Rozwiertanie a CNC frezowanie kształtowe dla wpustów wewnętrznych w skrzyniach biegów: złożoność i koszty narzędzi

Wprowadzenie

Projektując lub dokonując napraw skrzyni biegów, jednym z powtarzających się problemów jest obróbka wpustów wewnętrznych. Dwa najpowszechniej stosowane procesy – przeciąganie i Tokarka CNC – często prowadzą do dyskusji wśród inżynierów na temat tego, który jest lepszy. Prawda jest taka, że nie ma uniwersalnej odpowiedzi. Odpowiedni wybór zależy od geometrii części, wielkości produkcji oraz długoterminowych kosztów narzędzi.

Działając na rynku produkcji komponentów skrzyń biegów od ponad dekady, nasz zespół posiada doświadczenie w obsłudze zarówno obrabiarek do frezowania głowicą, jak i frezarek CNC w projektach z zakresu motoryzacji, lotnictwa i ciężkiego sprzętu. W tym artykule przedstawimy różnice, wsparte praktycznymi przykładami, aby ułatwić ocenę, która z tych metod najlepiej odpowiada Twoim konkretnym wymaganiom związanych z wpustami wielowypustowymi.

Czym jest frezowanie głowicą (broaching)?

Frezowanie głowicą wykorzystuje długi, wieloostrzowy narządek, który stopniowo wycina profil wpustu podczas przesuwania go przez otwór.

• Najlepszy dla: Średnie i duże serie, w których geometria wpustu jest ustandaryzowana.

• Czas cyklu: Często mniej niż 20 sekund na detal, gdy ustawienie maszyny zostało już dokonane.

• Wykończenie powierzchni: Bardzo dobra, z wartościami chropowatości Ra wynoszącymi około 0,8–1,2 µm.

• Ograniczenia: Wysokie koszty początkowe narzędzia (od 8 000 do 20 000 USD za pojedynczy narządek), ograniczona elastyczność w przypadku zmiany geometrii.

Przykładem może być: W projekcie obejmującym 5000 części takich jak skrzynia biegów samochodowa, zmiana metody z kształtowania na rozwiercanie obniżyła czas cyklu o 78%, a koszt wytworzenia pojedynczej części zmniejszył się o prawie 4,20 USD. Jednak gdy klient poprosił o niestandardową modyfikację, trzeba było wykonać nowy rozwierak – co wydłużyło czas realizacji projektu o sześć tygodni i zwiększyło koszty o 12 000 USD.

Czym jest kształtowanie CNC?

Kształtowanie CNC (czasem nazywane rowkowaniem) wykorzystuje narzędzie jednopunktowe, które porusza się w przód i w tył wewnątrz otworu, wykonując po jednym zębie tulei wpustowej naraz.

• Najlepszy dla: Produkcja niskoseryjna i średnioseryjna, prototypy lub niestandardowe geometrie tulei wpustowych.

• Czas cyklu: Wolniejsze, od 3 do 7 minut w zależności od liczby wpustów.

• Elastyczność: Niski koszt narzędzi (zwykle od 200 do 500 USD za narzędzie kształtowe), a zmiany projektowe wymagają jedynie modyfikacji programu CAM.

• Ograniczenia: Dłuższy czas obróbki i większy zużycie narzędzi przy materiałach hartowanych.

Spostrzeżenie z warsztatu: Dla reduktora lotniczego z złożonym wpustem wewnętrznym o 27 zębach, szlify nie były nawet możliwe ze względu na problemy z dostępem narzędzi. Tokarka CNC wykonała detal z dopuszczalnymi tolerancjami w czasie 4,8 minuty na sztukę – nadal konkurencyjny wynik dla partii 300 sztuk.

Złożoność i koszty narzędzi porównane

Który proces należy wybrać?

Decyzja często sprowadza się do równoważenia wolumin kontra elastyczność :

• Jeśli robisz dziesiątki tysięcy skrzyń biegów ze standardową geometrią wpustu → Przeciąganie wygrywa pod względem kosztu za część.

• Jeśli działasz w zakresie rozwoju prototypów, produkcji małych serii lub masz do czynienia z nietypowymi gwintami - Nie, nie. Tokarka CNC zapewnia elastyczność, której potrzebujesz.

• Do średnich seriach (500–2000 sztuk) , wiele zakładów łączy metody: tworzy prototypy ręcznie, a następnie inwestuje w narzędzie do gwintowania tylko raz, gdy geometria zostanie ustalona.

Praktyczne wnioski dla inżynierów i zakupowych

1. Oblicz całkowitą liczbę części do produkcji zanim zdecydujesz się na narzędzia do gwintowania.

2. Sprawdź geometrię części i dostęp narzędzi – nie wszystkie gwinty wewnętrzne można wykonać metodą przeciągania.

3. Oceń przyszłe zmiany w projektowaniu —niewielka modyfikacja jednej ścieżki może uczynić drogi narzędzie do frezowania gwintów przestarzałym.

4. Rozważ zlecenie prac podwykonawcy : Niektóre warsztaty maszynowe posiadają bibliotekę standardowych narzędzi do frezowania gwintów, co pozwala rozłożyć kosztów na wielu klientów.

Frezowanie gwintów oraz kształtowanie CNC to sprawdzone metody wykonywania gwintów wewnętrznego w skrzyniach biegów, jednak ich stosowanie zależy od priorytetów. Frezowanie gwintów doskonale sprawdza się w produkcji seryjnej i powtarzalnych zleceniach, natomiast kształtowanie CNC oferuje nieosiągalną wcześniej elastyczność w przypadku skomplikowanych lub mało licznych projektów. Dokładnie analizując złożoność i koszty narzędzi, inżynierowie i zespoły zakupowe mogą uniknąć niepotrzebnych wydatków i zagwarantować niezawodność skrzyni biegów.