Gia công bánh răng mài chính xác trong ngành hàng không vũ trụ

Gia công bánh răng mài chính xác trong ngành hàng không vũ trụ là công nghệ sản xuất bánh răng thông qua quy trình mài chính xác, được ứng dụng cho các ứng dụng có độ tin cậy cao như động cơ hàng không, hệ thống tên lửa, hệ thống truyền động trực thăng, hộp số vệ tinh. Các bánh răng này đòi hỏi độ chính xác cực cao (sai số hình dạng răng ≤2-5μm, độ nhám bề mặt Ra≤0.2μm), khả năng chống mỏi và độ ồn thấp, để chịu được tốc độ cao (>5000 vòng/phút), tải trọng cao và môi trường khắc nghiệt (ví dụ: nhiệt độ cao >800°C, nhiệt độ thấp -50°C, chân không). Mài răng là bước quan trọng trong gia công tinh bánh răng, sử dụng đá mài để loại bỏ biến dạng và lớp oxit của bánh răng sau khi xử lý nhiệt, đảm bảo độ chính xác và tuổi thọ ăn khớp của bánh răng. So với phay răng hoặc chuốt răng, mài răng có thể cải thiện độ chính xác của bánh răng lên 2-3 cấp (tiêu chuẩn AGMA Q12-Q15), được ứng dụng rộng rãi trong quốc phòng (ví dụ: hộp số máy bay chiến đấu F-35) và hàng không vũ trụ (ví dụ: bánh răng bơm tuabin tên lửa).

1. Đặc tính vật liệu

Bánh răng hàng không vũ trụ thường sử dụng hợp kim chịu nhiệt, cường độ cao để đảm bảo độ tin cậy dưới ứng suất cao:

• Hợp kim chịu nhiệt độ cao (ví dụ: Inconel 718, GH4169): Chịu nhiệt độ cao, chống oxy hóa, thích hợp cho bánh răng động cơ.
• Hợp kim titan (ví dụ: Ti-6Al-4V): Nhẹ, tỷ lệ cường độ trên trọng lượng cao, phù hợp cho bánh răng vệ tinh và máy bay không người lái.
• Hợp kim luyện kim bột (ví dụ: 17-4PH): Độ cứng cao (HRC>45), dễ tạo hình chính xác.
• Khác: Cacbua vonfram hoặc composite gốm, được sử dụng cho các ứng dụng chống mài mòn khắc nghiệt.

Những vật liệu này khó cắt, mài răng cần kiểm soát vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ<50μm) để tránh các vết nứt nhỏ.

2. Phương pháp gia công

Gia công bánh răng mài chính xác nhấn mạnh liên kết đa trục, điều khiển số và tự động hóa để đạt được hình dạng răng phức tạp (ví dụ: răng xoắn, bánh răng côn). Các phương pháp phổ biến bao gồm:

• Mài định hình: Sử dụng đá mài định hình để mài hình dạng răng một lần, phù hợp cho bánh răng quân sự số lượng nhỏ. Độ chính xác cao (sai số bước răng ≤3μm), nhưng cần sửa đá mài thường xuyên.
• Mài bao hình: Như mài bằng trục vít, mô phỏng nguyên lý chuốt răng, thích hợp cho sản xuất hàng loạt. Máy công cụ như Liebherr hoặc Kapp, hiệu quả cao (thời gian gia công giảm 40%).
• Máy mài CNC 5/6 trục: Tích hợp đá mài CBN (Cubic Boron Nitride), phù hợp cho bánh răng bề mặt cong phức tạp. Kết hợp hệ thống đo lường trực tuyến (ví dụ: đầu dò Marposs), bù sai số theo thời gian thực.
• Mài điện phân: Gia công không tiếp xúc, phù hợp cho hợp kim titan, tránh biến dạng nhiệt. Độ nhám bề mặt Ra<0.1μm, phù hợp cho các bộ phận chính xác trong ngành hàng không vũ trụ.
• Quy trình hỗ trợ: Mài sau khi xử lý nhiệt (ví dụ: thấm cacbon tôi + mài), hoặc phủ laser để tăng cường khả năng chống mài mòn bề mặt răng.