Nei sistemi di trasmissione meccanica, l'oscillazione radiale (richiesta ≤0,05 mm) e l'oscillazione assiale (≤0,04 mm) di ingranaggi con diametro primitivo compreso tra Φ300-500 mm determinano direttamente l'efficienza della trasmissione e la durata dell'apparecchiatura. Un produttore di ingranaggi pesanti che lavora ingranaggi in materiale 40CrNiMoA mediante metodi tradizionali richiede tre fasi: 'sbozzatura su tornio orizzontale → fresatura della faccia su fresatrice verticale → profilatura del dente su dentatrice'. I multipli serraggi provocano un'oscillazione radiale superiore al tollerato di 0,08-0,12 mm, un rumore di trasmissione superiore a 90 dB (valore accettabile ≤85 dB) e un ciclo di lavorazione per singolo pezzo lungo fino a 10 ore. Inoltre, dopo la tempra, il materiale 40CrNiMoA presenta una durezza di 280-320 HB, determinando una elevata resistenza al taglio; gli utensili in acciaio ad alta velocità durano soltanto 2-3 pezzi per spigolo, con un costo degli utensili per singolo ingranaggio superiore a 1500 yuan.
Scenari di utilizzo del cliente
Per superare questo dilemma, l'azienda ha introdotto il tornio verticale CNC Kunming Machine Tool TK6513 del Gruppo Shenyang Machinery per realizzare un sistema esclusivo di produzione ingranaggi basato su "lavorazione rigida pesante + tornitura di precisione in un'unica serraggio". L'apparecchiatura adotta un basamento monoblocco in ghisa grigia (con spessore della parete di fusione di 120 mm), sottoposto a doppio trattamento di distensione tensioni mediante "invecchiamento naturale per 18 mesi + invecchiamento vibrazionale per 96 ore". Combinato con la struttura a trave a portale e slitta di tipo a scatola, la distribuzione della rigidità è ottimizzata tramite analisi agli elementi finiti. La rigidità radiale al taglio raggiunge i 40 kN/mm, consentendo di sopportare stabilmente una forza radiale di 25 kN durante la lavorazione dell'acciaio 40CrNiMoA; dotato del sistema CNC Siemens 828D Advanced e di controllo completamente in anello chiuso con regolo a reticolo (risoluzione di 0,05 μm), garantisce un'accuratezza di posizionamento di ± 0,008 mm e un'accuratezza di ripetizione di posizionamento di ± 0,005 mm, soddisfacendo con precisione il requisito di oscillazione radiale dell'ingranaggio anulare di ± 0,03 mm. Per materiali legati ad alta resistenza, l'apparecchiatura è equipaggiata con un mandrino ad alta potenza da 18,5 kW (velocità massima di 1000 giri/min) e un sistema di raffreddamento ad emulsione ad alta pressione (pressione di raffreddamento di 1,2 MPa, portata di 35 L/min), abbinato a utensili in nitruro cubico di boro CBN (durezza HV3000), in grado di sopprimere efficacemente l'usura dell'utensile e la formazione di trucioli.
Bloccaggio del cambio
In termini di innovazione tecnologica, l'attrezzatura ha raggiunto un doppio breakthrough in termini di "integrazione del processo + precontrollo di precisione" nella lavorazione degli ingranaggi: integrando un mandrino idraulico a quattro griffe da Φ 650 mm, un torretto elettrico a 8 stazioni (tempo di cambio utensile 2,0 secondi) e un gruppo per foratura radiale, è in grado di eseguire in un'unica fase la tornitura di precisione dell'esterno dell'ingranaggio (tolleranza IT6), la fresatura della faccia terminale (planarità ≤ 0,02 mm), l'alesatura del foro interno (cylindricità ≤ 0,01 mm) e la lavorazione dei fori di posizionamento (precisione posizionale ≤ 0,1 mm). Per affrontare le difficoltà nel controllo di precisione dell'anello dentato, abbiamo adottato in modo innovativo il "metodo di lavorazione con riferimento unificato": utilizzando il foro interno del grezzo dell'ingranaggio come riferimento di posizionamento, i dati in tempo reale della faccia terminale e del diametro esterno vengono acquisiti tramite un sistema di misurazione a macchina (precisione di misura ± 0,0015 mm), e la deformazione causata dal peso del pezzo viene automaticamente compensata (precisione di compensazione 0,003 mm), consentendo di mantenere lo squilibrio radiale dell'anello dentato stabilmente entro ≤ 0,04 mm. Per ingranaggi con diversi moduli (modulo 8-20 mm), l'attrezzatura è dotata di 30 set di modelli parametrici di processo, riducendo il tempo di cambio da 3 ore tradizionali a 30 minuti.
I risultati dell'implementazione sono pienamente conformi agli standard per ingranaggi di macchinari pesanti: il ciclo di lavorazione per singolo pezzo è stato ridotto da 10 ore a 6 ore, e la capacità produttiva giornaliera è aumentata da 8 pezzi a 14 pezzi; L'oscillazione radiale della corona dentata è ≤ 0,04 mm, l'oscillazione della faccia terminale è ≤ 0,03 mm e la rugosità superficiale raggiunge Ra0,8 μm, soddisfacendo pienamente i requisiti della norma GB/T 10095.1-2021 "Sistema di precisione per ingranaggi cilindrici Parte 1: Definizioni e valori ammissibili delle deviazioni della superficie del dente dallo stesso lato" e della norma ISO 1328-1; Il rumore di trasmissione è diminuito da 90 dB a 82 dB e l'efficienza di ingranamento degli ingranaggi è aumentata dell'8%; La durata degli utensili è stata estesa del 200% (fino a 6-8 pezzi/lama) grazie all'ottimizzazione dell'accoppiamento dei materiali e del raffreddamento, e il costo degli utensili per singolo ingranaggio si è ridotto a 500 yuan; Il modulo di monitoraggio intelligente installato sull'equipaggiamento può raccogliere in tempo reale il carico dell'albero principale (accuratezza ± 1%) e la temperatura di taglio (risoluzione 0,1 ℃), combinato con un algoritmo di previsione dell'usura dell'utensile, consentendo di aumentare il tasso di utilizzo complessivo dell'equipaggiamento dal 75% al 93% e di ridurre l'arresto annuale di 520 ore.
Il TK6513 ci ha permesso di compiere un salto dal 'lavorazione qualificata' alla 'produzione di precisione' degli ingranaggi. Il direttore tecnico dell'azienda ha dichiarato: 'I nostri ingranaggi sono stati applicati con successo a macchinari pesanti come quelli per l'industria mineraria e metallurgica. Non solo abbiamo superato la certificazione fornitore di Liebherr in Germania, ma soddisfiamo anche i rigorosi requisiti di funzionamento continuo per 15000 ore senza guasti, ottenendo così una posizione di competitività strategica nel mercato degli ingranaggi'. Questo caso conferma che i torni verticali CNC sono diventati un'attrezzatura fondamentale nel settore della produzione di ingranaggi, in grado di superare il collo di bottiglia relativo a precisione ed efficienza grazie all'integrazione profonda tra 'architettura rigida pesante + controllo preciso in ciclo chiuso + innovazione nell'integrazione dei processi'.
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