กระบวนการผลิตเฟือง พารามิเตอร์การตัด และข้อกำหนดของเครื่องมือ หากเฟืองมีความแข็งเกินกว่าจะกลึงได้ และจำเป็นต้องปรับปรุงประสิทธิภาพการกลึง

เฟืองเป็นองค์ประกอบพื้นฐานหลักในการส่งกำลังในอุตสาหกรรมยานยนต์ โดยปกติแล้ว รถยนต์แต่ละคันจะมีเฟือง 18-30 ฟัน คุณภาพของเฟืองส่งผลโดยตรงต่อเสียง ความเสถียร และอายุการใช้งานของรถยนต์ เครื่องมือกลสำหรับการแปรรูปเฟืองเป็นระบบเครื่องมือกลที่ซับซ้อนและเป็นอุปกรณ์สำคัญในอุตสาหกรรมยานยนต์ ประเทศมหาอำนาจด้านการผลิตรถยนต์ของโลก เช่น สหรัฐอเมริกา เยอรมนี และญี่ปุ่น ก็เป็นมหาอำนาจด้านการผลิตเครื่องมือกลสำหรับการแปรรูปเฟืองเช่นกัน จากสถิติพบว่า เฟืองรถยนต์ในประเทศจีนมากกว่า 80% ผลิตโดยเครื่องมือกลที่ผลิตในประเทศ ในขณะเดียวกัน อุตสาหกรรมยานยนต์ใช้เครื่องมือกลสำหรับการแปรรูปเฟืองมากกว่า 60% และอุตสาหกรรมยานยนต์จะยังคงเป็นภาคส่วนหลักของการบริโภคเครื่องมือกลต่อไป

เทคโนโลยีการประมวลผลเฟือง

1. การหล่อและการทำชิ้นงานเปล่า

การขึ้นรูปด้วยแม่พิมพ์ร้อนยังคงเป็นกระบวนการหล่อชิ้นงานที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับชิ้นส่วนเกียร์รถยนต์ ในช่วงไม่กี่ปีมานี้ เทคโนโลยีการรีดขึ้นรูปด้วยลิ่มขวางได้รับการส่งเสริมอย่างกว้างขวางในการขึ้นรูปเพลา เทคโนโลยีนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตชิ้นงานสำหรับเพลาประตูที่ซับซ้อน ไม่เพียงแต่มีความแม่นยำสูง ค่าเผื่อการขึ้นรูปในภายหลังน้อย แต่ยังมีประสิทธิภาพการผลิตสูงอีกด้วย

2. การทำให้เป็นมาตรฐาน

จุดประสงค์ของกระบวนการนี้คือเพื่อให้ได้ความแข็งที่เหมาะสมสำหรับการตัดเฟืองในขั้นตอนต่อไป และเพื่อเตรียมโครงสร้างจุลภาคสำหรับการอบชุบความร้อนขั้นสุดท้าย เพื่อลดการเสียรูปจากการอบชุบความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ วัสดุเหล็กเฟืองที่ใช้โดยทั่วไปคือ 20CrMnTi เนื่องจากอิทธิพลอย่างมากของบุคลากร อุปกรณ์ และสภาพแวดล้อม ความเร็วและความสม่ำเสมอในการเย็นตัวของชิ้นงานจึงควบคุมได้ยาก ส่งผลให้ความแข็งมีความผันแปรสูงและโครงสร้างทางโลหะวิทยาไม่สม่ำเสมอ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อการตัดโลหะและการอบชุบความร้อนขั้นสุดท้าย ทำให้เกิดการเสียรูปจากความร้อนขนาดใหญ่และไม่สม่ำเสมอ และคุณภาพของชิ้นส่วนไม่สามารถควบคุมได้ ดังนั้นจึงนำกระบวนการปรับความแข็งแบบไอโซเทอร์มอลมาใช้ การปฏิบัติจริงพิสูจน์แล้วว่าการปรับความแข็งแบบไอโซเทอร์มอลสามารถแก้ไขข้อเสียของการปรับความแข็งแบบทั่วไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ และคุณภาพของผลิตภัณฑ์มีความเสถียรและเชื่อถือได้

3. การหมุน

เพื่อให้ได้ความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งของการผลิตเฟืองที่มีความแม่นยำสูง ชิ้นงานเฟืองทั้งหมดจึงถูกแปรรูปด้วยเครื่องกลึง CNC ซึ่งใช้การจับยึดเชิงกลโดยไม่ต้องลับคมเครื่องมือกลึงใหม่ การแปรรูปเส้นผ่านศูนย์กลางรู ผิวหน้าตัด และเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกจะเสร็จสมบูรณ์พร้อมกันภายใต้การจับยึดเพียงครั้งเดียว ซึ่งไม่เพียงแต่รับประกันความตั้งฉากตามข้อกำหนดของรูด้านในและผิวหน้าตัดเท่านั้น แต่ยังรับประกันการกระจายขนาดที่เล็กของชิ้นงานเฟืองจำนวนมากอีกด้วย ดังนั้น ความแม่นยำของชิ้นงานเฟืองจึงได้รับการปรับปรุงและรับประกันคุณภาพการกลึงของเฟืองในขั้นตอนต่อไป นอกจากนี้ ประสิทธิภาพสูงของการกลึงด้วยเครื่องกลึง CNC ยังช่วยลดจำนวนอุปกรณ์และประหยัดค่าใช้จ่ายได้เป็นอย่างดี

4. การขึ้นรูปเฟืองและการขึ้นรูปเกียร์

เครื่องกัดเฟืองและเครื่องขึ้นรูปเฟืองแบบธรรมดายังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตเฟือง แม้ว่าจะสะดวกในการปรับแต่งและบำรุงรักษา แต่ประสิทธิภาพการผลิตต่ำ หากต้องการผลิตในปริมาณมาก จำเป็นต้องใช้เครื่องจักรหลายเครื่องพร้อมกัน ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการเคลือบผิว ทำให้การเคลือบผิวใหม่ให้กับดอกกัดและลูกสูบหลังการเจียรทำได้สะดวกยิ่งขึ้น อายุการใช้งานของเครื่องมือเคลือบผิวสามารถยืดออกไปได้อย่างมาก โดยทั่วไปมากกว่า 90% ช่วยลดจำนวนการเปลี่ยนเครื่องมือและเวลาในการเจียรได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งก่อให้เกิดประโยชน์อย่างมาก

5. การโกนหนวด

เทคโนโลยีการเจียรเฟืองแบบรัศมีถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตเฟืองรถยนต์จำนวนมาก เนื่องจากมีประสิทธิภาพสูงและง่ายต่อการปรับเปลี่ยนรูปทรงและทิศทางของฟันเฟืองตามที่ออกแบบไว้ นับตั้งแต่บริษัทได้ซื้อเครื่องเจียรเฟืองแบบรัศมีเฉพาะทางจากบริษัทสัญชาติอิตาลีเพื่อการปรับปรุงเทคโนโลยีในปี 1995 บริษัทก็มีความเชี่ยวชาญในการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนี้ และคุณภาพการประมวลผลมีความเสถียรและเชื่อถือได้

6. การอบชุบด้วยความร้อน

เฟืองรถยนต์จำเป็นต้องผ่านกระบวนการคาร์บูไรซิ่งและการชุบแข็งเพื่อให้ได้คุณสมบัติทางกลที่ดี อุปกรณ์อบชุบความร้อนที่มีเสถียรภาพและเชื่อถือได้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ไม่ต้องผ่านกระบวนการเจียรเฟืองเพิ่มเติมหลังการอบชุบความร้อน บริษัทฯ ได้นำสายการผลิตคาร์บูไรซิ่งและการชุบแข็งแบบต่อเนื่องของ Lloyd's จากประเทศเยอรมนีมาใช้ ซึ่งให้ผลลัพธ์การอบชุบความร้อนที่น่าพอใจ

7. การบด

โดยส่วนใหญ่ใช้สำหรับตกแต่งรูด้านในของเฟืองที่ผ่านการอบชุบความร้อน หน้าตัดปลาย เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของเพลา และชิ้นส่วนอื่นๆ เพื่อปรับปรุงความแม่นยำของขนาดและลดความคลาดเคลื่อนทางเรขาคณิต

กระบวนการผลิตเฟืองใช้ฟิกซ์เจอร์วงกลมพิตช์สำหรับการกำหนดตำแหน่งและการยึด ซึ่งสามารถรับประกันความแม่นยำในการกลึงฟันเฟืองและการอ้างอิงการติดตั้งได้อย่างมีประสิทธิภาพ และได้คุณภาพผลิตภัณฑ์ที่น่าพอใจ

8. การจบงาน

ขั้นตอนนี้เป็นการตรวจสอบและทำความสะอาดรอยนูนและรอยขรุขระบนชิ้นส่วนเกียร์ของระบบส่งกำลังและเพลาขับก่อนการประกอบ เพื่อขจัดเสียงรบกวนและเสียงผิดปกติที่เกิดจากชิ้นส่วนเหล่านี้หลังการประกอบ ให้ฟังเสียงผ่านการทำงานของเกียร์คู่เดียว หรือสังเกตความเบี่ยงเบนของการทำงานบนเครื่องทดสอบแบบครบวงจร ชิ้นส่วนเรือนเกียร์ที่ผลิตโดยบริษัทผู้ผลิต ได้แก่ เรือนคลัตช์ เรือนเกียร์ และเรือนเฟืองท้าย เรือนคลัตช์และเรือนเกียร์เป็นชิ้นส่วนรับน้ำหนัก ซึ่งโดยทั่วไปทำจากโลหะผสมอลูมิเนียมหล่อขึ้นรูปด้วยวิธีการหล่อขึ้นรูปพิเศษ รูปทรงไม่สม่ำเสมอและซับซ้อน กระบวนการผลิตโดยทั่วไปคือ การกัดผิวรอยต่อ → การกลึงรูและรูเชื่อมต่อ → การเจาะรูแบริ่งแบบหยาบ → การเจาะรูแบริ่งแบบละเอียดและรูหมุดกำหนดตำแหน่ง → การทำความสะอาด → การทดสอบและการตรวจจับการรั่วไหล

พารามิเตอร์และข้อกำหนดของเครื่องมือตัดเฟือง

เฟืองจะเสียรูปอย่างรุนแรงหลังจากผ่านกระบวนการคาร์บูไรซิ่งและการชุบแข็ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเฟืองขนาดใหญ่ การเสียรูปของขอบนอกและรูด้านในของเฟืองที่ผ่านการคาร์บูไรซิ่งและการชุบแข็งนั้นโดยทั่วไปจะมาก อย่างไรก็ตาม สำหรับการกลึงขอบนอกของเฟืองที่ผ่านการคาร์บูไรซิ่งและการชุบแข็งนั้น ยังไม่มีเครื่องมือที่เหมาะสม เครื่องมือ BN-H20 ที่พัฒนาโดย “Valin Superhard” สำหรับการกลึงแบบไม่ต่อเนื่องที่แข็งแรงของเหล็กชุบแข็ง ได้แก้ไขการเสียรูปของรูด้านในและหน้าตัดของขอบนอกของเฟืองที่ผ่านการคาร์บูไรซิ่งและการชุบแข็ง และค้นพบเครื่องมือตัดแบบไม่ต่อเนื่องที่เหมาะสม ซึ่งถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในระดับโลกในด้านการตัดแบบไม่ต่อเนื่องด้วยเครื่องมือซูเปอร์ฮาร์ด

การเสียรูปจากการอบชุบแข็งและคาร์บอนไนซ์ของเฟือง: การเสียรูปจากการอบชุบแข็งและคาร์บอนไนซ์ของเฟืองส่วนใหญ่เกิดจากการทำงานร่วมกันของความเค้นตกค้างที่เกิดขึ้นระหว่างการกลึง ความเค้นจากความร้อนและความเค้นเชิงโครงสร้างที่เกิดขึ้นระหว่างการอบชุบความร้อน และการเสียรูปเนื่องจากน้ำหนักของชิ้นงานเอง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับวงแหวนเฟืองและเฟืองขนาดใหญ่ วงแหวนเฟืองขนาดใหญ่จะมีการเสียรูปเพิ่มขึ้นหลังจากการอบชุบแข็งและคาร์บอนไนซ์เนื่องจากโมดูลัสขนาดใหญ่ ชั้นคาร์บอนไนซ์ที่ลึก ระยะเวลาการอบชุบแข็งที่ยาวนาน และน้ำหนักของชิ้นงานเอง กฎการเสียรูปของเพลาเฟืองขนาดใหญ่: เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของวงแหวนส่วนเพิ่มแสดงแนวโน้มการหดตัวอย่างชัดเจน แต่ในทิศทางความกว้างของฟันเฟือง ส่วนกลางจะลดลง และปลายทั้งสองข้างจะขยายออกเล็กน้อย กฎการเสียรูปของวงแหวนเฟือง: หลังจากการอบชุบแข็งและคาร์บอนไนซ์ เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของวงแหวนเฟืองขนาดใหญ่จะบวมขึ้น เมื่อความกว้างของฟันแตกต่างกัน ทิศทางความกว้างของฟันจะมีลักษณะเป็นทรงกรวยหรือทรงดรัมเอวคอด

การกลึงเฟืองหลังการอบชุบแข็งและชุบเย็น: การเสียรูปของวงแหวนเฟืองหลังการอบชุบแข็งและชุบเย็นสามารถควบคุมและลดลงได้ในระดับหนึ่ง แต่ไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้อย่างสมบูรณ์ สำหรับการแก้ไขการเสียรูปหลังการอบชุบแข็งและชุบเย็น ต่อไปนี้เป็นการกล่าวถึงความเป็นไปได้ของการใช้เครื่องมือกลึงและตัดหลังการอบชุบแข็งและชุบเย็นโดยสังเขป

การกลึงวงกลมด้านนอก รูด้านใน และหน้าตัดหลังจากกระบวนการคาร์บูไรซิ่งและการชุบแข็ง: การกลึงเป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการแก้ไขการเสียรูปของวงกลมด้านนอกและรูด้านในของเฟืองวงแหวนที่ผ่านการคาร์บูไรซิ่งและการชุบแข็ง ก่อนหน้านี้ เครื่องมือใดๆ รวมถึงเครื่องมือแข็งพิเศษจากต่างประเทศ ก็ไม่สามารถแก้ปัญหาการตัดที่ไม่ต่อเนื่องอย่างรุนแรงของวงกลมด้านนอกของเฟืองชุบแข็งได้ จึงได้เชิญบริษัท Valin Superhard มาทำการวิจัยและพัฒนาเครื่องมือ โดยผู้เชี่ยวชาญจากสมาคมมีดจีนกล่าวว่า “การตัดที่ไม่ต่อเนื่องของเหล็กกล้าชุบแข็งเป็นปัญหาที่ยากเสมอมา โดยเฉพาะอย่างยิ่งเหล็กกล้าชุบแข็งที่มีความแข็งประมาณ HRC60 และมีค่าเผื่อการเสียรูปสูง เมื่อกลึงเหล็กกล้าชุบแข็งด้วยความเร็วสูง หากชิ้นงานมีการตัดที่ไม่ต่อเนื่อง เครื่องมือจะทำการตัดเฉือนด้วยแรงกระแทกมากกว่า 100 ครั้งต่อนาที ซึ่งเป็นความท้าทายอย่างมากต่อความทนทานต่อแรงกระแทกของเครื่องมือ” หลังจากทดสอบซ้ำๆ เป็นเวลาหนึ่งปี Valin Superhard ได้เปิดตัวเครื่องมือตัดแข็งพิเศษสำหรับกลึงเหล็กกล้าชุบแข็งที่มีความไม่ต่อเนื่องสูง การทดลองกลึงจะดำเนินการกับวงกลมด้านนอกของเฟืองหลังจากทำการอบชุบแข็งและชุบแข็งแล้ว

การทดลองเกี่ยวกับการกลึงเฟืองทรงกระบอกหลังจากผ่านกระบวนการคาร์บูไรซิ่งและการชุบแข็ง

เฟืองขนาดใหญ่ (เฟืองวงแหวน) เกิดการเสียรูปอย่างรุนแรงหลังจากผ่านกระบวนการคาร์บูไรซิ่งและการชุบแข็ง การเสียรูปของวงแหวนด้านนอกมีมากถึง 2 มม. และความแข็งหลังการชุบแข็งอยู่ที่ 60-65 hrc ในขณะนั้น ลูกค้าหาเครื่องเจียรขนาดใหญ่ได้ยาก และระยะเผื่อการกลึงมีมาก ประสิทธิภาพการกลึงจึงต่ำเกินไป ในที่สุด เฟืองที่ผ่านการคาร์บูไรซิ่งและการชุบแข็งจึงถูกนำไปกลึง

ความเร็วเชิงเส้นในการตัด: 50–70 เมตร/นาที, ความลึกในการตัด: 1.5–2 มิลลิเมตร, ระยะห่างในการตัด: 0.15-0.2 มิลลิเมตร/รอบ (ปรับตามความต้องการความหยาบผิว)

เมื่อทำการกลึงเฟืองชุบแข็งแบบวงกลม การกลึงจะเสร็จสมบูรณ์ในครั้งเดียว เครื่องมือเซรามิกที่นำเข้าจากต่างประเทศแบบเดิมนั้นต้องกลึงซ้ำหลายครั้งเพื่อตัดส่วนที่เสียรูปออก ยิ่งไปกว่านั้น การยุบตัวของคมตัดก็รุนแรง และต้นทุนการใช้งานของเครื่องมือก็สูงมาก

ผลการทดสอบเครื่องมือ: เครื่องมือนี้ทนทานต่อแรงกระแทกได้ดีกว่าเครื่องมือเซรามิกซิลิกอนไนไตรด์ที่นำเข้าจากต่างประเทศ และมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าเครื่องมือเซรามิกซิลิกอนไนไตรด์ถึง 6 เท่า เมื่อความลึกในการตัดเพิ่มขึ้นสามเท่า! ประสิทธิภาพการตัดเพิ่มขึ้น 3 เท่า (จากเดิมตัดสามครั้ง ตอนนี้เสร็จในครั้งเดียว) ความเรียบของพื้นผิวชิ้นงานก็ตรงตามความต้องการของผู้ใช้ สิ่งที่สำคัญที่สุดคือ รูปแบบความเสียหายสุดท้ายของเครื่องมือไม่ใช่ขอบที่แตกหักที่น่ากังวล แต่เป็นการสึกหรอของด้านหลังตามปกติ การทดลองการกลึงแบบไม่ต่อเนื่องกับเฟืองชุบแข็งนี้ได้ทำลายความเชื่อที่ว่าเครื่องมือแข็งพิเศษในอุตสาหกรรมไม่สามารถใช้กับการกลึงแบบไม่ต่อเนื่องที่แข็งแกร่งได้! ทำให้เกิดความฮือฮาอย่างมากในแวดวงวิชาการด้านเครื่องมือตัด!

ผิวสำเร็จของรูด้านในของเฟืองที่ผ่านการกลึงแข็งหลังการชุบแข็ง

ยกตัวอย่างเช่น การตัดแบบไม่ต่อเนื่องของรูด้านในเฟืองที่มีร่องน้ำมัน: อายุการใช้งานของเครื่องมือตัดทดลองจะอยู่ที่มากกว่า 8,000 เมตร และความเรียบของผิวงานอยู่ในระดับ Ra0.8; หากใช้เครื่องมือแข็งพิเศษที่มีคมขัดเงา ความเรียบของผิวงานกลึงเหล็กชุบแข็งจะอยู่ที่ประมาณ Ra0.4 และอายุการใช้งานของเครื่องมือก็จะดีขึ้นด้วย

การกลึงหน้าตัดของเฟืองหลังจากอบชุบแข็งและชุบแข็งด้วยความร้อน

ใบมีดคิวบิกโบรอนไนไตรด์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในกระบวนการผลิตการกลึงแข็งผิวหน้าเฟืองหลังการให้ความร้อน โดยเป็นตัวอย่างทั่วไปของการใช้ “การกลึงแทนการเจียร” เมื่อเทียบกับการเจียรแล้ว การกลึงแข็งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานได้อย่างมาก

สำหรับเฟืองที่ผ่านกระบวนการคาร์บูไรซ์และชุบแข็งนั้น ข้อกำหนดสำหรับใบมีดตัดจะสูงมาก ประการแรก การตัดแบบไม่ต่อเนื่องต้องการความแข็งสูง ความต้านทานแรงกระแทก ความเหนียว ความต้านทานการสึกหรอ ความเรียบของพื้นผิว และคุณสมบัติอื่นๆ ของเครื่องมือ

ภาพรวม:

สำหรับการกลึงหลังการอบชุบแข็งและการกลึงหน้าตัด เครื่องมือเชื่อมคอมโพสิตคิวบิกโบรอนไนไตรด์แบบธรรมดาได้รับความนิยมอย่างแพร่หลาย อย่างไรก็ตาม สำหรับการเสียรูปของวงกลมด้านนอกและรูด้านในของวงแหวนเฟืองขนาดใหญ่ที่ผ่านการอบชุบแข็งและชุบแข็งแล้ว การกลึงเพื่อขจัดการเสียรูปจำนวนมากนั้นเป็นปัญหาที่ยากเสมอ การกลึงแบบไม่ต่อเนื่องของเหล็กชุบแข็งด้วยเครื่องมือคิวบิกโบรอนไนไตรด์ BN-H20 ที่แข็งแกร่งเป็นพิเศษของ Valin เป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในอุตสาหกรรมเครื่องมือ ซึ่งเอื้อต่อการส่งเสริมกระบวนการ "กลึงแทนการเจียร" ในอุตสาหกรรมเฟืองอย่างกว้างขวาง และยังเป็นคำตอบสำหรับปัญหาของเครื่องมือกลึงทรงกระบอกสำหรับเฟืองแข็งที่สร้างความงุนงงมานานหลายปี นอกจากนี้ยังมีความสำคัญอย่างยิ่งในการลดระยะเวลาการผลิตวงแหวนเฟืองและลดต้นทุนการผลิต เครื่องตัดซีรีส์ BN-H20 เป็นที่รู้จักในฐานะต้นแบบระดับโลกของเครื่องมือกลึงแบบไม่ต่อเนื่องที่แข็งแกร่งสำหรับเหล็กชุบแข็งในอุตสาหกรรม