Gia công trục

Gia công trục

Là thành phần cốt lõi của hệ thống truyền động cơ khí, các sản phẩm trục đảm nhận các nhiệm vụ quan trọng như truyền tải công suất, định vị phôi và chịu tải. Chất lượng gia công của chúng quyết định trực tiếp đến độ chính xác vận hành, độ ổn định và tuổi thọ của toàn bộ máy móc. Gia công trục là một quy trình sản xuất chính xác bao gồm nhiều vật liệu, thông số kỹ thuật và kỹ thuật khác nhau. Nó có thể sản xuất nhiều loại trục khác nhau, bao gồm trục bậc thang, trục trơn, trục rỗng, trục có khía và trục lệch tâm, phục vụ cho nhiều lĩnh vực khác nhau như ô tô, máy công cụ, năng lượng gió, máy móc xây dựng và hàng không vũ trụ. Từ trục động cơ thu nhỏ đến trục chính của thiết bị hạng nặng, gia công tiêu chuẩn và tùy chỉnh là cần thiết để đáp ứng các yêu cầu vận hành cụ thể.

Điều kiện tiên quyết cốt lõi cho gia công trục là lựa chọn vật liệu và chuẩn bị phôi, vì các điều kiện hoạt động khác nhau đặt ra các yêu cầu vật liệu khác nhau đáng kể. Các vật liệu thường được sử dụng bao gồm thép carbon 45#, thép hợp kim 40Cr, thép không gỉ, hợp kim titan và hợp kim nhôm. Trong số này, thép carbon 45# phù hợp cho các trục chịu tải trọng bình thường, và độ dẻo dai và độ bền của nó có thể được tăng cường thông qua quá trình tôi và ram. Thép hợp kim 40Cr thích hợp cho các ứng dụng chịu tải nặng và chống mài mòn, được sử dụng rộng rãi trong trục truyền động ô tô và trục chính máy công cụ. Trục thép không gỉ tập trung vào nhu cầu chống ăn mòn, thường được sử dụng trong máy móc hóa chất và thực phẩm. Các vật liệu đặc biệt như hợp kim titan và hợp kim chịu nhiệt cao phù hợp cho các lĩnh vực cao cấp như hàng không vũ trụ. Phôi thường được chuẩn bị thông qua rèn, đúc hoặc cắt định hình. Phôi rèn có thể tăng cường cấu trúc hạt kim loại, cải thiện khả năng chống va đập của trục, làm cho chúng phù hợp với các trục chịu tải nặng. Phôi đúc phù hợp hơn cho các trục có cấu trúc phức tạp và có chi phí thấp hơn.

Quy trình gia công trục tuân theo một trình tự tiêu chuẩn gồm gia công thô - gia công bán tinh - gia công tinh - xử lý nhiệt - xử lý bề mặt - kiểm tra, với mỗi bước được phối hợp chính xác để đảm bảo độ chính xác. Giai đoạn gia công thô chủ yếu tập trung vào việc loại bỏ lượng dư và tạo hình ban đầu, thường sử dụng các quy trình tiện và phay. Các biên dạng trục cơ bản được tạo hình nhanh chóng bằng máy tiện thông thường hoặc máy tiện CNC, để lại một lượng dư gia công hợp lý. Gia công bán tinh tập trung vào việc cải thiện độ chính xác, thực hiện tiện và phay tinh trên các bộ phận quan trọng như vai trục, đường kính ngoài và rãnh then, kiểm soát dung sai kích thước trong phạm vi ±0,05mm. Gia công tinh là giai đoạn cốt lõi, sử dụng mài, đánh bóng và các quy trình khác. Đối với các trục có độ chính xác cao (ví dụ: trục chính của máy công cụ chính xác), mài trụ ngoài và mài trụ trong được sử dụng để kiểm soát độ chính xác kích thước trong phạm vi ±0,001mm, đồng thời đảm bảo các dung sai hình học như đồng trục và độ tròn đáp ứng các tiêu chuẩn.

Xử lý nhiệt và xử lý bề mặt là các quy trình phụ trợ quan trọng để nâng cao hiệu suất trục, đòi hỏi phải lựa chọn phù hợp dựa trên vật liệu và điều kiện hoạt động. Xử lý nhiệt bao gồm tôi và ram, tôi cứng, ram, thấm cacbon, thấm nitơ, v.v. Tôi và ram có thể tạo ra sự cân bằng tốt giữa độ bền và độ dẻo dai. Tôi cứng sau đó ram có thể tăng cường độ cứng bề mặt, thích hợp cho các trục chịu mài mòn. Các quy trình thấm cacbon và thấm nitơ có thể tăng độ cứng bề mặt và khả năng chống mài mòn trong khi vẫn duy trì độ dẻo dai của lõi, thích hợp cho các trường hợp truyền động tốc độ cao và tải nặng. Xử lý bề mặt bao gồm mạ kẽm, mạ crom, làm đen, thấm phốt phát, v.v. Mạ kẽm và crom được sử dụng để chống ăn mòn và chống gỉ. Làm đen cải thiện khả năng chống mài mòn và tính thẩm mỹ của bề mặt, đáp ứng nhu cầu sử dụng trong các môi trường khác nhau.

Kiểm tra chính xác và kiểm soát chất lượng được thực hiện xuyên suốt toàn bộ quy trình gia công trục và là yếu tố cốt lõi để đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn. Các phép đo thời gian thực được thực hiện trong quá trình gia công bằng thước kẹp, thước đo micromet, đồng hồ đo độ lệch, v.v. Đối với các trục có độ chính xác cao, các thiết bị chính xác như máy đo tọa độ (CMM), máy kiểm tra độ tròn và máy kiểm tra độ nhám bề mặt được sử dụng để kiểm tra toàn diện độ chính xác kích thước, dung sai hình học, độ nhám bề mặt và các chỉ số khác. Hơn nữa, việc tận dụng khả năng điều khiển tự động của thiết bị gia công CNC (máy tiện CNC, máy mài CNC) giúp giảm thiểu sự can thiệp thủ công và lỗi gia công, cho phép sản xuất hàng loạt trục một cách nhất quán. Ngoài ra, đối với các sản phẩm trục tùy chỉnh, kế hoạch quy trình và các thông số gia công cần được tối ưu hóa dựa trên các yêu cầu vận hành cụ thể của khách hàng để đảm bảo trục phù hợp với nhu cầu lắp ráp và vận hành thực tế.

Khi ngành công nghiệp chế tạo máy móc tiến tới độ chính xác cao và tính thông minh, công nghệ gia công trục cũng liên tục được nâng cấp. Việc áp dụng các công nghệ như gia công CNC, gia công 5 trục và kiểm tra kỹ thuật số đã cải thiện đáng kể hiệu quả và độ chính xác của gia công trục. Ứng dụng các quy trình mới như phôi in 3D và xử lý nhiệt bằng laser đang mở rộng các lựa chọn vật liệu và giới hạn hiệu suất của gia công trục. Trong tương lai, gia công trục sẽ chú trọng hơn vào sản xuất xanh, hiệu quả và khả năng tùy chỉnh. Thông qua tối ưu hóa quy trình và đổi mới công nghệ, nó sẽ cung cấp các bộ phận truyền động cốt lõi chất lượng cao hơn và phù hợp hơn cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau.