عملية تصنيع التروس، ومعلمات القطع ومتطلبات الأدوات إذا كان الترس صلبًا جدًا بحيث لا يمكن تحريكه وتحتاج كفاءة التصنيع إلى تحسين

التروس هي عنصر النقل الأساسي في صناعة السيارات. عادةً ما تحتوي كل سيارة على ما بين 18 و30 سنًا. تؤثر جودة التروس بشكل مباشر على ضوضاء السيارة واستقرارها وعمرها الافتراضي. تُعد آلات معالجة التروس نظامًا معقدًا لآلات المعالجة، وهي معدة أساسية في صناعة السيارات. تُعتبر دول تصنيع السيارات العالمية، مثل الولايات المتحدة وألمانيا واليابان، من القوى الرائدة في تصنيع آلات معالجة التروس. ووفقًا للإحصاءات، تُعالج أكثر من 80% من تروس السيارات في الصين باستخدام معدات تصنيع تروس محلية. في الوقت نفسه، تستهلك صناعة السيارات أكثر من 60% من آلات معالجة التروس، وستظل صناعة السيارات المصدر الرئيسي لآلات المعالجة.

تكنولوجيا معالجة التروس

1. الصب وصنع الفراغات

لا يزال التشكيل بالقوالب الساخنة شائع الاستخدام في عمليات صب الفراغات لقطع غيار تروس السيارات. في السنوات الأخيرة، رُوّج لتقنية الدرفلة الإسفينية المتقاطعة على نطاق واسع في تصنيع أعمدة الدوران. هذه التقنية مناسبة بشكل خاص لتصنيع قضبان أعمدة الأبواب المعقدة. فهي لا تتميز بدقة عالية واستهلاك منخفض للمعالجة اللاحقة فحسب، بل تتميز أيضًا بكفاءة إنتاج عالية.

2. التطبيع

الغرض من هذه العملية هو الحصول على صلابة مناسبة لقطع التروس اللاحق وتجهيز البنية الدقيقة للمعالجة الحرارية النهائية، وذلك لتقليل تشوه المعالجة الحرارية بشكل فعال. مادة فولاذ التروس المستخدمة عادةً هي 20CrMnTi. بسبب التأثير الكبير للموظفين والمعدات والبيئة، يصعب التحكم في سرعة التبريد وانتظام تبريد قطعة العمل، مما يؤدي إلى تشتت كبير في الصلابة وبنية معدنية غير متساوية، مما يؤثر بشكل مباشر على قطع المعدن والمعالجة الحرارية النهائية، مما يؤدي إلى تشوه حراري كبير وغير منتظم وجودة جزء لا يمكن التحكم فيها. لذلك، يتم اعتماد عملية التطبيع المتساوي الحرارة. أثبتت الممارسة أن التطبيع المتساوي الحرارة يمكن أن يغير بشكل فعال عيوب التطبيع العام، وجودة المنتج مستقرة وموثوقة.

3. التحول

لتلبية متطلبات تحديد المواقع في معالجة التروس عالية الدقة، تُعالَج جميع قطع التروس الخام بواسطة مخارط CNC، التي تُثبَّت ميكانيكيًا دون الحاجة إلى إعادة طحن أداة الخراطة. تتم معالجة قطر الثقب والوجه النهائي والقطر الخارجي بشكل متزامن من خلال تثبيت لمرة واحدة، مما يضمن ليس فقط متطلبات عمودية الثقب الداخلي والوجه النهائي، بل يضمن أيضًا توزيعًا صغيرًا لكتلة قطع التروس الخام. وبالتالي، تُحسَّن دقة قطع التروس الخام، ويضمن جودة تشغيل التروس اللاحقة. بالإضافة إلى ذلك، تُقلِّل الكفاءة العالية لتصنيع مخارط CNC بشكل كبير من عدد المعدات، مما يُتيح توفيرًا كبيرًا في التكاليف.

4. تشكيل التروس والقطع

لا تزال آلات تشكيل التروس وتشكيلها شائعة الاستخدام في معالجة التروس. ورغم سهولة تعديلها وصيانتها، إلا أن كفاءتها الإنتاجية منخفضة. فإذا اكتملت سعة إنتاجية كبيرة، يلزم إنتاج عدة آلات في الوقت نفسه. ومع تطور تكنولوجيا الطلاء، أصبح من السهل جدًا إعادة طلاء الصفائح والكباسات بعد الطحن. ويمكن تحسين عمر خدمة الأدوات المطلية بشكل ملحوظ، بنسبة تزيد عن 90%، مما يقلل بشكل فعال من عدد مرات تغيير الأدوات ووقت الطحن، مع فوائد كبيرة.

5. الحلاقة

تُستخدم تقنية كشط التروس الشعاعية على نطاق واسع في إنتاج تروس السيارات بكميات كبيرة، نظرًا لكفاءتها العالية وسهولة تلبية متطلبات تعديل شكل واتجاه الأسنان المُصممة. منذ أن اشترت الشركة آلة كشط التروس الشعاعية الخاصة من شركة إيطالية للتحول التقني عام ١٩٩٥، نضجت في تطبيق هذه التقنية، وأصبحت جودة المعالجة مستقرة وموثوقة.

6. المعالجة الحرارية

تتطلب تروس السيارات عمليات التكرير والتبريد لضمان خواصها الميكانيكية الجيدة. وتُعدّ معدات المعالجة الحرارية المستقرة والموثوقة ضرورية للمنتجات التي لم تعد تخضع لطحن التروس بعد المعالجة الحرارية. وقد أطلقت الشركة خط إنتاج التكرير والتبريد المستمر من شركة لويدز الألمانية، والذي حقق نتائج معالجة حرارية مُرضية.

7. الطحن

يتم استخدامه بشكل أساسي لإنهاء ثقب التروس الداخلي المعالج حرارياً، والوجه النهائي، والقطر الخارجي للعمود وأجزاء أخرى لتحسين دقة الأبعاد وتقليل التسامح الهندسي.

تعتمد معالجة التروس على تثبيت دائرة الملعب للتحديد والتثبيت، مما يضمن بشكل فعال دقة تشغيل الأسنان ومرجع التثبيت، والحصول على جودة المنتج المرضية.

8. التشطيب

هذا لفحص وتنظيف النتوءات والنتوءات على أجزاء تروس ناقل الحركة ومحور القيادة قبل التجميع، وذلك للتخلص من الضوضاء والضوضاء غير الطبيعية الناتجة عنها بعد التجميع. استمع إلى الصوت من خلال تعشيق زوج واحد أو لاحظ انحراف التعشيق على جهاز اختبار شامل. تشمل أجزاء هيكل ناقل الحركة التي تنتجها الشركة المصنعة هيكل القابض وهيكل ناقل الحركة وهيكل الترس التفاضلي. هيكل القابض وهيكل ناقل الحركة أجزاء تحمل الأحمال، وهي مصنوعة عادةً من سبائك الألومنيوم المصبوبة بالقالب من خلال صب قوالب خاص. شكلها غير منتظم ومعقد. سير العملية العامة هو: طحن سطح المفصل ← تشكيل ثقوب عملية التشغيل وثقوب التوصيل ← حفر ثقوب المحمل ← حفر ثقوب المحمل بدقة وتحديد موقع ثقوب المسامير ← التنظيف ← اختبار التسرب والكشف عنه.

معلمات ومتطلبات أدوات قطع التروس

تتعرض التروس لتشوهات شديدة بعد عملية الكربنة والتبريد. وخاصةً في التروس الكبيرة، يكون التشوه البُعدي للدائرة الخارجية والفتحة الداخلية المكربنة والمبردة كبيرًا جدًا. ومع ذلك، لم تتوفر أداة مناسبة لخراطة الدائرة الخارجية للترس المكربنة والمبردة. وقد حسّنت أداة bn-h20، التي طورتها شركة "فالين سوبر هارد" للخراطة المتقطعة القوية للفولاذ المُبرد، تشوه الدائرة الخارجية والفتحة الداخلية والوجه النهائي للترس المكربنة والمبردة، ووجدت أداة قطع متقطعة مناسبة. وقد حققت هذه الأداة طفرة عالمية في مجال القطع المتقطع باستخدام الأدوات فائقة الصلابة.

تشوه الكربنة والتبريد: يحدث تشوه الكربنة والتبريد بشكل رئيسي بسبب العمل المشترك للإجهاد المتبقي الناتج أثناء التشغيل، والإجهاد الحراري والإجهاد الهيكلي الناتج عن المعالجة الحرارية، وتشوه الوزن الذاتي لقطعة العمل. وخاصة بالنسبة لحلقات التروس الكبيرة والتروس، ستزيد حلقات التروس الكبيرة أيضًا من التشوه بعد الكربنة والتبريد بسبب معامل المرونة الكبير، وطبقة الكربنة العميقة، ووقت الكربنة الطويل والوزن الذاتي. قانون تشوه عمود التروس الكبير: يُظهر القطر الخارجي لدائرة الإضافة اتجاه انكماش واضح، ولكن في اتجاه عرض سن عمود التروس، يتم تقليل المنتصف، ويتمدد الطرفان قليلاً. قانون تشوه حلقة التروس: بعد الكربنة والتبريد، سينتفخ القطر الخارجي لحلقة التروس الكبيرة. عندما يكون عرض السن مختلفًا، سيكون اتجاه عرض السن مخروطيًا أو أسطوانيًا.

تحويل التروس بعد التكرير والإخماد: يمكن التحكم في تشوه التكرير والإخماد لحلقة التروس وتقليله إلى حد معين، ولكن لا يمكن تجنبه تمامًا لتصحيح التشوه بعد التكرير والإخماد، فيما يلي حديث موجز عن جدوى أدوات التحويل والقطع بعد التكرير والإخماد.

تحويل الدائرة الخارجية والفتحة الداخلية والوجه النهائي بعد الكربنة والإخماد: يعد الخراطة أبسط طريقة لتصحيح تشوه الدائرة الخارجية والفتحة الداخلية لتروس الحلقة المكربنة والمطفأة. في السابق، لم تتمكن أي أداة، بما في ذلك الأدوات الأجنبية فائقة الصلابة، من حل مشكلة القطع المتقطع بشدة للدائرة الخارجية للترس المطفأ. تمت دعوة Valin superhard لإجراء أبحاث وتطوير الأدوات، "لطالما كان القطع المتقطع للفولاذ المقسى مشكلة صعبة، ناهيك عن الفولاذ المقسى بحوالي HRC60، وبدل التشوه كبير. عند تحويل الفولاذ المقسى بسرعة عالية، إذا كانت قطعة العمل بها قطع متقطع، فستكمل الأداة عملية التصنيع بأكثر من 100 صدمة في الدقيقة عند قطع الفولاذ المقسى، وهو ما يمثل تحديًا كبيرًا لمقاومة تأثير الأداة". يقول خبراء جمعية السكاكين الصينية ذلك. بعد عام من الاختبارات المتكررة، قدمت Valin superhard العلامة التجارية لأداة القطع فائقة الصلابة لتحويل الفولاذ المقسى مع انقطاع قوي؛ يتم إجراء تجربة الدوران على الدائرة الخارجية للترس بعد عملية الكربنة والإطفاء.

تجربة على تحويل التروس الأسطوانية بعد عملية الكربنة والتبريد

تشوّه الترس الكبير (الترس الحلقي) بشكل كبير بعد عملية الكربنة والتبريد. وصل تشوه الدائرة الخارجية لترس الحلقة إلى 2 مم، وتراوحت صلابته بعد التبريد بين 60 و65 هرك. في ذلك الوقت، كان من الصعب على العميل العثور على مطحنة ذات قطر كبير، وكانت مساحة التشغيل كبيرة، وكفاءة الطحن منخفضة جدًا. أخيرًا، تم تدوير الترس المكربن ​​والمُبرّد.

سرعة القطع الخطية: 50-70 متر/دقيقة، عمق القطع: 1.5-2 مم، مسافة القطع: 0.15-0.2 مم/دورة (يتم تعديلها وفقًا لمتطلبات الخشونة)

عند تدوير دائرة الترس المُخمّد، تُنجز عملية التصنيع دفعةً واحدة. لا يُمكن معالجة أداة السيراميك المستوردة الأصلية إلا عدة مرات لإزالة التشوه. علاوةً على ذلك، يُسبب انهيار الحافة خطرًا كبيرًا، وتكلفة استخدامها مرتفعة جدًا.

نتائج اختبار الأداة: إنها أكثر مقاومة للصدمات من أداة سيراميك نيتريد السيليكون المستوردة الأصلية، وعمرها الافتراضي ستة أضعاف عمر أداة سيراميك نيتريد السيليكون عند زيادة عمق القطع ثلاثة أضعاف! كما زادت كفاءة القطع ثلاثة أضعاف (كانت ثلاثة أضعاف القطع سابقًا، لكنها الآن تكتمل مرة واحدة). كما أن خشونة سطح قطعة العمل تلبي متطلبات المستخدم. والأهم من ذلك، أن شكل الفشل النهائي للأداة ليس كسر الحافة المقلق، بل التآكل الطبيعي للوجه الخلفي. لقد دحضت تجربة دائرة التروس المُخمّدة ذات الدوران المتقطع هذه أسطورة عدم إمكانية استخدام الأدوات فائقة الصلابة في الصناعة للفولاذ المُقسّى ذي الدوران المتقطع القوي! وقد أحدثت ضجة كبيرة في الأوساط الأكاديمية لأدوات القطع!

تشطيب سطح الفتحة الداخلية الصلبة للترس بعد الإخماد

على سبيل المثال، باستخدام القطع المتقطع للثقب الداخلي للترس مع أخدود الزيت، يصل عمر أداة القطع التجريبية إلى أكثر من 8000 متر، ودرجة التشطيب في حدود Ra0.8؛ باستخدام أداة فائقة الصلابة ذات حافة مصقولة، يمكن أن يصل تشطيب الفولاذ المقسّى إلى Ra0.4 تقريبًا، مما يضمن عمرًا أطول للأداة.

تشغيل الواجهة النهائية للترس بعد عملية الكربنة والتبريد

كتطبيق نموذجي للخراطة بدلاً من الطحن، استُخدمت شفرة نتريد البورون المكعبة على نطاق واسع في عمليات إنتاج الخراطة الصلبة لسطح نهاية التروس بعد التسخين. وبالمقارنة مع الطحن، تُحسّن الخراطة الصلبة كفاءة العمل بشكل كبير.

بالنسبة للتروس المكربنة والمطفأة، فإن متطلبات القواطع عالية جدًا. أولًا، يتطلب القطع المتقطع صلابة عالية، ومقاومة للصدمات، ومتانة، ومقاومة للتآكل، وخشونة سطح، وخصائص أخرى للأداة.

ملخص:

للخراطة بعد الكربنة والتبريد، ولخراطة السطح النهائي، انتشرت أدوات نيتريد البورون المكعبة المركبة الملحومة العادية. ومع ذلك، يصعب دائمًا إيقاف التشوه البُعدي للدائرة الخارجية والثقب الداخلي لحلقة التروس الكبيرة المكربنة والمبردة. يُعد الخراطة المتقطعة للفولاذ المُبرد باستخدام أداة نيتريد البورون المكعبة فائقة الصلابة Valin bn-h20 تقدمًا كبيرًا في صناعة الأدوات، مما يُسهم في الترويج الواسع لعملية "الخراطة بدلًا من الطحن" في صناعة التروس، كما يُقدم حلًا لمشكلة أدوات الخراطة الأسطوانية ذات التروس المُصلدة التي ظلت مُحيّرة لسنوات عديدة. كما أن لها أهمية كبيرة في تقصير دورة تصنيع حلقة التروس وخفض تكلفة الإنتاج؛ وتُعرف قواطع سلسلة Bn-h20 بأنها النموذج العالمي للفولاذ المُبرد القوي ذي الخراطة المتقطعة في الصناعة.