Twarde poślizgi i miękkie poślizgi: jaka jest różnica i kiedy używać każdego z nich

Napisz przez Dereka|Automatyka Hansheng

Jeśli kiedykolwiek zajmowałeś się pozyskiwaniem precyzyjnych kół zębatych lub ocenianiem dostawców obróbki skrawaniem, prawdopodobnie słyszałeś ten terminzjeżdżanie z biegówrozrzucone. gdy zapytasz dwóch różnych dostawców, czy wykonują „skórowanie”, i jeden może oznaczać obróbkę zgrubną półwyrobu koła zębatego przed obróbką cieplną, podczas gdy drugi oznacza-obróbkę wykańczającą hartowanego koła zębatego koronowego do ostatecznej tolerancji.

Obydwa mówią o skivingu -, ale opisują dwie zasadniczo różne operacje.

Rozróżnienie między miękkim i twardym skórowaniem nie dotyczy maszyny ani nawet ruchu tnącego. Sprowadza się to do jednej zmiennej: gdzie w sekwencji produkcyjnej następuje skórowanie - przed lub po obróbce cieplnej.

W tym artykule opisano oba procesy z perspektywy producenta, - co każdy z nich robi, a gdzie każdy z nich spełnia swoje wymagania.

Jeśli nie znasz jeszcze podstawowych zasad skivingu, możesz zapoznać się z naszym artykułemSkoki przekładni a hobbing

Kiedy po raz pierwszy zetkniesz się z taką terminologią, łatwo ją błędnie zinterpretować.

„Miękki” i „twardy” w rzeczywistości odnoszą się do stanu materiału podczas wbijania narzędzia w przedmiot obrabiany.

Miękką skórkę wykonuje się na półfabrykacie przekładni przed obróbką cieplną. Na tym etapie materiał jest zazwyczaj w stanie wyżarzonym lub znormalizowanym, o twardości w zakresie HB 180–250. Stal tnie stosunkowo łatwo, zużycie narzędzia jest umiarkowane, a czasy cykli są krótkie.

Twarde ścieranie przeprowadza się po obróbce cieplnej - na kole zębatym, które zostało już-utwardzone dyfuzyjnie lub-utwardzone na wskroś do HRC 58–62. Znajdujesz się w obszarze obróbki twardej, gdzie materiał narzędzia, powłoka i sztywność maszyny stają się krytycznymi zmiennymi.

W skrócie: skórowanie miękkie i twarde nie stanowi różnicy w procesie -. Jest to różnica w tym, po której stronie obróbki cieplnej odbywa się obróbka.

W większości procesów produkcji kół zębatych miękkie wygładzanie pełni funkcję przejścia formującego, -tj. operacji polegającej na określeniu geometrii zęba przedmiotu obrabianego koła zębatego przed poddaniem go obróbce cieplnej. Ponieważ na tym etapie materiał przedmiotu obrabianego jest nadal w stanie wyżarzonym lub znormalizowanym, łatwiej jest go ciąć.

Co działa na jego korzyść

Siły skrawania są niskie,-co oznacza, że ​​trwałość narzędzia jest znacznie dłuższa niż w przypadku obróbki na twardo.

Czasy cykli są krótkie, co odzwierciedla-koszt jednostkowy.

w kontrolowanych warunkach, miękkie zrywanie może osiągnąć dokładność klasy 5–6 ISO (szczegółowe wyjaśnienie stopni dokładności przekładni ISO można znaleźć wto odniesienie techniczne).

ograniczenie: zniekształcenie podczas obróbki cieplnej

Jest to największe ograniczenie miękkiego skivingu. Ponieważ procesy nawęglania i hartowania generują rozległe naprężenia termiczne i naprężenia przemiany fazowej w przedmiocie obrabianym, w przypadku solidnych, geometrycznie symetrycznych kół zębatych zewnętrznych wpływ może być niewielki, ale w przypadku cienkościennych wewnętrznych kół zębatych powoduje bardzo nierównomierne odkształcenie w całym profilu zęba.

Oznacza to, że dokładność osiągnięta w wyniku miękkiego ścinania jest skutecznie tracona. Z tego powodu miękkie skórowanie nie nadaje się do zastosowań wymagających wyjątkowo dużej precyzji.

Zastosowanie scenariuszy miękkiego skivingu

• Przekładnie zewnętrzne o prostej geometrii
• Dokładność końcowa przekładni to poziom ISO 6-7, a odkształcenia po obróbce cieplnej mieszczą się jeszcze w granicach tolerancji.
• Linia produkcyjna na dużą skalę wykorzystująca kombinację procesu „miękkiego skórowania + szlifowania kół zębatych”.

Nie dotyczy scenariusza

• Wewnętrzne przekładnie-o wysokiej precyzji
• Konfiguracje ze ślepym-otworem lub w pobliżu-barku, w których dostęp do szlifowania jest fizycznie ograniczony i nie ma ścieżki odzyskiwania, jeśli zniekształcenie przekracza tolerancję

Jeśli miękkim skrawaniem jest proces formowania, twardy skrawanie jest gwarancją dokładności - operacji, która określa, jakie tolerancje faktycznie utrzymuje gotowa część, niezależnie od tego, jaki wpływ miała obróbka cieplna na geometrię.

Cięcie następuje po całkowitym utwardzeniu koła zębatego, zwykle do HRC 58–62. Oznacza to, że oprzyrządowanie musi sprostać zadaniu: do twardego skrawania wykorzystuje się frezy do skórowania z węglika spiekanego-lub powłoką CBN-, zaprojektowane specjalnie do przerywanego skrawania twardego.

Podstawowa zaleta: ostateczna kontrola wymiarowa.

Twarda jazda na nartach może skorygować odkształcenia spowodowane obróbką cieplną. Obrabiając profil zęba po ustabilizowaniu się części po hartowaniu, pracujesz z rzeczywistą zniekształconą geometrią i tniesz z powrotem do rzeczywistych wymiarów docelowych.

W przypadku przekładni zewnętrznych ten poziom korekcji-HT często można uzyskać poprzez szlifowanie przekładni. Ale w przypadku przekładni wewnętrznych jest inaczej. Wewnętrzne szlifowanie kół zębatych wymaga specjalistycznego oprzyrządowania i wyraźnych warunków dostępu osiowego, - które po prostu nie występują w przypadku kół koronowych z-otworami nieprzelotowymi lub konfiguracji z-barkiem. W takich przypadkach twarde skivingi nie są najlepszą opcją. W przypadku wielu geometrii jest to jedyny realny proces wykańczania po obróbce cieplnej.

Właśnie dlatego zdolność skrawania na twardo ma znaczenie przy ocenie dostawcy precyzyjnych kół zębatych - i dlatego firma Hansheng Automation dokonała znacznych inwestycji w Kashifuji KPS30, platformę maszynową specjalnie-zaprojektowaną-do wysoce-precyzyjnego frezowania na twardo wewnętrznych kół zębatych. Zastosowania, które tego wymagają, - zrobotyzowane przegubowe siłowniki, koronowe przekładnie planetarne,-systemy napędzane serwo, w których hałas, luz i trwałość zmęczeniowa nie podlegają-negocjacjom -, wymagają dostawcy, który potrafi zachować tolerancję dla hartowanej przekładni wewnętrznej, a nie tylko przed piecem.

Gdzie twarda przewaga skilingu

• Wysoko-precyzyjne przekładnie wewnętrzne wymagające klasy ISO 5
• Geometria przekładni ze ślepym-otworem i w pobliżu-koła zębatego barkowego, gdzie dostęp do szlifowania po-HT jest ograniczony
• Zastosowania z rygorystycznymi wymaganiami dotyczącymi dokładności przekładni, poziomu szumów i trwałości zmęczeniowej -, w tym przeguby robotów współpracujących i precyzyjne reduktory planetarne

Granice

• Koszt oprzyrządowania na krawędź jest znacznie wyższy niż w przypadku frezów do miękkiego skórowania
• Wymagania dotyczące maszyny są wysokie, wysoka dokładność synchronizacji wrzeciona, sztywność przy przerywanej obróbce twardej i stabilność termiczna w całym cyklu
• Niezbyt-odpowiednie dla dużych przekładni modułowych (zwykle M5 i większych)- szlifowanie przekładni pozostaje preferowaną metodą w tej skali

Te dwa procesy nie są konkurencyjnymi alternatywami, - pełnią różne role w sekwencji produkcyjnej.

W przypadku-precyzyjnej produkcji przekładni wewnętrznych, obróbka miękka i twarda nie stanowią konkurencji. To dwie stacje na tej samej linii produkcyjnej.

Powyższy przepływ pracy pokazuje, jak dzielą pracę. Miękkie skrawanie obsługuje przejście formujące - wycinające profil zęba z półfabrykatu, podczas gdy materiał jest nadal łatwy w obróbce, celowo pozostawiając niewielki naddatek wynoszący 0,10–0,15 mm na bok. Aby zapewnić twarde ścieranie, coś do usunięcia po ustabilizowaniu się zniekształceń związanych z obróbką cieplną.

Następnie nawęglanie i hartowanie robią to, co zawsze -, utwardzają przekładnię i wprowadzają zniekształcenia. W przypadku cienkościennego- wewnętrznego pierścienia zębatego odkształcenie to może sięgać 20–50 mikronów lub więcej i jest nierównomiernie rozłożone w profilu zęba. Geometria miękkiego zrywania jest teraz poza tolerancją.

Twarde zjeżdżanie zamyka pętlę. Cięcie utwardzonej, zniekształconej części przywraca rzeczywiste wymiary docelowe -, korygując geometrię zmienioną przez obróbkę cieplną i zapewniając gotową przekładnię z końcową dokładnością 5. stopnia ISO. Nic na temat jakości końcowej części nie zależy od tego, jak wyglądała przed włożeniem do pieca.

Zrozumienie rozróżnienia miękkiego/twardego zmienia sposób, w jaki kwalifikujesz dostawcę -, ponieważ określenie „przesuwamy sprzęt” samo w sobie prawie nic nie mówi.

Jeśli Twoje zastosowanie jest przeznaczone dla klasy ISO 7 lub niższej, - standardowe przekładnie przemysłowe,-napędy niekrytyczne, zastosowania, w których zniekształcenia po-HT mieszczą się w akceptowalnej tolerancji, - zazwyczaj wystarczające jest miękkie polerowanie w połączeniu z hartowaniem indukcyjnym lub-hartowaniem na wskroś. Proces jest dobrze-ugruntowany, koszty oprzyrządowania są niższe i nie trzeba płacić za funkcję twardego skrawania, z której nie będziesz korzystać.

Jeśli określasz przekładnie wewnętrzne klasy ISO 5–6 - przeguby robotów, przekładnie planetarne z pierścieniami redukcyjnymi i wszystko, gdzie błąd przekładni, hałas i trwałość zmęczeniowa stanowią ograniczenia projektowe -, pytanie nie dotyczy tego, czy Twój dostawca wykonuje zrywanie. Chodzi o to, czy robią to po obróbce cieplnej. Dostawca dysponujący jedynie możliwością miękkiego skosowania nie jest w stanie wiarygodnie zapewnić-dokładności ostatecznych wymiarów w przypadku hartowanej przekładni wewnętrznej. Piec cofnie ich pracę.

Kiedy rozmawiasz z potencjalnym dostawcą, jedno pytanie natychmiast rozwiewa tę niejednoznaczność:

• „Czy wykonujesz obróbkę skrawaniem przed czy po obróbce cieplnej - i czy możesz przedstawić raport z kontroli pokazujący geometrię zęba na gotowej, hartowanej części?”
• Jeśli odpowiedzą twierdząco na oba pytania, rozmawiasz z właściwym dostawcą.

Jeśli Twoje zastosowanie wymaga dokładności klasy ISO 5–6 na wykończonym, hartowanym uzębieniu wewnętrznym -, niezależnie od tego, czy jest to siłownik przegubowy robota, przekładnia planetarna, czy niestandardowa konfiguracja otworu ślepego--, możliwości procesu zawarte w ofercie są równie ważne jak cena.

Hansheng Automation zajmuje się pełną sekwencją produkcyjną, od miękkiego skórowania, przez twarde skórowanie, aż po kontrolę końcową. Jeśli masz rysunek przekładni, który wymaga kontroli wymiarowej po-HT, chętnie go sprawdzimy i poinformujemy Cię dokładnie, jak do tego podejdziemy.

Poznaj nasze usługi w zakresie obróbki kół zębatych

 

Czy na tej samej maszynie można wykonać skórowanie miękkie i twarde?

Nie zawsze. Miękkie skórowanie ma niższe wymagania dla obrabiarek, podczas gdy twarde skórowanie ma wyższe wymagania dotyczące sztywności, stabilności termicznej i dokładności wrzeciona obrabiarek.

Co się stanie, jeśli po obróbce cieplnej pominie się twarde skórowanie?

Część jest dostarczana z dowolnymi zniekształceniami wprowadzonymi w wyniku obróbki cieplnej. W przypadku przekładni wewnętrznych o wymaganiach dokładności ISO 5-6 odkształcenie to bezpośrednio prowadzi do zwiększenia błędu przekładni i skrócenia żywotności.

Czy twarde frezowanie nadaje się również do przekładni zewnętrznych?

Technicznie tak, ale rzadko jest to preferowany wybór. Zewnętrzne koła zębate mają dostęp do szlifowania kół zębatych po obróbce cieplnej, co jest szybsze,-tańsze w skali i pozwala osiągnąć klasę ISO 4 lub wyższą.

Do jakiego zakresu modułów nadaje się utwardzanie?

Twarde cięcie ogólnie-odpowiednio nadaje się do modułów o zakresie do około M4–M5. Poza tym obciążenia wiórami generowane przez twardą obróbkę przy większych głębokościach zębów przekraczają praktyczne ograniczenia geometrii narzędzia skrawającego i sztywności maszyny. W przypadku większych przekładni modułowych - M5 i większych - szlifowanie kół zębatych pozostaje zalecanym procesem wykańczającym po obróbce cieplnej.