15 juni 2009
De toleranties op een tandwieltekening zijn toleranties in de uiteindelijke toestand: profiel, lood, cilindriciteit van de boring, vlakslingering. Wat bepaalt of aan deze eisen kan worden voldaan, is hoeveel materiaal er na de warmtebehandeling nog moet worden vermalen – en vervorming is onzichtbaar vóór de oven.
Toleranties op tandwielen en lagerzittingen zijn gespecificeerd in de afgewerkte staat: profieltolerantie, loodtolerantie, cilindriciteit van de boring, vlakslingering. Wat feitelijk bepaalt of deze kunnen worden vastgehouden, is hoeveel toeslag de warmtebehandeling voor het malen overleeft. Tijdens het carboneren en afschrikken ondergaat een onderdeel tegelijkertijd structurele transformatie en thermische spanning: dunne wanden groeien, dikke delen krimpen, asymmetrische onderdelen buigen. Niets ervan is zichtbaar vóór de oven.
Een boring met hoge tolerantie wordt niet geproduceerd door een betere slijpmachine; het wordt geproduceerd door een proces dat wist hoe ver de boring zou bewegen voordat deze werd geslepen. Het procesontwerp voor tandwielen bestaat daarom uit het voorspellen van vervorming plus de toewijzing van emissierechten. Ervaren winkels bouwen een vervormingsdatabase op basis van materiaal, wanddikteverhouding en belastingspatroon, en compenseren vervolgens de afmetingen van vóór de warmtebehandeling in omgekeerde volgorde. Winkels zonder die gegevens kunnen alleen maar meer ruimte laten en extra slijppassen afnemen. De kosten stijgen, en te veel toeslag slijpt door de gecarboneerde behuizing en verlaagt de hardheid.
De eerste is materieel. Twee heats van dezelfde 20CrMnTi-kwaliteit kunnen voldoende bandbreedte in hardbaarheid hebben om de vervorming met dertig procent te veranderen. Het is verstandig om een hardheidsbandrapport van de fabriek te vragen en deze naar het lagere midden van de band te selecteren.
De tweede is de geometrie: ongelijkmatige wanddikte, een verschoven spiebaan en asymmetrische gaten in de baan zorgen allemaal voor een ongelijkmatige koeling tijdens het afschrikken. Deze moeten in de tekenfase aan de orde worden gesteld; een ontwerp voor productiebeoordeling kan vaak een asymmetrisch kenmerk omzetten in een symmetrisch kenmerk of een procesrib toevoegen. De derde is belasting: het armatuur bepaalt het afschrikstroomveld, de koelsnelheid verschilt tussen het midden en de rand van de mand, en delen met dezelfde belasting kunnen in tegengestelde richtingen vervormen.
Te weinig tolerantie en vervorming kunnen niet worden opgeruimd, waardoor na het slijpen een zwarte huid overblijft. Te veel tijd en kosten stijgen terwijl de gecarbureerde behuizing het risico loopt doorgesneden te worden. De juiste correctie is gelijk aan de verwachte vervorming plus verspaning plus een veiligheidsfactor, en de verwachte vervorming moet voortkomen uit metingen, niet uit een handboek.
De praktische route is een procesvalidatierun: tien onderdelen in één cyclus laden, de grootteverdeling ervoor en erna meten, de gemiddelde verschuiving en standaardafwijking afleiden en vervolgens de tolerantie instellen. Tijdens de productie monstert u per batch en zet u de verdeling in een controlediagram; een verschuiving in het gemiddelde betekent dat de oven of het materiaal is veranderd. Dit is allemaal niet nieuw, maar weinig winkels doen het op de juiste manier – en dat is precies het onderdeel van een op maat gemaakte bewerkingsservice dat het moeilijkst te vervangen is.
Het karakteristieke defect aan tandwielen is niet een enkel onderdeel dat buiten de tolerantie valt, maar batch-dispersie. Een onderdeel meet een gemiddelde tolerantie, maar binnen een batch drijft één uiteinde naar buiten – meestal de som van thermische groei, gereedschapsslijtage en slijtage van de armatuur. Na vier uur continu bewerken kan de thermische groei van de spindel tientallen microns bereiken, genoeg om de hele tolerantieband te verbruiken.
De controle bestaat uit drie lagen: bevestiging van het eerste artikel, bemonstering tijdens het proces, verificatie van het laatste artikel; plus thermische opwarming vóór productie en beheer van de standtijd van het gereedschap door lengte af te snijden in plaats van door breuk. Voor lagerzittingen die aan IT6 zijn gehouden, moet de meetonzekerheid zelf worden meegeteld: een verschil van twee graden tussen maat en werkstuk is voldoende om een fout van één micron op een boring van vijftig millimeter af te lezen.
De passing tussen een tandwielas en het lager wordt gezamenlijk bepaald: astolerantie, tolerantie van de binnenring van het lager en de ronding van beide. De veelgemaakte fout is dat alleen naar de asafmetingen wordt gekeken en dat de rondheid en oppervlakteruwheid worden genegeerd. Bij dezelfde interferentie vervormt een as met een slechte ronding de binnenring tot een ellips, waardoor de lagerspeling verandert, en geluid en temperatuurstijging volgen.
Dergelijke onderdelen kunnen daarom beter door één leverancier worden bewerkt, of in ieder geval binnen één referentiesysteem. Verdeeld over twee winkels, is het heel gebruikelijk dat beide de inspectie doorstaan en de montage mislukt. Een directe vraag werkt goed bij de evaluatie van leveranciers: worden het tandwiel en de lagerzitting in dezelfde klemming op dezelfde machine bewerkt?
De nauwkeurigheid van de tandwielen kan niet alleen door een CMM worden gewaarborgd. Een CMM meet de boormaat, de vlakslingering en de positie van de spiebaan, maar profiel- en geleidingstoleranties vereisen continu sonderen langs het wikkelstuk, wat een tandwielmeetcentrum of een speciale wikkeltester betekent. Talrijke offertes beloven volledige CMM-inspectie terwijl de tandvorm nooit daadwerkelijk is geverifieerd.
Dat is een bekende bron van acceptatiegeschillen: het onderdeel geeft CMM-gegevens door en zeurt nog steeds als het de behuizing in gaat. De oorzaak kan profielkroning, een afwijking van de helixhoek of een geaccumuleerde pitchfout zijn, en geen van deze past in een standaard CMM-routine.
Een werkbaar acceptatieplan is gelaagd. Het eerste artikel krijgt een volledig rapport van het tandwielmeetcentrum over profiel, spoed, spoed en radiale slingering. Bij productieruns wordt gebruik gemaakt van dubbelzijdige composietinspectie als snelle screening, met periodieke bemonstering op het meetcentrum. Dubbelflankmachines zijn goedkoop en snel genoeg voor honderd procent inspectie, maar ze vertonen alleen een samengestelde fout en kunnen niet zeggen welk element eruit is, dus moeten de twee methoden samenwerken.
Eén waarschuwing bij de meting zelf: een tandwielmeetcentrum is gevoeliger voor kalibratie en temperatuur dan een CMM, en twintig graden plus of min één is de basislijn. Als u tijdens een audit naar het temperatuurlogboek van de metrologiekamer kijkt, zegt u meer dan alleen het typeplaatje van de machine.
Ten eerste: wordt het carbureren en blussen intern gedaan of uitbesteed, en als dit wordt uitbesteed, beschikt de warmtebehandelaar dan over CQI-9? Ten tweede: kunnen er gemeten vervormingsgegevens worden verstrekt, waarbij de gemiddelde en standaardafwijking worden gegroepeerd op materiaal en wanddikte? Ten derde: hoe wordt de maaltoeslag vastgesteld en is er een validatierun uitgevoerd? Ten vierde: hoe wordt batchconsistentie verzekerd: is er sprake van SPC en gereedschapslevensduurbeheer?
Er zijn maar weinig leveranciers die alle vier de vragen eerlijk beantwoorden, maar degenen die dat wel doen, citeren meestal realistisch, omdat ze weten dat ze het geld niet zullen verliezen aan schroot. Wanneer u een Chinese fabriek voor precisiebewerking of een Chinese fabrikant van CNC-onderdelen op de shortlist plaatst, gebruik dan de warmtebehandelingscapaciteit als eerste filter; het vertelt je veel meer dan een uitrustingslijst.
Vertel ons uw projectscenario en vereisten, en wij zullen binnen 24 uur de juiste oplossing matchen en een offerte uitbrengen.
Ontvang een gratis offerteCNC frezen en draaien, plaatwerk buigen en stampen, slijpen en polijsten, de fabriek heeft zijn eigen matrijsontwerp en productiemogelijkheden, en one-stop-voltooiing van prototypen uit één stuk tot massaproductie. Shenzhen en Huizhou zijn met elkaar verbonden en ondersteunen maatwerk op basis van tekeningen en monsters. Handelsvoorwaarden zijn optioneel EXW / FOB / CIF / DDP en beschikken over PPAP- en ISO9001-kwaliteitssysteemcertificering.
Meer informatie over maatwerkoplossingen voor precisieonderdelen →