Prelucrarea arborilor

Prelucrarea arborilor

Ca componente de bază ale sistemelor de transmisie mecanică, produsele din categoria arborilor preiau responsabilitățile critice de transmitere a puterii, poziționarea pieselor de prelucrat și încărcarea portantă. Calitatea prelucrării lor determină în mod direct precizia operațională, stabilitatea și durata de viață a întregii mașini. Prelucrarea arborilor este un proces de fabricație de precizie care cuprinde mai multe materiale, specificații și tehnici. Poate produce diverse tipuri de arbori, inclusiv arbori în trepte, arbori simpli, arbori cavi, arbori canelați și arbori excentrici, deservind diverse domenii precum industria auto, mașini-unelte, energia eoliană, utilaje de construcții și industria aerospațială. De la arbori de motor în miniatură la arbori de ax pentru echipamente grele, este necesară prelucrarea standardizată și personalizată pentru a satisface cerințe operaționale specifice.

Condiția esențială pentru prelucrarea arborilor este selecția materialului și pregătirea semifabricatelor, deoarece diferite condiții de operare impun cerințe semnificativ diferite privind materialele. Materialele utilizate în mod obișnuit includ oțelul carbon 45#, oțelul aliat 40Cr, oțelul inoxidabil, aliajul de titan și aliajul de aluminiu. Printre acestea, oțelul carbon 45# este potrivit pentru arbori sub sarcini normale, iar tenacitatea și rezistența sa pot fi îmbunătățite prin călire și revenire. Oțelul aliat 40Cr este adaptat pentru aplicații grele și rezistente la uzură, fiind utilizat pe scară largă în arborii de transmisie auto și fusurile mașinilor-unelte. Arborii din oțel inoxidabil se concentrează pe nevoile de rezistență la coroziune, fiind utilizați în mod obișnuit în utilajele chimice și alimentare. Materiale speciale precum aliajul de titan și aliajele pentru temperaturi înalte sunt potrivite pentru domenii de înaltă calitate, cum ar fi industria aerospațială. Semifabricatele sunt de obicei preparate prin forjare, turnare sau tăiere de profile. Semifabricatele forjate pot întări structura granulară a metalului, îmbunătățind rezistența la impact a arborelui, făcându-le potrivite pentru arbori grei. Semifabricatele turnate sunt mai potrivite pentru arbori cu structuri complexe și oferă costuri mai mici.

Procesul de prelucrare a arborilor urmează o secvență standardizată de prelucrare brută - semifinisare - finisare - tratament termic - tratament de suprafață - inspecție, fiecare pas fiind coordonat precis pentru a asigura acuratețea. Etapa de prelucrare brută se concentrează în principal pe îndepărtarea adaosului brut și pe modelarea inițială, utilizând de obicei procese de strunjire și frezare. Profilele de bază ale arborilor sunt formate rapid folosind strunguri convenționale sau strunguri CNC, lăsând un adaos de prelucrare rezonabil. Semifinisarea se concentrează pe îmbunătățirea preciziei, efectuând strunjire și frezare fină a pieselor cheie, cum ar fi umerii arborelui, diametrele exterioare și canalele de pană, controlând toleranțele dimensionale în limita a ±0,05 mm. Finisarea este etapa centrală, utilizând rectificarea, honuirea și alte procese. Pentru arborii de înaltă precizie (de exemplu, axele mașinilor-unelte de precizie), rectificarea cilindrică externă și rectificarea cilindrică internă sunt utilizate pentru a controla precizia dimensională în limita a ±0,001 mm, asigurând în același timp că toleranțele geometrice, cum ar fi coaxialitatea și rotunjimea, respectă standardele.

Tratamentul termic și tratamentul suprafeței sunt procese auxiliare critice pentru îmbunătățirea performanței arborilor, necesitând o selecție specifică în funcție de material și condițiile de funcționare. Tratamentul termic include călirea și revenirea, călirea, revenirea, cementarea, nitrurarea etc. Călirea și revenirea pot oferi un echilibru bun între rezistență și tenacitate. Călirea urmată de revenire poate îmbunătăți duritatea suprafeței, fiind potrivită pentru arbori rezistenți la uzură. Procesele de cementare și nitrurare pot crește duritatea suprafeței și rezistența la uzură, menținând în același timp tenacitatea miezului, ceea ce le face potrivite pentru scenarii de transmisie de mare viteză și sarcini grele. Tratamentele de suprafață includ zincarea, cromarea, înnegrirea, fosfatarea etc. Zincarea și cromarea sunt utilizate pentru prevenirea coroziunii și a ruginii. Înnegrirea îmbunătățește rezistența la uzură a suprafeței și estetica, satisfăcând nevoile de utilizare în diferite medii.

Inspecția de precizie și controlul calității se desfășoară pe tot parcursul procesului de prelucrare a arborilor și sunt esențiale pentru asigurarea calificării produsului. Măsurătorile în timp real sunt efectuate în timpul prelucrării folosind șublere, micrometre, comparatoare cu cadran etc. Pentru arborii de înaltă precizie, se utilizează echipamente de precizie precum mașinile de măsurat în coordonate (CMM), testerele de rotunjime și testerele de rugozitate a suprafeței pentru a inspecta complet precizia dimensională, toleranțele geometrice, rugozitatea suprafeței și alți indicatori. În plus, valorificarea capacităților de control automat ale echipamentelor de prelucrare CNC (strunguri CNC, mașini de rectificat CNC) reduce intervenția manuală și erorile de prelucrare, permițând producția de masă consistentă de arbori. În plus, pentru produsele personalizate pentru arbori, planul de proces și parametrii de prelucrare trebuie optimizați pe baza cerințelor operaționale specifice ale clientului pentru a se asigura că arborele este potrivit pentru asamblarea reală și nevoile operaționale.

Pe măsură ce industria de producție a mașinilor avansează spre precizie și inteligență ridicată, tehnologia de prelucrare a arborilor este, de asemenea, modernizată continuu. Adoptarea unor tehnologii precum prelucrarea CNC, prelucrarea pe 5 axe și inspecția digitală a îmbunătățit semnificativ eficiența și precizia prelucrării arborilor. Aplicarea de noi procese, cum ar fi semifabricatele imprimate 3D și tratamentul termic cu laser, extinde opțiunile de materiale și limitele de performanță ale prelucrării arborilor. În viitor, prelucrarea arborilor va pune un accent mai mare pe fabricația ecologică, eficiență și personalizare. Prin optimizarea proceselor și inovația tehnologică, se vor oferi componente de transmisie de bază de calitate superioară și mai potrivite pentru diverse industrii.