无需切削即可加工出新齿用户交换机

2022-07-28 02:18

无需切削即可加工出新齿

无需切削即可加工出新齿 2011年12月03日 来源: 如果提到轻型结构您仅仅想到车身,那么您就错了。因为汽车上面还需要安装许多实心和空心的部件,但这些部件必须经过精简,如空心齿轮轴。它们用轴向成形设备制造,作为这个行业中的领先企业,Felss公司研发出了递归式(也称调频式)轴向成形法。传送扭矩的组件在汽车制造和其他工业当中使用得非常多,这类构件大多都有外齿,部分有内齿,如汽车的传统系统和变速器中的齿轮轴,或转向装置中的齿轮轴。为了节省重量,用在这些地方的齿轮轴一般都为空心轴,有五六种不同的齿分布在整个轴上。

这类齿轮轴是用实心材料或管材制造的,它们在汽车制造业中被广泛应用,而利用递归式轴向造型,在很薄的壁厚上也可以精确地加工出齿轮

原始材料经过锻造制成规定形状的管材。然后,在这些坯件上,通过轴向成形再加工出齿。为此,Felss公司以Aximus为基础开发出了一个轴向成形机械系列,这种机械最多可装有容量为六把刀具的刀具更换系统。

图1 递归式轴向成型时,模具以很高的频率做往复的轴向运动

轴向成形法是指成形刀具是一个阴模,刀具对工件做轴向运动(图1)。阴模芯的内侧有需要加工工件的底模形状。底模周围有衬板,阴模芯即被压到衬板里面。衬板为受到负荷的阴模芯提供了预应力(图2)。

图2 模具用硬金属制成,周围有衬板,利用衬板将模具装到模具支架上

薄零件的成形加工这里有两种轴向成形法需要加以区别,传统的轴向成形和递归式轴向成形。使用传统的轴向成形时,切深进给是以恒定速度运行的,由于阴模和工件夹具之间的摩擦力和变形力很高。因此导致轴向的压力负荷会很大,而这些力在递归式轴向成形时能够被大大削减。递归式轴向成形又称调频式轴向成形,使用递归式轴向成形时,在步进式进给运动上,还有一个后退的小的增量,也就是递归运动。通过来自进给运动和递归运动的分步序列,施加的轴向力被大大减小,Felss公司的专家预计可以减小40%(图3)。

图3 a)轴向成示意图(1.夹具 2.模具 3.工件); b)传统轴向成形与递归(调频)轴向成形相比的频率调制

递归式轴向成形的另一个优点是,采用这种方法,壁厚很薄的零件也可以进行成形加工;相反,传统轴向成形时由于轴向力过大,壁厚太薄的零件就容易出现问题。这样,当频率为10~18Hz时,切齿速度可达20~30mm/s。精确的数据取决于相应的直径,以及特殊的切齿参数,如模数、齿顶圆和齿根圆等。一般情况下,采用Felss公司的设备可以做到0.7~1.5,特殊情况下也可以在切齿长度为10~15mm时做到2.5。提供更高的使用寿命采用硬金属蚀刻法制成的模具拥有足够长的使用寿命,但随着工件材料和工件几何形状的不同而有所变化。由于几何形状的原因,模具不可能进行返修,但由于模具的长寿命而弥补了这个缺点。在做轴向成形时,材料受到阴模齿的挤压,进入齿缺中的材料不断增加。这样,齿缺中就形成了很高的径向力,它们使模具受到了巨大的负荷。为了应对这种负载,模具的阴模周围加上了衬板,这种衬板是专门为Felss模具研发的。衬板在极少的情况时才会用淬火钢环制造,大多数情况是用带式衬板取代钢环衬板,而且是出于质量的需要,在有更高强度要求的情况下才会使用。特别是客户希望阴模芯具有可调性时,其目的是在淬火后能够对材料造成的尺寸波动做出反应。专家们通过对齿的损坏分析发现了模具的磨损,这样模具便成为废品。利用相应的力传感器可以对此进行检验,检验时将传感器调到一定的力上,当轮齿断裂时会引起力的微软变化,此时传感器便会立即做出反应,显示故障并将机械停止。Felss轴向成形机工艺极限的大幅度扩大是因为有了模具更换装置(图4),装置的设计可容纳六个模具。这些模具可以是为不同的切齿而设计的,或是为一个零件上的若干成形操作而进行了协调的一系列模具。同时,模具可以在机械内部自动更换到模具支架上。模具采用自动快速夹紧装置进行夹紧,夹紧装置是通过液压操作的楔形系统发挥作用的,模具和工件的操作由相应的传送系统来完成。

图4 自动工作的模具更换装置可以容纳六个模具,用于不同零件上的六种不同的任务,或用于一个零件上的若干不同操作

不影响纤维方向Aximus系列的所有机械全部采用模块系统设计,基本上可以适应各种切齿任务(图5)。Felss的区别仅在于水平结构(用于纵向长工件)和垂直结构(用于短工件)。递归式轴向成形提供的可能性是多种的,耗力小,成形过程控制精确,薄壁的空心件也可以加工出优质的轮齿。同时,纤维的走向也非常理想,而这对于零件的强度,以及进而对节省重量都具有重要的意义。与实心零件相比强度更加均匀的同时,又能减轻重量,轴向成形加工零件将为汽车的轻型结构做出巨大的贡献。

图5 Felss的轴向成形机采用模块系统设计,可满足不同客户的要求,这是水平结构的轴向成形机的正面

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