حلول التصنيع الدقيقة لمجموعات نقل الحركة

في أنظمة النقل الميكانيكية، يحدد الانحراف الشعاعي (المتطلب ≤0.05 مم) والانحراف الطرفي (≤0.04 مم) للتروس ذات القطر المحيطي Φ300-500 مم بشكل مباشر كفاءة النقل وعمر المعدات. يحتاج مصنع تروس ثقيل يستخدم طرقًا تقليدية لتصنيع تروس من مادة 40CrNiMoA إلى ثلاث عمليات: 'القطع الخشن على مخرطة أفقية → قص وجه الترس على ماكينة طحن رأسية → تشكيل شكل الأسنان على ماكينة تشكيل تروس'. وتؤدي العمليات المتعددة للتركيب إلى تجاوز الانحراف الشعاعي للتسامح بمقدار 0.08-0.12 مم، وتجاوز الضوضاء الناتجة عن النقل 90 ديسيبل (القيمة المقبولة ≤85 ديسيبل)، ويصل وقت دورة تصنيع القطعة الواحدة إلى 10 ساعات. بالإضافة إلى ذلك، بعد عملية التلدين، تكون صلادة المادة 40CrNiMoA بين 280-320HB، مما يؤدي إلى مقاومة قطع عالية، حيث لا تدوم أدوات الفولاذ عالي السرعة سوى 2-3 قطع لكل حافة، ويتعدى تكلفة أدوات القطع الخاصة بترس واحد 1500 يوان صيني.

سيناريوهات استخدام العميل
للتغلب على هذا المأزق، قامت الشركة بطرح خراطة عمودية رأسية رقمية كهربائية من طراز Kunming Machine Tool TK6513 تابعة لمجموعة Shenyang Machinery Group، بهدف بناء نظام تصنيع حصري للتربيسات يعتمد على "التشغيل الصارم عالي الصلابة + التفريز الدقيق بتثبيت واحد". تعتمد المعدات هيكلًا متكاملًا من حديد الزهر الرمادي (بسماكة جدار صب تبلغ 120 مم)، وقد خضعت لعملية إزالة إجهاد مزدوجة تشمل "التقدم الطبيعي بالعمر لمدة 18 شهرًا + الإجهاد الاهتزازي لمدة 96 ساعة". وبدمجها مع هيكل العارضة المتنقلة والمنزلق من النوع الصندوقي، تم تحسين توزيع الصلابة من خلال تحليل العناصر المحدودة. وتصل صلابة القطع الشعاعي إلى 40 كيلو نيوتن/مم، ما يمكنها من تحمل قوة شعاعية تصل إلى 25 كيلو نيوتن بشكل مستقر أثناء قطع مادة 40CrNiMoA؛ ومجهزة بنظام تحكم رقمي متقدم Siemens 828D ونظام تحكم مغلق بالكامل باستخدام مسطرة شبكة (بدقة 0.05 ميكرومتر)، مما يحقق دقة موضعية تبلغ ±0.008 مم ودقة تكرار موضعية تبلغ ±0.005 مم، وبالتالي تلبية متطلبات الانحراف الشعاعي للتربيس الدائري للتربيسة بدقة ±0.03 مم. وبالنسبة للمواد السبائكية عالية القوة، تم تزويد المعدات بمحور دوران عالي القدرة سعة 18.5 كيلو واط (بسرعة قصوى تبلغ 1000 دورة في الدقيقة) ونظام تبريد إمتزاجي عالي الضغط (بضغط تبريد 1.2 ميجا باسكال وبمعدل تدفق 35 لترًا في الدقيقة)، إلى جانب أدوات قطع من مكعب البورون النيتريدي CBN (بصلابة HV3000)، مما يكبح بشكل فعال من ارتداء الأداة وتكوّن الشظايا.

تثبيت الترس
من حيث الابتكار التكنولوجي، حقق الجهاز تقدماً مزدوجاً في مجال تصنيع التروس من خلال دمج "العملية المتكاملة + التحكم الدقيق المسبق": حيث يدمج مقوداً هيدروليكياً رباعي الفك بقطر Φ 650 مم، وبرج كهربائي مكون من 8 محطات (بزمن تغيير أداة 2.0 ثانية)، ووحدة حفر شعاعية، ويمكنه إتمام تحويل دائرة الترس الخارجية بدقة (التسامح IT6)، وطحن السطح الطرفي (المسطحية ≤ 0.02 مم)، وتنعيش الثقب الداخلي (الأسطوانية ≤ 0.01 مم)، وتصنيع ثقوب التموضع (الدقة الموضعية ≤ 0.1 مم) في عملية واحدة. استجابةً لصعوبة التحكم الدقيق في حلقة الترس، اعتمدنا بشكل ابتكاري طريقة "التشغيل الموحّد للمرجع": باستخدام الفتحة الداخلية لجسم الترس كمرجع تموضع، يتم جمع البيانات الفورية للسطح الطرفي والدائرة الخارجية من خلال نظام قياس مدمج بالجهاز (بدقة قياس ± 0.0015 مم)، ويتم تعويض التشوه الناتج عن وزن القطعة تلقائياً (بدقة تعويض 0.003 مم)، بحيث يتم التحكم المستقر في الهبوط الشعاعي لحلقة الترس ضمن حدود ≤ 0.04 مم. ولتلبية متطلبات تروس مختلفة الوحدات (وحدة 8-20 مم)، تم تزويد المعدات بـ 30 مجموعة من قوالب معايير العملية، مما قلّص وقت الاستبدال من 3 ساعات تقليدية إلى 30 دقيقة.
تتوافق نتائج التنفيذ تمامًا مع معايير تروس المعدات الثقيلة: تم تقليص دورة معالجة القطعة الواحدة من 10 ساعات إلى 6 ساعات، وازدادت القدرة الإنتاجية اليومية من 8 قطع إلى 14 قطعة؛ ويبلغ الانحراف الشعاعي لترس الحلقة ≤ 0.04 مم، والانحراف الطرفي ≤ 0.03 مم، وصلابة السطح تصل إلى Ra0.8 ميكرومتر، مما يستوفي تمامًا متطلبات المواصفة GB/T 10095.1-2021 "نظام دقة التروس الأسطوانية الجزء 1: تعريف وقيم الانحراف المسموح بها على سطح السن المتلامس" والمعيار ISO 1328-1؛ كما انخفض ضجيج نقل الحركة من 90 ديسيبل إلى 82 ديسيبل، وارتفعت كفاءة تشابك الترس بنسبة 8٪؛ وتم تمديد عمر الأداة بنسبة 200٪ (تصل إلى 6-8 قطع/شفرة) بفضل تحسين توافق المواد والتبريد، وانخفض تكلفة أدوات الترس الواحدة إلى 500 يوان صيني؛ ويمكن للوحدة الذكية لمراقبة المعدات جمع حمل المغزل (بدقة ± 1٪) ودرجة حرارة القطع (بدقة 0.1 ℃) في الوقت الفعلي، وبالاقتران مع خوارزمية تنبؤ ارتداء الأداة، ارتفع معدل الاستخدام الشامل للمعدات من 75٪ إلى 93٪، وتقلص وقت التوقف السنوي بمقدار 520 ساعة.
لقد مكّننا الطراز TK6513 من تحقيق قفزة من 'التصنيع المؤهل' إلى 'التصنيع الدقيق' للتروس. صرح المدير الفني للشركة: 'تم تطبيق تروسنا بنجاح في معدات ثقيلة مثل آلات التعدين والمعدات металлурجية. وليس فقط اجتزنا شهادة المورد الخاصة بشركة ليبرهير في ألمانيا، بل إن منتجاتنا تستوفي المتطلبات الصارمة للتشغيل المستمر لمدة 15000 ساعة دون أعطال، مما منحنا تنافسية أساسية في سوق التروس'. ويؤكد هذا المثال أن المخارط الرأسية باستخدام الحاسوب (CNC) أصبحت معدات رئيسية في مجال تصنيع التروس للتغلب على عنق الزجاجة المتعلق بالدقة والكفاءة من خلال التكامل العميق بين 'الهيكل الثقيل الصلب + التحكم المغلق الدقيق + ابتكار التكامل في العملية'.