Alternative materialer til nøglekomponenter i CNC-gear hobbing-maskiner skal optimeres og opgraderes, samtidig med at der sikres høj stivhed, termisk stabilitet og slidstyrke. Nogle har modne alternativer, mens andre stadig er på udforskningsstadiet.
1. Senge- og strukturkomponenter: Støbejern → kunstig marmor / kompositmaterialer
Traditionelle materialer: Høj-støbejern (f.eks. HT300), der giver god vibrationsdæmpning og omkostningsfordele.
Alternativer:
Kunstig marmor (epoxyharpiksbeton): Tilbyder højere termisk stabilitet og dæmpningsforhold, hvilket væsentligt reducerer virkningen af temperaturændringer på bearbejdningsnøjagtigheden. Det er meget udbredt i avancerede-modeller såsom Gleason.
Kulfiberforstærkede kompositmaterialer: Let og med fremragende vibrationsmodstand, men høje omkostninger og vanskelig forarbejdning. I øjeblikket bruges det mest i eksperimentelt eller ultra-præcisionsudstyr og er endnu ikke blevet bredt udbredt.
2. Spindelsystem: Legeret stål → Ultra-Højstyrke stål/keramisk lejesamling
Traditionelle materialer: Legeret stål såsom 20CrMnTi og 38CrMoAlA, med overfladehårdhed forbedret gennem karburering eller nitrering.
Alternativer:
Mikro-legeret højstyrke-stål: Forfiner kornstørrelsen ved at tilføje elementer som vanadium og niobium, hvilket forbedrer træthedsstyrken og dimensionsstabiliteten.
Keramiske rullelejer (f.eks. Si₃N₄): Sammenlignet med alle-stållejer har de lavere densitet, højere hastighedskapacitet og bedre temperaturmodstand, velegnet til spindler med høj-hastighed, forlænger levetiden og reducerer termisk deformation.
Hydrostatisk lejeteknologi: Anvender oliefilm eller luftfilmstøtte for at opnå kontaktløs rotation, hvilket fuldstændigt eliminerer friktion og slid, hvilket repræsenterer den fremtidige retning for spindler med ultra-høj præcision.
3. Styreskinnesystem: Styreskinner af hærdet stål → Hydrostatiske styreskinner / Nitreret støbejern
Traditionelle materialer: GCr15 hærdede stålstyreskinner eller rullende lineære styreskinner.
Alternative løsninger:
Konstant flow Konstant tryk komposit lukket-type hydrostatisk styreskinne: Bærer belastningen gennem en hydraulisk oliefilm, der opnår nul slid og høj-bevægelseskontrol, især velegnet til store, tunge-udrustningsmaskiner.
Ultra-lydfrekvenshærdende styreskinne: Øger overfladehårdheden af styreskinnen til over 58 HRC, hvilket væsentligt forbedrer slidstyrken; med succes anvendt i importerede-højhastigheds CNC-gear kogemaskiner.
Nitreret støbejernsstyreskinne: Efter overfladenitreringsbehandling kan hårdheden nå 600 ~ 700 HV, med bedre slidstyrke end konventionel bratkøling og mindre deformation.
4. Kogeplader og skærekomponenter: Høj-stål → hårdmetal/coated værktøj
Traditionelle materialer: M2, M35 type pulvermetallurgisk højhastighedsstål-.
Alternative løsninger:
Hårdmetal kogeplader: Baseret på WC-Co, velegnet til tør høj-bearbejdning. Gleason Chemicals i USA har implementeret hårdmetalkogeplader til tørskæring af vinkelgear på Phoenix-værktøjsmaskiner, hvilket forbedrer effektiviteten med 50 %. AlCrN/TiAlN-belagte skæreværktøjer: Forbedre høj-temperaturmodstand og oxidationsmodstand, reducer friktionskoefficienten, forlænger værktøjets levetid og understøtter kølevæske-fri "grøn bearbejdning".
CBN (kubisk bornitrid) skæreværktøj: Velegnet til efterbehandling af hærdede stålgear, med fremragende slidstyrke, men relativt skørt, hovedsagelig brugt under specifikke arbejdsforhold.