y rebabas en las partes del engranaje de la transmisión y el eje de transmisión antes del ensamblaje, para eliminar el ruido y el ruido anormal causados ​​por ellas después del ensamblaje. Escuche el sonido a través del enganche de un solo par u observe la desviación del enganche en un probador integral. Las piezas de la carcasa de la transmisión producidas por la empresa fabricante incluyen la carcasa del embrague, la carcasa de la transmisión y la carcasa del diferencial. La carcasa del embrague y la carcasa de la transmisión son piezas de soporte de carga, que generalmente están hechas de aleación de aluminio fundido a presión a través de una fundición a presión especial. La forma es irregular y compleja. El flujo general del proceso es fresado de la superficie de la junta → mecanizado de orificios de proceso y orificios de conexión → mandrinado en bruto de orificios de cojinete → mandrinado fino de orificios de cojinete y orificios de pasador de localización → limpieza → prueba y detección de fugas.

Parámetros y requisitos de las herramientas de corte de engranajes

Los engranajes sufren una gran deformación tras la carburación y el temple. Especialmente en engranajes grandes, la deformación dimensional del círculo exterior y del orificio interior carburados y templados suele ser muy elevada. Sin embargo, para el torneado del círculo exterior de engranajes carburados y templados, no existía una herramienta adecuada. La herramienta bn-h20, desarrollada por Valin superhard para el torneado intermitente de acero templado, ha corregido la deformación del orificio interior y la cara frontal del círculo exterior de engranajes carburados y templados, y ha encontrado una herramienta de corte intermitente adecuada. Esto ha supuesto un avance mundial en el campo del corte intermitente con herramientas superduras.

Deformación por carburación y temple de engranajes: la deformación por carburación y temple de engranajes se debe principalmente a la acción combinada de la tensión residual generada durante el mecanizado, la tensión térmica y la tensión estructural generadas durante el tratamiento térmico, y la deformación por peso propio de la pieza de trabajo. Especialmente para anillos de engranajes y engranajes grandes, los anillos de engranajes grandes también aumentarán la deformación después de la carburación y el temple debido a su gran módulo, capa de carburación profunda, largo tiempo de carburación y peso propio. Ley de deformación del eje de engranaje grande: el diámetro exterior del círculo de adición muestra una tendencia de contracción obvia, pero en la dirección del ancho del diente de un eje de engranaje, el medio se reduce y los dos extremos se expanden ligeramente. Ley de deformación del anillo de engranaje: después de la carburación y el temple, el diámetro exterior del anillo de engranaje grande se hinchará. Cuando el ancho del diente es diferente, la dirección del ancho del diente será cónica o de tambor de cintura.

Torneado de engranajes después de la carburación y el temple: la deformación por carburación y temple del anillo de engranaje se puede controlar y reducir hasta cierto punto, pero no se puede evitar por completo. Para la corrección de la deformación después de la carburación y el temple, a continuación se presenta una breve charla sobre la viabilidad de las herramientas de torneado y corte después de la carburación y el temple.

Torneado del círculo exterior, el agujero interior y la cara final después de la carburación y el temple: el torneado es la forma más sencilla de corregir la deformación del círculo exterior y el agujero interior del engranaje anular carburado y templado. Anteriormente, ninguna herramienta, incluidas las herramientas superduras extranjeras, podía resolver el problema del corte intermitente fuerte del círculo exterior del engranaje templado. Valin superhard fue invitado a llevar a cabo la investigación y el desarrollo de herramientas, "El corte intermitente del acero endurecido siempre ha sido un problema difícil, sin mencionar el acero endurecido de aproximadamente HRC60, y la tolerancia de deformación es grande. Al tornear el acero endurecido a alta velocidad, si la pieza de trabajo tiene un corte intermitente, la herramienta completará el mecanizado con más de 100 impactos por minuto al cortar el acero endurecido, lo que es un gran desafío para la resistencia al impacto de la herramienta". Los expertos de la Asociación China de Cuchillos lo dicen. Después de un año de repetidas pruebas, Valin superhard ha presentado la marca de herramienta de corte superdura para tornear acero endurecido con fuerte discontinuidad; El experimento de torneado se lleva a cabo en el círculo exterior del engranaje después de la carburación y el temple.

Experimento sobre el giro de un engranaje cilíndrico después de la carburación y el temple.

El engranaje grande (corona dentada) sufrió una grave deformación tras la cementación y el temple. La deformación del círculo exterior de la corona dentada alcanzó los 2 mm, y la dureza tras el temple fue de 60-65 hrc. En aquel entonces, el cliente tenía dificultades para encontrar una rectificadora de gran diámetro, ya que la sobremedida de mecanizado era excesiva y la eficiencia del rectificado era demasiado baja. Finalmente, se torneó el engranaje cementado y templado.

Velocidad lineal de corte: 50–70 m/min, profundidad de corte: 1,5–2 mm, distancia de corte: 0,15–0,2 mm/revolución (ajustada según los requisitos de rugosidad)

Al tornear el excírculo de engranaje templado, el mecanizado se completa de una sola vez. La herramienta cerámica original importada solo puede procesarse varias veces para eliminar la deformación. Además, el colapso del filo es grave y el costo de uso de la herramienta es muy elevado.

Resultados de las pruebas de la herramienta: Esta herramienta es más resistente a los impactos que la herramienta original de cerámica de nitruro de silicio importada, y su vida útil es seis veces mayor al triplicar la profundidad de corte. La eficiencia de corte se triplica (antes era tres veces mayor, pero ahora se completa en una sola). La rugosidad superficial de la pieza de trabajo también cumple con los requisitos del usuario. Lo más valioso es que el fallo final de la herramienta no es la molesta rotura del filo, sino el desgaste normal de la cara posterior. Este experimento de engranajes excirculares templados para torneado intermitente rompió el mito de que las herramientas superduras de la industria no son aptas para acero endurecido para torneado intermitente. ¡Ha causado gran revuelo en el mundo académico de las herramientas de corte!

Acabado superficial del orificio interior torneado duro del engranaje después del temple

Tomando como ejemplo el corte intermitente del orificio interior de un engranaje con ranura de aceite, la vida útil de la herramienta de corte de prueba supera los 8000 metros y el acabado se encuentra dentro de Ra0.8. Si se utiliza una herramienta superdura con filo pulido, el acabado de torneado del acero endurecido puede alcanzar aproximadamente Ra0.4, lo que permite obtener una buena vida útil de la herramienta.

Mecanizado de la cara final del engranaje después de la carburación y el temple.

Como aplicación típica del torneado en lugar de rectificado, la hoja de nitruro de boro cúbico se ha utilizado ampliamente en la producción de torneado duro de caras de engranajes tras el calentamiento. En comparación con el rectificado, el torneado duro mejora considerablemente la eficiencia del trabajo.

Para engranajes carburizados y templados, los requisitos de las herramientas de corte son muy altos. En primer lugar, el corte intermitente requiere alta dureza, resistencia al impacto, tenacidad, resistencia al desgaste, rugosidad superficial y otras propiedades de la herramienta.

descripción general:

Para el torneado tras la carburación y el temple, así como para el torneado de caras frontales, se han popularizado las herramientas convencionales de nitruro de boro cúbico compuesto soldadas. Sin embargo, para la deformación dimensional del círculo exterior y el orificio interior de la corona dentada grande carburada y templada, siempre es difícil neutralizar la deformación con una gran magnitud. El torneado intermitente de acero templado con la herramienta de nitruro de boro cúbico Valin superhard bn-h20 representa un gran avance en la industria de herramientas, lo que favorece la amplia promoción del proceso de "torneado en lugar de rectificado" en la industria de engranajes y resuelve el problema de las herramientas de torneado cilíndricas para engranajes endurecidos, que ha sido un problema durante muchos años. Además, es fundamental para acortar el ciclo de fabricación de la corona dentada y reducir el coste de producción; las fresas de la serie Bn-h20 son reconocidas como el modelo mundial de acero templado para torneado intermitente resistente en la industria.