Mechanikus hajtóművekben a Φ300-500 mm-es osztókör-átmérőjű fogaskerekek sugarirányú és homlokfelületi futása (előírt érték: ≤0,05 mm, illetve ≤0,04 mm) közvetlenül meghatározza a hajtás hatásfokát és a berendezések élettartamát. Egy nehézüzemű fogaskerék-gyártó, amely a 40CrNiMoA anyagú kerekeket hagyományos módszerekkel dolgozza fel, három folyamatra szorul: „durva esztergálás vízszintes esztergán → homlokfelület marása függőleges marógépen → fogprofil alakítása fogaskerék-megmunkáló gépen”. A többszöri befogás következtében a sugarirányú futás 0,08–0,12 mm-rel lépi túl a tűréshatárt, a zajszint 90 dB fölé emelkedik (elfogadható érték: ≤85 dB), egy darab megmunkálási ciklusa pedig akár 10 órás is lehet. Emellett a 40CrNiMoA anyag edzés utáni keménysége 280–320 HB, ami nagy forgácsolási ellenállást eredményez; a gyorsacél szerszámok éle csak 2–3 darabra elegendő, és egyetlen fogaskerék szerszámköltsége így 1500 jüan feletti.
Ügyfél használati forgatókönyvek
Ennek a dilemma-nak az elhárítása érdekében a vállalat bevezette a Kunming Machine Tool TK6513 CNC függőleges esztergáját a Shenyang Machinery Group-tól, amellyel létrehozott egy „nagy teherbírású merev megmunkálás + egyszeri befogásos precíziós esztergálás” kizárólagos fogaskerék-gyártási rendszert. A berendezés egésztestű x-szürke öntvény alappal rendelkezik (120 mm-es falvastagsággal), amelyen „természetes öregbítés 18 hónapon át + rezgéses öregbítés 96 órán keresztül” kétszeres feszültségmentesítést végeztek. Kombinálva a kapumozdonyos kereszttartóval és dobozos csúszkás szerkezettel, a merevségeloszlás véges elemes analízissel lett optimalizálva. A sugárirányú vágómerevség eléri a 40 kN/mm értéket, így stabilan elviseli a 25 kN-os sugárirányú erőt 40CrNiMoA anyag megmunkálása során; a Siemens 828D Advanced CNC rendszerrel és rácsos mérőléccel ellátott teljesen zárt szabályozási körrel (0,05 μm felbontás) ± 0,008 mm pozícionálási pontosságot és ± 0,005 mm ismételt pozícionálási pontosságot ér el, pontosan megfelelve a fogaskerék gyűrű fogazásának ± 0,03 mm-es sugárirányú futópontossági követelményének. Nagy szilárdságú ötvözött anyagokhoz a gép 18,5 kW-os nagyteljesítményű orsót (max. 1000 ford./perc) és nagynyomású emulziós hűtőrendszert (hűtőnyomás 1,2 MPa, áramlási sebesség 35 L/perc) kapott, CBN kubikus bórnitrid vágószerszámokkal kombinálva (keménység HV3000), hatékonyan csökkentve a szerszámkopást és a forgácsképződést.
Fogáskapcsolás
A technológiai innováció szempontjából a berendezés a fogaskerék-megmunkálásban a „folyamatintegráció + pontossági előszabályozás” terén kettős áttörést ért el: egy Φ 650 mm-es négyágú hidraulikus tokmány, egy 8 állásos elektromos torony (szerszámcserélési idő 2,0 másodperc) és egy radiális fúróegység integrálásával egyetlen műveletben képes elvégezni a fogaskerék külső körének precíziós esztergálását (tolerancia IT6), a homlokfelület marását (síkság ≤ 0,02 mm), a belső furat bővítését (hengeresség ≤ 0,01 mm) és a pozicionáló furatok megmunkálását (pozícionálási pontosság ≤ 0,1 mm). A fogaskarika pontossági szabályozásának nehézségeire válaszul úttörő módon alkalmaztuk a „közös referenciapontos megmunkálási módszert”: a fogaskerék alaptest belső furatát használjuk rögzítési referenciaként, a gépen belüli mérőrendszer segítségével valós időben gyűjtjük az adatokat a homlokfelületről és a külső körvonalról (mérési pontosság ± 0,0015 mm), és automatikusan kompenzáljuk a munkadarab súlya miatti deformációt (kompenzációs pontosság 0,003 mm), így a fogaskarika sugárirányú runout-ja stabilan ≤ 0,04 mm-en belül marad. Különböző modulú fogaskerekek (modul 8–20 mm) esetén a berendezés 30 db folyamatparaméter-sablonnal rendelkezik, amelyekkel a cserélési idő a hagyományos 3 óráról 30 percre csökkent.
Az implementációs eredmények teljes mértékben megfelelnek a nehézgépek fogaskerekeinek szabványainak: az egyszeri feldolgozási ciklus 10 óráról 6 órára csökkent, és a napi termelési kapacitás 8 darabról 14 darabra nőtt; a fogaskerék gyűrű sugárirányú futása ≤ 0,04 mm, a homlokfelület futása ≤ 0,03 mm, a felületi érdesség eléri az Ra0,8 μm értéket, teljes mértékben kielégítve a GB/T 10095.1-2021 „Hengeres fogaskerekek pontossági rendszere 1. rész: Az azonos oldalon lévő fogfelületi eltérések meghatározása és megengedett értékei” és az ISO 1328-1 szabvány követelményeit; a hajtómű zajszintje 90 dB-ről 82 dB-re csökkent, a fogaskerék kapcsolódási hatásfoka 8%-kal nőtt; a szerszámélettartam 200%-kal nőtt (6–8 darab/élre) anyagpárosítás és hűtés optimalizálása miatt, és az egyes fogaskerekek szerszámköltsége 500 jüanra csökkent; a berendezésen felszerelt intelligens monitorozó modul valós időben gyűjti az orsóterhelést (pontosság ±1%) és a vágási hőmérsékletet (felbontás 0,1 ℃), kombinálva a szerszámkopás-előrejelző algoritmussal, így a berendezés komplex kihasználtsága 75%-ról 93%-ra nőtt, az éves leállási idő pedig 520 órával csökkent.
A TK6513 lehetővé tette számunkra, hogy ugrást tegyünk a „megfelelőségi megmunkálás” irányáról a „precíziós gyártás” felé a fogaskerekek terén. „A vállalat technikai igazgatója kijelentette:„ Fogaskerekeinket sikeresen alkalmazzák nehézgépekben, például bányászati és fémipari berendezésekben. Nemcsak hogy átmentek a német Liebherr beszállítói minősítésén, de kielégítik a hibamentes, folyamatos 15000 órás üzemeltetés szigorú követelményeit is, amelyek révén magas szintű versenyképességet szereztünk a fogaskerék-piacon.” Ez az eset megerősíti, hogy a CNC függőleges esztergák kulcsfontosságú berendezéssé váltak a fogaskerékgyártás terén, ahol a „nagy teherbírású merev architektúra + precíziós zárt hurkos szabályozás + folyamatintegrációs innováció” mély integrációjával sikerül áttörni a pontossági és hatékonysági csőcseléket.
EN
