V mechanických prevodových systémoch radialeské a axiálne hádzanie (požiadavka ≤0,05 mm) a čelné hádzanie (≤0,04 mm) ozubených koliesok s priemerom roztečnej kružnice Φ300–500 mm priamo určujú účinnosť prevodu a životnosť zariadenia. Výrobca ťažkých ozubených koliesok, ktorý spracováva materiál 40CrNiMoA tradičnými metódami, vyžaduje tri operácie: „hrubovanie na horizontálnom sústruhu → frézovanie čelné plochy na vertikálnej frézarke → tvorenie profilu zubov na zubovej hobľovačke“. Viacnásobné upínanie spôsobuje, že radialeské hádzanie presahuje toleranciu o 0,08–0,12 mm, prevodový šum presahuje 90 dB (prijateľná hodnota ≤85 dB) a čas spracovania jedného kusku dosahuje až 10 hodín. Navyše po kalení má materiál 40CrNiMoA tvrdosť 280–320 HB, čo spôsobuje vysoký rezný odpor, pričom nástroje z rýchloreznej ocele vydržia len 2–3 kusy na břit, pričom náklady na nástroje pre jedno ozubené koleso presiahnu 1500 yuanov.
Scenáre použitia zákazníkom
Na prekonanie tohto dilemy spoločnosť predstavila zvislý sústruh Kunming Machine Tool TK6513 CNC od Shenyang Machinery Group, ktorý vytvára výhradný systém výroby ozubených kolies založený na „ťažkej tuhej obrábaní + presnom sústružení pri jednom upnutí“. Zariadenie má celoželeznú litinovú ložiskovú konštrukciu (s hrúbkou steny odliatku 120 mm), ktorá prešla dvojitým odstraňovaním napätia „prirodzené starnutie počas 18 mesiacov + vibračné starnutie počas 96 hodín“. V kombinácii so štrukturou brány a krabice posuvníka sa tuhosť optimalizuje pomocou analýzy metódou konečných prvkov. Radiálna tuhosť rezu dosahuje 40 kN/mm, čo umožňuje stabilne odolávať radiálnej sile 25 kN pri obrábaní materiálu 40CrNiMoA; vybavené pokročilým CNC systémom Siemens 828D a úplne uzavretou slučkou riadenia mierky mriežky (rozlíšenie 0,05 μm), dosahuje presnosť polohovania ± 0,008 mm a opakovanú presnosť polohovania ± 0,005 mm, čo presne zodpovedá požiadavke na rádiové biehanie ozubeného kolesa prstencovej prevodovky ± 0,03 mm. Pre vysokopevnostné zliatiny je zariadenie vybavené výkonným 18,5 kW vretenom (maximálna rýchlosť 1000 ot./min) a vysokotlakovým emulzným chladiacim systémom (chladiaci tlak 1,2 MPa, prietok 35 l/min), v kombinácii s nástrojmi CBN – kubickým boritom dusíku (tvrdosť HV3000), čo efektívne potláča opotrebovanie nástrojov a tvorbu triesok.
Upnutie prevodovky
Z hľadiska technologických inovácií dosiahlo zariadenie dvojitý pokrok v oblasti „integrovania procesov + presná predkontrola“ pri obrábaní ozubených kolies: integráciou hydraulického štvorčeľuste s priemerom Φ 650 mm, elektrickej revolverovej hlavy s 8 pozíciami (čas výmeny nástroja 2,0 sekundy) a radiálneho vŕtacieho zariadenia dokáže naraz vykonať presné sústruženie vonkajšieho obežníka ozubeného kolesa (tolerancia IT6), frézovanie čelnej plochy (rovinatosť ≤ 0,02 mm), vyhrubovanie vnútorného otvoru (válcovitosť ≤ 0,01 mm) a obrábanie polohovacích otvorov (polohová presnosť ≤ 0,1 mm). V reakcii na obtiažnosť presného riadenia ozubeného krúžku sme inovatívne zaviedli „metódu jednotného referenčného obrábania“: ako polohovaciu referenciu použijeme vnútorný otvor polotovaru ozubeného kolesa, reálny stav čelnej plochy a vonkajšieho obežníka sa sníma prostredníctvom systému merania vo stroji (presnosť merania ± 0,0015 mm) a deformácia spôsobená vlastnou hmotnosťou obrobku sa automaticky kompenzuje (presnosť kompenzácie 0,003 mm), čím je rádiové biehanie ozubeného krúžku stabilne udržiavané v rozmedzí ≤ 0,04 mm. Pre rôzne moduly ozubených kolies (modul 8–20 mm) je zariadenie vybavené 30 sadami šablón technologických parametrov, čo skracuje čas výmeny z tradičných 3 hodín na 30 minút.
Výsledky implementácie plne zodpovedajú štandardom pre prevodovky ťažkých strojov: jednotlivý výrobný cyklus sa skrátil z 10 hodín na 6 hodín a denná výrobná kapacita sa zvýšila z 8 kusov na 14 kusov; Radiálna hádza ozubného venca je ≤ 0,04 mm, hádza čelnej plochy je ≤ 0,03 mm a drsnosť povrchu dosahuje Ra0,8 μm, čo plne spĺňa požiadavky štandardu GB/T 10095.1-2021 „Systém presnosti valcových ozubených kolies – Časť 1: Definície a prípustné hodnoty odchýlok ozubenia na tej istej strane“ a štandardu ISO 1328-1; Úroveň hluku prevodovky klesla z 90 dB na 82 dB a účinnosť ozubenia sa zvýšila o 8 %; Vďaka optimalizácii zhody materiálov a chladenia sa životnosť nástroja predĺžila o 200 % (až na 6–8 kusov/čepeľ) a náklady na nástroje na jeden kus ozubeného kolesa klesli na 500 yuanov; Integrovaný inteligentný monitorovací modul umožňuje reálny časový zber dát o zaťažení vretena (presnosť ± 1 %) a rezná teplota (rozlíšenie 0,1 ℃), v kombinácii s algoritmom predikcie opotrebenia nástroja sa komplexná využiteľnosť zariadenia zvýšila z 75 % na 93 % a ročná doba výpadkov sa skrátila o 520 hodín.
TK6513 nám umožnil urobiť skok od „kvalifikovaného obrábania“ k „presnému výrobnému procesu“ ozubených kolies. Ako uviedol technický riaditeľ podniku: „Naše ozubené kolieska sa úspešne uplatňujú v ťažkej technike, ako sú banícke a metalurgické zariadenia. Nielenže sme prešli certifikáciou dodávateľa firmy Liebherr v Nemecku, ale spĺňame aj prísne požiadavky na nepretržitý chod po dobu 15 000 hodín bez porúch, čo nám zabezpečilo kľúčovú konkurencieschopnosť na trhu ozubených kolies." Tento prípad potvrdzuje, že CNC zvislé sústruhy sa stali kľúčovým zariadením v oblasti výroby ozubených kolies, ktoré prostredníctvom hlbokého prepojenia „ťažkostenné tuhé konštrukcie + presná uzavretá regulácia + inovácia integrovaných procesov" dokážu prekonať úzke miesta v oblasti presnosti a efektivity.
EN
