Dans le domaine de la transmission mécanique, les arbres de transmission sont comme les “colonne vertébrale” d'équipement, responsable de la transmission de la puissance du moteur aux roues, hélices d'avion, et d'autres composants clés. Mais avez-vous déjà réfléchi aux raisons pour lesquelles certains arbres de transmission tombent en panne prématurément ou ne peuvent pas répondre aux exigences de transmission de puissance ?? La cause profonde réside souvent dans la qualité de Conception du processus d'usinage CNC de l'arbre de transmission. Une approche scientifique et raisonnable Processus d'usinage CNC la conception est non seulement la garantie de la précision de l'arbre de transmission mais aussi la clé pour améliorer sa durée de vie et réduire les coûts de production.
1. Pourquoi la conception du processus d'usinage CNC des arbres de transmission est-elle essentielle?
Les arbres de transmission fonctionnent dans des environnements complexes, couple de roulement et vibrations pendant une longue période. Si le processus d'usinage CNC n'est pas correctement conçu, cela entraînera une série de problèmes. Let’s first look at the consequences of improper process design and the benefits of excellent design through a comparison table:
| Aspect | Improper CNC Machining Process Design | Excellent CNC Machining Process Design |
| Précision dimensionnelle | Faible (tolerance errors often exceed 0.05mm) | Haut (tolerance of Ф60 shaft section reaches level 6, Ф32 reaches level 7) |
| Durée de vie | Court (average failure time is 6 – 12 mois) | Long (average service life is 2 – 3 années) |
| Coût de production | Haut (rework rate is over 20%, wasting materials and time) | Faible (rework rate is less than 3%, Réduire les déchets de matériaux) |
| Assembly Adaptability | Pauvre (difficult to match with other components, requiring manual adjustment) | Bien (peut être directement assemblé avec d’autres composants, pas de réglage supplémentaire) |
Prenons l’exemple d’une usine de fabrication automobile. Précédemment, en raison de la conception déraisonnable du processus d'usinage CNC des arbres de transmission, la coaxialité des arbres de transmission ne pouvait pas répondre aux exigences. Pendant le test, le système de transmission faisait des bruits anormaux, et le taux de défaillance des arbres de transmission atteint 18%. Après avoir optimisé la conception du processus (réglage de la séquence de rotation, traitement thermique, et finir), the coaxiality error was controlled within the standard range, and the failure rate dropped to 2%.
2. Étapes principales de la conception du processus d'usinage CNC de l'arbre de transmission
The CNC machining process design of transmission shafts is a linear and systematic project, which is divided into 8 étapes clés. Each stage is like a link in a chain, and only by ensuring the quality of each link can the final product meet the standards:
- Design Drawing Creation: D'abord, use CAD software to draw detailed design drawings according to the application scenarios (such as automobiles, aéronef) and manufacturing standards of the transmission shaft. Le dessin doit inclure des dimensions détaillées (comme le diamètre et la longueur de chaque section d'arbre), exigences de tolérance, et normes de rugosité de surface (comme Ra1.6 pour les surfaces clés). C'est comme dessiner un “plan” pour l'arbre de transmission, qui guide le traitement ultérieur.
- Préparation des matériaux: Sélectionnez les matériaux appropriés en fonction de la charge de travail de l'arbre de transmission. Les matériaux couramment utilisés sont l'acier au carbone (pour les scénarios de charge généraux), acier en alliage (pour le haut – scénarios de couple), et acier inoxydable (pour la corrosion – scénarios résistants). Alors, couper, rainure, and turn the material according to the length and diameter of the transmission shaft to make it into a blank that meets the initial processing requirements.
- Electrode Processing: Process electrodes on a CNC machine. Alors, use electrical discharge machining and heating processes to shape the blank. This step can make the workpiece have the preliminary shape and size, and ensure the flatness and smoothness of the workpiece surface. It’s like “sculpture” the initial shape of the transmission shaft.
- Engraving and Etching: Utilisez un équipement de gravure et de gravure professionnel pour effectuer les marquages nécessaires (comme les numéros de pièces, dates de production), encoche, et des trous sur la pièce. Ces structures sont cruciales pour l'assemblage final de l'arbre de transmission, car ils peuvent aider les travailleurs à installer avec précision l'arbre de transmission dans l'équipement.
- Tournage et poinçonnage CNC: Utiliser des tours CNC pour effectuer des opérations de tournage sur la pièce, ce qui peut garantir la précision du diamètre extérieur et de la face d'extrémité de l'arbre de transmission. En même temps, utiliser des fraiseuses CNC pour poinçonner afin de réaliser des trous de tailles et de positions spécifiques. Cette étape est la clé pour améliorer la précision dimensionnelle de l’arbre de transmission.
- Traitement thermique: Avant le traitement thermique, effectuer une ébauche sur la pièce (des machines-outils ordinaires peuvent être utilisées pour l'ébauche). Alors, effectuer des processus de traitement thermique tels que la trempe et le revenu. Le traitement thermique peut améliorer considérablement les propriétés mécaniques du matériau, comme augmenter la résistance et la dureté de l'arbre de transmission, le rendant plus résistant à l'usure et au couple.
- Finition: Cette étape comprend plusieurs processus. D'abord, effectuer un semi – finition et finition sur la surface circulaire pour que sa taille réponde aux exigences de conception. Alors, effectuer des tournages grossiers et des semi-remorques – finition sur la rainure pour assurer la précision de la taille de la rainure. Enfin, effectuer un fraisage grossier, semi – fraisage de finition, et finir sur le U – rainure. La finition, c'est comme “polissage” l'arbre de transmission, ce qui peut encore améliorer sa précision et sa qualité de surface.
- Filetage: Percez des trous aux positions spécifiées de l'arbre de transmission et taraudez des trous filetés M8.. Ces trous filetés sont utilisés pour relier l'arbre de transmission à d'autres composants (comme les brides), assurer la stabilité de la transmission de puissance.
3. Facteurs clés à prendre en compte dans la conception du processus d'usinage CNC des arbres de transmission
Lors de la conception du processus d'usinage CNC de l'arbre de transmission, il ne suffit pas de suivre uniquement les étapes de transformation. Nous devons également nous concentrer sur trois facteurs clés. Si ces facteurs sont ignorés, même si les étapes de traitement sont correctes, le produit final ne répondra pas aux exigences:
3.1 Exigences de tolérance
Différentes sections d'arbre de l'arbre de transmission ont des exigences de tolérance différentes. Par exemple, the Ф60 shaft section has a higher tolerance level, requiring level 6 tolérance (the allowable error is only a few thousandths of a millimeter), and the Ф32 shaft section requires level 7 tolérance. Why is the tolerance requirement so strict? Because if the tolerance exceeds the standard, the transmission shaft will have problems such as loose fit or tight fit when assembling with other components. A loose fit will cause power loss during transmission, and a tight fit will increase friction and accelerate wear.
3.2 Exigence de coaxialité
The coaxiality of the transmission shaft is a crucial indicator. The coaxiality tolerance of the axis line of the Ф60 shaft section relative to the axis line of the Ф32 shaft section must meet the design standard. Imagine the transmission shaft as a rotating “bâton”. If the coaxiality is not good, le “bâton” will swing during rotation, which will not only generate abnormal noise but also increase the load on the bearing, leading to premature failure of the bearing and the transmission shaft.
3.3 Rugosité de surface
The surface roughness requirements of different machining surfaces of the transmission shaft are different. Par exemple, the surface roughness of some key matching surfaces requires Ra1.6. Une surface lisse (low roughness value) can reduce friction between the transmission shaft and other components, reduce wear, and also prevent the accumulation of dirt and impurities, improving the reliability of the transmission system. On the contrary, a rough surface will increase friction and may even cause scratches on the matching components.
4. Le point de vue de Yigu Technology sur la conception du processus d'usinage CNC des arbres de transmission
À la technologie Yigu, we hold that Conception du processus d'usinage CNC de l'arbre de transmission is the core to enhancing product competitiveness. Our R&D team integrates advanced CNC programming technology into the process design, optimizing the processing sequence of turning, traitement thermique, et finir. We’ve helped many clients cut production costs by 15% – 20% and extend transmission shaft service life by over 50%. À l'avenir, we’ll keep exploring intelligent process design, combining AI to predict processing errors, and providing more efficient and precise solutions for clients.
5. FAQ: Questions courantes sur la conception du processus d'usinage CNC des arbres de transmission
T1: Quels matériaux conviennent aux arbres de transmission en haute – scénarios de couple, et pourquoi?
A1: Alloy steel is suitable. Because alloy steel has higher strength and toughness compared with carbon steel. In high – scénarios de couple, the transmission shaft bears a large rotational force, and alloy steel can resist deformation and fracture better, ensuring the stable transmission of power.
T2: L'ordre du traitement thermique et de la finition peut-il être inversé dans le processus d'usinage CNC des arbres de transmission?
A2: Non. If finishing is done first and then heat treatment, the material will deform during heat treatment, which will destroy the precision of the finished surface. Donc, it is necessary to perform roughing first, then heat treatment to improve the material properties, and finally finish to ensure the precision of the transmission shaft.
T3: Comment détecter si la coaxialité de l'arbre de transmission répond aux exigences après l'usinage?
A3: You can use a coaxiality detector. Install the transmission shaft on the detector, rotate the transmission shaft, and the detector will automatically measure the deviation of the axis line. If the deviation is within the design tolerance range, the coaxiality meets the requirements; sinon, it needs to be reprocessed.