DÂY CHUYỀN GIA CÔNG THÂN HỘP SỐ – VỎ HỘP GIẢM TỐC BẰNG MÁY CNC

Thân hộp số và vỏ hộp giảm tốc là nhóm chi tiết điển hình cho gia công CNC nhiều mặt. Nhìn bên ngoài, thân hộp có vẻ chỉ đóng vai trò bao che, nhưng trong thực tế đây lại là bộ phận quyết định trực tiếp tới vị trí của trục, ổ bi, bánh răng, mặt lắp động cơ và toàn bộ độ chính xác của cụm truyền động.

Nếu khoảng cách giữa hai tâm ổ bi sai, bánh răng sẽ ăn khớp không đúng. Nếu hai lỗ đỡ cùng một trục không đồng tâm, trục có thể bị ép lệch khi lắp ráp. Nếu mặt phân đôi của thân hộp không phẳng, hộp có thể bị rò dầu. Vì vậy, gia công thân hộp số không đơn thuần là phay ra một hình dạng mà phải kiểm soát đồng thời độ phẳng, độ vuông góc, khoảng cách tâm, độ đồng tâm và vị trí tương quan giữa nhiều bề mặt.

Đối với dạng chi tiết này, một dây chuyền hợp lý có thể kết hợp trung tâm gia công đứng VMC để tạo chuẩn, phay thô và xử lý các bề mặt thuận lợi theo phương đứng; sau đó sử dụng trung tâm gia công ngang HMC để gia công nhiều mặt của thân hộp với ít lần tháo gá hơn.

1. Chuẩn bị phôi thân hộp

Thân hộp giảm tốc thường được chế tạo từ gang đúc, gang cầu, thép đúc hoặc nhôm đúc tùy theo tải trọng và môi trường sử dụng.

Phôi sau đúc đã có hình dạng gần giống sản phẩm cuối nhưng các mặt lắp ghép, lỗ ổ bi, mặt bích, hệ thống lỗ bulông và nhiều vị trí chức năng vẫn cần được gia công.

Trước khi đưa lên máy CNC cần kiểm tra lượng dư, kích thước bao, tình trạng bề mặt đúc và xác định hệ chuẩn công nghệ.

Thông thường một mặt đáy, mặt phân đôi hoặc một mặt lắp chính sẽ được lựa chọn làm chuẩn đầu tiên. Các công đoạn sau sẽ dựa trên hệ tọa độ này.

Việc lựa chọn chuẩn rất quan trọng bởi nếu mặt chuẩn ban đầu sai, sai số có thể truyền sang hàng loạt nguyên công phía sau.

2. VMC tạo chuẩn và phay thô

Sau khi phôi được kiểm tra, chi tiết được gá lên trung tâm gia công đứng.

Tùy kích thước thân hộp có thể sử dụng VMC640, VMC850, VMC855 hoặc VMC1160.

Ở công đoạn đầu, VMC thực hiện phay mặt đáy, mặt phân đôi hoặc mặt lắp để hình thành chuẩn chính xác cho chi tiết.

Sau đó máy tiếp tục phay các cạnh chuẩn, mặt lắp, pocket, bậc và một số hốc lớn.

Trong giai đoạn phay thô, mục tiêu chưa phải đưa toàn bộ bề mặt về kích thước cuối cùng mà là bóc nhanh lượng dư lớn. Các mặt quan trọng nên giữ lại lượng dư phù hợp để bán tinh và tinh ở công đoạn sau.

Việc chia thành phay thô – bán tinh – tinh giúp giảm ảnh hưởng của ứng suất trong phôi, đặc biệt đối với các thân hộp gang hoặc nhôm đúc kích thước lớn.

3. HMC gia công nhiều mặt của housing

Sau khi đã có chuẩn ổn định, thân hộp được chuyển sang trung tâm gia công ngang.

Đây là công đoạn rất quan trọng đối với chi tiết dạng housing.

Nếu chỉ sử dụng VMC, để gia công mặt trước, mặt sau và hai mặt bên, người vận hành thường phải tháo phôi, xoay chi tiết, gá lại và xác định lại vị trí.

Mỗi lần gá lại đều làm tăng khả năng phát sinh sai số.

Với trung tâm gia công ngang HMC1075, HMC1814, HMC1000S hoặc HMC1400S, phôi có thể được gá trên pallet và xoay để nhiều mặt lần lượt tiếp cận trục chính.

Nhờ vậy, trong một chu trình máy có thể thực hiện nhiều công việc như phay mặt trước, mặt sau, hai mặt bên, gia công mặt bích, khoan lỗ trục, gia công lỗ ổ bi và khoan hệ thống lỗ bulông.

Lợi ích lớn nhất không chỉ là tiết kiệm thời gian mà còn giúp giữ tốt hơn quan hệ tọa độ giữa các mặt.

4. Gia công lỗ ổ bi và khoảng cách tâm

Đây là một trong những nguyên công quan trọng nhất của dây chuyền.

Trong hộp giảm tốc, các trục được định vị bằng ổ bi. Ổ bi lại được định vị bởi chính các lỗ trên thân hộp.

Vì vậy, không chỉ đường kính lỗ phải đúng mà vị trí tâm lỗ cũng phải chính xác.

Ví dụ một hộp giảm tốc hai cấp có nhiều trục song song. Khoảng cách giữa các tâm trục phải phù hợp với thiết kế của bộ bánh răng.

Quy trình gia công có thể bao gồm khoan mồi, khoét thô, nội suy, boring và doa tới kích thước cuối.

Các lỗ đỡ cùng một trục cần đảm bảo độ đồng tâm cao. Các tâm trục khác nhau phải giữ đúng khoảng cách thiết kế.

Đây là điểm mà HMC có lợi thế vì có thể xử lý nhiều mặt trong cùng hệ tọa độ, giảm sai số tích lũy do gá lại.

5. Khoan, doa và taro hệ thống lỗ phụ

Ngoài lỗ ổ bi, thân hộp còn có rất nhiều lỗ khác.

Đó có thể là lỗ bắt hai nửa thân hộp, lỗ bắt nắp ổ bi, lỗ lắp động cơ, lỗ chốt định vị, lỗ thông hơi, lỗ xả dầu và các đường dầu bôi trơn.

Nhờ hệ thống thay dao tự động, VMC và HMC có thể chuyển giữa dao phay, mũi khoan, dao doa và mũi taro ngay trong một chương trình.

Như vậy, chi tiết không cần phải chuyển qua nhiều máy khoan hoặc máy taro riêng.

Với những nắp hộp bằng nhôm hoặc plate nhỏ có nhiều lỗ ren, có thể bố trí thêm trung tâm phay – taro tốc độ cao T500.

T500 thích hợp cho phay nhẹ, khoan và taro nhanh các chi tiết nhỏ; không phải là máy thay thế cho HMC khi gia công thân hộp gang lớn.

6. Gia công tinh các bề mặt lắp ghép

Sau khi các lỗ và hốc chính đã được hoàn thiện, chi tiết bước vào quá trình phay tinh.

Các mặt cần chú ý gồm mặt phân đôi thân hộp, mặt lắp động cơ, mặt lắp nắp ổ bi và các mặt bích.

Dao tinh làm việc với lượng dư nhỏ nhằm đạt độ phẳng, độ chính xác kích thước và chất lượng bề mặt yêu cầu.

Mặt phân đôi phải đủ phẳng để hai nửa thân hộp tiếp xúc tốt.

Mặt lắp động cơ cần có quan hệ chính xác với tâm trục đầu vào.

Nếu những vị trí này sai, quá trình lắp ráp phía sau sẽ gặp khó khăn ngay cả khi các chi tiết bánh răng và trục đã được gia công chính xác.

7. Kiểm tra sau gia công

Sau khi hoàn thiện CNC, thân hộp được chuyển sang QC.

Các thông số cần kiểm tra gồm đường kính lỗ ổ bi, khoảng cách tâm, độ đồng tâm, độ phẳng, độ vuông góc, vị trí lỗ bulông và kích thước tổng thể.

Nếu phát hiện kích thước có xu hướng thay đổi do dao mòn, có thể điều chỉnh bù dao trực tiếp trên CNC.

Đây là lợi thế của sản xuất hiện đại: dữ liệu đo không chỉ dùng để loại bỏ sản phẩm lỗi mà còn được dùng để điều chỉnh quá trình trước khi tạo ra hàng loạt sản phẩm không đạt.

8. Dây chuyền đề xuất

Quy trình có thể tổ chức theo hướng:

Phôi đúc → VMC850/VMC855 tạo chuẩn → VMC phay thô → HMC1075/HMC1000S gia công nhiều mặt → gia công lỗ ổ bi → khoan, doa, taro → phay tinh → kiểm tra → thân hộp hoàn thiện.

Với housing kích thước lớn hơn có thể sử dụng VMC1160 và các dòng HMC tải nặng tương ứng.

Với nắp hộp hoặc plate nhỏ bằng nhôm có nhiều lỗ ren, T500 có thể được tách thành một cell gia công riêng.

Kết luận

Một dây chuyền gia công thân hộp số hiệu quả không nhất thiết phải sử dụng thật nhiều máy mà cần phân đúng công việc cho từng loại CNC.

VMC thích hợp để tạo chuẩn, phay mặt và thực hiện các nguyên công linh hoạt theo phương đứng.

HMC phù hợp hơn với thân hộp có nhiều mặt và các hệ lỗ yêu cầu quan hệ vị trí chính xác.

Khi kết hợp đúng, xưởng có thể hình thành dây chuyền từ phôi đúc tới housing hoàn thiện với số lần gá giảm đáng kể và độ ổn định cao hơn.