Hard Skiving vs Soft Skiving: Qual é a diferença e quando usar cada um

Escrito por Derek|Automação Hansheng

Se você já passou algum tempo adquirindo engrenagens de precisão ou avaliando fornecedores de usinagem, provavelmente já ouviu o termodesbaste de engrenagemjogado ao redor. quando você pergunta a dois fornecedores diferentes se eles fazem "desbaste", e um pode significar desbaste de uma engrenagem antes do tratamento térmico, enquanto o outro significa terminar-a usinagem de uma coroa endurecida até a tolerância final.

Ambos estão falando sobre skiving - mas estão descrevendo duas operações fundamentalmente diferentes.

A distinção entre desbaste suave e desbaste duro não tem a ver com a máquina ou mesmo com o movimento de corte. Tudo se resume a uma variável: onde na sequência de produção o desbaste acontece - antes ou depois do tratamento térmico.

Este artigo detalha ambos os processos da perspectiva do fabricante - o que cada um faz, onde cada um fica aquém.

Se você ainda não está familiarizado com os princípios básicos do skiving de equipamentos, você pode conferir nosso artigoDesbaste de engrenagem vs fresagem

Quando exposto pela primeira vez a tal terminologia, é fácil interpretar mal.

"Suave" e "duro", na verdade, referem-se ao estado do material quando a ferramenta corta a peça de trabalho.

O desbaste suave é executado em uma peça bruta de engrenagem antes do tratamento térmico. Nesta fase, o material está normalmente numa condição recozida ou normalizada, com dureza na faixa de HB 180–250. O aço corta com relativa liberdade, o desgaste da ferramenta é controlável e os tempos de ciclo são curtos.

O desbaste duro é executado após o tratamento térmico - em uma engrenagem que já foi endurecida-ou totalmente-endurecida até HRC 58–62. Você está no território da usinagem pesada, onde o material da ferramenta, o revestimento e a rigidez da máquina tornam-se variáveis ​​críticas.

Resumindo: desbaste suave versus duro não é uma diferença no processo - é uma diferença no lado do tratamento térmico em que a usinagem acontece.

Na maioria dos fluxos de trabalho de produção de engrenagens, o desbaste suave funciona como a passagem de conformação -ou seja, a operação de definição da geometria do dente da peça de engrenagem antes de ela passar pelo tratamento térmico. Como o material da peça ainda está recozido ou normalizado nesta fase, é mais fácil de cortar.

O que funciona a seu favor

As forças de corte são baixas-o que significa que a vida útil da ferramenta é significativamente maior do que na usinagem pesada.

Os tempos de ciclo são curtos e o custo-por peça reflete isso.

Sob condições controladas, o desbaste suave pode atingir precisão ISO Grau 5–6 (para uma explicação detalhada dos graus de precisão da engrenagem ISO, consulteesta referência técnica).

limitação: distorção do tratamento térmico

Esta é a maior limitação do desbaste suave. Como os processos de cementação e têmpera geram tensões térmicas generalizadas e tensões de transformação de fase dentro da peça, para engrenagens externas sólidas e geometricamente simétricas o impacto pode ser menor, mas para engrenagens anelares internas de paredes finas, elas causam distorção altamente irregular em todo o perfil do dente.

Isto significa que a precisão alcançada pelo desbaste suave é efetivamente perdida. Por esta razão, o desbaste suave não é adequado para aplicações que exigem precisão extremamente alta.

Cenários aplicáveis ​​de desbaste suave

• Engrenagens externas com geometria simples
• A precisão final da engrenagem é do nível ISO 6-7 e a deformação após o tratamento térmico ainda está dentro da faixa de tolerância.
• Linha de produção em grande escala usando a combinação do processo "descascamento suave + retificação de engrenagens"

Cenário não aplicável

• Engrenagens internas de alta-precisão
• Configurações de-buraco cego ou próximo-do ombro, onde o acesso à retificação é fisicamente restrito e não há caminho de recuperação se a distorção exceder a tolerância

Se o desbaste suave é a passagem de conformação, o desbaste duro é a garantia de precisão - a operação que determina quais tolerâncias a peça acabada realmente mantém, independentemente do que o tratamento térmico fez na geometria.

O corte acontece depois que a engrenagem está totalmente endurecida, normalmente em HRC 58–62. Isso significa que as ferramentas devem estar à altura da tarefa: o desbaste duro usa fresas de metal duro sólido ou com revestimento-de CBN, projetadas especificamente para corte duro interrompido.

Vantagem principal: controle dimensional final.

O esqui duro pode corrigir a deformação causada pelo tratamento térmico. Ao usinar o perfil do dente após a peça ter se estabilizado após a têmpera, você está trabalhando com a geometria distorcida real e cortando de volta às verdadeiras dimensões alvo.

Para engrenagens externas, esse nível de correção pós{0}}HT muitas vezes pode ser feito por retificação de engrenagens. Mas para engrenagens internas é diferente. A retificação de engrenagens internas requer ferramentas especializadas e condições claras de acesso axial - que simplesmente não existem para engrenagens de anel-de furo cego ou configurações próximas-de ressalto. Nesses casos, o hard skiving não é apenas a melhor opção. Para muitas geometrias, é o único processo de acabamento viável após o tratamento térmico.

É exatamente por isso que a capacidade de desbaste é importante quando você avalia um fornecedor de engrenagens de precisão - e é por isso que a Hansheng Automation fez um investimento significativo no Kashifuji KPS30, uma plataforma de máquina-criada especificamente para desbaste de engrenagens internas de alta-precisão. As aplicações que exigem isso - atuadores de juntas robóticas, engrenagens de coroa de engrenagens planetárias, sistemas servo{6}}acionados onde ruído, folga e resistência à fadiga são in-negociáveis ​​- exigem um fornecedor que possa manter a tolerância em uma engrenagem interna endurecida, não apenas antes do forno.

Onde a vantagem do hard skiving

• Engrenagens internas de alta-precisão que exigem grau ISO 5
• Geometrias de-furos cegos e de coroas próximas-de ressalto onde o acesso à retificação pós{2}}HT é restrito
• Aplicações com requisitos rigorosos de precisão de transmissão, nível de ruído e vida útil em fadiga - incluindo juntas robóticas colaborativas e redutores planetários de precisão

Limites

• O custo do ferramental por aresta é substancialmente maior do que as fresas de desbaste suave
• Os requisitos da máquina são exigentes: alta precisão de sincronização do fuso, rigidez sob corte duro interrompido e estabilidade térmica durante toda a operação
• Não é adequado-para engrenagens de módulos grandes (geralmente M5 e superiores)- a retificação de engrenagens continua sendo a rota preferida nessa escala

Os dois processos não são alternativas concorrentes - eles desempenham funções diferentes na sequência de produção.

Na produção de engrenagens internas de alta-precisão, o desbaste suave e duro não são opções concorrentes. São duas estações na mesma linha de produção.

O fluxo de trabalho acima mostra como eles dividem o trabalho. O desbaste suave lida com a passagem de formação - cortando o perfil do dente da peça bruta enquanto o material ainda é fácil de usinar e deixando deliberadamente uma pequena margem de estoque de 0,10–0,15 mm por flanco. Para dar ao desbaste duro algo para remover depois que a distorção do tratamento térmico se instalar.

A cementação e a têmpera fazem o que sempre fazem - eles endurecem a engrenagem e introduzem distorção. Para uma coroa interna-de parede fina, essa distorção pode atingir 20–50 mícrons ou mais, distribuída de forma desigual pelo perfil do dente. A geometria de desbaste suave agora está fora da tolerância.

A raspagem forte fecha o ciclo. Cortando a peça endurecida e distorcida, ele retorna às verdadeiras dimensões alvo - corrigindo a geometria que o tratamento térmico alterou e trazendo a engrenagem acabada para a precisão final ISO Grau 5. Nada sobre a qualidade da peça final depende de como ela era antes de ir para o forno.

Compreender a distinção leve/hard muda a forma como você qualifica um fornecedor - porque "nós fazemos redução de equipamentos" por si só não diz quase nada.

Se sua aplicação tiver como alvo ISO Grau 7 ou abaixo de - caixas de engrenagens industriais padrão, unidades não{2}}críticas, aplicações onde a distorção pós{3}}HT permanece dentro da tolerância aceitável, - desbaste suave combinado com endurecimento por indução ou através de-endurecimento normalmente é suficiente. O processo está bem-estabelecido, os custos com ferramentas são mais baixos e você não precisa pagar por recursos de hard skiving que não usará.

Se você estiver especificando engrenagens internas ISO Grau 5–6 - juntas de robô, engrenagens anelares redutoras planetárias, qualquer coisa onde erro de transmissão, ruído e vida útil em fadiga sejam restrições de projeto - a questão não é se seu fornecedor faz skiving. É se eles fazem isso após o tratamento térmico. Um fornecedor com capacidade apenas de desbaste suave não pode fornecer com segurança a precisão da dimensão-final em uma engrenagem interna reforçada. A fornalha desfará seu trabalho.

Quando você está conversando com um fornecedor em potencial, uma pergunta elimina imediatamente a ambiguidade:

• "Você realiza o desbaste antes ou depois do tratamento térmico - e pode fornecer um relatório de inspeção mostrando a geometria do dente na peça acabada e endurecida?"
• Se eles responderem sim a ambos, você está falando com o fornecedor certo.

Se sua aplicação exige precisão ISO Grau 5–6 em uma engrenagem interna endurecida e acabada - seja um atuador de junta robótica, uma coroa redutora planetária ou uma configuração de furo cego -personalizada -, a capacidade do processo por trás da cotação é tão importante quanto o preço.

A Hansheng Automation trabalha em toda a sequência de produção, desde o desbaste suave até o desbaste duro até a inspeção final. Se você tiver um desenho de engrenagem que exija controle dimensional pós{1}}HT, ficaremos felizes em analisá-lo e dizer exatamente como abordaríamos isso.

Explore nossos serviços de corte de engrenagens

 

O desbaste macio e duro pode ser realizado na mesma máquina?

Nem sempre. O desbaste suave tem requisitos mais baixos para máquinas-ferramentas, enquanto o desbaste duro tem requisitos mais elevados para rigidez, estabilidade térmica e precisão do fuso de máquinas-ferramentas.

O que acontece se a desbaste for ignorada após o tratamento térmico?

A peça é enviada com qualquer distorção introduzida pelo tratamento térmico. Para engrenagens internas com requisitos de precisão ISO 5-6, esta deformação leva diretamente a um aumento no erro de transmissão e a uma vida útil reduzida.

O hard skiving também é adequado para engrenagens externas?

Tecnicamente sim, mas raramente é a escolha preferida. As engrenagens externas têm acesso à retificação de engrenagens após o tratamento térmico, que é mais rápido, mais econômico-em escala e capaz de atingir ISO Grau 4 ou superior.

Para qual faixa de módulos o hard skiving é adequado?

O hard skiving geralmente é adequado-para faixas de módulos até aproximadamente M4–M5. Além disso, as cargas de cavacos geradas pelo corte duro em profundidades de dentes maiores vão contra os limites práticos da geometria da ferramenta de desbaste e da rigidez da máquina. Para engrenagens de módulos maiores - M5 e superiores - a retificação de engrenagens continua sendo o processo de acabamento recomendado após o tratamento térmico.