Hionta vai CNC-jyrsintä sisäisiin hampaiden valmistukseen vaihdelaatikoissa: monimutkaisuus ja työkalujen kustannukset

Johdanto

Vaihdelaatikon suunnittelussa tai korjauksessa yksi toistuva haaste on sisäisten hampaiden koneistus. Kaksi yleisintä prosesseja – riippikonekäsittely ja CNC-muototekniikka – herättää usein keskustelua insinöörien keskuudessa siitä, kumpi on parempi. Totuus on, ettei yksi koko sovellu kaikkiin. Oikea valinta riippuu osan geometriasta, tuotantomäärästä ja työkalujen pitkän aikavälin kustannuksista.

Yli vuoden kymmenen ajan vaihdelaatikoiden komponenttien tuotannossa työskenneltyämme olemme käyttäneet sekä hiontapursotetta että CNC-muotoilevia koneita auto-, ilmailu- ja raskaiden laitteiden hankkeisiin. Tässä artikkelissa käymme läpi eroja käytännön esimerkkien avulla, jotta voit arvioida mikä menetelmä vastaa parhaiten tiettyjä hihnapyörrevaatimuksiasi.

Mikä on hiontapursotus?

Hiontapursotus käyttää pitkää, monihammas työkalua, joka leikkaa hihnapyörreprofiilin asteittain sen kulkiessa läpi reiän.

• Paras: Keski- tai suurseriateot, joissa hihnapyörregeometria on standardoitu.

• Cykliaika: Usein alle 20 sekuntia per osa, kun asetukset on valmiit.

• Pintakäsittely: Erinomainen, Ra-arvojen ollessa noin 0,8–1,2 µm.

• Rajoitukset: Korkeat alkuperäiset työkalukustannukset (8 000–20 000 dollaria perässä), rajoittunut joustavuus, kun geometria muuttuu.

Tapaus esimerkiksi: Automaattivaihteiston 5000 kappaleen projektissa siirtyminen muotojyrsinnästä hammaspyöräjyrsintään vähensi kierrosaikaa 78 % ja alensi kustannuksia per osa lähes 4,20 dollarilla. Kun asiakas myöhemmin pyysi ei-standardia muutosta, uusi hammaspyöräjyrsin oli tarpeen – mikä lisäsi kuusi viikkoa ja 12 000 dollaria projektiin.

Mikä on CNC-muotojyrsintä?

CNC-muotojyrsintää (joskus kutsutaan uran tekemiseksi) käytetään yksittäistä työkalua, joka liikkuu edestakaisin sisäpuolella, jolloin leikataan yksi hammaspyörän hampaista kerrallaan.

• Paras: Pieni- tai keskisuuri tuotantosarja, prototyypit tai räätälöidyt hammaspyörägeometriat.

• Cykliaika: Hidas, vaihtelee 3–7 minuutin välillä riippuen hammaspyörän hampaiden lukumäärästä.

• Joustavuus: Työkalujen kustannukset ovat matalat (yleensä 200–500 dollaria muototyökalulle), ja suunnitelmamuutokset vaativat vain CAM-ohjelmiston säätöjä.

• Rajoitukset: Pitempi koneistusaika ja suurempi työkalujen kulumisaste koville materiaaleille.

Työpaja-alueen tietämys: Monimutkaisen 27 hampaan sisäisen hapon valmistuksessa ilmeni työkalun vapausalueongelma, joka teki hammashion valmistuksesta mahdotonta. CNC-muototekniikalla valmistettu osa saavutti hyväksyttävät toleranssit 4,8 minuutissa per osa – edelleen kilpailukelpoinen 300 osan eräkoolle.

Monimutkaisuus ja työkalukustannukset vertailussa

Mikä valmistusmenetelmä kannattaa valita?

Päätös jää usein tasapainottamiseen volyymi vs. joustavuus :

• Jos valmistelet kymmeniä tuhansia vaihdelaatikoita standardihalkaisijan geometrialla → Riippikonekäsittely edullisin valmistuskustannus/osio.

• Jos olet prototyyppikehityksessä, pienosavalmistuksessa tai sinulla on epästandardipintoja → CNC-muototekniikka tarjoaa tarvittavan joustavuuden.

• Varten keskisuuret erät (500–2 000 kappaletta) , monet liikkeet yhdistävät menetelmiä: valmistamalla prototyypit ensin, ja sijoittamalla hiontaan vasta kun geometria on valmis.

Käytännönläheiset viisaudet insinööreille ja ostajille

1. Laske kappaleen elinkaaren määrä ennen kuin päätät hionta-istuimen hankintaan.

2. Tarkista kappaleen geometria ja työkalun vapaus —kaikkia sisäpintoja ei voida hioa.

3. Arvioi tulevat muutosuunnitelmat —yhden hampaan profiilin muutos voi tehdä kalliista hionnan tarpeettomaksi.

4. Harkitse alihankintaa : Jotkin konepajat säilyttävät standardihiontatyökalujen kirjaston kustannusten jakamiseksi useiden asiakkaiden kesken.

Sisähampaiden valmistuksessa vaihdelaatikoissa sekä hionta että CNC-muokkaus ovat toimivia menetelmiä, mutta niiden soveltuvuus riippuu tavoitteistasi. Hionta sopii parhaiten suurille sarjoille ja toistettaviin tehtäviin, kun taas CNC-muokkaus tarjoaa erinomaista joustavuutta monimutkaisiin tai pieniin eriin. Huolellisella harkinnalla hampaiden monimutkaisuuden ja työkalujen kustannusten välillä voidaan välttää turhat kulut ja taata vaihdelaatikon luotettavuus.