In diesem Dokument werden die Eigenschaften unterschiedlicher Arten von Spänen untersucht, die bei der Zahnradbearbeitung entstehen, und das entsprechende Behandlungsschema beschrieben, das technische Unterstützung für die automatische Herstellung von Zahnradteilen bietet.
01. Forschungshintergrund
Das Konzept „Made in China 2025“ und „Industrie 4.0“ hat die Richtung für die Transformation und Modernisierung der chinesischen Fertigungsindustrie in der Zukunft vorgegeben. Die rasante Entwicklung von Industrierobotern, des Internets und hochpräziser hydraulischer Vorrichtungen hat die Voraussetzungen für die automatische Teileverarbeitung geschaffen. Die automatische Verarbeitung kann die Konsistenz der Produktverarbeitungsqualität sicherstellen, die Produktionseffizienz verbessern, den Produktherstellungszyklus verkürzen und schnell auf die Marktnachfrage reagieren.
02. Übersicht über die Produktionslinie für automatische Getriebe
Als unabhängige automatische Produktionslinie beim Bau des Windkraft-Industrieparks bildet die automatische Getriebeproduktionslinie eine Gruppeneinheit von Scheibengetriebeteilen mit demselben oder einem ähnlichen Verarbeitungsprozess gemäß den Prinzipien und Merkmalen der Gruppentechnologie. Die automatische Produktionslinie ist gemäß dem Verarbeitungsprozessfluss der Teile als lineares Layout konzipiert und integriert automatisches Laden und Entladen, Verarbeiten, Transportieren, Reinigen, Online-Erkennen und Informationssammeln von Teilen. Ziel ist es, ein Benchmark-Projekt für intelligente Fertigung im Inland aufzubauen.
Im Vergleich zu Massenteilen wie Motorgehäusen von Autos und Eisenbahnrädern ist der Verarbeitungsprozess von Zahnradteilen langwierig und komplex, umfasst mehrere Schneidprozesse und weist große Unterschiede in der Ausrüstung zwischen den einzelnen Verarbeitungsprozessen auf. Die wichtigsten technologischen Prozesse bei Zahnradteilen sind das Wälzfräsen mit einer Wälzfräsmaschine, das Feindrehen mit einer Drehbank, das Schleifen mit einer Schleifmaschine und das Schleifen mit einer Zahnradschleifmaschine.
03. Chiptyp der automatischen Getriebeproduktionslinie
Im Vergleich zur Verarbeitungstechnologie von Teilen wie Schalengussteilen werden Zahnräder in mehreren Prozessen verarbeitet. Jeder Prozess umfasst unterschiedliche Arten von Bearbeitungsmaschinen, und die Verarbeitungsprinzipien der Werkzeugmaschinen sind sehr unterschiedlich. Im Vergleich zu den einzelnen Spanarten aus Gusseisen ist das von Zahnradbearbeitungsmaschinen verwendete Kühlmittel anders, und der erzeugte Span hat auch eine andere Form.
3.1 Drehmaschinenchip
Beim präzisen CNC-Drehen wird Emulsion zur Kühlung verwendet, und die entstehenden Späne sind lange Locken. Bevor die Späne in den Späneförderer der Werkzeugmaschine abgegeben werden, kommen sie mit dem Kühlmittel der Werkzeugmaschine in Kontakt, und eine bestimmte Menge Kühlmittel bleibt auf den Spänen zurück. Der Drehspan ist in Abbildung 1 dargestellt.
3.2 Wälzfrässpan
Die Wälzfräsmaschine wird durch Kühlöl gekühlt und die entstehenden Späne sind feine und kurze Späne. Im Allgemeinen ist die Marke des Kühlöls Flowserve hfn32le. Es bleibt mehr Kühlöl auf den Spänen zurück und das Kühlöl ist teuer. Das herkömmliche Spanabfuhrsystem verwendet den magnetischen Spanförderer, um die Späne zum Spanabfuhrwagen mit Filtersieb zu transportieren. Ein Teil des Kühlöls sickert unter Einwirkung der Schwerkraft in das Filtersieb am Boden des Spanabfuhrwagens und wird regelmäßig recycelt; der größte Teil des Kühlöls wird mit den Spänen ausgetragen, was zu großem Abfall führt und die Umwelt verschmutzt. Der Wälzfrässpäne ist in Abbildung 2 dargestellt.
3.3 Schleifstaub
Beim Schleifen werden hauptsächlich die Innenbohrung und die Stirnfläche der Scheibenzahnradteile bearbeitet. Zur Kühlung wird Emulsion verwendet, wodurch hauptsächlich flockiger Verschleiß entsteht, der eine bestimmte Menge Kühlmittel enthält. Verschleißrückstände können nicht recycelt werden und auch nicht zusammen mit Drehspänen und Zahnradfrässpänen behandelt werden, sondern können nur entsorgt werden. Der Verschleißrückstand einer gewöhnlichen Schleifmaschine ist in Abbildung 3 dargestellt.
3.4 Schleifstaub
Das Kühlöl von Zahnradschleifmaschinen wird im Allgemeinen von der Marke Flowserve hsg211le verwendet. Die entstehenden Späne sind Zahnradschleifspäne aus Schwamm mit starker Adsorptionskraft. In den Schleifspänen bleibt viel Kühlöl zurück, und das Kühlöl ist teuer. Das herkömmliche Spanabfuhrsystem befördert die Schleifspäne über den Papierbandfilter zum Spanabfuhrwagen mit Filtersieb. Ein Teil des Kühlöls sickert unter Einwirkung der Schwerkraft in das Filtersieb am Boden des Spanabfuhrwagens und wird regelmäßig aufgefangen. Der größte Teil des Kühlöls wird mit den Schleifspänen ausgestoßen, was zu großer Verschwendung und Umweltverschmutzung führt. Die Zahnradschleifspäne können weder recycelt noch zusammen mit Drehspänen und Zahnradfrässpänen behandelt werden. Die Schleifspäne sind in Abbildung 4 dargestellt.
04. Chip-Handling-System der automatischen Zahnrad-Produktionslinie
Die in der Automatikgetriebe-Produktionslinie verwendeten Späne werden entsprechend ihrer Eigenschaften in wiederverwertbare Späne und Abfallspäne unterteilt. Wiederverwertbarer Schrott ist Stahlschrott, der gleichmäßig entladen und gesammelt werden kann. Die Abfallspäne müssen separat recycelt werden, und die öligen Bestandteile können recycelt werden. Das Sammeln und Wiederverwenden des Kühlöls vor der Spanabfuhr spart nicht nur Kosten, sondern schont auch die Umwelt.
Der größte Teil des Verschleißes besteht aus flockigem Abfall, der viel Platz einnimmt und nicht zusammen mit dem Stahlabrieb über den Späneförderer abtransportiert werden kann. Verschleiß enthält große Mengen Emulsion oder Kühlöl, deren direkter Transport zeitaufwändig und mühsam ist und die Werkstatt leicht verschmutzen kann. In der Werkstatt für automatische Produktion verwenden einige Unternehmen aufgrund der unterschiedlichen Prozessausrüstung und Werkstattanordnung der zu verarbeitenden Teile ein zentralisiertes Trenn- und Filterbehandlungssystem mit zentraler Rohrleitung, um die Spanflüssigkeit in einem speziellen Teil der Werkstatt zu behandeln. Der Nachteil dabei ist, dass eine große Menge Kühlmittel erforderlich ist, um den Verschleiß abzutransportieren. Für gewöhnliche Schleifmaschinen und Zahnradschleifmaschinen mit unterschiedlichen Kühlmitteln werden ähnliche Geräte verteilt und es müssen unterschiedliche Spanabfuhr- und Flüssigkeitsrücklaufleitungen entworfen werden, was teuer ist.
In Kombination mit der tatsächlichen Situation des Unternehmens ist es sinnvoller, das Schema einer hydraulischen Blockextrusionsmaschine auszuwählen. Abbildung 5 zeigt den Schleifspanpresseffekt einer vom Hersteller bereitgestellten hydraulischen Blockextrusionsmaschine. Die Schleifrückstände werden nach dem Pressen des Blocks in den speziellen Aufnahmekorb gegeben und regelmäßig mit einem automatischen Nachführwagen oder Gabelstapler abtransportiert. Um die Investitionskosten zu sparen, können wir auch das Schema einer zentralisierten Behandlung in Betracht ziehen, nachdem die Spanentfernung mehrerer in Reihe geschalteter Zahnradschleifmaschinen erfolgt ist. Dies spart nicht nur die Ausrüstungsinvestition, sondern reduziert auch den Platzbedarf des Spanentfernungsmechanismus jeder Werkzeugmaschine und optimiert die Umgebung vor Ort.
Die Wirkung des Pressöldruckblocks ist für die Rückgewinnung des Kühlöls aus Wälzfrässpänen nicht ideal. Laut Testüberprüfung kann eine große Menge Kühlöl aus Wälzfrässpänen durch einen Zentrifugaltrockner zurückgewonnen werden. Ein Zentrifugaltrockner wird zwischen dem sekundären Späneförderer und dem Hauptspäneförderer der Werkzeugmaschine eingefügt. Der Trockner kann das Restöl aus den Wälzfrässpänen auswerfen, es recyceln und zur Wiederverwendung filtern, und die Wälzfrässpäne werden über den Hauptspäneförderer abgeführt.
Die getrockneten Wälzfrässpäne und zerkleinerten Drehspäne werden über das zentrale Spanabfuhrsystem gleichmäßig zum Spanauslass transportiert. Anschließend kann der Block intensiv gepresst werden, wodurch das Volumen der Eisenspäne um mehr als 90 % reduziert und der Transportaufwand und die Transportkosten gesenkt werden.
Fazit
Die OEM-CNC-Bearbeitung von Zahnradteilen ist langwierig und komplex und umfasst mehrere Schneidprozesse. Durch Untersuchung der Eigenschaften verschiedener Späne, die bei der Zahnradbearbeitung entstehen, insbesondere der Behandlung von gewöhnlichen Verschleißspänen und Zahnradschleifspänen, die in der Literatur selten erwähnt werden, sowie der Rückgewinnung und Wiederverwendung von Kühlöl in Zahnradwälzfrässpänen und Zahnradschleifspänen, werden die bei der Zahnradbearbeitung entstehenden Späne in zwei Kategorien unterteilt: wiederverwertbar und Abfallbehandlung. Die langen Stahlspulenspäne werden entladen und am Ende des Späneförderers mit den feinen Spulenspänen gleichmäßig gepresst. Die Zahnradwälzfrässpäne werden nach der Zentrifugalölabweisung entladen. Die Zahnradschleifspäne und gewöhnlichen Schleifspäne werden mit Öldruckblöcken verpackt und regelmäßig mit automatischen Verfolgungswagen oder Gabelstaplern verarbeitet, was technische Unterstützung für die automatische Herstellung von Zahnradteilen bietet.
