Broaching vs. CNC Shaping per a Ranures Internes en Caixes de Canvis: Complexitat i Cost de Ferramentes

Introducció

A l'hora de dissenyar o reparar caixes de canvi, un dels reptes habituals és mecanitzar ranures internes. Dos dels processos més comuns— ranurat i Fresat CNC —soven generar debats entre enginyers sobre quin és millor. La realitat és que no hi ha una resposta única per a tothom. L'elecció correcta depèn de la geometria de la peça, el volum de producció i el cost a llarg termini de les ferramentes.

Després de treballar amb la producció de components per a caixes de canvis durant més d'una dècada, el nostre equip ha operat tant màquines de broaching com fresadores CNC en projectes automotrius, aeroespacials i d'equipament pesat. En aquest article, analitzarem les diferències amb exemples pràctics, perquè puguis avaluar quin mètode s'ajusta millor a les teves necessitats específiques d'entallat.

Què és el Broaching?

El broaching utilitza una eina llarga amb múltiples dents que talla progressivament el perfil de l'entallat a mesura que passa a través del forat.

• Millor per a: Temes mitjans a alts on la geometria de l'entallat és estandarditzada.

• Temps de cicle: Sovent inferior als 20 segons per peça un cop finalitzada la configuració.

• Acabat de superfície: Excel·lent, amb valors Ra d'aproximadament 0,8–1,2 µm.

• Limitacions: Alt cost inicial d'eines ($8.000–$20.000 per broach), flexibilitat limitada quan canvia la geometria.

Per exemple: En un projecte de 5.000 caixes de canvis automotrius, el canvi de forma a esgarratge va reduir el temps de cicle en un 78% i va abaixar el cost per peça en gairebé 4,20 $. Tanmateix, quan el client va sol·licitar posteriorment una modificació no estàndard, es va requerir un nou esgarratge, afegint sis setmanes i 12.000 $ al projecte.

Què és el fresat per control numèric (CNC)?

El fresat per control numèric (de vegades anomenat ranurat) utilitza una eina de punt simple que es mou de forma alternativa dins del forat, tallant una sola ranura de serra a cada pas.

• Millor per a: Producció de baix a mitjà volum, prototips o geometries de ranures personalitzades.

• Temps de cicle: Més lent, oscil·la entre 3 i 7 minuts segons el nombre de ranures.

• Flexibilitat: El cost dels utensilis és baix (normalment entre 200 i 500 $ per a una eina de forma), i els canvis de disseny només requereixen ajustos al CAM.

• Limitacions: Temps de mecanitzat més llargs i un desgast més elevat de les eines per a materials endurits.

Consell en la línia de producció: Per una caixa de reducció aerospacial amb un engranatge intern complex de 27 dents, el ranurat no era ni possible a causa de problemes d'espai de la eina. El fresat amb CNC va permetre obtenir la peça amb toleràncies acceptables en 4,8 minuts per peça, encara competitiva per una sèrie de 300 unitats.

Complexitat i cost de les eines comparats

Quin procés has de triar?

La decisió sovint depèn de l'equilibri entre volum i flexibilitat :

• Si estàs fabricant deu mil o més caixes de canvis amb geometria d'entallatge estàndard → Ranurat guanya en cost per peça.

• Si esteu en desenvolupament de prototips, producció de baix volum o tractant amb entallats no estàndard → Fresat CNC ofereix la flexibilitat que necessites.

• Per tirades mitjanes (500–2.000 peces) , moltes botigues fan una combinació: primer fan els prototips per fresat i després només inverteixen en un entallat quan la geometria ja està definida.

Recomanacions pràctiques per a enginyers i compradors

1. Calcula el volum total de peces al llarg de la seva vida útil abans de decidir-te per l'eina d'entallatge.

2. Verifica la geometria de la peça i el desglossament de les eines —no tots els canals interiors es poden fresar amb barreta.

3. Avalua els canvis de disseny futurs —un petit ajust en un sol canal pot fer que una cara barreta quedi obsoleta.

4. Considera la subtramesa : Algunes tallers mecànics mantenen una biblioteca amb barretes estàndard per distribuir els costos entre diversos clients.

Tant el fresat amb barreta com el fresat CNC són mètodes contrastats per produir canals interiors en caixes de canvis, però la seva adequació depèn de les teves prioritats. El fresat amb barreta destaca en treballs d'alta producció i repetibles, mentre que el fresat CNC ofereix una flexibilitat òptima per a projectes complexos o de baixa quantitat. Envaluant amb cura la complexitat i els costos de les eines, els enginyers i els equips de compres poden evitar despeses innecessàries i garantir la fiabilitat de la caixa de canvis.