यदि गियर बहुत कठोर है और मशीनिंग दक्षता में सुधार की आवश्यकता है, तो गियर मशीनिंग प्रक्रिया, कटिंग पैरामीटर और टूल की आवश्यकताएं निर्धारित की जानी चाहिए।

गियर ऑटोमोबाइल उद्योग का मुख्य बुनियादी संचरण अंग है। आमतौर पर, प्रत्येक ऑटोमोबाइल में 18 से 30 दांत होते हैं। गियर की गुणवत्ता सीधे तौर पर ऑटोमोबाइल के शोर, स्थिरता और सेवा जीवन को प्रभावित करती है। गियर प्रसंस्करण मशीन टूल एक जटिल मशीन टूल प्रणाली है और ऑटोमोबाइल उद्योग में एक महत्वपूर्ण उपकरण है। अमेरिका, जर्मनी और जापान जैसे विश्व के प्रमुख ऑटोमोबाइल उत्पादक देश गियर प्रसंस्करण मशीन टूल के भी उत्पादक हैं। आंकड़ों के अनुसार, चीन में 80% से अधिक ऑटोमोबाइल गियर घरेलू गियर निर्माण उपकरणों द्वारा संसाधित किए जाते हैं। साथ ही, ऑटोमोबाइल उद्योग 60% से अधिक गियर प्रसंस्करण मशीन टूल का उपभोग करता है, और ऑटोमोबाइल उद्योग हमेशा मशीन टूल की खपत का मुख्य केंद्र रहेगा।

गियर प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी

1. ढलाई और सांचा बनाना

ऑटोमोटिव गियर पार्ट्स के लिए हॉट डाई फोर्जिंग अभी भी व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली ब्लैंक कास्टिंग प्रक्रिया है। हाल के वर्षों में, शाफ्ट मशीनिंग में क्रॉस वेज रोलिंग तकनीक को व्यापक रूप से बढ़ावा दिया गया है। यह तकनीक विशेष रूप से जटिल दरवाजों के शाफ्ट के लिए बिलेट्स बनाने के लिए उपयुक्त है। इसमें न केवल उच्च परिशुद्धता और कम मशीनिंग त्रुटि होती है, बल्कि उत्पादन क्षमता भी बहुत अधिक होती है।

2. सामान्यीकरण

इस प्रक्रिया का उद्देश्य गियर की कटाई के लिए उपयुक्त कठोरता प्राप्त करना और अंतिम ताप उपचार के लिए सूक्ष्म संरचना तैयार करना है, ताकि ताप उपचार के कारण होने वाले विरूपण को प्रभावी ढंग से कम किया जा सके। गियर स्टील के लिए आमतौर पर 20CrMnTi सामग्री का उपयोग किया जाता है। कर्मचारियों, उपकरणों और वातावरण के अत्यधिक प्रभाव के कारण, वर्कपीस की शीतलन गति और शीतलन एकरूपता को नियंत्रित करना कठिन होता है, जिसके परिणामस्वरूप कठोरता में काफी भिन्नता और धातु संरचना में असमानता आ जाती है। यह धातु की कटाई और अंतिम ताप उपचार को सीधे प्रभावित करता है, जिससे बड़े पैमाने पर और अनियमित तापीय विरूपण होता है और पुर्जे की गुणवत्ता अनियंत्रित हो जाती है। इसलिए, समतापी मानकीकरण प्रक्रिया को अपनाया जाता है। व्यवहार में यह सिद्ध हो चुका है कि समतापी मानकीकरण सामान्य मानकीकरण की कमियों को प्रभावी ढंग से दूर कर सकता है, और उत्पाद की गुणवत्ता स्थिर और विश्वसनीय होती है।

3. मोड़ना

उच्च परिशुद्धता वाले गियर प्रसंस्करण की स्थिति संबंधी आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, सभी गियर ब्लैंक को सीएनसी लेथ मशीनों द्वारा संसाधित किया जाता है, जिन्हें टर्निंग टूल को पुनः घिसे बिना यांत्रिक रूप से क्लैंप किया जाता है। छेद के व्यास, अंतिम सतह और बाहरी व्यास का प्रसंस्करण एक ही बार में क्लैंप करके समकालिक रूप से पूरा किया जाता है, जिससे न केवल आंतरिक छेद और अंतिम सतह की ऊर्ध्वाधरता की आवश्यकताएं सुनिश्चित होती हैं, बल्कि गियर ब्लैंक के आकार में सूक्ष्म अंतर भी सुनिश्चित होता है। इस प्रकार, गियर ब्लैंक की सटीकता में सुधार होता है और बाद में बनने वाले गियरों की मशीनिंग गुणवत्ता सुनिश्चित होती है। इसके अलावा, एनसी लेथ मशीनिंग की उच्च दक्षता उपकरणों की संख्या को काफी कम कर देती है और किफायती भी है।

4. हॉबिंग और गियर शेपिंग

साधारण गियर हॉबिंग मशीन और गियर शेपर अभी भी गियर प्रोसेसिंग के लिए व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। हालांकि इन्हें समायोजित करना और रखरखाव करना सुविधाजनक है, लेकिन उत्पादन क्षमता कम है। यदि बड़ी क्षमता का उत्पादन करना हो, तो एक साथ कई मशीनों की आवश्यकता होती है। कोटिंग तकनीक के विकास के साथ, ग्राइंडिंग के बाद हॉब्स और प्लंजर पर दोबारा कोटिंग करना बहुत सुविधाजनक हो गया है। कोटेड टूल्स की सर्विस लाइफ में काफी सुधार किया जा सकता है, आमतौर पर 90% से अधिक, जिससे टूल्स बदलने की संख्या और ग्राइंडिंग का समय काफी कम हो जाता है, जिसके महत्वपूर्ण लाभ हैं।

5. शेविंग

रेडियल गियर शेविंग तकनीक का व्यापक रूप से ऑटोमोबाइल गियर के बड़े पैमाने पर उत्पादन में उपयोग किया जाता है, क्योंकि यह अत्यधिक कुशल है और डिज़ाइन किए गए दांतों के आकार और दिशा में संशोधन की आवश्यकताओं को आसानी से पूरा करती है। 1995 में तकनीकी रूपांतरण के लिए इतालवी कंपनी से विशेष रेडियल गियर शेविंग मशीन खरीदने के बाद से, कंपनी इस तकनीक के अनुप्रयोग में परिपक्व हो चुकी है और प्रसंस्करण गुणवत्ता स्थिर और विश्वसनीय है।

6. ऊष्मा उपचार

ऑटोमोबाइल गियरों के बेहतर यांत्रिक गुणों को सुनिश्चित करने के लिए कार्बराइजिंग और क्वेंचिंग आवश्यक है। स्थिर और विश्वसनीय हीट ट्रीटमेंट उपकरण उन उत्पादों के लिए अनिवार्य है जिन्हें हीट ट्रीटमेंट के बाद गियर ग्राइंडिंग की आवश्यकता नहीं होती है। कंपनी ने जर्मन लॉयड्स की निरंतर कार्बराइजिंग और क्वेंचिंग उत्पादन लाइन को अपनाया है, जिससे संतोषजनक हीट ट्रीटमेंट परिणाम प्राप्त हुए हैं।

7. पीसना

इसका मुख्य रूप से उपयोग ऊष्मा-उपचारित गियर के आंतरिक छेद, अंतिम सतह, शाफ्ट के बाहरी व्यास और अन्य भागों को अंतिम रूप देने के लिए किया जाता है ताकि आयामी सटीकता में सुधार हो और ज्यामितीय सहनशीलता कम हो।

गियर प्रसंस्करण में पोजिशनिंग और क्लैम्पिंग के लिए पिच सर्कल फिक्स्चर का उपयोग किया जाता है, जो दांत और इंस्टॉलेशन संदर्भ की मशीनिंग सटीकता को प्रभावी ढंग से सुनिश्चित कर सकता है, और संतोषजनक उत्पाद गुणवत्ता प्राप्त कर सकता है।

8. समापन

असेंबली से पहले ट्रांसमिशन और ड्राइव एक्सल के गियर पार्ट्स पर मौजूद उभारों और खुरदुरे हिस्सों की जांच और सफाई करना इसका उद्देश्य है, ताकि असेंबली के बाद उनसे होने वाले शोर और असामान्य ध्वनि को दूर किया जा सके। सिंगल पेयर एंगेजमेंट के दौरान ध्वनि सुनें या व्यापक परीक्षक पर एंगेजमेंट विचलन का निरीक्षण करें। निर्माता कंपनी द्वारा उत्पादित ट्रांसमिशन हाउसिंग पार्ट्स में क्लच हाउसिंग, ट्रांसमिशन हाउसिंग और डिफरेंशियल हाउसिंग शामिल हैं। क्लच हाउसिंग और ट्रांसमिशन हाउसिंग भार वहन करने वाले पार्ट्स हैं, जो आमतौर पर विशेष डाई कास्टिंग के माध्यम से डाई-कास्टिंग एल्यूमीनियम मिश्र धातु से बने होते हैं। इनका आकार अनियमित और जटिल होता है। सामान्य प्रक्रिया इस प्रकार है: जोड़ की सतह की मिलिंग → मशीनिंग प्रक्रिया छेद और कनेक्टिंग छेद → बेयरिंग छेदों की रफ बोरिंग → बेयरिंग छेदों और लोकेटिंग पिन छेदों की फाइन बोरिंग → सफाई → रिसाव परीक्षण और जांच।

गियर काटने वाले औजारों के मापदंड और आवश्यकताएँ

कार्बराइजिंग और क्वेंचिंग के बाद गियर बुरी तरह विकृत हो जाते हैं। विशेषकर बड़े गियरों के मामले में, कार्बराइज्ड और क्वेंच किए गए बाहरी वृत्त और आंतरिक छेद का आयामी विरूपण आमतौर पर बहुत अधिक होता है। हालांकि, कार्बराइज्ड और क्वेंच किए गए गियर के बाहरी वृत्त की टर्निंग के लिए कोई उपयुक्त उपकरण उपलब्ध नहीं था। क्वेंच किए गए स्टील की मजबूत इंटरमिटेंट टर्निंग के लिए "वैलिन सुपरहार्ड" द्वारा विकसित bn-h20 उपकरण ने कार्बराइज्ड और क्वेंच किए गए गियर के बाहरी वृत्त के आंतरिक छेद और अंतिम सतह के विरूपण को ठीक कर दिया है और एक उपयुक्त इंटरमिटेंट कटिंग उपकरण प्रदान किया है। इसने सुपरहार्ड उपकरणों के साथ इंटरमिटेंट कटिंग के क्षेत्र में विश्व स्तर पर एक महत्वपूर्ण उपलब्धि हासिल की है।

गियर कार्बराइजिंग और क्वेंचिंग विरूपण: गियर कार्बराइजिंग और क्वेंचिंग विरूपण मुख्य रूप से मशीनिंग के दौरान उत्पन्न अवशिष्ट तनाव, ऊष्मा उपचार के दौरान उत्पन्न ऊष्मीय तनाव और संरचनात्मक तनाव, और वर्कपीस के स्व-भार विरूपण के संयुक्त प्रभाव के कारण होता है। विशेष रूप से बड़े गियर रिंग और गियर के मामले में, उनके उच्च मापांक, गहरी कार्बराइजिंग परत, लंबे कार्बराइजिंग समय और स्व-भार के कारण कार्बराइजिंग और क्वेंचिंग के बाद विरूपण बढ़ जाता है। बड़े गियर शाफ्ट का विरूपण नियम: अतिरिक्त वृत्त का बाहरी व्यास स्पष्ट रूप से संकुचित होता है, लेकिन गियर शाफ्ट के दांत की चौड़ाई की दिशा में, मध्य भाग सिकुड़ जाता है और दोनों सिरे थोड़े फैल जाते हैं। गियर रिंग का विरूपण नियम: कार्बराइजिंग और क्वेंचिंग के बाद, बड़े गियर रिंग का बाहरी व्यास फूल जाता है। दांत की चौड़ाई भिन्न होने पर, दांत की चौड़ाई की दिशा में विरूपण शंक्वाकार या कमरनुमा ड्रम के आकार का हो जाता है।

कार्बराइजिंग और क्वेंचिंग के बाद गियर टर्निंग: गियर रिंग के कार्बराइजिंग और क्वेंचिंग विरूपण को कुछ हद तक नियंत्रित और कम किया जा सकता है, लेकिन इसे पूरी तरह से टाला नहीं जा सकता। कार्बराइजिंग और क्वेंचिंग के बाद विरूपण सुधार के लिए, कार्बराइजिंग और क्वेंचिंग के बाद टर्निंग और कटिंग टूल्स की व्यवहार्यता पर संक्षेप में चर्चा की गई है।

कार्बराइजिंग और क्वेंचिंग के बाद बाहरी वृत्त, आंतरिक छेद और अंतिम सतह की टर्निंग: कार्बराइज्ड और क्वेंच्ड रिंग गियर के बाहरी वृत्त और आंतरिक छेद के विरूपण को ठीक करने का सबसे सरल तरीका टर्निंग है। पहले, विदेशी सुपरहार्ड टूल्स सहित कोई भी टूल, क्वेंच्ड गियर के बाहरी वृत्त की अत्यधिक अनियमित कटिंग की समस्या का समाधान नहीं कर पाता था। वैलिन सुपरहार्ड को टूल अनुसंधान और विकास के लिए आमंत्रित किया गया था, “कठोर स्टील की अनियमित कटिंग हमेशा से एक कठिन समस्या रही है, खासकर लगभग HRC60 के कठोर स्टील की, जिसमें विरूपण की गुंजाइश बहुत अधिक होती है। कठोर स्टील को उच्च गति पर टर्न करते समय, यदि वर्कपीस में अनियमित कटिंग होती है, तो टूल को मशीनिंग पूरी करने के दौरान प्रति मिनट 100 से अधिक झटके लगते हैं, जो टूल के प्रभाव प्रतिरोध के लिए एक बड़ी चुनौती है।” चीनी चाकू संघ के विशेषज्ञों का कहना है। एक वर्ष के निरंतर परीक्षणों के बाद, वैलिन सुपरहार्ड ने कठोर स्टील की टर्निंग के लिए सुपरहार्ड कटिंग टूल का अपना ब्रांड लॉन्च किया है, जिसमें अत्यधिक अनियमितता होती है। कार्बराइजिंग और क्वेंचिंग के बाद गियर के बाहरी घेरे पर टर्निंग प्रयोग किया जाता है।

कार्बराइजिंग और क्वेंचिंग के बाद बेलनाकार गियर को घुमाने का प्रयोग

कार्बराइजिंग और क्वेंचिंग के बाद बड़े गियर (रिंग गियर) में गंभीर विकृति आ गई थी। रिंग गियर के बाहरी घेरे में 2 मिमी तक की विकृति थी और क्वेंचिंग के बाद कठोरता HRC 60-65 थी। उस समय ग्राहक के लिए बड़े व्यास का ग्राइंडर मिलना मुश्किल था, मशीनिंग के लिए पर्याप्त जगह नहीं थी और ग्राइंडिंग की दक्षता भी बहुत कम थी। अंततः, कार्बराइज्ड और क्वेंच किए गए गियर को ही टर्निंग मशीन से तैयार किया गया।

काटने की रैखिक गति: 50–70 मीटर/मिनट, काटने की गहराई: 1.5–2 मिमी, काटने की दूरी: 0.15-0.2 मिमी/चक्कर (खुरदरेपन की आवश्यकताओं के अनुसार समायोजित)

जब शमन किए गए गियर एक्ससर्कल को घुमाया जाता है, तो मशीनिंग एक ही बार में पूरी हो जाती है। मूल आयातित सिरेमिक टूल को विकृति को दूर करने के लिए कई बार संसाधित करना पड़ता है। इसके अलावा, किनारे के टूटने की समस्या गंभीर होती है, और टूल की उपयोग लागत बहुत अधिक होती है।

टूल परीक्षण के परिणाम: यह मूल आयातित सिलिकॉन नाइट्राइड सिरेमिक टूल की तुलना में अधिक प्रभाव प्रतिरोधी है, और कटिंग की गहराई तीन गुना बढ़ाने पर इसकी सेवा अवधि सिलिकॉन नाइट्राइड सिरेमिक टूल की तुलना में 6 गुना अधिक है! कटिंग दक्षता तीन गुना बढ़ गई है (पहले कटिंग तीन गुना होती थी, लेकिन अब एक बार में पूरी हो जाती है)। वर्कपीस की सतह की खुरदरापन भी उपयोगकर्ता की आवश्यकताओं को पूरा करती है। सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि टूल के अंतिम रूप से खराब होने का कारण चिंताजनक रूप से किनारे का टूटना नहीं है, बल्कि सामान्य बैक फेस घिसाव है। इस इंटरमिटेंट टर्निंग क्वेंच्ड गियर एक्ससर्कल प्रयोग ने इस मिथक को तोड़ दिया है कि उद्योग में सुपरहार्ड टूल्स का उपयोग कठोर स्टील की इंटरमिटेंट टर्निंग के लिए नहीं किया जा सकता है! इसने कटिंग टूल्स के अकादमिक जगत में हलचल मचा दी है!

शमन के बाद गियर के हार्ड टर्निंग आंतरिक छेद की सतह की फिनिश

उदाहरण के तौर पर, ऑयल ग्रूव वाले गियर के भीतरी छेद की इंटरमिटेंट कटिंग करने पर, परीक्षण कटिंग टूल की सर्विस लाइफ 8000 मीटर से अधिक होती है और फिनिशिंग Ra0.8 के भीतर रहती है। यदि पॉलिशिंग एज वाले सुपरहार्ड टूल का उपयोग किया जाए, तो कठोर स्टील की टर्निंग फिनिशिंग लगभग Ra0.4 तक पहुंच सकती है और टूल की लाइफ भी अच्छी रहती है।

कार्बराइजिंग और क्वेंचिंग के बाद गियर के अंतिम सिरे की मशीनिंग करना

"पीसने के बजाय घुमाने" के एक विशिष्ट अनुप्रयोग के रूप में, घन बोरोन नाइट्राइड ब्लेड का उपयोग ऊष्मा के बाद गियर के अंतिम सिरे की कठोर घुमाव प्रक्रिया में व्यापक रूप से किया जाता है। पीसने की तुलना में, कठोर घुमाव कार्य कुशलता में काफी सुधार करता है।

कार्बराइज्ड और क्वेंच्ड गियर के लिए, कटर की आवश्यकताएं बहुत अधिक होती हैं। सबसे पहले, रुक-रुक कर कटिंग के लिए उपकरण में उच्च कठोरता, प्रभाव प्रतिरोध, मजबूती, घिसाव प्रतिरोध, सतह खुरदरापन और अन्य गुण होने चाहिए।

अवलोकन:

कार्बराइजिंग और क्वेंचिंग के बाद टर्निंग और एंड फेस टर्निंग के लिए, साधारण वेल्डेड कंपोजिट क्यूबिक बोरोन नाइट्राइड टूल्स का प्रचलन रहा है। हालांकि, कार्बराइज्ड और क्वेंच्ड बड़े गियर रिंग के बाहरी सर्कल और आंतरिक छेद के आयामी विरूपण को दूर करना हमेशा एक कठिन समस्या रही है। वैलिन सुपरहार्ड बीएन-एच20 क्यूबिक बोरोन नाइट्राइड टूल से क्वेंच्ड स्टील की इंटरमिटेंट टर्निंग, टूल उद्योग में एक महत्वपूर्ण प्रगति है, जो गियर उद्योग में "ग्राइंडिंग के बजाय टर्निंग" प्रक्रिया के व्यापक प्रचार-प्रसार में सहायक है, और कठोर गियर सिलिंड्रिकल टर्निंग टूल्स की उस समस्या का समाधान भी प्रदान करती है जो कई वर्षों से अनसुलझी थी। यह गियर रिंग के निर्माण चक्र को छोटा करने और उत्पादन लागत को कम करने में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है; बीएन-एच20 श्रृंखला के कटर उद्योग में मजबूत इंटरमिटेंट टर्निंग क्वेंच्ड स्टील के विश्व मॉडल के रूप में जाने जाते हैं।