Alternativa material för nyckelkomponenter i CNC-kugghjulsmaskiner måste optimeras och uppgraderas samtidigt som hög styvhet, termisk stabilitet och slitstyrka säkerställs. Vissa har mogna alternativ, medan andra fortfarande befinner sig i utforskande skede.
1. Bädd och strukturella komponenter: Gjutjärn → Konstgjord marmor / kompositmaterial
Traditionella material: Hög-hållfast gjutjärn (t.ex. HT300), ger bra vibrationsdämpning och kostnadsfördelar.
Alternativ:
Konstgjord marmor (epoxihartsbetong): Ger högre termisk stabilitet och dämpningsförhållande, vilket avsevärt minskar inverkan av temperaturförändringar på bearbetningsnoggrannheten. Det används ofta i avancerade-modeller som Gleason.
Kolfiberförstärkta kompositmaterial: Lätt och med utmärkt vibrationsbeständighet, men hög kostnad och svår bearbetning. För närvarande används den mest i experimentell eller ultra-precisionsutrustning och har ännu inte blivit allmänt antagen.
2. Spindelsystem: legerat stål → Ultra-höghållfast stål/keramisk lagerenhet
Traditionella material: Legerade stål som 20CrMnTi och 38CrMoAlA, med ythårdhet förbättrad genom uppkolning eller nitrering.
Alternativ:
Mikro-legerat hög-hållfast stål: Förfinar kornstorleken genom att lägga till element som vanadin och niob, vilket förbättrar utmattningshållfastheten och dimensionsstabiliteten.
Keramiska rullager (t.ex. Si₃N₄): Jämfört med alla-stållager har de lägre densitet, högre hastighetskapacitet och bättre temperaturbeständighet, lämpliga för spindlar med hög-hastighet, förlänger livslängden och minskar termisk deformation.
Hydrostatisk lagerteknik: Använder oljefilm eller luftfilmsstöd för att uppnå kontaktfri rotation, vilket helt eliminerar friktion och slitage, vilket representerar den framtida riktningen för spindlar med ultra-hög precision.
3. Styrskenassystem: Styrskenor av härdat stål → Hydrostatiska styrskenor / Nitrerat gjutjärn
Traditionella material: GCr15 styrskenor av härdat stål eller rullande linjära styrskenor.
Alternativa lösningar:
Konstant flöde Konstant tryck Komposit Stängd -typ hydrostatisk styrskena: Bär belastningen genom en hydrauloljefilm, vilket ger noll slitage och hög- rörelsekontroll, särskilt lämplig för stora, tunga- redskapsmaskiner.
Ultra-Ljudfrekvenshärdande styrskena: Ökar styrskenans ythårdhet till över 58 HRC, vilket avsevärt förbättrar slitstyrkan; framgångsrikt tillämpat i importerade-höghastighets CNC-kugghjulsmaskiner.
Nitrerat gjutjärnsstyrskena: Efter ytnitreringsbehandling kan hårdheten nå 600 ~ 700 HV, med bättre slitstyrka än konventionell härdning och mindre deformation.
4. Hällar och skärkomponenter: Hög-stål → hårdmetall/belagda verktyg
Traditionella material: M2, M35-typ pulvermetallurgiskt höghastighetsstål-.
Alternativa lösningar:
Hårdmetallhällar: Baserad på WC-Co, lämplig för torr hög-bearbetning. Gleason Chemicals i USA har implementerat hårdmetallhällar för torrskärning av koniska kugghjul på Phoenix-verktygsmaskiner, vilket har förbättrat effektiviteten med 50 %. AlCrN/TiAlN-belagda skärverktyg: Förbättra hög-temperaturbeständighet och oxidationsbeständighet, minska friktionskoefficienten, förlänga verktygets livslängd och stödja kylvätskefri -grön bearbetning.
CBN (kubisk bornitrid) skärverktyg: Lämpliga för bearbetning av härdade stålkugghjul, med utmärkt slitstyrka, men relativt spröda, används främst under specifika arbetsförhållanden.