Kuggtillverkning

Hur tillverkas kugghjul?

I den ständigt föränderliga kuggtillverkningsbranschen är det oerhört viktigt att man väljer den mest effektiva och noggrannaste bearbetningsmetoden och verktygsuppsättningen. Komponenten, tillverkningsprocesserna och batchstorlekarna bestämmer valet av verktyg och kuggtillverkningsmetod.

Kuggbearbetningen utförs i mjukt tillstånd, där utmaningen ofta är att uppnå snäva måttoleranser. Noggranna förberedelser inför härdningssteget ger en relativt enkel hårdsvarvningsoperation, följt av hårdbearbetning av kuggarna. Vid hårdsvarvning är förutsägbar bearbetning och god ytjämnhet avgörande. Allt detta bör kombineras med kostnadseffektivitet.

Kuggbearbetningsprocessen kommer att förändras avsevärt på grund av e-mobility, ny transmissionskonstruktion och behovet att samtidigt vara både flexibel och produktiv. Fokus flyttas från de vanliga, konventionella kuggmaskinerna, och i stället kommer flerfunktionsbearbetning av kugg-/spline-komponenter att bli norm. Power skiving kommer att vara i fokus, eftersom det i viss utsträckning kommer att ersätta formning, upprymning och spline-valsning, samt kuggfräsning.Kuggkvalitet

Kuggar klassificeras normalt enligt en standard som specificerar toleranskrav för kugghjulet efter bearbetningen. Den vanligaste standarden för klassificering av cylindriska kugghjul är DIN 3962, där olika kuggparametrar mäts och klassificeras på en skala mellan 1–12. Andra kundspecifika standarder är också vanliga, men alla har mer eller mindre samma utvärderingsparametrar som DIN 3962-standarden.

Kuggkvalitetsklassen bestäms i allmänhet av komponentkrav och är beroende av kugghjulets applikationsområde.

Andra krav på god kuggkvalitet är:

• Högkvalitetsverktyg
• Rena kontaktytor
• Minimalt kast på både verktyg och arbetsstycke
• Stabil fastspänning
• Noggrann och stabil maskin

Så tillämpas kuggtillverkning

Kuggverktygsprofilen behöver i regel skräddarsys efter det aktuella kugghjulet. Det innebär att verktyget måste motsvara kuggmellanrummens storlek och form.

Viktigt att tänka på vid beställning av kuggfräsningsverktyg:

• Modulstorlek
• Tryckvinkel
• Kuggprofil (protuberans, spetsavbackning eller spetsfas)
• Tilläggsändringsfaktor
• Spets- och rotdiameter
• Stigvinkel
• Krav på kuggkvalitet
• Möjligt verktygsdiameterområde (min–max)
• Kopplingstyp och storlek

En fullständig kugghjulsritning som visar all information som behövs är att föredra.

Kuggtillverkningsmetoder

Dessa nya frästekniker kommer att revolutionera kuggtillverkningsbranschen. Hur tillverkarna väljer att svara på teknikskiftet formar det framtida konkurrenslandskapet.

• InvoMilling™
• Power skiving
• Skivfräsning för små och medelstora volymer
• Kuggskärning

InvoMilling™

Vad är InvoMilling™?

Bearbetning av kuggar kräver normalt specialverktyg för den aktuella kuggprofilen. InvoMilling™ är en process för att bearbeta utvändiga kuggar, splines och raka koniska kugghjul. Metoden möjliggör kuggfräsning med standardmaskiner, utan att behöva lägga ut arbetet på entreprenad. Genom att byta CNC-program i stället för att byta verktyg, kan en verktygsuppsättning användas för många kuggprofiler. Färdiga komponenter kan bearbetas i en konfiguration i flerfunktionsmaskiner eller femaxliga fleroperationsmaskiner, vilket innebär att InvoMilling™ kan minska ledtiderna och förkorta den totala tillverkningstiden betydligt.Fördelar hos InvoMilling™

• Flexibilitet – samma verktyg för flera kuggprofiler
• Bearbetning av kuggar i flerfunktionsmaskiner och femaxliga maskiner
• Kompletta komponenter i en maskin och en uppspänning
• Mer miljövänlig – körs torrt, använder inte skärolja

När passar det att använda InvoMilling™-processen?

• Vid bearbetning av utvändiga kuggar och splines, dubbla spiralhjul, pilkugghjul och koniska kugghjul
• När man behöver kunna producera kuggkomponenter utan särskilda verktyg eller maskiner
• När korta ledtider är av högsta vikt
• Kan användas med eller utan flankkorrigeringar
• Modulintervall: 0,8‒100
• För grov- till finbearbetning
• För tillverkning av små till medelstora serier

Så tillämpas InvoMilling™

Titta på filmen och se hur man genererar ett färdigt CNC-program med hjälp av InvoMilling™ CAD/CAM-programvaran i tre enkla steg:

1. Definiera din kuggeometri genom att importera kuggdata från din komponentritning.
2. Välj din bearbetningsstrategi, lägg till grovbearbetning och finbearbetning, och välj de verktyg som ska användas från verktygsbiblioteket.
3. Simulera bearbetningsprocessen för att bekräfta verktygsvägarna innan du automatiskt genererar ett CNC-program för din maskin.

Power skiving

Vad är power skiving?

Power skiving är en kontinuerlig process som är flera gånger snabbare än formning och mer flexibel än brotschning. Även om power skiving som metod har funnits i över hundra år, är det inte förrän nyligen som utvecklingen av den tagit fart. Som en följd av den snabba utvecklingen av mer robusta och stabila maskiner och synkroniserade spindlar, håller nu ett mer allmänt utnyttjande av power skiving snabbt på att bli verklighet.

Power skiving går att använda för både invändiga och utvändiga kuggar och splines, men är särskilt produktivt vid invändig bearbetning. Metoden fungerar särskilt bra vid massproduktion, där korta ledtider är avgörande. Vid produktion av små till medelstora serier rekommenderas den flexibla InvoMilling™-tekniken.Fördelar hos power skiving

• Bearbetning utan omriggning, vilket ger kortare produktionstid, bättre kvalitet och lägre kostnader för hantering och logistik
• Kan bearbeta nära skuldror, vilket ger större frihet vid konstruktionen av komponenter
• Miljö- och operatörsvänlig
• Kan köras mycket effektivt under torra betingelser
• Betydligt kortare total produktionstid jämfört med processer med upprymning, formning och kuggfräsning
• Hanterbar och förutsägbar komponentbearbetning
• Uppnådd komponentkvalitet är likvärdig med eller bättre än vad som uppnås med jämförbara kuggfräslösningar
• Kan används i specialmaskiner, flerfunktionsmaskiner och fleroperationsmaskiner

När passar det att använda power skiving-processen?

• Invändiga och utvändiga kugghjul och splines
• Cylindriska kugghjul och spiralhjul
• Grov- till finbearbetning

Skivfräsning

Vad är skivfräsning?

Skivfräsning är en process där ett kuggmellanrum i taget bearbetas. Skivfräsningsmetoderna är enkla att tillämpa i fleroperationsmaskiner, flerfunktionsmaskiner och svarvar, där de gör det möjligt att bearbeta hela komponenter i en enda konfiguration. Splines som normalt tillverkas i kuggfräsningsmaskiner eller som läggs ut på entreprenad kan istället bearbetas i din egen verkstad med befintliga maskiner om man använder skivfräsning. Därför kräver inte skivfräsning någon stor initial investering.Fördelar med skivfräsning

• Splinefräsning i fleroperationsmaskiner, flerfunktionsmaskiner och svarvar
• Låga investeringskostnader
• Bearbeta splines i befintliga maskiner istället för att investera i en kuggfräsningsmaskin
• Lägg mindre tid och pengar på logistik
• Komponenterna behöver inte flyttas mellan maskiner eller verkstäder
• Ingen omslipning eller ombeläggning behövs, som för snabbstålverktyg
• Höga skärhastigheter
• Möjlighet att bearbeta svåra material
• Torr bearbetning sänker ledtiderna och skärvätskekostnaderna, samtidigt som det bidrar till en mer miljövänlig och operatörsvänlig omgivning
• Kostnadseffektiv lösning för små till medelstora serier

När passar det att använda skivfräsningsprocessen?

• Externa splines
• Grov- till finbearbetning
• Alla maskintyper
• Torr bearbetning

Medfräsning

Motfräsning

Kuggskärning

Vad är kuggskärning?

Kuggfräsning är en kuggtillverkningsprocess där kuggarna genereras genom en serie passeringar med ett spiralformat skärverktyg. Kuggfräsen och kuggämnet roteras kontinuerligt tills alla kuggar har skurits ut. Kuggfräsning är endast möjligt för utvändiga kuggar.Fördelar hos kuggskärning

• Minskad totalkostnad per kugghjul jämfört med HSS-verktyg
• Höga skärhastigheter
• Längre verktygslivslängd, minskade stilleståndstider
• Enkel och repeterbar indexering och hantering av verktyg
• Ingen ytterligare kostnad för omslipning eller ombeläggning

När passar det att använda kuggskärningsprocessen?

• Grov, medelgrov och fin bearbetning
• Kuggprofiler enligt DIN 3972-2
• Modulintervall: 3–10
• Kuggfräsningsmaskiner, flerfunktionsmaskiner, maskiner med fem axlar

Så tillämpas kuggskärning

• Alla tänder skär olika spånor. Livslängden begränsas av de största skärdjupen och tjockaste spånorna. För att bedöma spåntjockleken, beräkna hex för maximal spåntjocklek för att bestämma den axiella matningshastigheten. Max hex beräknas med Hoffmeisters ekvation
• Rekommenderad max hex = 0,18–0,22 mm (0,007–0,009 tum)
• Använd om möjligt fräsförskjutning för bättre skärlivslängd
• Torr fräsning är att föredra med hårdmetallverktyg, vilket ger bättre livslängd jämfört med våt fräsning
• Använd om möjligt medfräsning för bättre skärlivslängd