CNC обработка на зъбни колела: процеси, контрол на точността и индустриални приложения

Какво представлява обработка на зъбни колела? Обработката на зъбни колела не е необходимо само да отговаря на номиналните измерни изисквания. Оборудването трябва да носи товар гладко и да работи тихо при скорост, без да причинява ускорено износване или повреда над милиони цикли на натоварване. Обработката на зъбни колела е прецизен производствен процес, който произвежда зъбни колела чрез рязане, усъвършенстване и довършване на геометрията на зъбите, за да се осигури предсказуемо поведение на натоварване, контролирана точност и надеждност на дългосрочното движение в механичните системи.

Обработката на зъбните колела се отнася до работен поток, задвижван от CNC, който контролира геометрията на зъбите, поведението на преноса на товар и точността на движението през множество етапи на рязане и довършване. Това не е една операция. Това е последователност от операции, които оформят, усъвършенстват и коригират геометрията на зъбите, докато предавката не изпълни както е предвидено в окончателния си сглобяване.

Процесът на обработка на зъбните колела се използва за контролиране на няколко критични резултата:

Точност на профила на зъба - определя колко равномерно се споделя натоварването по лицето на предавката

Консистенция на височината и разстоянието - пряко влияе на вибрациите и шума

Повърхностно покритие - влияе върху износването и генерирането на топлина

Модел за контакт - решава дали предавката работи тихо или се самоунищожава с течение на времето

Само рязане на зъбни колела рядко е достатъчно за нещо отвъд приложенията с ниско задължение. Можете да машината на зъбни колела, които отговарят на номиналните размери, но все пак водят до прекомерен шум, неравномерно износване или преждевременна повреда по време на работа. Проблемите обикновено не се показват по време на инспекцията; те се показват след часове на работа.

От функционална гледна точка, обработката на зъбните колела е свързана с управлението на начина, по който силата се движи през въртящите се части. Ако геометрията на зъбите е дори леко изключена, товара се концентрира вместо да се разпределя. Това води до локализирана концентрация на напрежение, повишено генериране на топлина и с течение на времето, повърхностно ямкане или счупване на зъбите.

Обработката на CNC предавки има значение, защото позволява на тези променливи да бъдат контролирани последователно. Правилно обработената CNC предавка не съвпада само с CAD модел. Той повтаря едно и също поведение на контакт от част на част. Повторяемост е линията между експериментален прототип и парче съоръжение, на което всъщност можете да се доверите на производствен етаж. Производството на единична функционална предавка е относително лесно; постигането на последователна производителност в големи производствени обеми е значително по-предизвикателно.

Ключови фактори, засягащи точността на обработката на зъбните колела Точността на зъбните колела не се контролира от една машина или операция. Това е комбиниран резултат от намерението на проекта, поведението на машината и как материалите реагират по време на процеса на обработка.

Геометрия на зъбите и контрол на профила Включеният профил определя как предавките предават натоварване. Дори малки отклонения засягат:

Съотношение на контакти

Генериране на шум

Концентрация на натоварване

Точността на обработката зависи от:

Геометрия на инструмента

Точност на CNC интерполация

Правилна модификация на профила (увенчаване, релеф на върха)

Намерението на дизайна има значение тук. Зъбните колела, проектирани без реалистични производствени допустими често налагат компромиси надолу по веригата, които влошават производителността.

Твърдост на машината и способност за контрол на CNC Обработката на зъбните колела е силно чувствителна към отклонение и изоставане на контрола.

Ключови влияния:

Вретено твърдост при рязано натоварване

Обратна реакция на оста и топлинна стабилност

Точност на синхронизацията между въртящите се и линейните оси

Една твърда машина с посредствен контрол може да надмине CNC от висок клас, ако стабилността на процеса е лоша. За фини или втвърдени предавки дори отклонението на ниво микрона се появява в моделите на контакт със зъби.

Изборът на материала засяга всеки етап на обработка. Факторите включват:

Машинативност преди втвърдяване

Тенденция на изкривяване по време на топлинна обработка

Смилаемост след втвърдяване

Например:

Втвърдените стомани изискват точно планиране на квотите

Втвърдените материали ограничават корекцията след лечението

Праховите металургични зъбни колела се държат много различно от кованата стомана

Разбирането на материалното поведение позволява на инженерите да проектират процеса, а не просто да реагират на дефекти.

Класификация на качеството на зъбните колела Обикновено се класифицират в съответствие със стандарт, определящ изискванията за поносимост. Най-често срещаният стандарт за цилиндрична класификация на зъбните колела е DIN 3962, където различните параметри на зъбните колела се измерват и класифицират по скала 1-12. Класът на качеството на зъбните колела обикновено се определя от изискванията на компонента и зависи от зоната на приложение на зъбните колела.

Други изисквания за добро качество на съоръженията включват:

Висококачествени инструменти

Почистване на контактни повърхности

Минимално изчерпване както на инструмента, така и на обработващия детайл

Стабилно затягане

Точна и стабилна машина

Методи за обработка на зъбни колела Обикновено обработката попада в две основни категории: генериране на методи и формиране на методи.

Методи за генериранеHobbing - най-широко използваният метод за обработка на зъбни колела в обем. Хобът непрекъснато ангажира празното, което произвежда гладко разстояние на зъбите и добра точност на височината. Той е ефективен и гъвкав, но крайната точност зависи до голяма степен от твърдостта на машината и състоянието на котлона. Хобингът е възможен само за външни зъбни колела. Профили на зъбните колела съгласно DIN 3972-2, диапазон на модули 3-10

Оформяне на зъбни колела - използва реципроктивен нож (pinion cutter) за генериране на зъби едно пространство в даден момент. Това е по-бавно от хоби, но позволява вътрешни зъбни колела и раменете-чисти дизайни, които хоби не могат да се справят. Оформянето често се избира за персонализирана обработка на зъбни колела, където геометрията ограничава други методи. Ножът и празното зъбно колело са свързани от зъбни колела, така че те да не се търкалят заедно, тъй като ножът реципрокира. Този метод обикновено се използва за рязане на шпори зъбни колела, зъбни колела

Методът на Съндърланд (резач) - използва резач с рейк и ъгли на просветление, за да създаде профила на зъба. Този метод е отличен при създаването на зъби с еднаква форма и всички зъбни колела, изрязани от един и същ резач, ще се съоръжат правилно една с друга. Той е универсален и рентабилен, особено за средни до големи обемни производствени писти.

Ски за мощност - непрекъснат процес на рязане, който е няколко пъти по-бърз от оформянето и по-гъвкав от брошинг. Ски за мощност може да се прилага както за вътрешни, така и за външни зъбни колела и сплинове, но е особено продуктивен за вътрешна обработка. Методът работи особено добре в масово производство, където кратките времена за олово са решаващи. Ски за мощност ще замени оформяне, брошинг, валцуване на сплинове и хобинг до известна степен. Може да се прилага в специални машини, многозадачни машини и обработващи центрове.

ИнвоМилинг ™ (EMAR) - процес за обработка на външни зъбни колела, сплинове и зъбни колела, който позволява вътрешно фрезоване на зъбни колела в стандартни машини. Чрез промяна на програмата CNC вместо смяна на инструмента, един набор инструменти може да се използва за много профили на зъбни колела. Пълните компоненти могат да бъдат обработени в една настройка с помощта на многозадачни машини или петосен обработващ център. Диапазон на модули: 0.8-100. За производство на малки до средни партиди. InvoMilling на EMAR ™ процесът може да изсъхне без рязане на масло.

Методи за рязане на формулярна фрезова - използва фрезовач на формуляр, където зъбите на T-слот фрезовач са оформени в профил на зъбна колела. Скоростните канали се обработват един по един, така че е необходима таблица за индексиране с висока точност. Въпреки че обработката на всяка бразда индивидуално води до по-дълги времена на цикъла, фрезоването на зъбна колела може да достигне области, които иначе биха били недостъпни с фрезач на котлона поради смущения.

Обработка на зъбни колела чрез фрезоване - изрязва всяка зъбна бразда индивидуално с помощта на инструменти като крайни мелници. Този метод не изисква специални инструменти за рязане на зъбни колела, което позволява използването на инструменти за фрезоване с общо предназначение, което го прави особено подходящ за прототипиране и производство на малки партиди.

Дисково рязане - процес, при който се намалява един зъб в даден момент. Методите за рязане на дискове лесно се прилагат в обработващи центрове, многозадачни машини и центрове за обръщане, което прави възможно машините да изработват пълни компоненти в една настройка. Сплините, които обикновено се правят в хобинг машини, могат да бъдат обработвани вътрешно със съществуващите машини. Предимствата включват ниски инвестиционни разходи, високи скорости на рязане, суха обработка и рентабилно решение за малки до средни партиди.

Оформяне, планиране и слотинг - техники за рязане на форми, полезни за ремонт и поддръжка. Оформяне фиксира обработващия детайл, докато инструментът се движи напред-назад. Поставяне фиксира инструмента, докато обработващият детайл пътува. Слотинг държи обработващия детайл стационарно, докато инструментът се движи нагоре и надолу.

Електрическа обработка на разряда (EDM) - електромеханичен процес, при който материалът се отстранява чрез прилагане на серия от токови разряди между два електрода, разделени от диелектрична течност за баня. EDM е добър в рязане на сложни геометрии от всички размери и може да постигне стегнати допустими допустими количества, колкото хилядни от инча.

Формиране на методи (не-рязане) Ролинг - един от най-старите процеси на формиране на зъбни колела, които горещи или студени ролки на празен детайл през две или три умира. Когато спестяването на материали е критична грижа, търкалянето е добър вариант, тъй като няма генериране на чип.

Леене - разтопен метал се излива в кухина на калъп. Пясъчното леене се използва предимно за производство на заготовки на зъбните колела. Напълно функциониращи шпори, спирален червей, клъстер и косови зъбни колела са направени чрез леене на зъбни колела.

Прахообразна металургия - високопрецизен метод за формиране, който е рентабилен за малки, висококачествени шпори, скосови и спирални зъбни колела. Поради порьозността, по-големите зъбни колела имат по-малко устойчивост на умора.

Добавно производство (3D печат) - изгражда триизмерен обект слой по слой от CAD модел. Могат да се произвеждат конвенционални и некръгли зъбни колела и се превърна в избор за ремонти и механични проекти.

Процеси на усъвършенстване на бръснене - премахва малки количества материал за подобряване на профила на зъба и разстоянието преди топлинна обработка. Бързо и рентабилно, но ограничено до по-меки материали.

Усъвършенстване на зъбните колела - подобрява текстурата на повърхността и малки грешки в геометрията след топлинна обработка. Обикновено се използва, когато намаляването на шума е критично, като например при автомобилните трансмисии.

Шлайфане на зъбни колела - методът за усъвършенстване с най-висока прецизност. Коригира изкривяването от топлинна обработка и постига строги отклонения върху профила, оловото и повърхността. Шлайфането е по-бавно и по-скъпо, но неизбежно за приложения на CNC зъбни колела с висока точност.

CNC мултитаскинг за съоръжения CuttingTraditionally , обработката на зъбните колела изискваше няколко отделни процеса - завъртане, фрезоване и хобинг - всеки извършван на специална машина. Винаги, когато формата на зъбните колела се променяше, бяха необходими различни хобинг машини и ножове. Това означаваше чести промени в настройката и увеличено натоварване за операторите.

Днес многозадачните машини ви позволяват да завършите различни видове обработка на предавки на една машина - рационализиране на процеса и повишаване на производителността. С многозадачната машина можете просто да изберете метода на обработка, който най-добре подхожда на вашите части и да произведете предавката в една настройка.

На многозадачната машина, оборудвана с автоматичен смянач на инструменти (ATC), промените на инструментите могат да се извършват автоматично, ако необходимите инструменти са предварително заредени в списанието. Чрез предварително поставяне на множество флони, различни видове предавки могат да бъдат обработени на една машина. За многозадачните стругове тип кула, рязане на предавки е възможно и с помощта на държач за котлони.

Ски с предавки на многозадачни машини не се ограничава до оборудвани с ATC машини. С специален държач за ски може да се извършва и на многозадачни стругове тип кула.

NC опции за рязане на зъбни колела - Когато извършвате рязане на зъбни колела на многозадачна машина, са необходими специални NC опции за синхронизиране на осите на въртене на вретено и нож.

Електронна скоростна кутия - синхронизира, като робското вретено следва обратната връзка на главния вретено. Той осигурява синхронизация с висока точност, но не може да се използва за високоскоростна обработка.

Гъвкава синхронизация - изпраща команди за синхронизация и обратна връзка както на главните, така и на робните шпиндели от NC. Позволява управление при високи скоростни ротации и е идеален за операции по ски на предавки.

Многозадачните машини на EMAR, оборудвани с опцията за рязане на предавки, идват със стандартен модул за генериране на програми за хобинг. Чрез просто въвеждане на спецификации във формат на диалог, програмата NC се създава автоматично. Ако опцията за гъвкав синхрон е инсталирана, като стандартна функция се включва и модул за генериране на програми за ски на предавки.

Обработка на CNC зъбни колела работен поток Обработката на CNC зъбни колела следва определен поток, но не е твърда. Редът на операциите и решенията, взети на всяка стъпка, влияят пряко върху точността, разходите и дали зъбната колела се представя както е предвидено, след като е в експлоатация.

Празна подготовка - Суровината се обръща, за да се установи отвора, лицата и външния диаметър. Концентричността е критична тук. Всяко изтичане между отвора и формата на зъба ще се появи по-късно като неравномерен контакт и шум.

Първично генериране на зъби - Хобинг, оформяне или брошинг се избира въз основа на типа на зъбните колела, обема и геометрията. Целта е повторяемо разстояние на зъбите и последователен базов профил.

Топлинна обработка - Ако е необходимо, обикновено се случва след първоначално рязане. Топлината подобрява здравината и устойчивостта на износване, но също така изкривява частта. Добър работен поток планира за това изкривяване с квоти, вградени в по-ранни стъпки.

Усъвършенстване на зъбите - Бръснене, усъвършенстване или смилане коригира грешки в профила, подобрява повърхността и настройва контактния модел. Тук предавките преминават от "измерно приемливи" към механично надеждни.

Подпомагане на CNC операции - Фрезоване на ключови пътеки, сондажи или довършителни хъбове се подредят внимателно около работата на зъбите. Характеристиките, които засягат фиксирането или подравняването, обикновено се завършват преди окончателното довършване на зъбите, за да се избегне въвеждането на ново изтичане.

Инспекция и проверка - Профилът на зъба, оловото, височината и изтичането се проверяват спрямо спецификациите, често използвайки оборудване за измерване на предавките, а не метрология с общо предназначение.

Добре проектиран работен поток за обработка на CNC зъбни колела не е свързан с правене на повече стъпки. Става въпрос за правене на правилните стъпки в правилния ред, така че точността се контролира постепенно, вместо да бъде принудена в края.

Индустриални приложения на CNC зъбна техника Индустриални машини и системи за пренос на енергия Индустриалното оборудване поставя някои от най-високите изисквания към точността на зъбните колела поради непрекъсната работа и високите цикли на натоварване.

Общи приложения:

Скоростни кутии за конвейери, трошители, миксери и екструдери

Редуктори на скоростта в производствените линии

Тежки помпи и компресори

Функционални изисквания за задвижване на CNC обработка:

Висок капацитет на натоварване с еднакъв контакт със зъби

Постоянна точност на височината за избягване на вибрации

Контролирани модификации на олово и профил за справяне с неизравняване на вала

В тези системи зъбните колела често работят в продължение на хиляди часа без изключване. Обработените с CNC зъбни колела позволяват на инженерите умишлено да въведат корониране, облекчение на върха и корекции на олово, които компенсират реалните условия на работа.

Автомобил и контрол на движението ComponentsAutomotive и приложенията за контрол на движението изискват баланс на прецизност, ефективност и намаляване на шума, често при много високи производствени обеми.

Типичните компоненти включват:

Скоростна кутия и диференциални предавки

Скорости на кормилната система

Серво задвижване и задвижващи зъбни колела

Ключови функционални драйвери:

Нисък шум, вибрация и суровост (NVH)

Висока позиционна точност и повторяемост

Плътен контрол на реакцията за плавен отговор

В системите за контрол на движението дори малките грешки в профила се превръщат директно в грешка при позициониране, лов или резонанс. В автомобилните задвижвания прецизната обработка влияе пряко върху възприеманото от клиентите качество - вайкането на предавките и вибрациите често се проследяват до микрони на геометрично отклонение.

Aerospace FieldGears в аеродвигателите и механизмите за предаване на космически кораби имат изключително високи изисквания за прецизен и лек дизайн. Обработката на CNC предавки може да постигне прецизност на обработката на ниво микрона, като същевременно отговаря на нуждите от обработка на материали с висока якост.

Ново енергийно оборудване FieldGears в генераторите на вятърна енергия и новите двигатели за задвижване на енергийни превозни средства трябва да се адаптират към високоскоростната и нискоенергийна консумация. Технологията за обработка на CNC може да оптимизира процеса на обработка на повърхността на зъбите и да намали загубата на енергия.

Прецизни инструменти и роботикаМикро предавки в промишлени роботи и прецизни инструменти имат строги изисквания за измерителна точност и стабилност на трансмисията. Обработката на CNC предавки може точно да контролира грешки в профила на зъбите, осигурявайки прецизно предаване и точност на позициониране. В медицинските прецизни инструменти, основните предавки за сглобяване на небулизатори разчитат на технологията за обработка на CNC предавки, за да осигурят стабилно и точно сглобяване.

Персонализирани зъбни колела за прототипи и малък обем ProductionPrototyping , научноизследователска и развойна дейност и специализирани машини често изискват еднократни или нискообемни предавки с нестандартна геометрия.

Типични случаи на употреба:

Прототипни трансмисии и скоростни кутии

Смяна на предавки за наследено оборудване

Специализирана роботика или тестови платформи

Защо CNC обработката е от съществено значение тук:

Гъвкавост в геометрията на предавките без специално оборудване

Бързи цикли на итерация по време на валидиране на дизайна

Способност за изработване на сложни или нестандартни профили

Многоосното ЦПУ фрезоване и силово скиване позволяват да се произвеждат функционални зъбни колела без разходите и времето за изпълнение на котлоните или оформящите ножове.

За прототипни и нискообемни проекти за зъбни колела най-големият риск не е разходите, а откриването на функционални проблеми твърде късно. EMAR поддържа персонализирана обработка на CNC зъбни колела заедно с високопрецизно фрезоване и завъртане, като помага на инженерите да проверят годността, функцията и производствеността преди мащабиране на производството. Свържете се с EMAR на +86 18664342076 или sales8@sjt-ic.com за подкрепа.

Когато обработката на CNC зъбни колела не е най-добрият избор Обработката на CNC зъбни колела е мощна, но не е универсална. Да знаете кога да не го използвате е също толкова важно, колкото да знаете кога е от съществено значение.

Високообемни стокови зъбни колела За зъбни колела, произведени в много големи обеми със стандартизирана геометрия, обработката с ЦПУ често е грешен икономически избор.

Типични примери:

Кокетни зъбни колела

Съоръжения за потребителски продукти

Стандартни автомобилни спомагателни предавки

Защо CNC не успява тук:

Времето за цикъл на част е твърде бавно в сравнение със специализираните процеси

Амортизацията на инструментите благоприятства специализирани машини като хобинг линии или формоване

Геометрията е фиксирана, така че гъвкавостта не предлага предимство

В тези случаи специалните машини за хобиране на зъбни колела, автоматиката с много вретени или шприцовото формоване осигуряват далеч по-ниски разходи за единица.

Не всяка предавка се нуждае от контрол на ниво микрона. Когато натоварванията са ниски и точността на движението не е критична, прецизността на CNC може да бъде ненужна.

Общи сценарии:

Механизми за ограничаване на времето с лека тежест

Ръчни системи за регулиране

Декоративни или индексиращи компоненти

Защо CNC може да бъде прекомерно:

Точността на профила на зъбите не влияе на функцията

Шумът и ефективността не са критични показатели за производителност

Простите методи на рязане вече отговарят на изискванията

В зависимост от изискванията за обем, материал и производителност, няколко алтернативи могат да бъдат по-подходящи:

Хобинг на зъбни колела за голям обем, стандартни зъбни колела

Оформяне на зъбните колела за вътрешни зъбни колела или ограничени за раменете конструкции

Прахова металургия за зъбни колела със средно натоварване и голям обем

Коване, последвано от довършване за приложения с висока якост

Пластмасово формоване за ниско натоварващи, чувствителни към шум системи

Всеки метод търгува с гъвкавост за ефективност. Обработката на CNC предавки е най-силна, когато геометрията варира, отклоненията имат значение или обемите са ниски до средни.

Обработката е многоетапен процес на контрол на точността, който се простира отвъд рязането на зъбите, за да включва усъвършенстване, довършване и инспекция.

Малки отклонения в геометрията на зъбите се натрупват с течение на времето, което води до повишен шум, генериране на топлина и ускорено износване.

Топлинната обработка подобрява якостта и издръжливостта на предавките, но въвежда изкривяване, което трябва да се очаква и коригира по време на обработката.

Крайната функционална производителност се определя предимно от процеси на усъвършенстване като усъвършенстване или смилане, а не само от операции по рязане.

Обработката на CNC предавки е особено ефективна за ниски до средни производствени обеми и приложения за персонализирани предавки, където гъвкавостта и прецизността са от решаващо значение.

Многозадачните машини позволяват да се извършват множество операции по обработка на предавки (въртене, хобиране, ски, фрезоване) в една настройка, подобрявайки производителността.

Скиинг за мощност и InvoMilling ™ (EMAR) са нововъзникващи технологии, които предлагат гъвкавост и ефективност както за вътрешни, така и за външни предавки.

Често задавани въпросиКаква е разликата между обработка на зъбни колела и рязане на зъбни колела? Рязането на зъбни колела е една част от обработката на зъбни колела. Рязането се отнася специално до процеса на генериране на зъбни колела, докато обработката на зъбни колела включва целия работен поток: празна подготовка, генериране на зъби, усъвършенстване, довършване и инспекция. Обработката на зъбни колела е свързана с постига

Кой CNC процес е най-добър за обработване на зъбни колела? Няма един "най-добър" процес. Изборът зависи от вида на зъбните колела, класа на точност и обема на производството. Хобингът е ефективен за външни зъбни колела, оформянето работи добре за вътрешни зъбни колела, а многоосното CNC фрезоване е често срещано за прототипи и персонализирана обработка на зъбни колела. Най-добрият процес е този, който отговаря на изискванията за поносимост и повърхност с минимална корекция

Какви отклонения могат да постигнат обработката на CNC зъбни колела? С подходяща машина и контрол на процеса, обработката на CNC зъбни колела може да постигне ISO степен 6-8 директно от рязане и по-строги степени, когато се последват от смилане или усъвършенстване. Реалните резултати зависят от материала, топлинната обработка и стратегията за инспекция.

Кога се изисква смилане на зъбни колела след рязане? Обикновено се изисква смилане на зъбни колела, когато съществуват ограничения на шума или вибрациите, високоскоростната операция усилва грешки в профила или изкривяването на топлинната обработка трябва да бъде коригирана.

Може ли персонализираните зъбни колела да бъдат CNC обработени в ниски обеми? Да, и тук блести обработката на CNC зъбни колела. Прототипите, резервните зъбни колела и малките производствени течения се възползват от гъвкавостта на CNC, минималната инструментализация и бързата итерация. За персонализирани зъбни колела с малък обем, обработката на CNC често е най-практичната и икономична опция.

Какво е енергиен ски? Power ски е непрекъснат процес на рязане, който е няколко пъти по-бърз от оформяне и по-гъвкав от брошинг. Той може да се прилага както за вътрешни, така и за външни предавки и сплинове и е особено продуктивен за вътрешна обработка. Той работи добре в масово производство и може да се прилага в специални машини, многозадачни машини и обработващи центрове.

Какво представлява InvoMilling ™ от EMAR? InvoMilling ™ е процес за обработка на външни зъбни колела, сплинове и зъбни колела, който позволява вътрешно фрезоване на зъбни колела в стандартни машини. Чрез промяна на програмата CNC вместо инструмента, един комплект инструменти може да се използва за много профили на зъбни колела. Той работи сухо без рязане на масло и е подходящ за диапазон на модули 0.8-100, производство на малки до средни партиди.

EMAR - Прецизни CNC зъбни колела за обработка

За запитвания относно персонализирана обработка на зъбни колела, прототипи или производствени изпълнения, свържете се с:

Телефон: + 86 18664342076

Е-мейл: sales8@sjt-ic.com

EMAR поддържа персонализирана обработка на CNC предавки заедно с високоточно фрезоване и завъртане, помагайки на инженерите да валидират годността, функцията и производствеността, преди да мащабират производството.