Broaching vs. CNC Shaping pre Interné Hrebeňovanie v Prevodovkách: Zložitosť a Náklady na Nástroje

Úvod

Pri návrhu alebo oprave prevodoviek je jednou z opakujúcich sa výziev obrábanie interných hrebeňov. Dva najčastejšie používané procesy – prúžkovanie a CNC frézovanie – často vyvolávajú diskusie medzi inžiniermi o tom, ktorý je lepší. Pravda je taká, že neexistuje univerzálna odpoveď. Správna voľba závisí od geometrie súčiastky, výrobného objemu a dlhodobých nákladov na nástroje.

Naši tím má viac ako desaťročnú skúsenosť výrobe komponentov pre prevodovky a spracoval už stovky projektov pre automobilový priemysel, letecký priemysel a ťažké strojárstvo, pričom využívali broaching stroje aj CNC hobľovačky. V tomto článku vám vysvetlíme rozdiely medzi týmito metódami na praktických príkladoch, aby ste vedeli vyhodnotiť, ktorá metóda najlepšie vyhovuje vašim konkrétnym požiadavkám na drážkovanie.

Čo je broaching?

Broaching využíva dlhý nástroj s viacerými zubmi, ktorý postupne opracúva drážkový profil pri prechode cez otvor.

• Najlepší na: Stredné až vysoké série, kde je geometria drážok štandardizovaná.

• Čas cyklu: Často menej ako 20 sekúnd na súčiastku po dokončení nastavenia.

• Povrchová úprava: Vynikajúca, s hodnotami Ra okolo 0,8–1,2 µm.

• Obmedzenia: Vysoké náklady na nástroje ($8 000–$20 000 na jeden broach), obmedzená pružnosť pri zmene geometrie.

Príklad z praxe: Pri projekte s 5 000 automobilovými prevodovkami zníženie cyklu o 78 % a náklady na diel o takmer 4,20 USD prinieslo prepnutie z tvárnenia na dierňovanie. Keď však zákazník neskôr požiadal o neštandardnú úpravu, bol potrebný nový dierňovací nástroj, čo projektu predĺžilo lehotu o šesť týždňov a pridalo náklady vo výške 12 000 USD.

Čo je CNC tvárnenie?

CNC tvárnenie (niekedy nazývané aj drážkovanie) využíva jednobodový nástroj, ktorý sa pohybuje vpravo- vľavo vo vnútri vrtania a postupne obrobuje jedno zubovanie.

• Najlepší na: Výroba v nízkom až strednom objeme, prototypy alebo špeciálne geometrie zubovania.

• Čas cyklu: Pomalšie, trvanie sa pohybuje medzi 3 až 7 minútami v závislosti od počtu zubov.

• Flexibilita: Nástroj je lacnejší (zvyčajne 200–500 USD za formovací nástroj) a úpravy dizajnu vyžadujú iba úpravy CAM programu.

• Obmedzenia: Dlhší čas obrábania a vyššie opotrebovanie nástroja pri kalených materiáloch.

Poznatky z výroby: Pri redukčnej prevodovke pre letecký priemysel so zložitým vnútorným ozubením s 27 zubmi nebol vďaka problémom s voľným priestorom nástroja hobľovanie dokonca ani možné. CNC frézovanie zabezpečilo výrobu súčiastky s akceptovateľnou presnosťou za 4,8 minúty na kus – čo je stále konkurencieschopné pri výrobe 300 kusov.

Zložitosť a náklady na nástroje v porovnaní

Ktorý proces si máte vybrať?

Rozhodnutie často závisí od vyváženia objem vs. flexibilita :

• Ak vyrábate desaťtisíce prevodoviek so štandardnou geometriou ozubeného hriadla → Prúžkovanie víťazstvá z hľadiska nákladov na diel.

• Ak ste v vývoji prototypov, výrobe v malom meradle alebo riešite netypické ozubenia → CNC frézovanie ponúka potrebnú pružnosť.

• Pre stredné série (500–2 000 kusov) , mnohé dielne kombinujú metódy: najprv vytvárajú prototypy, a až keď je geometria hotová, investujú do hobľovacieho nástroja.

Praktické odporúčania pre inžinierov a nákupčích

1. Vypočítajte celkový počet vyrábaných dielov skôr ako sa rozhodnete pre nákup hobľovacich nástrojov.

2. Overte geometriu dielu a dostatočný priestor pre nástroj —nie sú všetky vnútorné drážky hobľovateľné.

3. Vyhodnoťte budúce zmeny v návrhu —jedna úprava drážky môže znevyužiť drahé hoblovačky.

4. Zvážte subdodávateľskú výrobu : Niektoré strojárske dielne uchovávajú knižnicu štandardných hoblovačiek na rozloženie nákladov medzi viacero zákazníkov.

Hobľovanie aj CNC frézovanie sú overené metódy výroby vnútorných drážok v prevodovkách, avšak ich vhodnosť závisí od vašich priorít. Hobľovanie je výhodné pri vysokých sériách a opakovateľných úlohách, zatiaľ čo CNC frézovanie ponúka neobmedzenú flexibilitu pre zložité alebo nízkoobjemové projekty. Dôkladným posúdením zložitosti a nákladov na nástroje môžu inžinieri a nákupné tímy predísť nadbytočným výdavkom a zabezpečiť spoľahlivosť prevodovky.