15 czerwca 2009 r
Tolerancje na rysunku koła zębatego są tolerancjami stanu gotowego: profilu, skoku, walcowości otworu, bicia czołowego. O tym, czy uda się je spełnić, decyduje ilość materiału, jaka pozostaje do przeszlifowania po obróbce cieplnej – a zniekształcenia są niewidoczne przed piecem.
Tolerancje przekładni i gniazd łożysk są określone w stanie gotowym: tolerancja profilu, tolerancja skoku, walcowość otworu, bicie czołowe. To, co faktycznie decyduje o tym, czy można je zachować, to ilość naddatku, która przetrwa obróbkę cieplną w celu mielenia. Podczas nawęglania i hartowania część ulega jednocześnie przemianie strukturalnej i naprężeniom cieplnym: cienkie ścianki rosną, grube profile kurczą się, asymetryczne części wyginają się. Nic z tego nie jest widoczne przed piecem.
Lepsza szlifierka nie pozwoli uzyskać otworu o wysokiej tolerancji; jest wytwarzany w procesie, w którym wiadomo, jak daleko przesunie się otwór, zanim zostanie zeszlifowany. Projekt procesu dla przekładni obejmuje zatem przewidywanie zniekształceń i przydzielanie naddatków. Doświadczone warsztaty tworzą bazę danych o zniekształceniach według materiału, stosunku grubości ścianek i wzoru obciążenia, a następnie kompensują wymiary przed obróbką cieplną w odwrotnej kolejności. Sklepy bez tych danych mogą jedynie zostawić większy dodatek i skorzystać z dodatkowych przejść szlifierskich. Koszt wzrasta, a zbyt duży naddatek przeciera nawęglaną obudowę i zmniejsza twardość.
Pierwsza to materialna. Dwa wytopy tego samego gatunku 20CrMnTi mogą różnić się szerokością pasma hartowania na tyle, aby zmienić odkształcenie o trzydzieści procent. Rozsądna praktyka polega na wymaganiu raportu dotyczącego zakresu hartowności z walcowni i wybieraniu w kierunku dolnej środkowej części pasma.
Druga to geometria: nierówna grubość ścianki, przesunięty rowek wpustowy, asymetryczne otwory w środniku – wszystko to powoduje nierównomierne chłodzenie podczas hartowania. Należy je podnieść na etapie rysowania — projekt do przeglądu produkcyjnego często może przekształcić cechę asymetryczną w symetryczną lub dodać żebro technologiczne. Trzeci to ładowanie: urządzenie określa pole przepływu chłodziwa, szybkość chłodzenia różni się pomiędzy środkiem kosza a krawędzią, a części pod tym samym obciążeniem mogą odkształcać się w przeciwnych kierunkach.
Zbyt mały naddatek i zniekształcenia nie mogą zostać oczyszczone, pozostawiając po szlifowaniu czarną skórę. Za dużo, co powoduje wzrost czasu i kosztów szlifowania, podczas gdy nawęglana obudowa stwarza ryzyko przecięcia. Prawidłowy naddatek równa się oczekiwanemu odkształceniu plus usunięciu naddatku plus współczynnikowi bezpieczeństwa, a oczekiwane odkształcenie musi pochodzić z pomiaru, a nie z podręcznika.
Praktyczną metodą jest przebieg walidacji procesu: załaduj dziesięć części w jednym cyklu, zmierz rozkład wielkości przed i po, oblicz średnie przesunięcie i odchylenie standardowe, a następnie ustaw naddatek. Podczas produkcji próbuj partiami i wykreśl rozkład na karcie kontrolnej; przesunięcie średniej oznacza zmianę pieca lub materiału. Nic z tego nie jest nowe, ale niewiele sklepów robi to właściwie – to właśnie ta część usługi obróbki niestandardowej, którą najtrudniej zastąpić.
Charakterystyczną awarią przekładni nie jest pojedyncza część poza tolerancją, ale rozproszenie partii. Część mierzy się w połowie tolerancji, jednak w całej partii jeden koniec odchyla się – zwykle jest to suma wzrostu termicznego, zużycia narzędzia i zużycia osprzętu. Po czterech godzinach ciągłej obróbki wzrost temperatury wrzeciona może osiągnąć dziesiątki mikronów, co wystarczy do pochłonięcia całego zakresu tolerancji.
Kontrola składa się z trzech warstw: potwierdzenie pierwszego artykułu, pobieranie próbek w trakcie procesu, weryfikacja ostatniego artykułu; plus rozgrzewanie termiczne przed produkcją i zarządzanie trwałością narzędzia poprzez długość cięcia, a nie pękanie. W przypadku gniazd łożysk utrzymywanych w klasie IT6 należy uwzględnić samą niepewność pomiaru: różnica dwóch stopni między sprawdzianem a przedmiotem obrabianym wystarczy, aby odczytać błąd jednego mikrona w otworze o średnicy pięćdziesięciu milimetrów.
O pasowaniu wału przekładni i jego łożyska decyduje się wspólnie: tolerancja wału, tolerancja pierścienia wewnętrznego łożyska i okrągłość obu elementów. Częstym błędem jest obserwowanie tylko wymiaru wału i ignorowanie okrągłości i chropowatości powierzchni. Przy tym samym wciskaniu wał o słabej okrągłości odkształca pierścień wewnętrzny w elipsę, co powoduje zmianę luzów łożyskowych, a co za tym idzie wzrost hałasu i temperatury.
Dlatego takie części są lepiej obrabiane przez jednego dostawcę lub przynajmniej w ramach jednego systemu odniesienia. W przypadku podziału na dwa sklepy bardzo często zdarza się, że każdy z nich przechodzi kontrolę pomyślnie, a montaż kończy się niepowodzeniem. W ocenie dostawcy dobrze sprawdza się bezpośrednie pytanie: czy przekładnia i gniazdo łożyska są obrabiane w tym samym mocowaniu na tej samej maszynie?
Dokładności przekładni nie można zapewnić samodzielnie za pomocą maszyny współrzędnościowej. Maszyna współrzędnościowa mierzy rozmiar otworu, bicie czołowe i położenie rowka wpustowego, ale tolerancje profilu i skoku wymagają ciągłego sondowania wzdłuż ewolwenty, co oznacza centrum pomiarowe kół zębatych lub dedykowany tester ewolwenty. Wiele ofert obiecuje pełną kontrolę CMM, gdy kształt zęba nigdy nie został faktycznie zweryfikowany.
Jest to znane źródło sporów akceptacyjnych: część przekazuje dane CMM i nadal narzeka, gdy trafia do obudowy. Przyczyną może być koronowanie profilu, odchylenie kąta pochylenia linii śrubowej lub skumulowany błąd podziałki, a żaden z nich nie występuje w standardowej procedurze maszyny współrzędnościowej.
Wykonalny plan akceptacji jest wielowarstwowy. W pierwszym artykule znajduje się pełny raport z centrum pomiaru kół zębatych obejmujący profil, skok, podziałkę i bicie promieniowe. W seriach produkcyjnych wykorzystuje się kontrolę kompozytu z dwóch stron jako szybki ekran, z okresowym pobieraniem próbek z powrotem do centrum pomiarowego. Maszyny dwuboczne są tanie i wystarczająco szybkie, aby zapewnić stuprocentową kontrolę, ale pokazują tylko błąd złożony i nie mogą stwierdzić, który element jest uszkodzony, więc obie metody muszą działać razem.
Jedna uwaga dotycząca samego pomiaru: centrum pomiaru kół zębatych jest bardziej wrażliwe na kalibrację i temperaturę niż maszyna współrzędnościowa, a punktem odniesienia jest dwadzieścia stopni plus minus jeden. Przeglądanie dziennika temperatur w pomieszczeniu metrologicznym podczas audytu mówi więcej niż tabliczka znamionowa maszyny.
Po pierwsze, czy nawęglanie i hartowanie jest wykonywane wewnętrznie, czy zlecane na zewnątrz, a jeśli jest to zlecane na zewnątrz, czy obróbka cieplna posiada certyfikat CQI-9? Po drugie, czy można dostarczyć zmierzone dane dotyczące zniekształceń, ze średnią i odchyleniem standardowym pogrupowane według materiału i grubości ścianki? Po trzecie, w jaki sposób ustala się naddatek na szlifowanie i czy przeprowadzono procedurę sprawdzającą? Po czwarte, w jaki sposób zapewniana jest spójność partii — czy istnieje SPC i zarządzanie trwałością narzędzi?
Niewielu dostawców odpowiada na wszystkie cztery pytania jednoznacznie, ale ci, którzy to robią, zazwyczaj podają realistycznie, bo wiedzą, że nie stracą pieniędzy na złomie. Tworząc krótką listę chińskiej fabryki obróbki precyzyjnej lub chińskiego producenta części CNC, jako pierwszy filtr użyj możliwości obróbki cieplnej; mówi znacznie więcej niż tylko listę wyposażenia.
Podaj nam swój scenariusz projektu i wymagania, a my dopasujemy odpowiednie rozwiązanie i przedstawimy wycenę w ciągu 24 godzin.
Uzyskaj bezpłatną wycenęFrezowanie i toczenie CNC, gięcie i tłoczenie blach, szlifowanie i polerowanie – fabryka posiada własne możliwości w zakresie projektowania form i produkcji, a także kompleksową realizację od prototypowania pojedynczych elementów po produkcję masową. Shenzhen i Huizhou są ze sobą połączone, co umożliwia personalizację na podstawie rysunków i próbek. Warunki handlowe są opcjonalne EXW / FOB / CIF / DDP i posiadają certyfikat systemu jakości PPAP i ISO9001.
Dowiedz się o rozwiązaniach w zakresie dostosowywania części precyzyjnych →