V mechanických převodových systémech přímo určuje účinnost přenosu a životnost zařízení radiální házivost (požadavek ≤0,05 mm) a axiální házivost (≤0,04 mm) kol s roztečnou kružnicí o průměru Φ300–500 mm. Výrobce těžkých ozubených kol, který zpracovává materiál 40CrNiMoA tradičními metodami, potřebuje tři operace: „hrubovací soustružení na vodorovném soustruhu → frézování čelní plochy na svislé frézce → tvary profilu zubů na zubové hoblovce“. Opakované upínání způsobuje, že radiální házivost překračuje mezní hodnotu o 0,08–0,12 mm, hladina hluku přenosu přesahuje 90 dB (přípustná hodnota ≤85 dB) a celková doba zpracování jednoho dílu dosahuje až 10 hodin. Navíc po kalení má materiál 40CrNiMoA tvrdost 280–320 HB, což vede ke zvýšenému řeznému odporu. Nástroje z rychlořezné oceli vydrží pouze 2–3 díly na břit a náklady na nástroje pro jedno ozubené kolo přesahují 1500 jüanů.
Scénáře použití zákazníkem
Aby tento dilema překonala, společnost zavedla svislý soustruh s CNC řízením Kunming Machine Tool TK6513 od skupiny Shenyang Machinery Group, který vytváří výhradní výrobní systém pro ozubená kola typu „těžké tuhé obrábění + přesné soustružení jedním upnutím“. Zařízení má celou lože z šedé litiny (tloušťka stěny odlitku 120 mm), která prošla dvojitým uvolňováním napětí metodou „přirozené stárnutí po dobu 18 měsíců + vibrační stárnutí po dobu 96 hodin“. V kombinaci s konstrukcí mostového příčníku a krabicového skluzného bloku je tuhost rozložena optimálně díky analýze metodou konečných prvků. Radiální tuhost řezu dosahuje 40 kN/mm, což umožňuje stabilní odolání radiální síle 25 kN při obrábění materiálu 40CrNiMoA. Zařízení je vybaveno pokročilým CNC systémem Siemens 828D a uzavřenou smyčkou řízení pomocí měřicího mřížkového měřítka (rozlišení 0,05 μm), čímž dosahuje přesnosti polohování ± 0,008 mm a opakovatelné přesnosti polohování ± 0,005 mm, což přesně odpovídá požadavku na radiální házení ozubeného kroužku ± 0,03 mm. Pro vysoce pevné slitinové materiály je zařízení vybaveno 18,5 kW výkonným vřetenem (maximální otáčky 1000 ot./min) a systémem vysokotlaké emulzní chladicí kapaliny (chladicí tlak 1,2 MPa, průtok 35 L/min), který ve spojení s nástroji z krychlového dusíku boru CBN (tvrdost HV3000) účinně potlačuje opotřebení nástroje a tvorbu třísek.
Upevnění převodovky
Z hlediska technologických inovací dosáhlo zařízení dvojího průlomu v oblasti opracování ozubených kol: „integrace procesů + přesná předběžná kontrola“. Zařízení integruje hydraulické čtyřčelisťové upínací kleště s průměrem Φ 650 mm, elektrický revolverový nástrojový nosič s 8 pozicemi (čas výměny nástroje 2,0 sekundy) a radiální vrtací jednotku, které umožňují jednorázové dokončení přesného broušení vnějšího kruhu ozubeného kola (tolerance IT6), frézování čelní plochy (rovinatost ≤ 0,02 mm), vyvrtávání vnitřních otvorů (válcovitost ≤ 0,01 mm) a opracování polohovacích otvorů (polohová přesnost ≤ 0,1 mm). V reakci na obtíže s přesnou kontrolou ozubeného kroužku byla inovativně zavedena „metoda jednotné referenční obrábění“: jako referenční bod pro polohování se použije vnitřní otvor заготовky ozubeného kola, přičemž systém měření přímo ve stroji (měřicí přesnost ± 0,0015 mm) sbírá reálná data o čelní ploše a vnějším kruhu a automaticky kompenzuje deformaci způsobenou vlastní hmotností obrobku (přesnost kompenzace 0,003 mm), čímž je radiální házení ozubeného kroužku stabilně udržováno na hodnotě ≤ 0,04 mm. Pro různé moduly ozubených kol (modul 8–20 mm) je zařízení vybaveno 30 sadami šablon technologických parametrů, díky čemuž se doba výměny snížila z tradičních 3 hodin na 30 minut.
Výsledky implementace plně splňují normy pro ozubená kola těžkých strojů: jednotlivý výrobní cyklus byl zkrácen z 10 hodin na 6 hodin a denní výrobní kapacita byla zvýšena z 8 kusů na 14 kusů; radiální házení ozubeného kroužku je ≤ 0,04 mm, házení čela je ≤ 0,03 mm a drsnost povrchu dosahuje Ra0,8 μm, což plně splňuje požadavky normy GB/T 10095.1-2021 „Soustava přesnosti válcových kol – Část 1: Definice a přípustné hodnoty odchylek ozubení na stejné straně“ a normy ISO 1328-1; hlučnost převodovky klesla z 90 dB na 82 dB a účinnost ozubení se zvýšila o 8 %; životnost nástroje se díky optimalizaci materiálového párování a chlazení prodloužila o 200 % (až na 6–8 kusů/řezná destička) a náklady na nástroje na jedno kolo byly sníženy na 500 jüanů; inteligentní monitorovací modul vybavený na zařízení umožňuje reálný sběr zatížení vřetena (přesnost ± 1 %) a teploty řezu (rozlišení 0,1 °C), ve spojení s algoritmem predikce opotřebení nástroje se komplexní využitelnost zařízení zvýšila z 75 % na 93 % a roční prostoj byl snížen o 520 hodin.
TK6513 nám umožnilo učinit krok od „kvalifikovaného obrábění“ ke „přesné výrobě“ ozubených kol. Technický ředitel podniku uvedl: „Naše ozubená kola byla úspěšně nasazena u těžkých zařízení, jako jsou hornické a metalurgické stroje. Nejenže prošla certifikací dodavatele společnosti Liebherr v Německu, ale také splňují přísné požadavky na nepřetržitý provoz po dobu 15 000 hodin bez závad, což nám zajistilo klíčovou konkurenceschopnost na trhu s ozubenými koly.“ Tento případ potvrzuje, že CNC svislé soustruhy se staly klíčovým zařízením v oblasti výroby ozubených kol, které prostřednictvím hluboké integrace „těžké tuhé konstrukce + přesné uzavřené regulace + inovace procesní integrace“ dokážou překonat úzká hrdla přesnosti a efektivity.
EN
