5 vantaggi principali della macchina CNC per ingranaggi per la lavorazione di ingranaggi elicoidali

Un sistema di trasmissione deve soddisfare contemporaneamente i severi requisiti di elevata efficienza, funzionamento fluido, silenziosità e capacità di sopportare coppie elevate. Gli ingranaggi cilindrici non sono all'altezza di questa situazione e la soluzione risiede in un design elicoidale : l'ingranaggio elicoidale.

Tuttavia, la produzione di ingranaggi elicoidali ad alta precisione ha sempre rappresentato una sfida nel processo di fabbricazione degli ingranaggi.

Questo articolo spiega in dettaglio i punti salienti del taglio e della produzione degli ingranaggi, esplora in modo approfondito come le moderne macchine per ingranaggi , attraverso l'innovazione digitale, abbiano reso semplice la produzione di ingranaggi elicoidali complessi e descrive perché le soluzioni di JS Precision sono fondamentali per il tuo successo.

Riepilogo delle risposte principali

Riepilogo pratico del team JS Precision: cinque vantaggi della lavorazione CNC degli ingranaggi elicoidali

Con oltre 15 anni di esperienza pratica nel campo della lavorazione degli ingranaggi, JS Precision ha servito oltre 200 clienti nei settori aerospaziale, automobilistico di alta gamma e degli strumenti di precisione, completando oltre 3000 progetti di lavorazione di ingranaggi elicoidali.

Ad esempio, abbiamo lavorato ingranaggi elicoidali con un modulo di 0,8 e un diametro di 200 mm per un'azienda aerospaziale, raggiungendo la precisione ultra elevata ISO Livello 4 per soddisfare le condizioni operative estreme; abbiamo ottimizzato il processo di ingranaggi elicoidali per molti produttori di veicoli elettrici, riducendo il rumore della trasmissione di 8-12 decibel.

Il nostro impianto è in grado di lavorare ingranaggi elicoidali con moduli da 0,5 a 25 e con un diametro massimo di 1500 mm, mantenendo la rugosità superficiale del dente stabile a Ra 0,4~0,8 μm. In caso di requisiti particolari, è possibile ottenere una finitura a specchio con Ra inferiore a 0,2 μm .

Questo libro si basa sulla nostra esperienza, ricavata da progetti reali. Ogni punto della guida è basato su dati e casi di studio, quindi è assolutamente affidabile.

JS Precision vanta anni di esperienza nella fornitura di servizi di lavorazione di ingranaggi, garantendo la soddisfazione di tutti i requisiti di precisione ed efficienza. È sufficiente fornire i parametri dell'ingranaggio desiderato: svilupperemo rapidamente una soluzione e la collaborazione potrà iniziare.

Come vengono realizzati gli ingranaggi? Un'analisi approfondita del moderno processo di produzione degli ingranaggi

Per comprendere come vengono realizzati gli ingranaggi , è necessario approfondire ogni fase del moderno processo di produzione. Di seguito è riportato il percorso completo di produzione degli ingranaggi elicoidali e il controllo qualità di JS Precision:

Durante il taglio e la produzione degli ingranaggi, JS Precision unisce la "produzione" alla "produzione di qualità". Di conseguenza, ogni processo viene accuratamente testato per garantire che ogni ingranaggio elicoidale soddisfi gli standard.

Abbiamo una profonda conoscenza di ogni dettaglio della produzione di ingranaggi. Se avete bisogno di un servizio completo per la produzione di ingranaggi, JS Precision offre un supporto completo. Sin dal momento della vostra richiesta, vi forniremo un feedback sulle fasi del processo e sui tempi di consegna per offrirvi la massima tranquillità.

Figura 1: La produzione di ingranaggi si basa su diversi processi fondamentali che trasformano le materie prime in componenti funzionanti.

Ingranaggi elicoidali contro ingranaggi diversi: perché vince il design a spirale

Molti clienti desiderano conoscere le differenze tra gli ingranaggi elicoidali e altri tipi di ingranaggi quando scelgono un tipo di ingranaggio. Dal seguente confronto, è possibile evidenziare i vantaggi degli ingranaggi elicoidali, che riflettono i cinque vantaggi principali della lavorazione CNC di ingranaggi elicoidali:

I dati dimostrano che in condizioni di alta velocità e carichi pesanti con requisiti di rumorosità, gli ingranaggi elicoidali sono insostituibili e solo comprendendo appieno le differenze caratteristiche dei diversi ingranaggi è possibile evitare guasti alla trasmissione causati da una selezione errata del tipo di ingranaggio .

Se non sei sicuro di come scegliere il dispositivo appropriato tra i diversi ingranaggi, gli ingegneri di JS Precision possono analizzare parametri come carico e velocità per consigliarti il tipo di ingranaggio ottimale, rendendo il dispositivo più efficiente.

Figura 2: Gli ingranaggi elicoidali presentano denti disposti ad angolo. I denti sono piegati a forma di elica, quindi la linea di contatto tra ciascun dente è inclinata.

Come selezionare una soluzione di lavorazione per il tipo di ingranaggio

Nella scelta di una soluzione per la produzione di ingranaggi, solo una valutazione completa dei parametri chiave può garantire il massimo valore della macchina. È necessario adattare con precisione le diverse situazioni:

Tipo di ingranaggio:

Per ingranaggi elicoidali ad alta precisione, si utilizza la soluzione "dentatura + rettifica" , ad esempio nel settore eolico, dove gli ingranaggi elicoidali dell'albero principale devono sopportare carichi dell'ordine dei megawatt. Questa soluzione può controllare la precisione della superficie del dente a livello ISO 5 e garantire una trasmissione stabile a lungo termine.

Per ingranaggi cilindrici semplici, come gli ingranaggi di trasmissione per nastri trasportatori ordinari (velocità ≤1000 giri/min), la "dentatura + rasatura" può soddisfare i requisiti e far risparmiare il 25% sui costi di lavorazione.

Modulo e grado di precisione:

Per la rettifica degli ingranaggi, i moduli ≤ 2 e i requisiti di precisione ISO 5 o superiori sono i più indicati. Alcuni esempi includono ingranaggi elicoidali miniaturizzati in apparecchiature medicali, modulo 1.2, precisione ISO 5. La rettifica degli ingranaggi offre una correzione accurata degli errori del profilo dei denti.

Nei moduli > 5 e con una precisione intorno a ISO 7, la tornitura su temprato è più efficiente. Per ingranaggi di grandi dimensioni in macchinari di ingegneria - modulo 8, precisione ISO 7 - la tornitura su temprato è più efficiente del 40% rispetto alla rettifica degli ingranaggi.

Materiali e dimensioni del lotto:

I materiali devono essere acciai da trattamento termico come 20CrMnTi. Lasciare una tolleranza di finitura di 0,1 - 0,3 mm per evitare dimensioni insufficienti dopo il trattamento termico.

Per la produzione di piccoli lotti (meno di 50 pezzi), è consigliabile adottare una linea di lavorazione flessibile, con un costo unitario di lavorazione di circa 80-120 dollari, in linea con le esigenze di personalizzazione del reparto R&S. Se la quantità da ordinare è superiore a 1.000 pezzi, è possibile utilizzare una linea dedicata per ridurre il costo a circa 40-60 dollari per unità, contribuendo così a un notevole abbattimento dei costi.

Il team di consulenza tecnica di JS Precision può aiutarti a ottimizzare gratuitamente le tue soluzioni di processo per trovare il miglior rapporto prestazioni-costo.

Perché siamo consapevoli che la produzione di ingranaggi è un processo di ingegneria sistematico e solo le soluzioni che soddisfano i requisiti possono rendere più efficiente la produzione di progetti di ingranaggi, soddisfacendo al contempo i doppi requisiti di precisione ed efficienza nel settore della produzione di ingranaggi.

Se avete esigenze specifiche per la produzione di ingranaggi , il team tecnico di JS Precision analizzerà i vostri parametri gratuitamente. Inviateci i disegni dei vostri ingranaggi, specificate le vostre esigenze e il nostro team vi presenterà la soluzione più adatta entro 24 ore.

Il cuore della precisione: cosa cercare in una macchina per ingranaggi elicoidali

Le macchine per la lavorazione di ingranaggi elicoidali richiedono un controllo preciso e capacità di lavorazione complesse. Di seguito sono riportate le principali attrezzature e i relativi vantaggi. JS Precision fornisce anche un sistema di manutenzione professionale per queste attrezzature:

Macchina dentatrice CNC

Controllo accurato dell'angolo dell'elica, elevata efficienza di lavorazione e adatto alla produzione in serie di ingranaggi elicoidali.

Le unità di lavoro di JS Precision sono dotate di una dentatrice a creatore CNC tedesca Klingelnberg HNC 35 con una precisione di posizionamento di ±0,001 mm. È inoltre presente un sistema di carico e scarico automatico, in grado di lavorare 15-20 ingranaggi elicoidali con un modulo di 2-5 all'ora.

Eseguiamo controlli e calibrazioni mensili della precisione di eccentricità del mandrino e delle guide per garantire un funzionamento stabile a lungo termine.

Sagomatrice per ingranaggi CNC

È adatto alla lavorazione di ingranaggi elicoidali interni e gruppi di ingranaggi multipli di struttura complessa, consentendo la lavorazione ad alta precisione del profilo dei denti.

La dentatrice CNC importata dal Giappone da JS Precision, NACHI NFX 250, è in grado di lavorare ingranaggi elicoidali interni con un diametro massimo di 500 mm. È in grado di controllare l'errore del profilo del dente entro 0,003 mm, soddisfacendo i requisiti di trasmissione dei sistemi idraulici.

Centro di lavoro a cinque assi

Presenta notevoli vantaggi nella lavorazione di superfici elicoidali complesse e consente di realizzare lavorazioni multidirezionali di denti di ingranaggi elicoidali in un'unica operazione, riducendo gli errori di serraggio (da 3 tentativi di serraggio a 1) e migliorando la precisione della lavorazione.

Presso JS Precision sono installate macchine per ingranaggi di alta qualità importate dalla Germania e dal Giappone, in grado di soddisfare tutti i requisiti di produzione relativi alla lavorazione di ingranaggi elicoidali con diverse precisioni e strutture.

Figura 3: Le macchine CNC sono controllate da programmi per computer che garantiscono che ogni ingranaggio venga prodotto secondo specifiche esatte.

Superare la complessità: sfide tecniche chiave nella produzione di ingranaggi

La produzione di ingranaggi elicoidali rappresenta una vera sfida tecnica. Affidandosi a attrezzature professionali e all'esperienza tecnica, JS Precision ha superato le sfide una dopo l'altra e ha sviluppato soluzioni standardizzate:

Controllo di precisione dell'angolo dell'elica

La deviazione dell'angolo d'elica può portare a un accoppiamento instabile. In un'occasione, abbiamo lavorato ingranaggi elicoidali per un'azienda di cuscinetti per treni ad alta velocità e la deviazione iniziale dell'angolo d'elica ha raggiunto ±8′, causando vibrazioni eccessive nella trasmissione (>0,15 mm/s).

Tramite controlli a campione ogni 2 ore effettuati dal centro di misurazione degli ingranaggi Zeiss in Germania e l'analisi della causa della deviazione, la velocità di avanzamento della macchina dentatrice CNC è stata regolata da 500 mm/min a 450 mm/min.

Alla fine, la deviazione è stata controllata entro ±5′ e il valore della vibrazione è stato ridotto a meno di 0,08 mm/s, soddisfacendo i requisiti per il funzionamento delle ferrovie ad alta velocità.

Controllo della distorsione della superficie del dente

Dopo il trattamento termico, la superficie del dente è soggetta a torsione. La tendenza alla deformazione dovuta al trattamento termico viene simulata con l'ausilio di un software di simulazione UG prima della lavorazione di precisione.

Ad esempio, durante la lavorazione di ingranaggi elicoidali per un produttore di trasmissioni per autoveicoli, tramite simulazione è stato dimostrato che la larghezza dei denti era di 0,012 mm.

Sulla base di ciò, nella programmazione CNC è stato riservato un margine di tolleranza di 0,01 mm , che è stato poi corretto con precisione con una rettificatrice CNC per ingranaggi Liebherr proveniente dalla Germania. La torsione finale è risultata ≤0,005 mm, garantendo così un accoppiamento fluido.

Tecnologia di pulizia delle radici

La concentrazione di stress alla radice riduce la durata degli ingranaggi. Utilizziamo uno specifico utensile in metallo duro per la pulizia della radice, con durezza HRC 65. Inoltre, eseguiamo una programmazione CNC personalizzata per adattarla al modulo dell'ingranaggio. Per i moduli da 2 a 5, la velocità di pulizia della radice deve essere controllata a 100-150 mm/min e il raggio di raccordo della radice deve essere mantenuto entro R0,3-R0,5 mm.

Sono proprio questi punti di forza tecnologici a risolvere le principali difficoltà nella produzione di ingranaggi , consentendo a JS Precision di affermarsi saldamente nel settore della produzione di ingranaggi . Crediamo fermamente che un controllo preciso su ogni fase del taglio e della produzione degli ingranaggi sia la chiave per rispondere alle iterazioni tecnologiche nel settore .

Caso di studio: come JS Precision ha risolto un problema di vibrazione degli ingranaggi elicoidali ad alta velocità

Contesto e sfide del cliente

Un'azienda produttrice di veicoli elettrici di lusso ha riscontrato vibrazioni e rumore eccessivi provenienti dagli ingranaggi elicoidali nei motori di azionamento ad alta velocità, 10.000 giri/min, che hanno raggiunto i 78 decibel, ben al di sopra dello standard industriale di 65 decibel, influenzando notevolmente le prestazioni NVH complessive del veicolo per una capacità produttiva annua di 100.000 unità.

All'epoca, il modello di punta del cliente sarebbe stato lanciato sul mercato a soli tre mesi di distanza; se il problema non fosse stato risolto, la produzione sarebbe stata ritardata, con una perdita giornaliera stimata di 200.000 dollari al giorno , con una capacità media giornaliera di 300 veicoli e il rischio di perdere la finestra di mercato.

Soluzione di JS Precision

Per prima cosa, abbiamo formato un team di ingegneri dedicato e, nel giro di tre giorni, abbiamo portato nello stabilimento del cliente un centro di misurazione degli ingranaggi tedesco Zeiss G 280 con una precisione di 0,0001 mm per effettuare dei test.

Simulando il funzionamento ad alta velocità utilizzando il software ANSYS, è stato infine diagnosticato che il problema derivava da una deviazione micrometrica del profilo del dente (0,008 mm) e da un errore nell'angolo dell'elica (8'). L'effetto combinato di questi due errori aumentava l'impatto dell'ingranamento, generando vibrazioni e rumore ad alta frequenza.

Quindi, tornati in fabbrica, dopo due giorni di riprogrammazione sulla rettificatrice per ingranaggi Liebherr LC 800 CNC, è stato realizzato l'algoritmo di ravvivatura ottimale, che ha adattato il percorso di taglio al taglio segmentato, per controllare con precisione la topologia della superficie del dente . È stata eseguita una correzione graduale degli errori del profilo del dente e dell'angolo d'elica.

Nel frattempo, i nostri ingegneri dei materiali hanno contattato il team di trattamento termico del cliente e hanno suggerito di ridurre la temperatura di tempra da 880℃ a 875℃, con un tempo di mantenimento prolungato di 1 ora per ridurre lo stress interno del materiale.

Ciò è in linea con i parametri del processo di finitura successivo, che ha utilizzato una velocità di avanzamento di rettifica di 80 mm/min, in modo da correggere accuratamente gli errori residui. La produzione di prova è stata completata in 7 giorni, durante i quali il rumore sugli ingranaggi prodotti in prova è sceso a 64 decibel, in linea con gli standard.

Risultati e valore

Gli ingranaggi elicoidali consegnati hanno mantenuto un livello di rumorosità della trasmissione stabile di 62 decibel all'elevata velocità di 10.000 giri/min, non solo soddisfacendo i requisiti di massima silenziosità del cliente, ma anche risultando di 3 decibel inferiori allo standard del settore. Il modello di punta del cliente è stato lanciato nei tempi previsti e le vendite nel primo mese hanno superato le 12.000 unità, ben oltre le 8.000 previste.

Successivamente, il cliente ha firmato con noi un accordo di cooperazione a lungo termine di 3 anni, acquistando 8.000 set di ingranaggi elicoidali ogni mese e consigliandoci ai suoi partner della supply chain. Il direttore degli acquisti ha elogiato JS Precision: "Non sono solo un fornitore , ma anche un partner tecnico, che ci ha aiutato a evitare perdite significative in un momento critico".

Figura 4: Le buone prestazioni di lavorazione degli ingranaggi elicoidali li rendono più scorrevoli e silenziosi rispetto ad altri ingranaggi, con conseguente rotolamento più fluido.

Il futuro è adesso: le tendenze che plasmano il settore della produzione di ingranaggi

L' industria manifatturiera degli ingranaggi si sta evolvendo verso l'intelligenza e l'efficienza. Le principali tendenze sono le seguenti:

• Produzione intelligente e IoT: il monitoraggio in tempo reale dello stato di lavorazione delle macchine per ingranaggi tramite sensori può raccogliere dati, tra cui informazioni sui parametri di taglio e sulla temperatura, prevedendo così la manutenzione per ridurre i tempi di fermo delle apparecchiature.
• Applicazione di utensili superduri: applicazione di utensili in CBN nella lavorazione di ingranaggi elicoidali. La maggiore durezza e resistenza all'usura aumentano l'efficacia della lavorazione di oltre il 30% e migliorano la qualità della superficie del dente.
• Processi di produzione additiva e compositi: impiegati nella produzione di stampi per ingranaggi o prototipi contenenti canali di raffreddamento di forma irregolare per abbreviare il ciclo di ricerca e sviluppo, i processi compositi integrano più fasi di lavorazione per migliorare l'efficienza produttiva.
• Digital Twin completo del processo: simula il processo di produzione degli ingranaggi al 100% nel mondo virtuale prima dell'elaborazione, identifica in anticipo potenziali problemi nel processo di produzione degli ingranaggi e ottieni il "primo pezzo, qualificato".

JS Precision continua a riconoscere queste tendenze adottando sistemi di monitoraggio intelligenti, utensili da taglio super duri e studiando come sfruttare la tecnologia dei gemelli digitali per offrire ai clienti le capacità di produzione più avanzate.

Se desiderate usufruire dei servizi tecnici più innovativi nel settore della produzione di ingranaggi, JS Precision può supportarvi. Dopo la consulenza, vi presenteremo casi di studio applicativi tecnici pertinenti per aiutarvi a pianificare la produzione futura.

Domande frequenti

D1: Qual è l'intervallo minimo/massimo di modulo e diametro per le macchine CNC che lavorano ingranaggi elicoidali?

Gli ingranaggi elicoidali con moduli da 0,5 a 25 e diametri massimi fino a 1500 mm sono lavorabili con l'ampia gamma di macchine per ingranaggi di JS Precision. Si prega di inviare i parametri specifici per una conferma più accurata.

D2: Oltre agli ingranaggi elicoidali, ci sono altri ingranaggi consigliati?

Dipende completamente dalle condizioni applicative. Gli ingegneri applicativi di JS Precision possono analizzare carichi, velocità, disposizione degli spazi, ecc. per consigliare la soluzione migliore tra diverse tipologie di ingranaggi: ingranaggi cilindrici, ingranaggi elicoidali e ingranaggi a spina di pesce.

D3: Quale precisione si ottiene generalmente quando si esegue la lavorazione di ingranaggi elicoidali?

Grazie all'ausilio di avanzati macchinari CNC e alla rettifica di precisione degli ingranaggi, JS Precision mantiene una precisione media degli ingranaggi pari a ISO 5-6. In caso di requisiti particolari, può raggiungere livelli di precisione ISO 4 ultra-elevati su progetti critici, soddisfacendo le esigenze tecnologiche più avanzate nei settori più avanzati.

D4: Quale livello di rugosità superficiale si può ottenere dopo la lavorazione degli ingranaggi elicoidali?

Ottimizzando i parametri di taglio e i processi di rettifica/levigatura di precisione, JS Precision riesce solitamente a controllare la rugosità superficiale fino a Ra 0,4~0,8 μm. Per requisiti estremi, la lavorazione ad altissima precisione può raggiungere una finitura a specchio inferiore a Ra 0,2 μm.

D5: Il trattamento termico è incluso nel vostro processo di produzione degli ingranaggi?

JS Precision offre un servizio completo , si concentra sulla lavorazione ad alta precisione e mantiene partnership strategiche a lungo termine con i principali impianti di trattamento termico per gestire la vostra catena di fornitura e garantire un controllo di qualità impeccabile.

D6. Come si garantisce che la deformazione degli ingranaggi dopo il trattamento termico rientri nell'intervallo controllabile?

JS Precision controlla la deformazione in modo "sistematico". Innanzitutto, riserva una tolleranza antideformazione durante la fase di finitura, poi collabora con un impianto di trattamento termico che utilizza un forno ad atmosfera controllata e, infine, esegue un'ispezione al 100% dopo il trattamento termico.

D7: Quali sono le possibili soluzioni per la tecnologia di "modifica del profilo" degli ingranaggi elicoidali?

JS Precision offre la modifica del profilo dei denti e del profilo elicoidale per compensare la deformazione sotto carico, ridurre l'impatto dell'ingranamento e il rumore e apportare modifiche di precisione alla topologia della superficie dei denti mediante l'uso di avanzate macchine per la rettifica degli ingranaggi CNC, personalizzate per soddisfare le condizioni di lavoro.

D8: Qual è il tempo di ciclo tipico per un progetto di ingranaggi elicoidali, dall'ordine alla consegna?

Il tempo di ciclo dipende dalla complessità e dalla quantità. La produzione di piccoli lotti di ingranaggi elicoidali con parametri standard (<50 pezzi) richiede normalmente 7-15 giorni lavorativi . Collaborazioni iniziali o progetti complessi richiedono tempi di preparazione aggiuntivi. Dopo aver fornito i disegni, è possibile fornire un piano dettagliato.

Riepilogo

La precisione determina le prestazioni nel settore della produzione di ingranaggi, quindi il vostro partner di fiducia dovrebbe essere tecnicamente competente e ben equipaggiato. TechBullion ha condiviso le prestazioni di JS Precision nella produzione di precisione e nell'ottimizzazione della supply chain, che sono in linea con la nostra filosofia fondamentale: perseguire "affidabilità ed efficienza" nella lavorazione di ingranaggi elicoidali.

Grazie alla sua profonda conoscenza di ogni aspetto del taglio e della produzione di ingranaggi e ai continui investimenti in macchinari avanzati per ingranaggi, JS Precision si è guadagnata la fiducia di numerosi leader del settore come fonte affidabile di soluzioni per ingranaggi di precisione.

Che si tratti di soluzioni personalizzate, di risolvere sfide tecniche o di soddisfare le più recenti esigenze di lavorazione, con JS Precision avrete la garanzia di affidabilità ed efficienza, conferendo così ai vostri prodotti di ingranaggi un ulteriore vantaggio sul mercato.

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