Broaching vs. CNC tvarování pro vnitřní drážkování převodovek: Složitost a náklady na nástroje

Úvod

Při návrhu nebo opravách převodovek je jednou z opakujících se výzev obrábění vnitřních drážek. Dva nejčastější procesy – protržování a CNC frézování – často vyvolávají diskuse mezi inženýry o tom, který je lepší. Pravda je, že neexistuje univerzální řešení. Správná volba závisí na geometrii součásti, objemu výroby a dlouhodobých nákladech na nástroje.

Naši tým, který pracuje na výrobě komponent převodovek již více než desetiletí, provozoval brožovací stroje i CNC hoblovací stroje pro automobilové, letecké a těžební projekty. V tomto článku rozebereme rozdíly s praktickými příklady, abyste mohli posoudit, která metoda nejlépe odpovídá vašim konkrétním požadavkům na drážkování.

Co je brožování?

Brožování využívá dlouhý nástroj s více zuby, který postupně obrábí profil drážky při průchodu otvorem.

• Nejlepší pro: Střední až vysoké série, kde je geometrie drážek standardizovaná.

• Čas cyklu: Často méně než 20 sekund na dílku po dokončení nastavení.

• Úprava povrchu: Vynikající, s hodnotami Ra kolem 0,8–1,2 µm.

• Omezení: Vysoké počáteční náklady na nástroje (8 000–20 000 USD na jednu brožovací sadu), omezená flexibilita při změně geometrie.

Jako příklad můžeme uvést: V projektu týkajícím se výroby 5 000 automobilových převodovek vedlo přepnutí z tváření na protahování ke snížení výrobního cyklu o 78 % a náklady na dílu klesly téměř o 4,20 USD. Když však zákazník později požádal o netypickou úpravu, bylo nutné pořídit nový protahovací nástroj, což projektu přidalo šest týdnů a 12 000 USD.

Co je CNC tváření?

CNC tváření (někdy označované jako drážkování) využívá nástroj s jediným břitem, který se pohybuje vpravo a vlevo uvnitř vrtání a vytváří zub po zubu jednoho hřebenu.

• Nejlepší pro: Výroba malých až středních sérií, prototypy nebo speciální geometrie hřebenů.

• Čas cyklu: Pomalejší, trvání se pohybuje mezi 3 až 7 minutami v závislosti na počtu hřebenů.

• Flexibilita: Nástrojové náklady jsou nízké (obvykle 200–500 USD za formovací nástroj) a úpravy návrhu vyžadují pouze úpravy v CAM softwaru.

• Omezení: Delší strojní časy a vyšší opotřebení nástrojů u kalených materiálů.

Zkušenost z výroby: U letectví se používá redukční převodovka s komplexním vnitřním drážkováním o 27 zubech, u které nebylo použití broachingu (nástroje na vyfrézování drážek) možné kvůli problémům s prostorem pro nástroj. CNC frézování zajistilo výrobu součásti s přijatelnou tolerancí a výrobní čas 4,8 minuty na kus – stále konkurenceschopné pro dávku 300 kusů.

Složitost a náklady na nástroje ve srovnání

Jaký postup si vybrat?

Rozhodnutí často závisí na vyvážení objem vs. pružnost :

• Pokud vyrábíte desítky tisíc převodovek se standardní geometrií drážek → Protržování vyhrává z hlediska nákladů na díl.

• Pokud se nacházíte ve vývoji prototypů, výrobě malých sérií nebo se zabýváte netypickými drážkami → CNC frézování nabízí potřebnou pružnost.

• Pro střední série (500–2 000 kusů) , mnoho dílen kombinuje metody: nejprve vytváří prototypy a poté investuje do brokace až po potvrzení geometrie.

Praktické závěry pro inženýry a nákupčí

1. Vypočítejte celkové množství dílů po celou životnost než se rozhodnete pro nákup nástrojů pro brokace.

2. Zkontrolujte geometrii dílu a volné prostory nástroje —ne všechny vnitřní drážky lze opracovat protahováním.

3. Hodnocení budoucích konstrukčních změn —nepatrná úprava drážky může znehodnotit drahé nářadí na protahování.

4. Zvažte subdodávku : Některé strojní dílny uchovávají knihovnu standardních protahovacích nástrojů, aby náklady rozložily mezi více zákazníků.

Protahování i CNC frézování jsou osvědčené metody pro výrobu vnitřních drážek v převodovkách, avšak jejich vhodnost závisí na vašich prioritách. Protahování vyniká u velkosériových a opakovaných pracích, zatímco CNC frézování nabízí neomezenou flexibilitu pro složité nebo malosériové projekty. Důkladným posouzením náročnosti a nákladů na nářadí mohou inženýři a nákupní týmy předejít zbytečným výdajům a zajistit spolehlivost převodovek.