Trong các hệ thống truyền động cơ khí, độ đảo hướng kính (yêu cầu ≤0,05mm) và độ đảo mặt đầu (≤0,04mm) của bánh răng có đường kính vòng chia từ Φ300-500mm trực tiếp quyết định hiệu suất truyền động và tuổi thọ thiết bị. Một nhà sản xuất bánh răng nặng sử dụng phương pháp truyền thống để gia công bánh răng làm bằng vật liệu 40CrNiMoA cần tới ba công đoạn: 'tiện thô trên máy tiện nằm → phay mặt đầu trên máy phay đứng → chuốt biên dạng răng trên máy chuốt răng'. Việc thay đổi nhiều lần gá đặt dẫn đến độ đảo hướng kính vượt dung sai 0,08-0,12mm, tiếng ồn truyền động vượt quá 90dB (giá trị cho phép ≤85dB), và chu kỳ gia công mỗi chi tiết kéo dài tới 10 giờ. Ngoài ra, sau khi tôi cải thiện, vật liệu 40CrNiMoA có độ cứng 280-320HB, gây ra lực cắt lớn, khiến dao thép gió chỉ gia công được 2-3 chi tiết mỗi lưỡi cắt, và chi phí dụng cụ cho một bánh răng đơn lên tới hơn 1500 nhân dân tệ.
Các kịch bản sử dụng của khách hàng
Để khắc phục tình trạng khó khăn này, công ty đã đưa vào sử dụng máy tiện đứng CNC Kunming Machine Tool TK6513 của Tập đoàn Cơ khí Thẩm Dương, xây dựng hệ thống sản xuất bánh răng độc quyền với "gia công cứng chắc chịu tải nặng + tiện chính xác kẹp một lần". Thiết bị sử dụng thân giường gang xám liền khối (với độ dày thành đúc 120mm), trải qua quá trình giảm ứng suất kép "lão hóa tự nhiên trong 18 tháng + lão hóa rung trong 96 giờ". Kết hợp với dầm ngang dạng cổng trục và cấu trúc thanh trượt dạng hộp, phân bố độ cứng được tối ưu hóa thông qua phân tích phần tử hữu hạn. Độ cứng cắt hướng kính đạt 40kN/mm, có thể chịu được lực hướng kính 25kN trong quá trình cắt 40CrNiMoA; Được trang bị hệ thống CNC tiên tiến Siemens 828D và điều khiển vòng kín hoàn toàn thước đo lưới (độ phân giải 0,05 μm), máy đạt độ chính xác định vị ± 0,008mm và độ chính xác định vị lặp lại ± 0,005mm, đáp ứng chính xác yêu cầu về độ lệch tâm hướng kính của bánh răng vành răng là ± 0,03mm. Đối với vật liệu hợp kim cường độ cao, thiết bị được trang bị trục chính công suất cao 18,5kW (tốc độ tối đa 1000 vòng/phút) và hệ thống làm mát nhũ tương áp suất cao (áp suất làm mát 1,2MPa, lưu lượng 35L/phút), kết hợp với dao cắt CBN nitride boron khối (độ cứng HV3000), giúp giảm thiểu hiệu quả mài mòn dao và hình thành phoi.
Kẹp bánh răng
Về mặt đổi mới công nghệ, thiết bị đã đạt được bước đột phá kép về "tích hợp quy trình + kiểm soát trước độ chính xác" trong gia công bánh răng: tích hợp mâm cặp thủy lực 4 chấu Φ 650mm, turret điện 8 trạm (thời gian đổi dao 2,0 giây) và cụm khoan hướng tâm, có thể hoàn thành việc tiện chính xác vòng ngoài bánh răng (dung sai IT6), phay mặt đầu (độ phẳng ≤ 0,02mm), doa lỗ trong (độ trụ ≤ 0,01mm) và gia công lỗ định vị (độ chính xác vị trí ≤ 0,1mm) trong một lần gá. Để giải quyết khó khăn trong việc kiểm soát độ chính xác của vành bánh răng, chúng tôi đã sáng tạo áp dụng phương pháp "gia công chuẩn định vị thống nhất": sử dụng lỗ phôi bánh răng làm chuẩn định vị, thu thập dữ liệu thực tế về mặt đầu và đường kính ngoài thông qua hệ thống đo trên máy (độ chính xác đo ± 0,0015mm), đồng thời tự động bù trừ biến dạng do trọng lượng chi tiết gây ra (độ chính xác bù trừ 0,003mm), nhờ đó độ đảo hướng tâm của vành bánh răng được kiểm soát ổn định trong phạm vi ≤ 0,04mm. Đối với các loại bánh răng module khác nhau (module 8-20mm), thiết bị được trang bị 30 bộ mẫu thông số quy trình, giúp rút ngắn thời gian thay đổi từ 3 giờ truyền thống xuống còn 30 phút.
Kết quả thực hiện hoàn toàn tuân thủ các tiêu chuẩn về bánh răng máy móc hạng nặng: chu kỳ gia công một chi tiết đã được rút ngắn từ 10 giờ xuống còn 6 giờ, và năng lực sản xuất hàng ngày tăng từ 8 chi tiết lên 14 chi tiết; Độ đảo hướng kính của vành răng ≤ 0,04 mm, độ đảo mặt đầu ≤ 0,03 mm, độ nhám bề mặt đạt Ra0,8 μm, hoàn toàn đáp ứng yêu cầu của tiêu chuẩn GB/T 10095.1-2021 "Hệ thống độ chính xác bánh răng trụ - Phần 1: Định nghĩa và giá trị cho phép của sai lệch bề mặt răng cùng phía" và tiêu chuẩn ISO 1328-1; Độ ồn truyền động giảm từ 90 dB xuống còn 82 dB, hiệu suất ăn khớp bánh răng tăng 8%; Tuổi thọ dụng cụ tăng 200% (đạt 6-8 chi tiết/lưỡi) nhờ tối ưu hóa vật liệu và làm mát, chi phí dụng cụ trên mỗi bánh răng giảm xuống còn 500 nhân dân tệ; Mô-đun giám sát thông minh được trang bị trên thiết bị có thể thu thập liên tục tải trọng trục chính (độ chính xác ±1%) và nhiệt độ cắt (độ phân giải 0,1 ℃), kết hợp với thuật toán dự đoán mài mòn dụng cụ, tỷ lệ sử dụng tổng thể của thiết bị tăng từ 75% lên 93%, thời gian ngừng hoạt động hàng năm giảm 520 giờ.
TK6513 đã giúp chúng tôi đạt được bước nhảy từ 'gia công đạt yêu cầu' sang 'sản xuất chính xác' các bánh răng. Giám đốc kỹ thuật của doanh nghiệp cho biết: 'Các bánh răng của chúng tôi đã được ứng dụng thành công vào các thiết bị nặng như máy móc khai thác mỏ và thiết bị luyện kim. Không chỉ vượt qua được chứng nhận nhà cung cấp của Liebherr tại Đức, mà còn đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về vận hành liên tục trong 15.000 giờ không xảy ra sự cố, điều này đã mang lại cho chúng tôi lợi thế cạnh tranh cốt lõi trên thị trường bánh răng.' Trường hợp này khẳng định rằng các máy tiện đứng CNC đã trở thành thiết bị then chốt trong lĩnh vực sản xuất bánh răng nhằm đột phá điểm nghẽn về độ chính xác và hiệu suất thông qua sự tích hợp sâu sắc giữa 'kiến trúc nặng bền vững + điều khiển vòng kín chính xác + đổi mới tích hợp quy trình'.
EN
