โซลูชันการกลึงความแม่นยำสำหรับเกียร์ส่งกำลัง

ในระบบส่งกำลังเชิงกล การเบี่ยงเบนแนวรัศมี (ต้องการค่าไม่เกิน 0.05 มม.) และการเบี่ยงเบนผิวหน้า (ไม่เกิน 0.04 มม.) ของเฟืองที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางวงกลมแบ่งฟันขนาด Φ300-500 มม. มีผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการส่งกำลังและอายุการใช้งานของอุปกรณ์ ผู้ผลิตเฟืองหนักที่ทำการประมวลผลเฟืองจากวัสดุ 40CrNiMoA โดยใช้วิธีการแบบดั้งเดิม จำเป็นต้องใช้กระบวนการสามขั้นตอน ได้แก่ 'งานกลึงหยาบบนเครื่องกลึงแนวนอน → กัดผิวหน้าบนเครื่องกัดแนวตั้ง → แต่งรูปร่างฟันเฟืองบนเครื่องกัดฟันเฟือง' การจับยึดหลายครั้งทำให้การเบี่ยงเบนแนวรัศมีเกินค่าที่กำหนดไป 0.08-0.12 มม. เสียงรบกวนจากการส่งกำลังเกิน 90dB (ค่าที่ยอมรับได้ ≤85dB) และรอบการประมวลผลต่อชิ้นงานหนึ่งชิ้นนานถึง 10 ชั่วโมง นอกจากนี้ หลังจากอบแข็งแล้ว วัสดุ 40CrNiMoA มีความแข็ง 280-320HB ส่งผลให้แรงต้านการตัดสูง เครื่องมือจากเหล็กความเร็วสูงสามารถใช้งานได้เพียง 2-3 ชิ้นต่อขอบตัดหนึ่งคม และต้นทุนเครื่องมือต่อเฟืองหนึ่งชิ้นเกินกว่า 1,500 หยวน

สถานการณ์การใช้งานของลูกค้า
เพื่อแก้ไขทางตันนี้ บริษัทฯ ได้นำเครื่องกลึงแนวตั้งแบบ CNC รุ่น Kunming Machine Tool TK6513 จากกลุ่มบริษัท Shenyang Machinery Group เข้ามาใช้ เพื่อสร้างระบบการผลิตเฉพาะด้านสำหรับเฟืองที่เน้น "การแปรรูปหนักแบบแข็งแรง+การกลึงความแม่นยำในขั้นตอนเดียว" อุปกรณ์นี้ใช้โครงเตียงหล่อจากเหล็กหล่อสีเทาแบบชิ้นเดียว (มีความหนาผนังถึง 120 มม.) ซึ่งผ่านกระบวนการลดแรงดึงด้วยวิธี "การบ่มตามธรรมชาตินาน 18 เดือน + การสั่นสะเทือนเพื่อลดแรงดึงนาน 96 ชั่วโมง" ร่วมกับโครงสร้างคานขวางแบบประตูและสไลด์แบบกล่อง โดยใช้การวิเคราะห์ด้วยไฟไนต์อีลิเมนต์ (Finite Element Analysis) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการกระจายความแข็งแรง ทำให้มีความแข็งแรงต่อแรงตัดตามแนวรัศมีได้ถึง 40 กิโลนิวตัน/มม. สามารถทนต่อแรงตัดตามแนวรัศมีได้อย่างมั่นคงถึง 25 กิโลนิวตันขณะทำการตัดวัสดุด้วยเหล็ก 40CrNiMoA; อุปกรณ์ติดตั้งระบบควบคุมตัวเลขแบบขั้นสูง Siemens 828D และระบบควบคุมแบบวงจรปิดสมบูรณ์ด้วยไม้บรรทัดกราติง (grating ruler) (ความละเอียด 0.05 ไมโครเมตร) ทำให้สามารถควบคุมตำแหน่งได้แม่นยำ ±0.008 มม. และความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งซ้ำได้ ±0.005 มม. ซึ่งตรงตามข้อกำหนดเรื่องความเบี้ยวของวงล้อฟันเฟืองที่ ±0.03 มม. สำหรับวัสดุโลหะผสมความแข็งแรงสูง อุปกรณ์นี้มาพร้อมแกนหมุนกำลังสูง 18.5 กิโลวัตต์ (ความเร็วสูงสุด 1,000 รอบ/นาที) และระบบหล่อเย็นด้วยอิมัลชันแรงดันสูง (แรงดันหล่อเย็น 1.2 เมกะพาสกาล อัตราการไหล 35 ลิตร/นาที) ร่วมกับเครื่องมือตัดชนิด CBN (Cubic Boron Nitride) (ความแข็ง HV3000) ซึ่งช่วยยับยั้งการสึกหรอของเครื่องมือและการเกิดเศษชิ้นงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ยึดเกียร์
ในด้านนวัตกรรมทางเทคโนโลยี อุปกรณ์นี้ได้บรรลุความก้าวหน้าสองประการในกระบวนการกลึงเฟือง คือ "การผสานกระบวนการ + การควบคุมล่วงหน้าอย่างแม่นยำ": โดยรวมจานยึดไฮดรอลิก 4 แคลมป์ขนาด Φ 650 มม. หัวตัดไฟฟ้า 8 สถานี (ใช้เวลาเปลี่ยนเครื่องมือ 2.0 วินาที) และหน่วยเจาะแนวรัศมี สามารถทำการกลึงเพลาภายนอกของเฟืองให้มีความแม่นยำ (ค่าความคลาดเคลื่อน IT6) กัดหน้าปลาย (ระดับความเรียบ ≤ 0.02 มม.) เจาะรูภายใน (ความทรงกระบอก ≤ 0.01 มม.) และการกลึงรูตำแหน่ง (ความแม่นยำตำแหน่ง ≤ 0.1 มม.) ได้ในขั้นตอนเดียว เพื่อตอบสนองต่อความยากลำบากในการควบคุมความแม่นยำของแหวนเฟือง เราได้นำเสนอวิธีการกลึงแบบ "อ้างอิงร่วม" เป็นครั้งแรก: โดยใช้รูภายในของชิ้นงานเฟืองเป็นจุดอ้างอิงตำแหน่ง จากนั้นระบบวัดขณะทำงาน (on machine measurement system) จะเก็บข้อมูลแบบเรียลไทม์ของพื้นที่หน้าปลายและวงกลมภายนอก (ความแม่นยำในการวัด ± 0.0015 มม.) และชดเชยการบิดเบี้ยวที่เกิดจากน้ำหนักของชิ้นงานโดยอัตโนมัติ (ความแม่นยำในการชดเชย 0.003 มม.) ทำให้การสั่นสะเทือนตามแนวรัศมีของแหวนเฟืองถูกควบคุมไว้อย่างคงที่ภายในค่า ≤ 0.04 มม. สำหรับเฟืองโมดูลต่างๆ (โมดูล 8-20 มม.) อุปกรณ์นี้มาพร้อมกับแม่แบบพารามิเตอร์กระบวนการผลิตจำนวน 30 ชุด ซึ่งช่วยลดเวลาการเปลี่ยนแปลงจากเดิม 3 ชั่วโมง เหลือเพียง 30 นาที
ผลการดำเนินงานสอดคล้องกับมาตรฐานสำหรับเกียร์เครื่องจักรหนักอย่างเต็มที่: วงจรการประมวลผลชิ้นงานเดี่ยวลดลงจาก 10 ชั่วโมง เหลือ 6 ชั่วโมง และสามารถเพิ่มกำลังการผลิตต่อวันจาก 8 ชิ้น เป็น 14 ชิ้น; การเบี่ยงเบนแนวรัศมีของเกียร์แหวน (radial runout) มีค่า ≤ 0.04 มม., การเบี่ยงเบนผิวปลาย (end face runout) มีค่า ≤ 0.03 มม., และความหยาบผิวถึงระดับ Ra0.8 ไมครอน, สอดคล้องตามข้อกำหนดของมาตรฐาน GB/T 10095.1-2021 "ระบบความแม่นยำของเกียร์ทรงกระบอก ส่วนที่ 1: นิยามและค่าที่ยอมให้เกิดความเบี่ยงเบนบนพื้นผิวฟันเกียร์ด้านเดียวกัน" และมาตรฐาน ISO 1328-1; ระดับเสียงการส่งกำลังลดลงจาก 90 เดซิเบล เหลือ 82 เดซิเบล และประสิทธิภาพการสอดฟันของเกียร์เพิ่มขึ้น 8%; อายุการใช้งานของเครื่องมือเพิ่มขึ้น 200% (สูงสุด 6-8 ชิ้นต่อใบมีด) จากการเลือกวัสดุที่เหมาะสมและการปรับปรุงระบบหล่อเย็น ทำให้ต้นทุนเครื่องมือต่อเกียร์ลดลงเหลือ 500 หยวน; โมดูลตรวจสอบอัจฉริยะที่ติดตั้งบนอุปกรณ์สามารถเก็บข้อมูลโหลดแกนหมุน (spindle load) แบบเรียลไทม์ (ความแม่นยำ ±1%) และอุณหภูมิในการตัด (ความละเอียด 0.1 ℃) ร่วมกับอัลกอริทึมทำนายการสึกหรอของเครื่องมือ ทำให้อัตราการใช้งานอุปกรณ์โดยรวมเพิ่มขึ้นจาก 75% เป็น 93% และลดเวลาหยุดทำงานต่อปีลงได้ 520 ชั่วโมง
TK6513 ได้ช่วยให้เราสามารถก้าวกระโดดจาก 'การกลึงที่ผ่านเกณฑ์' ไปสู่ 'การผลิตแบบความแม่นยำสูง' ของเฟืองได้สำเร็จ” ผู้อำนวยการด้านเทคนิคของบริษัทกล่าวว่า “เฟืองของเราได้ถูกนำไปใช้งานอย่างประสบความสำเร็จในอุปกรณ์หนักต่างๆ เช่น เครื่องจักรงานเหมืองแร่ และอุปกรณ์โลหกรรม นอกจากนี้ยังผ่านการรับรองผู้ผลิตจาก Liebherr ในประเทศเยอรมนี และสามารถตอบสนองข้อกำหนดอันเข้มงวดในการทำงานต่อเนื่องเป็นเวลา 15,000 ชั่วโมงโดยไม่เกิดข้อผิดพลาด ซึ่งทำให้เราได้รับข้อได้เปรียบเชิงแข่งขันหลักในตลาดเฟือง” กรณีนี้ยืนยันว่า เครื่องกลึงแนวตั้งแบบ CNC ได้กลายเป็นอุปกรณ์สำคัญในวงการการผลิตเฟือง ที่สามารถฝ่าฟันข้อจำกัดด้านความแม่นยำและประสิทธิภาพได้ ผ่านการผสานรวมอย่างลึกซึ้งระหว่าง "โครงสร้างหนักแบบแข็งแรง + การควบคุมแบบวงจรปิดความแม่นยำสูง + นวัตกรรมการรวมกระบวนการผลิต"