Διεργασία Broaching έναντι CNC Shaping για Εσωτερικά Δόντια Στους Μειωτήρες: Πολυπλοκότητα & Κόστος Εργαλείων

Εισαγωγή

Κατά τη σχεδίαση ή την επισκευή μειωτήρων, μία συχνή πρόκληση είναι η κατεργασία εσωτερικών δοντιών. Δύο από τις πιο συνηθισμένες διεργασίες – βελτίωση με βραχυντή και Κατεργασία CNC – προκαλούν συχνά συζητήσεις ανάμεσα στους μηχανικούς για το ποια είναι καλύτερη. Η αλήθεια είναι πως δεν υπάρχει μια λύση που να ταιριάζει σε όλα. Η σωστή επιλογή εξαρτάται από τη γεωμετρία του εξαρτήματος, τον όγκο παραγωγής και το μακροπρόθεσμο κόστος των εργαλείων.

Έχοντας ασχοληθεί με την παραγωγή εξαρτημάτων κιβωτίων ταχυτήτων για πάνω από μια δεκαετία, η ομάδα μας έχει εμπειρία σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας με μηχανές εκτροπής (broaching) και εργαλειομηχανές CNC για έργα στην αυτοκινητοβιομηχανία, την αεροναυπηγική και τον βαρύ εξοπλισμό. Σε αυτό το άρθρο, θα αναλύσουμε τις διαφορές παρέχοντας πρακτικά παραδείγματα, ώστε να μπορείτε να αξιολογήσετε ποια μέθοδος ταιριάζει καλύτερα στις συγκεκριμένες απαιτήσεις σας ως προς τις δαντοτροχιές.

Τι είναι η εκτροπή (broaching);

Η εκτροπή χρησιμοποιεί ένα μακρύ εργαλείο με πολλαπλά δόντια το οποίο διαδοχικά διαμορφώνει το προφίλ της δαντοτροχιάς καθώς περνάει μέσα από την οπή.

• Καλύτερο για: Για παραγωγή μεσαίων έως μεγάλων ποσοτήτων, όπου η γεωμετρία της δαντοτροχιάς είναι τυποποιημένη.

• Χρόνος Κύκλου: Συχνά λιγότερο από 20 δευτερόλεπτα ανά εξάρτημα, αφού ολοκληρωθεί η ρύθμιση.

• Επιφάνεια Φινιρίσματος: Πολύ καλή, με τιμές Ra περίπου 0,8–1,2 µm.

• Περιορισμοί: Υψηλό αρχικό κόστος εργαλείων (8.000–20.000 δολάρια ανά εργαλείο εκτροπής), περιορισμένη ευελιξία σε περίπτωση αλλαγής της γεωμετρίας.

Παράδειγμα: Σε ένα έργο αυτοκινητοβιομηχανικού κιβωτίου ταχυτήτων 5.000 τεμαχίων, η αλλαγή από τη διαμόρφωση σε επίπεδη τομή μείωσε τον χρόνο κύκλου κατά 78% και μείωσε το κόστος ανά τεμάχιο κατά σχεδόν 4,20 δολάρια. Ωστόσο, όταν ο πελάτης ζήτησε αργότερα μια μη τυποποιημένη τροποποίηση, απαιτείτο ένα νέο εργαλείο επίπεδης τομής, προσθέτοντας έξι εβδομάδες και 12.000 δολάρια στο έργο.

Τι είναι η CNC διαμόρφωση;

Η CNC διαμόρφωση (που μερικές φορές ονομάζεται εγκοποποίηση) χρησιμοποιεί ένα εργαλείο μονού σημείου που κινείται επαναληπτικά μέσα στην οπή, κόβοντας ένα δόντι της εγκοπής τη φορά.

• Καλύτερο για: Παραγωγή χαμηλής έως μέσης ποσότητας, πρωτότυπα ή προσαρμοσμένες γεωμετρίες εγκοπών.

• Χρόνος Κύκλου: Πιο αργή, περιμένοντας από 3 έως 7 λεπτά ανάλογα με τον αριθμό των εγκοπών.

• Ευελιξία: Το κόστος εργαλείων είναι χαμηλό (συνήθως 200–500 δολάρια για ένα εργαλείο τύπου φόρμας) και οι αλλαγές σχεδίασης απαιτούν μόνο προσαρμογές στο CAM.

• Περιορισμοί: Μεγαλύτερος χρόνος κατεργασίας και υψηλότερη φθορά των εργαλείων για σκληρές πρώτες ύλες.

Γνώση από την παραγωγική: Για έναν μειωτήρα πολυσύνθετης εσωτερικής οδόντωσης 27 δοντιών σε αεροναυπηγική εφαρμογή, η επεξεργασία με ραβδώματα δεν ήταν καν εφικτή λόγω προβλημάτων καθαρισμού του εργαλείου. Η κατεργασία με CNC shaping παρήγαγε το εξάρτημα εντός αποδεκτών ανοχών σε 4,8 λεπτά ανά κομμάτι – παραμένοντας ανταγωνιστική ακόμη και για παρτίδα 300 τεμαχίων.

Συνολικό κόστος πολυπλοκότητας και εργαλείων

Ποια διαδικασία να επιλέξετε;

Η απόφαση συνήθως εξαρτάται από την ισορροπία όγκου παραγωγής έναντι ευελιξίας :

• Εάν πρόκειται να κατασκευάσετε δεκάδες χιλιάδες κιβώτια ταχυτήτων με καθιερωμένη γεωμετρία δαγκάνας → Βελτίωση με βραχυντή κερδίζει ως προς το κόστος ανά εξάρτημα.

• Αν βρίσκεστε σε ανάπτυξη πρωτοτύπων, παραγωγή μικρών ποσοτήτων ή αντιμετωπίζετε μη τυποποιημένα δόντια συναρμολόγησης - Τι; Κατεργασία CNC παρέχει την ευελιξία που χρειάζεστε.

• Για μεσαίες παρτίδες (500–2.000 τεμάχια) , πολλές επιχειρήσεις υιοθετούν υβριδική προσέγγιση: διαμορφώνουν πρώτα τα πρωτότυπα, και στη συνέχεια επενδύουν σε εργαλείο εσχάρωσης μόνο όταν η γεωμετρία έχει οριστεί.

Πρακτικά Συμπεράσματα για Μηχανικούς και Αγοραστές

1. Υπολογίστε τον συνολικό αριθμό εξαρτημάτων καθ' όλη τη διάρκεια ζωής πριν αποφασίσετε να επενδύσετε σε εργαλεία εσχάρωσης.

2. Ελέγξτε τη γεωμετρία του εξαρτήματος και τον διαθέσιμο χώρο για το εργαλείο —δεν είναι όλες οι εσωτερικές σπειροδοντώσεις κατεργασίμες με ρότορα.

3. Αξιολογήστε μελλοντικές αλλαγές στο σχεδιασμό —μια μικρή ρύθμιση στη σπειροδόντωση μπορεί να καθιστά παρωχημένο έναν ακριβό ρότορα.

4. Εξετάστε την υπεργολαβία : Ορισμένα μηχανουργεία διατηρούν βιβλιοθήκη με τυποποιημένους ρότορες για να εξαπλώνουν το κόστος σε πολλούς πελάτες.

Η κατεργασία με ρότορα και η κατεργασία με CNC είναι δύο αποδεδειγμένες μέθοδοι για την παραγωγή εσωτερικών σπειροδοντώσεων σε κιβώτια ταχυτήτων, ωστόσο η καταλληλότητά τους εξαρτάται από τις προτεραιότητές σας. Η κατεργασία με ρότορα ξεχωρίζει σε εργασίες μεγάλου όγκου και επαναληπτικές, ενώ η κατεργασία με CNC προσφέρει ανυπέρβλητη ευελιξία για πολύπλοκα ή μικρής ποσότητας έργα. Με την προσεκτική αξιολόγηση της πολυπλοκότητας και του κόστους των εργαλείων, οι μηχανικοί και οι ομάδες προμηθειών μπορούν να αποφεύγουν περιττές δαπάνες και να διασφαλίζουν την αξιοπιστία των κιβωτίων ταχυτήτων.