Slibning vs. CNC-formning til indvendige fresekanter i gearkasser: Kompleksitet og værktøjsomkostninger

Introduktion

Ved design eller reparation af gearkasser er en af de gentagende udfordringer bearbejdning af indvendige fresekanter. To af de mest anvendte processer – fræsering og CNC-formning – giver ofte anledning til diskussioner blandt ingeniører om, hvilken metode der er bedst. Sandheden er, at der ikke findes en universal løsning. Det rigtige valg afhænger af komponentens geometri, produktionsvolumen og værktøjets totale levetidsomkostninger.

Eftersom vi har arbejdet med produktion af gearkassekomponenter i over et årti, har vores team kørt både fresa- og CNC-formningsmaskiner til projekter inden for bilindustrien, luftfart og tung udstyr. I denne artikel gør vi rede for forskellene med praktiske eksempler, så du kan vurdere, hvilken metode der bedst opfylder dine specifikke splinekrav.

Hvad er fresa?

Fresa bruger et langt værktøj med flere tænder, som gradvist skærer splineprofilen, når det bevæger sig gennem hullet.

• Bedst til: Middelstor til stor seriestørrelse, hvor splinegeometrien er standardiseret.

• Cyklustid: Ofte under 20 sekunder per komponent, når installationen er færdig.

• Overfladebehandling: Udmærket, med Ra-værdier omkring 0,8–1,2 µm.

• Begrænsninger: Høje forudgående værktøjsomkostninger (8.000–20.000 USD per fresa), begrænset fleksibilitet ved ændringer i geometri.

Eksempelvis: I et projekt med 5.000 automobiledelsgear, reducerede overgangen fra formning til fremskæring cyklustiden med 78 % og skar omkostningerne per del ned med næsten 4,20 USD. Men da kunden senere bad om en ikke-standardiseret ændring, krævede det et nyt fremskæringsværktøj – hvilket tilføjede seks uger og 12.000 USD til projektet.

Hvad er CNC-formning?

CNC-formning (nogle gange kaldet fureudskæring) bruger et enkeltstående værktøj, der bevæger sig frem og tilbage inde i boret og skærer ét tandhjulstomme ad gangen.

• Bedst til: Lav til medium produktionsvolumen, prototyper eller tilpassede tandhjulsgeometrier.

• Cyklustid: Langsom, mellem 3 og 7 minutter afhængigt af antallet af furer.

• Fleksibilitet: Værktøjsomkostningerne er lave (typisk 200–500 USD for et formværktøj), og ændringer i design kræver kun ændringer i CAM-programmeringen.

• Begrænsninger: Længere maskintid og større værktøjsslid ved hærdede materialer.

Indsigt fra produktionsstedet: For en reduktionsgearboks til luftfart med en kompleks indvendig spline med 27 tænder, var det ikke engang muligt at bruge fresemetoden på grund af problemer med værktøjsgennemslag. CNC-formning leverede emnet inden for acceptable tolerancer på 4,8 minutter per stykke – stadig konkurrencedygtigt for en seriestørrelse på 300 dele.

Kompleksitet og værktøjsomkostninger sammenlignet

Hvilken proces skal du vælge?

Beslutningen handler ofte om at balancere volumen mod fleksibilitet :

• Hvis du laver titusinder af gearkasser med standard profilgeometri → Fræsering vinder med hensyn til pris per del.

• Hvis du er i prototypudvikling, lavvolumenproduktion eller beskæftiger dig med ikke-standardiserede fremskæringer - Hvad? CNC-formning giver den fleksibilitet, du har brug for.

• Til mellemstore serier (500–2.000 dele) , hybridisere mange virksomheder: de former prototyper først og investerer først i en fremskæring, når geometrien er fastlagt.

Praktiske pointer for ingeniører og købere

1. Beregn levetidsvolumen for dele før du beslutter dig for fremskæreværktøj.

2. Tjek delgeometri og værktøjsgennemgang – ikke alle indvendige fremskæringer kan fremskæres.

3. Vurder fremtidige designændringer – en enkelt ændring i en spline kan gøre en dyr brolægning forældet.

4. Overvej underleverandører : Nogle værksteder opbevarer et bibliotek med standardbrolægninger for at amortisere omkostningerne over flere kunder.

Både brolægning og CNC-formning er afprøvede metoder til fremstilling af indvendige splines i gearkasser, men deres egnethed afhænger af dine prioriteringer. Brolægning er fremragende til højvolumen, gentagelige opgaver, mens CNC-formning giver uslåelig fleksibilitet til komplekse eller projekter med lav mængde. Ved omhyggelig vurdering af kompleksitet og værktøjsomkostninger kan ingeniører og indkøbstjenester undgå unødige udgifter og sikre pålidelighed i gearkasser.