Точная нарезка зубчатых колес — эффективный метод. Он позволяет подобрать форму зубьев, этапы обработки и контрольные параметры в соответствии с заданными параметрами нагрузки, скорости и уровня шума. В компании Yonglihao Machinery мы производим детали, изготовленные на станках с ЧПУ от прототипов до серийного производства.
В этой статье рассматривается нарезка зубчатых колес на станках с ЧПУ. В ней описаны основные этапы нарезки и чистовой обработки. Приведен список распространенных типов зубчатых колес, которые мы обрабатываем. Предложен простой алгоритм выбора. Основное внимание уделяется нарезке зубчатых колес на станках с ЧПУ. Также рассмотрены связанные с этим этапы чистовой обработки. Эти методы обеспечивают стабильное зацепление и длительный срок службы.
Нарезание зубчатых колес на станках с ЧПУ
Нарезка зубчатых колес удаляет материал из заготовки. Она создает точное зазор между зубьями. Шестерни плавно зацепляются. Они передают крутящий момент с низким уровнем шума и износа. В нашем цехе точность означает согласованную обработку профиля зубьев, стабильности шага, биения и качества обработки. Они снижают вибрацию. Они предотвращают преждевременный выход из строя в ваших условиях.
Большинство зубьев шестерен имеют заданную форму. Они не зависят от того, что оставляет режущий инструмент. Эта форма определяет схему контакта и распределение нагрузки. Она влияет на эффективность. Она показывает, как шестерни справляются с ошибками выравнивания при сборке.
Профиль зуба: инволюционный против циклоидального
Эвольвентные зубья распространены. Они компенсируют небольшие погрешности межосевого расстояния. Они обеспечивают хорошее зацепление. Циклоидальные профили встречаются в определенных механизмах. Они присутствуют в старых конструкциях. Они помогают в определенных условиях контакта. Но для их использования необходим строгий контроль формы сопряжения и наличие скребков.
От обработка, Ключевым моментом является не название кривой. Важно, насколько четко профиль определен на чертеже. Важно, как это проверить. Если проверки нечеткие, есть риск получить неверные размеры. Но при этом все равно могут возникнуть помехи или неравномерный износ.
Угол давления (14,5° / 20° / 25°)
Угол зацепления определяет прочность и поведение зубьев. Мы рассматриваем его как замысел конструкции, а не как значение по умолчанию. Больший угол делает зубья прочнее. Он повышает несущую способность. Но он может усилить шум и вибрацию, если система не предусматривает этого параметра в своей конструкции.
Угол зацепления в 20° является распространенным. Он обеспечивает баланс между прочностью и эффективностью во многих промышленных областях применения. Если в вашем применении действуют жесткие ограничения по уровню шума или нестандартные нагрузки, мы проверяем угол заблаговременно. Он влияет на... выбор инструментов, форма режущего инструмента и правила приемки.
Шаг зубьев и расстояние между зубьями
Шаг зубьев определяет их расстояние. Стабильность шага обеспечивает плавную работу шестерни и предотвращает “в основном заедание”. Даже если зуб выглядит правильно, неправильное расстояние между зубьями вызывает проблемы. Ошибка индексации или большое биение приводят к изменению нагрузки. Это проявляется в виде вибрации, нагрева и быстрого износа.
Настройка ЧПУ в первую очередь зависит от требуемого шага зубьев. Стабильность зажима заготовки имеет решающее значение. Калибровка вращающейся оси также важна. Заготовка в качестве эталона определяет точность или шумность работы шестерни.
Процессы нарезания главных зубчатых передач
Не существует единственного оптимального метода нарезки зубьев. Правильный метод зависит от типа зубьев, размера партии, требуемой точности и термообработки. Ниже описаны основные процессы, используемые нами в станках с ЧПУ. Мы объясняем, что каждый из них обеспечивает в наилучшем виде.
зубофрезерование
Зубофрезерование широко применяется для изготовления прямых и косозубых зубчатых передач. Этот метод быстр и обеспечивает повторяемость результатов в производстве. Вращающаяся зубофрезерная головка и заготовка движутся синхронно. Это делает процесс зуборезания непрерывным и эффективным.
Зубофрезерование позволяет избежать обработки внутренних зубчатых передач из-за трудностей с доступом инструмента. Для обработки внутренних зубьев мы используем строгание или протягивание. Выбор метода зависит от объема и формы заготовки.
зуборезная обработка
При заточке зубчатых колес используется резец, вращающийся вперед-назад. Он зеркально отображает пространство между зубьями. Резец и заготовка вращаются вместе. Этот метод подходит для внутренних зубчатых колес. Он полезен для обработки элементов вблизи выступов или блоков, куда инструмент не может добраться.
Формирование может быть медленнее, чем быстрые непрерывные процессы. Обратный ход замедляет его. Но он остается надежным для сложных форм и небольших и средних партий. Если в вашей конструкции есть узкие пространства или риски, формование часто является наиболее безопасным способом получения правильной формы зуба.
фрезерование зубчатых передач
Фрезерование зубчатых колес осуществляется по одному зубчатому зазору за раз. Используется фасонная фреза или фрезерный станок. Заготовка индексируется между резами. Подходит для прототипирования и мелкосерийного производства. Подходит для очень больших зубчатых колес, где использование фрез нецелесообразно. Стоимость инструмента в таких случаях трудно оправдать.
Фрезерование полезно, когда требуется выполнение нестандартных работ без специальных зубчатых инструментов. Компромисс заключается во времени. Пошаговая обработка каждого зуба занимает больше времени, чем непрерывная обработка в серийном производстве.
Протяжка зубчатых передач
Протяжка зубчатых колес заключается в проталкивании многозубчатого протяжного инструмента через отверстие. Это позволяет создавать внутренние шлицы или профили зубчатых колес за один проход. При использовании специального протяжного инструмента процесс быстрый и стабильный. Объем производства должен покрывать затраты на оснастку.
Ограничением являются стоимость и гибкость. Протяжные устройства привязаны к конкретному профилю и размеру. Для изготовления внутренних зубчатых передач на заказ в небольших объемах протяжка редко бывает экономически целесообразной.
Скрежет шестерен
Шлифовка зубчатых колес — это обработка поверхности зубьев абразивным кругом. Часто проводится после термообработки. Используется для очень жестких допусков. Обеспечивает более качественную обработку и снижает уровень шума. Подходит для высокоскоростных применений.
Шлифовка занимает больше времени. Для неё требуется специальное оборудование. Её следует использовать только для высокопроизводительных задач, а не для обычных зубчатых передач. Если планируется термообработка, мы это обсудим. шлифование. Оно исправляет искажения и соответствует окончательным правилам.
Чистовая обработка зубчатых колес (хонингование/притирка/полировка)
Такие методы финишной обработки, как хонингование, притирка и полировка, улучшают текстуру поверхности. Они улучшают контактные характеристики. Они не устраняют крупные дефекты. Эти этапы снижают уровень шума. Они улучшают качество сетки, удаляя мельчайшие дефекты, оставшиеся после предыдущих резов.
Финишная обработка не заменяет правильную форму. Но она служит заключительным этапом, когда форма и зазоры соответствуют заданным параметрам. Мы подбираем финишную обработку в соответствии с вашими целями по уровню шума, сроку службы и смазке. Мы избегаем использования стандартных полиролей.
Основные типы зубчатых передач, которые мы обрабатываем.
Выбор типа зубчатой передачи соответствует требованиям к производительности и ограничениям по пространству. Одно и то же передаточное число может использоваться разными способами. Это приводит к различной эффективности и уровню шума. Мы обрабатываем распространенные типы на станках с ЧПУ. Мы рассматриваем каждый из них в условиях типичного использования. Мы отмечаем влияние производственных процессов на стабильность работы.
Червячная передача
Червячная передача обеспечивает высокие передаточные числа. Она подходит для компактных конструкций. В некоторых конфигурациях может самоблокироваться. Выбирайте её для узких мест. Выбирайте её для значительного снижения скорости в одной ступени.
Компромисс заключается в эффективности. Скользящий контакт приводит к большему выделению тепла и потерям, чем другие типы контакта. Важно правильно подобрать материалы. Качество поверхности имеет значение, особенно с точки зрения износостойкости и трения.
Коническая зубчатая передача
Конические зубчатые передачи передают мощность между пересекающимися валами. Они используются в трансмиссиях и угловых редукторах. Они применяются в системах, которые передают мощность под углом. Разновидности, такие как прямые, спиральные и гипоидные, обеспечивают оптимальную нагрузку, шум и плавность хода.
Формы конических зубьев могут быть чувствительны к настройке и проверкам. Мы уточняем вариант и потребности в контакте на раннем этапе. Конические зубчатые передачи представляют собой семейство, а не одну стандартную форму зубьев.
Цилиндрическая шестерня
Цилиндрические зубчатые передачи просты в использовании. Зубья расположены параллельно оси. Они эффективно работают с параллельными валами. Они экономичны и надежны, когда уровень шума не является первостепенной задачей.
Их пределом является уровень шума на высоких скоростях по сравнению с косозубыми шестернями. Если ваша система чувствительна к скорости или имеет строгие требования к уровню шума, могут подойти прямозубые шестерни. Но для них необходима высокая точность и соосность зубьев.
Винтовая передача
Косозубые шестерни имеют зубья, расположенные под углом. Это обеспечивает плавное зацепление. Они работают плавнее, чем прямозубые шестерни. Используйте их для больших нагрузок и снижения уровня шума.
Учитывайте осевую нагрузку. Подшипники должны её выдерживать. Учитывайте это при сборке. Мы отмечаем это в самом начале. Замена шестерни может показаться простой задачей. Но нагрузки в системе различаются.
зубчатое колесо с елочкой
Шестерни с шевронным зацеплением сочетают противоположные углы наклона винтовой линии. Они компенсируют осевую нагрузку и обеспечивают плавное зацепление. Используйте их в сложных условиях эксплуатации при высоких нагрузках и стабильной работе.
Они сложны и дороги в изготовлении. Мы видим их в тех случаях, когда производительность превосходит затраты на производство. Если вам нужен более тихий звук, чем у прямозубых винтовых тормозов, то зачастую проще выбрать винтовые.
Как мы выбираем тип шестерни и метод резки?
Выберите тип оборудования и технологию производства одновременно, чтобы получить стабильное и недорогое оборудование. На практике мы начинаем с ваших целей. Мы преобразуем их в потребности в оборудовании. Затем мы выбираем метод, который позволяет стабильно достигать этих целей при ваших объемах производства.
Мы используем три основных параметра: доступ к геометрии, объем производства и требования к точности. Материалы и последующие этапы соответствуют этим параметрам.
Что мы просим вас подтвердить перед окончательным утверждением маршрута (один контрольный список):
- Тип шестерни и тип зубьев (наружные или внутренние), а также любые ограничения, связанные с наличием упоров/натягов.
- Нагрузка, передаточное число, пределы шума и условия окружающей среды (смазка, температура, загрязнение).
- Угол зацепления, определение шага зубьев и любые особые требования к профилю зубьев, а также то, как вы планируете проверять/принимать шестерню.
Эта конструкция предотвращает избыточную обработку. Если ваша шестерня является прототипом для проверки посадки и основных функций, фрезеровка в сочетании с тщательной проверкой может быть идеальным вариантом. Шлифовка может привести к неоправданным дополнительным затратам. Если ваше приложение высокоскоростное и чувствительное к шуму, пропуск твердой чистовой обработки может вызвать свист и проблемы. Это происходит даже если шестерня соответствует основным размерам.
Производственный процесс, оснастка и контрольные точки качества
Надежная система контроля и проверки процесса нарезки зубчатых колес. Это не просто запуск программы. Наш рабочий процесс обеспечивает стабильность заготовки, постоянство индексации, контроль температуры и износа инструмента, а также проверку параметров, прогнозирующих поведение зацепления.
Подготовка заготовки и фиксация заготовки для предотвращения биения
Качественная шестерня начинается с качественной заготовки. Точность зубьев не может исправить нестабильную форму. Мы проверяем размеры заготовки и состояние материала. Мы проверяем контрольные элементы, такие как центральные отверстия или монтажные поверхности. Они определяют биение и стабильность шага после резки.
Использование зажимных приспособлений минимизирует биение и изгиб под действием сил. Небольшие перемещения заготовки приводят к ошибкам в зубьях. Если шестерня собирается на валу или ступице, мы выравниваем опорные точки по функциональным базовым точкам. Это позволяет избежать идеально ровных зубьев на неправильной оси.
Настройка оборудования и оснастка, обеспечивающие повторяемость процесса.
Основное оборудование зависит от процесса. Цель — обеспечение стабильного позиционирования и выравнивания. Фрезерные центры с ЧПУ используются для изготовления прототипов и выполнения заказов по индивидуальным проектам. Специализированные станки, такие как зубофрезерные или строгальные станки, подходят для серийного производства или изготовления внутренних зубчатых передач.
Инструментальная оснастка соответствует форме зуба и процессу обработки. Фрезы, строгальные резцы, фасонные фрезы, протяжки и шлифовальные круги — каждый из них играет свою роль. Мы рассматриваем делительную головку или поворотный стол как высокоточный инструмент. Точное вращение и индексация являются ключевыми факторами для обеспечения правильного зазора между зубьями.
Регулировка параметров обработки: подача, скорость, траектория движения инструмента и подача охлаждающей жидкости.
Программирование обеспечивает баланс между качеством поверхности, сроком службы инструмента и временем обработки. Оно защищает форму зубьев. Скорость подачи и скорость резания настраиваются в зависимости от материала и инструмента. Глубина резания и траектория также регулируются. Агрессивные настройки увеличивают износ и нагрев. Консервативные настройки повышают стоимость. Они могут приводить к получению некачественной поверхности.
Охлаждение и смазка играют ключевую роль в нарезании зубчатых колес. Тепловое расширение влияет на посадку и износ. Термически поврежденные слои также оказывают влияние. Мы планируем подачу охлаждающей жидкости с учетом материала, покрытия инструмента и нагрузки на стружку. Это обеспечивает стабильность формы зубьев.
Постобработка: удаление заусенцев, термообработка и финишная обработка.
Постобработка определяет успех или неудачу шестерен. Она удаляет заусенцы и кромки, влияющие на сборку и износ. Удаление заусенцев снимает острые кромки. Это предотвращает повреждение формы зубьев. Неконтролируемое удаление заусенцев может скруглить зубья. Это изменяет контакт.
Если планируется термообработка, мы готовимся к деформации. Мы планируем чистовую обработку для достижения конечного допуска. Чистовая обработка, такая как шлифовка, хонингование или притирка, соответствует целям по качеству поверхности и уровню шума. Мы избегаем стандартных дополнительных работ.
Точки контроля, позволяющие прогнозировать реальное поведение сетки.
Контроль качества проверяет характеристики зацепления. К ним относятся профиль зуба, точность шага, биение и чистота поверхности. Мы используем метрологические методы в зависимости от потребностей и объема производства. Результаты документируются для обеспечения повторяемости и прослеживаемости.
Контроль качества улучшает управление технологическим процессом. Процесс нарезания зубчатых колес реагирует на состояние инструмента и его соосность. При выявлении проблем мы проверяем износ инструмента. Мы проверяем калибровку станка. Мы проверяем устойчивость зажимного устройства заготовки. Мы проверяем параметры резки, влияющие на отклонение.
Заключение
Точная нарезка зубчатых колес – это надежный процесс. С самого начала необходимо учитывать три момента: тип зубчатого колеса, соответствующий вашим задачам; метод нарезки, обеспечивающий точность при больших объемах производства; и контроль качества, подтверждающий правильность зацепления. ЧПУ-обработка позволяет это сделать, но требует четких входных данных, таких как угол зацепления, шаг зуба и постобработка.
В компании Yonglihao Machinery мы занимаемся нарезкой зубчатых колес на станках с ЧПУ. изготовление прототипов и партиями. Мы сочетаем выбор процесса с настройкой и контролем качества. Предоставьте свой чертеж, объем, материал и ограничения. Мы порекомендуем маршрут и проверки. Это обеспечит надежную сборку шестерен, а не просто детали, которые выглядят правильно на бумаге.
Часто задаваемые вопросы
Какой метод наиболее распространен для прецизионной нарезки зубчатых колес?
Зубофрезерование — наиболее распространенный метод для зубчатых передач с внешним зубом. Он быстрый и обеспечивает воспроизводимость результатов для прямозубых и косозубых зубьев. Наилучшие результаты достигаются при средних и больших объемах производства. Зубчатое колесо должно быть с внешним зубом и иметь хороший доступ для фрезы. Для внутренних зубьев используется строгание или протяжка.
Как определить правильный угол зацепления для моей зубчатой передачи?
Правильный угол зацепления соответствует требованиям к прочности и уровню шума. Он согласуется с комплектом сопряжения и ограничениями. Обычно используется угол 20°. Он обеспечивает баланс между прочностью зубьев и эффективностью в промышленном применении. Большие углы укрепляют зубья, но могут повышать уровень шума и вибрации на высоких скоростях.
Какова роль делительной головки или поворотного стола при нарезании зубчатых колес?
Делительная головка или поворотный стол обеспечивают точное позиционирование. Каждый зуб располагается точно относительно предыдущего. Точность позиционирования зависит от стабильности шага и плавного зацепления. Нестабильное позиционирование позволяет шестерне соответствовать основным размерам. Но при этом она работает шумно.
Может ли станок с ЧПУ изготавливать шестерни со сложным или нестандартным профилем зубьев?
Да. Станки с ЧПУ могут создавать сложные или нестандартные профили. Геометрия должна быть четко определена. Процесс должен обеспечивать возможность проверки. Стратегии фрезерования гибки для прототипов и специальных форм. Они позволяют обойтись без специализированного инструмента. Ограничением часто является контроль и допуски, а не создание формы.
Какие ключевые факторы следует учитывать при выборе типа шестерни?
Ключевые факторы — это соотношение нагрузки и скорости. Они включают в себя ограничения по пространству и уровню шума. Также учитываются эффективность и воздействие на окружающую среду. Эти факторы определяют, какой тип зубчатого, винтового, елочного, червячного или конического зубчатого колеса лучше всего подходит. Следует учитывать технологичность изготовления. Необходимо также рассмотреть постобработку мишеней.
Как шаг зубьев влияет на работу зубчатой передачи?
Постоянство шага влияет на зацепление, вибрацию и износ. Неравномерное расстояние между зубьями создает циклические нагрузки. Это проявляется в виде шума, нагрева и преждевременного повреждения. Настройка, контроль индексации и управление биением имеют решающее значение для точной нарезки зубчатых колес.
