I mekaniska drivsystem avgör den radiella axelförflyttningen (krav ≤0,05 mm) och axialförflyttningen (≤0,04 mm) hos hjul med en pitchdiameter på Φ300–500 mm direkt överföringseffektiviteten och utrustningens livslängd. En tillverkare av tunga växlar som bearbetar hjul i material 40CrNiMoA med traditionella metoder kräver tre processer: 'räffling på svarv → slipning av ändyta på vertikalfräs → formning av tandprofil på kugghjulsfräs'. Flera uppsättningar resulterar i en radiell axelförflyttning som överskrider toleransen med 0,08–0,12 mm, transmissionsbuller som överskrider 90 dB (acceptabel nivå ≤85 dB) samt en enskild bearbetningscykel på upp till 10 timmar. Dessutom har 40CrNiMoA en hårdhet på 280–320 HB efter anlöpning, vilket leder till hög skärkraft, där snabbstålverktyg endast håller 2–3 bitar per skärkant och kostnaden för verktyg per kugghjul överstiger 1500 yuan.
Kundanvändningsscenarier
För att övervinna detta dilemma har företaget introducerat Kunming Machine Tool TK6513 CNC vertikallåt från Shenyang Machinery Group för att bygga ett exklusivt tillverkningssystem för kugghjul baserat på "tungt kraftfull bearbetning + precisionssvarvning i en fastspänning". Anläggningen är utrustad med en helgruterad gråjärnsbädd (med en gjutväggtjocklek på 120 mm) som genomgått dubbel spänningsavlastning av typen "naturlig åldring i 18 månader + vibrationsåldring i 96 timmar". Kombinerat med portalkonstruktion och lådformad glidbana optimeras styvhetsfördelningen genom finita elementanalyser. Den radiella skärvståndfastheten når 40 kN/mm, vilket möjliggör stabil hantering av en radial kraft på 25 kN vid bearbetning av 40CrNiMoA; Utrustad med Siemens 828D Advanced CNC-system och helt sluten reglering med gittermåttstock (upplösning 0,05 μm) uppnås en positioneringsnoggrannhet på ± 0,008 mm och en upprepad positioneringsnoggrannhet på ± 0,005 mm, vilket exakt matchar kraven på radialt axelspel för kugghjulsringen på ± 0,03 mm. För höghållfasta legeringsmaterial är anläggningen utrustad med en 18,5 kW högprestandaspindel (maxhastighet 1000 r/min) och ett högtryckskylsystem med emulsion (kyltryck 1,2 MPa, flöde 35 L/min), kombinerat med CBN-kubiskt bor-nitrid-skärande verktyg (hårdhet HV3000), vilket effektivt minskar verktygsslitage och spånning.
Växelklämning
När det gäller teknologisk innovation har utrustningen uppnått en dubbel genombrott av »processintegration+precision förhandsstyrning« inom kugghjulsbearbetning: genom att integrera en Φ 650 mm fyrgripshydraulisk spänningshake, ett 8-stationers elektriskt revolverhuvud (verktygsbytestid 2,0 sekunder) och en radialborrenhet kan den utföra precisionssvarvning av kugghjulets ytterdiameter (tolerans IT6), slipning av ändyta (planhet ≤ 0,02 mm), borrning av innerhål (cylindriskhet ≤ 0,01 mm) samt bearbetning av positioneringshål (positionsprecision ≤ 0,1 mm) i ett enda omlopp. För att hantera svårigheten med precisionsstyrning av kugghjulshjulet har vi innovativt infört »metoden för enhetlig referensbearbetning«: genom att använda det outskurna kugghjulets innerhål som positioneringsreferens samlas data i realtid från ändyta och ytterdiameter in via ett inbyggt mätsystem (mätprecision ± 0,0015 mm), och deformation orsakad av arbetsstyckets vikt kompenseras automatiskt (kompensationsprecision 0,003 mm), vilket gör att excentriciteten i kugghjulshjulet stabil hålls inom ≤ 0,04 mm. För olika modulkugghjul (modul 8–20 mm) är utrustningen utrustad med 30 stycken processparametrar mallar, och bytestiden har minskat från traditionella 3 timmar till 30 minuter.
Implementeringsresultaten överensstämmer fullt ut med standarderna för tunga maskiners växlar: bearbetningscykeln per enskild del har minskat från 10 timmar till 6 timmar, och den dagliga produktionskapaciteten har ökat från 8 till 14 delar; radialspel i kugghjulsringen är ≤ 0,04 mm, ändspel är ≤ 0,03 mm och ytjämnheten uppnår Ra0,8 μm, vilket helt uppfyller kraven i GB/T 10095.1-2021 "Cylindrical Gear Accuracy System Part 1: Definition and Allowable Values of Tooth Surface Deviation on the Same Side" och ISO 1328-1-standarden; överföringsbullret har minskat från 90 dB till 82 dB, och kugghjulens ingreppseffektivitet har ökat med 8 %; verktygslivslängden har förlängts med 200 % (upp till 6–8 delar/blad) tack vare materialanpassning och optimerad kylning, och kostnaden för verktyg per kugghjul har minskat till 500 yuan; den intelligenta övervakningsmodulen som är monterad på utrustningen samlar i realtid in information om spindellast (noggrannhet ± 1 %) och skärtemperatur (upplösning 0,1 ℃), kombinerat med algoritm för förutsägelse av verktygsslitage, vilket har ökat den totala utnyttjandegraden av utrustningen från 75 % till 93 %, och den årliga driftstoppstiden har minskat med 520 timmar.
TK6513 har möjliggjort ett steg från 'godkänd bearbetning' till 'precisionsframställning' av växlar. Den tekniske direktören för företaget förklarade: "Våra växlar har framgångsrikt använts i tung utrustning såsom gruvmaskiner och metallurgisk utrustning. De har inte bara godkänts enligt leverantörsintyg från Liebherr i Tyskland, utan uppfyller även de stränga kraven på kontinuerlig drift i 15000 timmar utan fel, vilket har gett oss en kärnkompetens på växelmarknaden." Detta fall bekräftar att CNC-vertikalvändbänkar har blivit nyckelutrustning inom växeltillverkningen för att övervinna flaskhalsar vad gäller precision och effektivitet genom den djupa integrationen av 'tungt byggd rigid arkitektur + precisions stängd reglering + innovationsintegrering av processer'.
EN
