Processus d'usinage des engrenages, paramètres de coupe et exigences en matière d'outils si l'engrenage est trop dur à tourner et que l'efficacité de l'usinage doit être améliorée

L’engrenage est le principal élément de transmission de base dans l’industrie automobile. Habituellement, chaque automobile a 18 à 30 dents. La qualité des équipements affecte directement le bruit, la stabilité et la durée de vie de l'automobile. La machine-outil de traitement des engrenages est un système de machine-outil complexe et un équipement clé dans l'industrie automobile. Les puissances mondiales de fabrication automobile telles que les États-Unis, l'Allemagne et le Japon sont également des puissances de fabrication de machines-outils de traitement d'engrenages. Selon les statistiques, plus de 80 % des engrenages automobiles en Chine sont traités par des équipements de fabrication d'engrenages nationaux. Dans le même temps, l'industrie automobile consomme plus de 60 % des machines-outils de traitement des engrenages, et l'industrie automobile sera toujours la principale consommation de machines-outils.

Technologie de traitement des engrenages

1. moulage et fabrication d'ébauches

Le forgeage à chaud est encore un procédé de moulage à blanc largement utilisé pour les pièces d'engrenages automobiles. Ces dernières années, la technologie de laminage à cales croisées a été largement promue dans l’usinage des arbres. Cette technologie est particulièrement adaptée à la fabrication de billettes pour des arbres de porte complexes. Il présente non seulement une haute précision, une faible surépaisseur d'usinage ultérieur, mais également une efficacité de production élevée.

2. normaliser

Le but de ce processus est d'obtenir la dureté adaptée à la taille ultérieure des engrenages et de préparer la microstructure pour le traitement thermique final, de manière à réduire efficacement la déformation du traitement thermique. Le matériau de l’acier pour engrenages utilisé est généralement du 20CrMnTi. En raison de la grande influence du personnel, de l'équipement et de l'environnement, la vitesse de refroidissement et l'uniformité du refroidissement de la pièce sont difficiles à contrôler, ce qui entraîne une grande dispersion de la dureté et une structure métallographique inégale, qui affectent directement la coupe du métal et le traitement thermique final, entraînant une grande et une déformation thermique irrégulière et une qualité de pièce incontrôlable. Par conséquent, un processus de normalisation isotherme est adopté. La pratique a prouvé que la normalisation isotherme peut effectivement modifier les inconvénients de la normalisation générale et que la qualité du produit est stable et fiable.

3. tourner

Afin de répondre aux exigences de positionnement du traitement des engrenages de haute précision, les ébauches d'engrenages sont toutes traitées par des tours CNC, qui sont serrées mécaniquement sans réaffûter l'outil de tournage. Le traitement du diamètre du trou, de la face d'extrémité et du diamètre extérieur est complété de manière synchrone sous un serrage unique, ce qui garantit non seulement les exigences de verticalité du trou intérieur et de la face d'extrémité, mais assure également la dispersion de petite taille des ébauches d'engrenages de masse. Ainsi, la précision de l'ébauche d'engrenage est améliorée et la qualité d'usinage des engrenages suivants est assurée. De plus, la haute efficacité de l’usinage sur tour CN réduit également considérablement le nombre d’équipements et présente une bonne économie.

4. taillage et façonnage des engrenages

Les machines à tailler les engrenages et les façonneuses d'engrenages ordinaires sont encore largement utilisées pour le traitement des engrenages. Bien qu'il soit pratique de l'ajuster et de l'entretenir, l'efficacité de la production est faible. Si une grande capacité est réalisée, plusieurs machines doivent être produites en même temps. Avec le développement de la technologie de revêtement, il est très pratique de recouvrir les plaques de cuisson et les pistons après le meulage. La durée de vie des outils revêtus peut être considérablement améliorée, généralement de plus de 90 %, réduisant ainsi efficacement le nombre de changements d'outils et le temps de meulage, avec des avantages significatifs.

5. rasage

La technologie de rasage des engrenages radiaux est largement utilisée dans la production de masse d'engrenages automobiles en raison de son rendement élevé et de la facilité de réalisation des exigences de modification du profil et de la direction des dents conçus. Depuis que la société a acheté la machine spéciale de rasage des engrenages radiaux d'une société italienne pour une transformation technique en 1995, elle est mature dans l'application de cette technologie et la qualité de traitement est stable et fiable.

6. traitement thermique

Les engrenages automobiles nécessitent une carburation et une trempe pour garantir leurs bonnes propriétés mécaniques. Un équipement de traitement thermique stable et fiable est essentiel pour les produits qui ne sont plus soumis à la rectification des engrenages après traitement thermique. La société a introduit la ligne de production continue de cémentation et de trempe de la Lloyd's allemande, qui a obtenu des résultats de traitement thermique satisfaisants.

7. broyage

Il est principalement utilisé pour finir le trou intérieur de l'engrenage traité thermiquement, la face d'extrémité, le diamètre extérieur de l'arbre et d'autres pièces afin d'améliorer la précision dimensionnelle et de réduire la tolérance géométrique.

Le traitement des engrenages adopte un dispositif de cercle primitif pour le positionnement et le serrage, ce qui peut garantir efficacement la précision d'usinage de la dent et la référence d'installation, et obtenir une qualité de produit satisfaisante.

8. finition

Il s'agit de vérifier et de nettoyer les bosses et les bavures sur les pièces d'engrenage de la transmission et de l'essieu moteur avant l'assemblage, afin d'éliminer le bruit et les bruits anormaux qu'ils provoquent après l'assemblage. Écoutez le son grâce à l'engagement d'une seule paire ou observez l'écart d'engagement sur un testeur complet. Les pièces du carter de transmission produites par l'entreprise de fabrication comprennent le carter d'embrayage, le carter de transmission et le carter de différentiel. Le carter d'embrayage et le carter de transmission sont des pièces porteuses, qui sont généralement fabriquées en alliage d'aluminium moulé sous pression par moulage sous pression spécial. La forme est irrégulière et complexe. Le flux général du processus consiste à fraiser la surface du joint → usinage des trous de processus et des trous de connexion → trous de roulement à alésage grossier → trous de roulement à alésage fin et trous de goupille de localisation → nettoyage → test et détection de fuite.

Paramètres et exigences des outils de coupe d'engrenages

Les engrenages sont gravement déformés après carburation et trempe. Surtout pour les grands engrenages, la déformation dimensionnelle du cercle extérieur et du trou intérieur cémentés et trempés est généralement très importante. Cependant, pour le tournage du cercle extérieur d'engrenages cémentés et trempés, il n'existait aucun outil approprié. L'outil bn-h20 développé par « Valin superhard » pour le tournage intermittent fort de l'acier trempé a corrigé la déformation du trou intérieur et de la face d'extrémité du cercle extérieur de l'engrenage cémenté et trempé, et a trouvé un outil de coupe intermittent approprié. Il a fait une percée mondiale dans le domaine de la coupe intermittente avec des outils super durs.

Déformation par cémentation et trempe des engrenages : la déformation par cémentation et trempe des engrenages est principalement causée par l'action combinée de la contrainte résiduelle générée lors de l'usinage, de la contrainte thermique et de la contrainte structurelle générées lors du traitement thermique, ainsi que de la déformation du poids propre de la pièce. En particulier pour les grandes couronnes dentées et les engrenages, les grandes couronnes dentées augmenteront également la déformation après carburation et trempe en raison de leur module élevé, de leur couche de carburation profonde, de leur long temps de carburation et de leur poids propre. Loi de déformation du grand arbre d'engrenage : le diamètre extérieur du cercle addendum montre une tendance évidente à la contraction, mais dans le sens de la largeur des dents d'un arbre d'engrenage, le milieu est réduit et les deux extrémités sont légèrement élargies. Loi de déformation de la couronne dentée : après cémentation et trempe, le diamètre extérieur de la grande couronne dentée gonflera. Lorsque la largeur des dents est différente, la direction de la largeur des dents sera conique ou tambour de taille.

Rotation des engrenages après cémentation et trempe : la déformation de la couronne dentée par cémentation et trempe peut être contrôlée et réduite dans une certaine mesure, mais elle ne peut pas être complètement évitée. Pour la correction de la déformation après cémentation et trempe, voici un bref exposé sur la faisabilité des outils de tournage et de coupe après carburation et trempe.

Tournage du cercle extérieur, du trou intérieur et de la face d'extrémité après carburation et trempe : le tournage est le moyen le plus simple de corriger la déformation du cercle extérieur et du trou intérieur de la couronne cémentée et trempée. Auparavant, aucun outil, y compris les outils extra-durs étrangers, ne pouvait résoudre le problème de la coupe fortement intermittente du cercle extérieur de l'engrenage trempé. Valin superhard a été invité à effectuer la recherche et le développement d'outils : « La coupe intermittente de l'acier trempé a toujours été un problème difficile, sans parler de l'acier trempé d'environ HRC60, et la tolérance de déformation est importante. Lors du tournage de l'acier trempé à grande vitesse, si la pièce à usiner présente une coupe intermittente, l'outil terminera l'usinage avec plus de 100 chocs par minute lors de la coupe de l'acier trempé, ce qui constitue un grand défi pour la résistance aux chocs de l'outil. Les experts de l'Association chinoise des couteaux le disent. Après un an de tests répétés, Valin superhard a présenté la marque d'outils de coupe super durs pour le tournage de l'acier trempé à forte discontinuité ; L'expérience de tournage est réalisée sur le cercle extérieur de l'engrenage après carburation et trempe.

Expérience sur la rotation d'engrenages cylindriques après cémentation et trempe

Le grand engrenage (couronne) a été sérieusement déformé après carburation et trempe. La déformation du cercle extérieur de la couronne dentée atteignait 2 mm et la dureté après trempe était de hrc60-65. À cette époque, il était difficile pour le client de trouver une meuleuse de grand diamètre, la surépaisseur d'usinage était importante et l'efficacité de meulage était trop faible. Enfin, l'engrenage cémenté et trempé a été tourné.

Vitesse linéaire de coupe : 50-70 m/min, profondeur de coupe : 1,5-2 mm, distance de coupe : 0,15-0,2 mm/révolution (ajustée en fonction des exigences de rugosité)

Lors de la rotation du cercle d'engrenage trempé, l'usinage est terminé en une seule fois. L'outil en céramique importé d'origine ne peut être traité que plusieurs fois pour éliminer la déformation. De plus, l'effondrement des bords est important et le coût d'utilisation de l'outil est très élevé.

Résultats des tests d'outils : il est plus résistant aux chocs que l'outil en céramique de nitrure de silicium importé d'origine, et sa durée de vie est 6 fois supérieure à celle de l'outil en céramique de nitrure de silicium lorsque la profondeur de coupe est augmentée de trois fois ! L'efficacité de coupe est augmentée de 3 fois (c'était auparavant trois fois la coupe, mais maintenant elle est complétée d'une fois). La rugosité de la surface de la pièce répond également aux exigences de l'utilisateur. La chose la plus précieuse est que la forme finale de défaillance de l'outil n'est pas le bord cassé inquiétant, mais l'usure normale de la face arrière. Cette expérience d'excircle d'engrenage trempé à tournage intermittent a brisé le mythe selon lequel les outils ultra-durs de l'industrie ne peuvent pas être utilisés pour l'acier trempé à tournage intermittent fort ! Il a fait sensation dans les milieux académiques des outils coupants !

Finition de surface du trou intérieur tournant dur de l'engrenage après trempe

En prenant comme exemple la coupe intermittente du trou intérieur de l'engrenage avec rainure d'huile : la durée de vie de l'outil de coupe d'essai atteint plus de 8 000 mètres et la finition est comprise dans les limites de Ra0,8 ; Si l'outil ultra-dur avec bord de polissage est utilisé, la finition de tournage de l'acier trempé peut atteindre environ Ra0,4. Et une bonne durée de vie de l'outil peut être obtenue

Usinage de la face d'extrémité de l'engrenage après cémentation et trempe

En tant qu'application typique du « tournage au lieu de meulage », la lame en nitrure de bore cubique a été largement utilisée dans la pratique de production de tournage dur de la face d'extrémité d'un engrenage après chauffage. Comparé au meulage, le tournage dur améliore considérablement l'efficacité du travail.

Pour les engrenages cémentés et trempés, les exigences en matière de fraises sont très élevées. Premièrement, la coupe intermittente nécessite une dureté, une résistance aux chocs, une ténacité, une résistance à l'usure, une rugosité de surface et d'autres propriétés élevées de l'outil.

aperçu:

Pour le tournage après carburation et trempe et pour le tournage des faces d'extrémité, les outils ordinaires en nitrure de bore cubique composite soudé ont été popularisés. Cependant, pour la déformation dimensionnelle du cercle extérieur et du trou intérieur de la grande couronne dentée cémentée et trempée, il est toujours un problème difficile d'arrêter la déformation avec une grande quantité. Le tournage intermittent de l'acier trempé avec l'outil en nitrure de bore cubique Valin superhard bn-h20 constitue un grand progrès dans l'industrie de l'outillage, ce qui favorise la large promotion du processus de « tournage au lieu de meulage » dans l'industrie des engrenages, et trouve également le réponse au problème des outils de tournage cylindriques à engrenages trempés qui reste perplexe depuis de nombreuses années. Il est également très important de raccourcir le cycle de fabrication de la couronne dentée et de réduire le coût de production ; Les fraises de la série Bn-h20 sont connues comme le modèle mondial d'acier trempé à tournage intermittent puissant dans l'industrie.