آیا محفظه گیربکس برای ماشینکاری CNC مناسب است؟

1. خواص مواد و مشکلات پردازش محفظه گیربکس
انتخاب مواد برای محفظه گیربکس تأثیر مستقیمی بر میزان سازگاری فناوری پردازش دارد. چدن خاکستری، آلیاژ آلومینیوم و آلیاژهای{1} عملکرد بالا برخی از رایج ترین مواد در حال حاضر هستند. در اینجا برخی از خواص و مشکلات پردازش آنها آورده شده است:
چدن خاکستری (مانند HT200)
چدن خاکستری به طور سنتی بهترین ماده برای محفظه گیربکس-وسایل نقلیه سنگین بوده است زیرا ارزان است، ضربه ها را به خوبی جذب می کند و قالب گیری آن آسان است. اما بخش سخت در مورد پردازش این است:
ارتعاش برش: چدن خاکستری دارای ورقه های گرافیتی در ساختار خود است که می تواند هنگام برش مرتعش شود و سطح را بیش از حد خشن می کند.
سایش ابزارها: محتوای سیلیکون بالا (2.5٪ تا 3.5٪) سرعت سایش ابزار را افزایش می دهد، بنابراین شما باید از ابزارهای CBN (نیترید بور مکعبی) یا آلیاژهای قوی-ابزارهای پوشش داده شده استفاده کنید.
منافذ و سوراخ های شن و ماسه در مواد خام می تواند باعث تاخیر در پردازش یا نشت روغن در کالاهای تکمیل شده شود. یک سیستم تشخیص آنلاین CNC باید این مشکلات را در زمان واقعی تحت نظر داشته باشد.
آلیاژهای آلومینیوم مانند ADC12 و 5052
آلیاژ آلومینیوم در حال حاضر بیشترین استفاده را برای بدنه گیربکس خودرو دارد زیرا سبک است (چگالی آن فقط یک-چدن خاکستری است)، اما کار با آن به دلیل زیر دشوار است:
به اندازه کافی سفت نیست: آلیاژ آلومینیوم خیلی قوی نیست و در صورت ماشینکاری تقریباً تغییر شکل می دهد. بنابراین، برای تحت کنترل نگه داشتن اعوجاج، باید ماشینکاری را به ترتیب انجام دهید (مثلاً ابتدا سطح مرجع و سپس سیستم سوراخ را آسیاب کنید).
حساسیت به تغییر شکل حرارتی: گرمای برش به راحتی می‌تواند باعث رانش ابعادی شود، بنابراین باید از مایع برش با دمای پایین (مانند امولسیون) استفاده کنید و سرعت دوک را مدیریت کنید.
معیارهای بالا برای کیفیت سطح: برای به دست آوردن زبری سطح کمتر از Ra0.8 میکرومتر، باید از فرز با سرعت بالا (سرعت دوک بیشتر از یا مساوی 8000r/min) و حفاری دقیق استفاده کنید.
آلیاژهایی با عملکرد بالا مانند آلیاژهای آلومینیوم 6061 و 7075
مردم معمولاً از آلیاژ آلومینیوم 6061-T6 یا 7075-T6 برای محفظه جعبه دنده خودروهای انرژی مدرن استفاده می کنند زیرا می خواهند قوی تر باشد و احتمال زنگ زدگی آن کمتر باشد. چالش در درمان این مواد عبارتند از:
آلیاژ آلومینیوم 7075 دارای سختی HB150 است، به این معنی که شما باید از ابزارهای برش الماس-روکش دار یا ابزارهای برش PCD (الماس پلی کریستالی) استفاده کنید.
ضخامت دیواره پوسته می تواند به نازکی 2 تا 3 میلی متر باشد و باید از طریق اتصال پنج محور پردازش شود تا تعداد دفعات گیره شدن آن کاهش یابد و از تغییر شکل جلوگیری شود.
2. مزایای اصلی ماشینکاری CNC و چگونگی تغییر محفظه گیربکس
کنترل دیجیتال در ماشینکاری CNC امکان ساخت چیزهایی با دقت بالا، راندمان بالا و انعطاف پذیری را فراهم می کند. این مزایا به خوبی با نیازهای ساخت بدنه گیربکس مطابقت دارد.
توانایی انجام ماشینکاری با دقت بالا-
ماشین‌ابزارهای CNC می‌توانند موارد را با دقت سطح میکرومتر{0}} مدیریت کنند (به عنوان مثال، تحمل دیافراگم ± 0.01 میلی‌متر و کواکسیالیته کمتر یا مساوی 0.02 میلی‌متر). این نیازهای مونتاژ بخش های مهم محفظه گیربکس، مانند سوراخ های بلبرینگ و سوراخ های جریان روغن را برآورده می کند. برای مثال، یک شرکت از یک مرکز ماشین‌کاری پنج محور- برای کار روی محفظه گیربکس آلیاژ آلومینیوم استفاده می‌کند. این می تواند چندین نوع پردازش را تنها با یک گیره انجام دهد که خطای هم محوری را از 0.03 میلی متر به 0.01 میلی متر کاهش می دهد و دقت مش بندی چرخ دنده را بسیار بهبود می بخشد.
توانایی پردازش ساختارهای پیچیده
محفظه گیربکس اغلب دارای قطعات پیچیده ای از جمله لوله های روغن است که از یکدیگر عبور می کنند، آرایه های سوراخ رزوه ای و دنده هایی که آن را قوی تر می کند. ماشینکاری سنتی خیلی کارآمد نیست زیرا باید چندین بار گیره شود. با-پیوند چند محوری (مانند پنج-مرکز ماشینکاری محور) و-فناوری فرز با سرعت بالا، ماشینکاری CNC می‌تواند به سرعت کارهای زیر را انجام دهد:
به عنوان مثال، سوراخ عبور روغن با زاویه 60 درجه نمونه ای از ماشین کاری سوراخ مورب است. ماشین ابزار CNC می تواند با چرخاندن محور A/C زاویه ابزار را دقیقاً تنظیم کند. تحمل قطر سوراخ ± 0.05 میلی متر و انحراف زاویه کمتر یا مساوی 0.5 ± درجه است.
برای جلوگیری از خم شدن دیواره های نازک آلیاژ آلومینیوم، ماشینکاری دیوار نازک از تکنیک برش سبک (عمق برش کمتر یا مساوی 0.5 میلی متر، نرخ تغذیه کمتر یا مساوی 0.1 میلی متر در ساعت) و وسایل با استحکام بالا استفاده می کند.
ماشینکاری سوراخ رزوه: فرز نخ، نه ضربه زدن، برای ساختن نخ‌های با دقت بالا- با تحمل قطر نخ کمتر یا مساوی 0.02± میلی‌متر استفاده می‌شود.
قابلیت تغییر ظرفیت تولید
در مرحله تحقیق و توسعه خودرو، طراحی باید بارها و بارها انجام شود و ماشین‌کاری CNC ممکن است به سرعت بین انواع مختلف طرح‌های ماشین‌کاری محفظه گیربکس به دلیل برنامه‌نویسی سریع (مانند نرم‌افزار CAM که به‌طور خودکار کد G- تولید می‌کند) و طراحی فیکسچر مدولار، به سرعت تغییر کند. به عنوان مثال، یک شرکت با یکسان کردن سطح مرجع ثابت برای همه محصولات، مدت زمان تغییر را از 4 ساعت به 30 دقیقه کاهش داده است. این به آنها کمک کرده است تا انواع مختلف و دسته های کوچک را بسازند و آزمایش کنند.
کنترل کیفیت و تشخیص آنلاین
ماشین‌ابزارهای CNC می‌توانند از ابزارهای تشخیص آنلاین مانند اسکنرهای لیزری و دستگاه‌های اندازه‌گیری مختصات استفاده کنند تا اندازه و کیفیت سطح در حال ماشین‌کاری را در زمان واقعی زیر نظر داشته باشند. به عنوان مثال، در حین برش بدنه جعبه دنده چدن خاکستری، یک اسکنر لیزری نقص هایی مانند تخلخل را در قسمت خالی پیدا می کند و به طور خودکار مسیر فرز را تغییر می دهد تا از ناحیه نقص جلوگیری کند. یک ابزار اندازه گیری مختصات برای بررسی اندازه گیری های مهم (مانند صافی سطح جعبه) به طور تصادفی در طول تولید پوسته های آلیاژ آلومینیوم استفاده می شود تا اطمینان حاصل شود که پردازش دسته ای سازگار است.
3. مثالی از یک کاربرد صنعتی: فناوری محفظه گیربکس به دلیل ماشینکاری CNC در حال بهتر شدن است.
پردازش محفظه گیربکس برای خودروهای انرژی جدید
یک شرکت یک محفظه کاهنده برای خودروهای انرژی نو از آلیاژ آلومینیوم 6061 تولید کرد. دارای 12 سوراخ رزوه‌دار M8، 3 سوراخ شیبدار جریان روغن (زاویه 50 درجه ± 0.5 درجه) و دنده‌های تقویت‌کننده به ضخامت 0.5 میلی‌متر. با بهینه سازی فرآیند CNC زیر:
پردازش به ترتیب: ابتدا سطح مرجع و سوراخ ها را پردازش کنید. سپس، سطح جفت گیری را تقریباً پردازش کنید و یک حاشیه 0.3 میلی متری باقی بگذارید. در نهایت سوراخ های رزوه شده و سوراخ های شیب دار عبور روغن را با دقت پردازش کنید.
انتخاب ابزار مناسب: فرزهای رزوه‌ای PCD برای سوراخ‌های رزوه‌دار استفاده می‌شوند، در حالی که مته‌های آلیاژی قوی با آستین‌های هدایت‌کننده برای سوراخ‌های شیب‌دار مسیر روغن استفاده می‌شوند.
بررسی کیفیت: پنج درصد از نمونه‌ها از هر دسته به‌طور تصادفی برای اندازه‌گیری سه بعدی-بررسی می‌شوند و مقدار CPK بعد بحرانی باید حداقل 1.33 باشد.
در پایان، راندمان پردازش 40 درصد افزایش یافت و نرخ بازده از 85 درصد به 98 درصد افزایش یافت.
در حال پردازش محفظه گیربکس برای وسایل نقلیه سنگین-
محفظه گیربکس ساخته شده توسط یک شرکت خاص برای کامیون های سنگین-از چدن خاکستری HT250 ساخته شده است. دارای سوراخ های یاتاقان با قطر 120 میلی متر (تحمل 0.02 ± میلی متر) و گذرگاه های روغن است که با حداقل دهانه 8 میلی متر از یکدیگر عبور می کنند. با بهینه سازی فرآیند CNC زیر:
کنترل لرزش: ابزارهای برش CBN (مواد BN-S300) برای فرز با سرعت بالا (سرعت دوک 2000r/min) استفاده می‌شوند که دامنه ارتعاشات برش را تا 60% کاهش می‌دهد.
تشخیص آنلاین: یک اسکنر لیزری موقعیت سوراخ عبور روغن را در زمان واقعی هنگام پردازش بررسی می کند. اگر انحراف از حد فراتر رود، تنظیم خاموش شدن خودکار انجام می شود.
درمان سطح: پس از پردازش، شات پینینگ انجام می شود تا سطح پوسته قوی تر و ماندگارتر شود.
در نهایت زمان پردازش یک قطعه از 12 ساعت به 8 ساعت و میزان نشت روغن از 3 درصد به 0.5 درصد رسید.