歯車が硬すぎて回転させることができず、加工効率を改善する必要がある場合の歯車加工プロセス、切削パラメータ、および工具要件

ギアは自動車産業における主要な基本的な伝達要素です。通常、自動車には 18 ～ 30 個の歯があります。ギアの品質は、自動車の騒音、安定性、耐用年数に直接影響します。歯車加工工作機械は複雑な工作機械システムであり、自動車産業の重要な機器です。アメリカ、ドイツ、日本といった世界の自動車製造大国は、歯車加工工作機械の製造大国でもあります。統計によると、中国の自動車歯車の 80% 以上が国内の歯車製造設備で加工されています。一方、歯車加工用工作機械の60％以上は自動車産業で消費されており、今後も自動車産業が工作機械消費の主体となる。

歯車加工技術

1. 鋳造とブランク製作

熱間型鍛造は、現在でも自動車ギア部品のブランク鋳造プロセスとして広く使用されています。近年、シャフト加工においてクロスウェッジ転造技術が広く普及しています。この技術は、複雑なドアシャフト用のビレットの製造に特に適しています。高精度で後加工代が小さいだけでなく、生産効率も高いです。

2. 正規化

このプロセスの目的は、その後の歯切り加工に適した硬度を得ることと、最終的な熱処理に備えた微細組織を準備して、熱処理変形を効果的に低減することです。歯車鋼の材質は通常20CrMnTiが使用されます。スタッフ、設備、環境の影響が大きいため、ワークピースの冷却速度と冷却均一性の制御が難しく、その結果、大きな硬度のばらつきや不均一な金属組織が生じ、金属の切断や最終的な熱処理に直接影響を及ぼし、結果的に大きな影響を及ぼします。不規則な熱変形と制御不能な部品品質。そこで、等温規格化処理を採用しています。実践により、等温正規化は一般的な正規化の欠点を効果的に変えることができ、製品の品質は安定していて信頼できることが証明されています。

3. 回す

高精度の歯車加工の位置決め要件を満たすために、歯車ブランクはすべて CNC 旋盤で加工され、旋削工具を再研磨することなく機械的にクランプされます。穴径、端面、外径の加工が一度のクランプで同時に完了するため、内穴と端面の垂直性が確保されるだけでなく、質量ギヤブランクの寸法ばらつきも小さくなります。これにより、ギヤブランクの精度が向上し、後続のギヤの加工品質が確保されます。また、NC旋盤加工の高能率化により設備台数も大幅に削減され経済性にも優れています。

4. ホブ加工と歯車の整形

歯車加工には、一般的なホブ盤やギヤシェイパーが今でも広く使われています。調整やメンテナンスには便利ですが、生産効率は低くなります。大容量が完成すると複数の機械を同時に生産する必要があります。コーティング技術の発展により、研削後のホブやプランジャーの再コーティングが非常に便利になりました。コーティングされた工具の耐用年数は、一般に 90% 以上大幅に改善され、工具の交換回数と研削時間が効果的に削減され、大きなメリットが得られます。

5. 髭剃り

ラジアルギヤシェービング技術は、効率が高く、設計された歯形と歯の方向の修正要件を容易に実現できるため、自動車歯車の大量生産に広く使用されています。当社は1995年に技術革新のためイタリア社の特殊ラジアルギヤシェービングマシンを購入して以来、この技術の適用において成熟しており、加工品質は安定していて信頼性があります。

6. 熱処理

自動車の歯車は、良好な機械的特性を確保するために浸炭と焼入れが必要です。熱処理後に歯車研削が不要となる製品には、安定した信頼性の高い熱処理設備が不可欠です。ドイツロイズ社の連続浸炭焼入れ生産ラインを導入し、良好な熱処理結果を実現しています。

7. 研削

主に、熱処理されたギアの内穴、端面、シャフト外径などの部品を仕上げ、寸法精度を向上させ、幾何公差を低減するために使用されます。

歯車加工では、位置決めとクランプにピッチ円治具を採用しており、歯の加工精度と取り付け基準を効果的に確保し、満足のいく製品品質を得ることができます。

8.仕上げ

トランスミッションやドライブアクスルのギヤ部分の凹凸やバリを組立前に検査・清掃し、組立後にそれらに起因する異音や異音を除去するためです。単一ペアのエンゲージメントを通じて音を聞くか、包括的なテスターでエンゲージメントの偏差を観察します。製造会社が生産するトランスミッションハウジング部品には、クラッチハウジング、トランスミッションハウジング、ディファレンシャルハウジングなどがあります。クラッチハウジングやトランスミッションハウジングは耐荷重部品であり、一般にアルミ合金ダイカストを特殊ダイカストで製作します。形は不規則で複雑です。一般的なプロセスの流れは、接合面のフライス加工→加工穴と接続穴の加工→軸受穴の荒ボーリング→軸受穴と位置決めピン穴の細ボーリング→洗浄→漏れテストと検出です。

歯車切削工具のパラメータと要件

浸炭焼入れ後の歯車は著しく変形します。特に大型歯車の場合、浸炭焼入れした外円部や内穴の寸法変形は一般的に非常に大きくなります。しかし、浸炭焼入れ歯車の外周旋削加工には適した工具がありませんでした。「バリン超硬」が開発した焼入れ鋼の強力断続旋削用工具「bn-h20」は、浸炭焼入れ歯車の外周内穴と端面の変形を修正し、最適な断続切削工具を見出し、世界的なブレークスルーを実現しました。超硬工具による断続切削の分野。

歯車の浸炭と焼入れ変形：歯車の浸炭と焼入れ変形は、主に機械加工時に発生する残留応力、熱処理時に発生する熱応力や構造応力、ワークの自重変形などの複合作用によって発生します。特に大型のギアリングやギアの場合、大きなギアリングは弾性率が高く、浸炭層が深く、浸炭時間が長く、自重があるため、浸炭焼入れ後の変形も大きくなります。大歯車軸の変形則：歯先円の外径は明らかな縮小傾向を示しますが、歯車軸の歯幅方向では中央が縮小し、両端が若干拡大します。ギヤリングの変形の法則：大径ギヤリングは浸炭焼入れ後に外径が膨らみます。歯幅が異なる場合、歯幅方向は円錐形または腰太鼓となります。

浸炭焼入れ後の歯車旋削：ギヤリングの浸炭焼入れ変形はある程度制御・低減できますが、完全に回避することはできません。 浸炭焼入れ後の変形修正については、実現可能性について簡単に説明します。浸炭焼入れ後の旋削工具、切削工具の製造。

浸炭焼入れ後の外円、内穴、端面の旋削：浸炭焼入れしたリングギヤの外円、内穴の変形を修正する最も簡単な方法は旋削です。以前は、外国製の超硬工具を含むいかなる工具も、焼き入れ歯車の外周を強力に断続的に切削するという問題を解決できませんでした。バリン超硬を工具の研究開発に招聘し、「HRC60程度の焼入鋼はもちろんのこと、変形代が大きく、焼入鋼の断続切削は常に困難な課題でした。硬化鋼を高速で回転させる場合、ワークピースが断続的な切削を行う場合、工具は硬化鋼を切断する際に毎分 100 回を超える衝撃で加工を完了することになります。これは、工具の耐衝撃性にとって大きな課題となります。」中国ナイフ協会の専門家らはそう言う。1 年間の繰り返しのテストの後、Valin 超硬は、強力な不連続性を備えた硬化鋼旋削用の超硬切削工具のブランドを導入しました。浸炭焼入れ後の歯車外周で旋削実験を行います。

浸炭焼入れ後の円筒歯車の回転実験

大歯車（リングギヤ）は浸炭焼入れ後に大きく変形していました。ギヤリングギヤの外周の変形量は最大2mm、焼入れ後の硬さはhrc60～65でした。当時、お客様は大径研削盤を見つけることが難しく、取り代が大きく研削効率が低すぎました。最後に浸炭焼入れした歯車を回転させました。

切削線速度：50～70m/min、切削深さ：1.5～2mm、切削距離：0.15～0.2mm/回転（粗さ要件に応じて調整）

焼き入れ歯車の外周を回転させると一度で加工が完了します。オリジナルの輸入セラミックツールは、変形を切断するために何度も処理することしかできません。また、刃先崩れが激しく、工具の使用コストが非常に高くなる。

工具テストの結果：オリジナルの輸入窒化ケイ素セラミック工具よりも耐衝撃性が高く、切り込み深さを3倍にした場合の耐用年数は窒化ケイ素セラミック工具の6倍です。切断効率が3倍に向上しました（以前は3回切断していましたが、1回で完了します）。ワークの表面粗さもユーザーの要求に応えます。最も価値のあることは、工具の最終的な破損形態が心配される刃先の破損ではなく、通常の背面摩耗であることです。この断続回転焼き入れ歯車の外周実験は、業界の超硬工具は強力な断続回転焼き入れ鋼には使用できないという通説を打ち破りました。切削工具学会に大旋風を巻き起こしました！

焼入後の歯車の高硬度旋削内穴の表面仕上げ

油溝付きギア内穴の断続切削を例にとると、試作工具の寿命は8000メートル以上に達し、仕上がりはRa0.8以内です。研磨刃付きの超硬工具を使用すれば、焼入れ鋼の旋削仕上げはRa0.4程度まで可能です。良好な工具寿命が得られます

浸炭焼入れ後の歯車端面の加工

「研削ではなく旋削」の典型的な用途として、立方晶窒化ホウ素ブレードは、熱後の歯車端面のハードターニングの製造現場で広く使用されています。ハードターニングは研削加工に比べて作業効率が大幅に向上します。

浸炭焼き入れされたギアの場合、カッターに対する要求は非常に高くなります。まず、断続切削では工具に高い硬度、耐衝撃性、靱性、耐摩耗性、表面粗さなどの特性が求められます。

概要：

浸炭焼入れ後の旋削加工や端面旋削加工には、通常の複合立方晶窒化ホウ素溶接工具が普及しています。しかし、浸炭焼入れされた大形歯車リングの外円や内穴の寸法変形は、大きな変形量を解消することが常に困難な問題となる。Valin 超硬 bn-h20 立方晶窒化ホウ素工具を使用した焼入れ鋼の断続旋削加工は、工具業界における大きな進歩であり、歯車業界における「研削ではなく旋削」プロセスの広範な推進に役立ちます。また、長年悩まされてきた高硬度歯車円筒旋削工具の問題に答えます。ギアリングの製造サイクルを短縮し、生産コストを削減することも非常に重要です。Bn-h20シリーズカッタは、業界の強力断続旋削用焼入れ鋼の世界モデルとして知られています。