Зубонарезание — это важный производственный процесс для создания шестерен, которые передают движение и мощность между машинами. В этом руководстве мы рассмотрим, как работает зубонарезание, расскажем об основных методах формирования зубьев шестерен и опишем различные конструкции шестерен, которые вы можете изготовить.
Что такое зуборезка?
Нарезание зубьев — это процесс добавления зубьев в простую заготовку зубчатого колеса, чтобы заготовка могла взаимодействовать с другими зубчатыми колесами и передавать движение. Заготовка зубчатого колеса выглядит очень похожей на окончательную форму зубчатого колеса, но в ней отсутствуют промежутки и выступы, которые позволяют зубчатым колесам плавно входить в зацепление. Зуборезные станки удаляют материал с заготовки с помощью специальных режущих инструментов, установленных на фрезах, токарные станки, зубофрезерные станки или другие центры по изготовлению шестерен. Каждый зуб шестерни формируется по очереди, а рисунок надрезов соответствует конструкции нужной вам шестерни.
Несмотря на свою простоту, процесс зубонарезания обеспечивает баланс скорости, точности и стоимости. Производители выбирают зубонарезание, когда им нужны точные профили зубьев при умеренных темпах производства. Другие методы, такие как литье или ковка, могут формировать шестерню более грубо, но они не могут сравниться с мелкими деталями, которые обеспечивает зубонарезание.
Почему стоит выбрать зубонарезание?
Производители выбирают зубонарезание, поскольку оно обеспечивает:
- Современные зуборезные станки обеспечивают допуски значительно ниже нескольких микрон.
- Автоматизированные резаки способны изготавливать десятки шестерен в час в условиях высокой производительности.
- Возможен широкий спектр типов передач: прямозубые, косозубые, конические, червячные и другие.
- Для средних и крупных производственных партий себестоимость одной детали низкая после завершения настройки.
Несмотря на эти преимущества, зуборезка действительно создает металлическую стружку и лом. В некоторых случаях оставшийся материал должен быть переработан или переработан. Кроме того, некоторые сложные формы или очень большие зубчатые колеса могут потребовать альтернативных подходов, таких как электроэрозионная обработка (ЭДМ) или 3D печать.
Как нарезать шестерни с помощью инструментов и машин
Нарезание зубчатых колес начинается с выбора правильного оборудования. В большинстве мастерских зубофрезерный станок считается основным режущим инструментом. Инженеры обращаются к зубофрезерным станкам с ЧПУ, когда им нужны жесткие допуски и быстрое время цикла.
Помимо зубофрезерных станков и оборудования с ЧПУ, в мастерских часто встречаются и другие зуборезные станки:
- Шлифовальные станки
- Фрезерные станки
- Протяжные станки
- Инструменты для бритья
- Формовочные машины
- Хонинговальные станки
Каждый станок лучше всего подходит для определенных типов зубчатых передач, производственных циклов или требований к качеству поверхности.
Как нарезать зубья
Зубонарезание сводится к выбору фрезы, которая соответствует геометрии и шагу зубьев вашей шестерни, затем ее установке на шпиндель инструмента, зажимая заготовку на рабочем шпинделе с идеальным выравниванием. Вы устанавливаете скорость вращения шпинделя, скорость подачи и угол резания в соответствии с вашим материалом и поддерживаете подачу охлаждающей жидкости для управления нагревом и удаления стружки.
После запуска станка фреза и заготовка вращаются вместе, вырезая каждый зуб за один плавный проход. После резки вы разжимаете шестерню и быстро обрабатываете ее — например, шлифуете или полируете — чтобы достичь конечной точности.
Основные процессы зубонарезания
Различные методы нарезания зубчатых колес подходят для различных приложений. Выбор зависит от таких факторов, как объем производства, требуемая точность, размер зубчатого колеса и бюджет. Ниже приведены наиболее широко используемые методы:
- Зубошлифование
- Отделка зубчатых колес
- Зубофрезерование
- Формование зубчатых колес
- Протяжка зубчатых колес
- Зубофрезерование
В следующих разделах мы рассмотрим, как работает каждая технология, какие типы передач она лучше всего производит, а также типичные варианты использования.
Зубошлифование
Для шлифования зубчатых колес используется круг, покрытый абразивными зернами. Шлифовальный круг вращается с высокой скоростью. Когда круг касается заготовки шестерни, зерна соскребают крошечные кусочки металла. Зерна удаляют достаточно материала для формирования каждого профиля зуба. Шлифованные шестерни имеют очень гладкие поверхности. Процесс обеспечивает высокую точность формы зубьев и расстояния между ними. Многие производители используют шлифование для шестерен, которые работают на высокой скорости или под большой нагрузкой. Этот метод хорошо работает на закаленных стальных заготовках после первоначальной формовки.
Шлифование занимает больше времени, чем некоторые другие методы. Колеса и машины стоят дороже. Однако зубошлифование — это лучший выбор, когда вам нужны очень жесткие допуски и низкий уровень шума при работе.
Отделка зубчатых колес
После того, как шестерня обретает форму, ей может потребоваться более гладкая поверхность или более точное определение кромок. Отделка шестерни делает именно это. Сверхтонкий абразивный круг очищает зубья шестерни. Этот круг удаляет очень маленькие кусочки металла. Круг делает поверхности зубьев гладкими и точными.
Завершение часто следует за формовкой или фрезерованием. Завершение увеличивает время и стоимость процесса. Взамен оно снижает трение и шум в конечной передаче. Оно также продлевает срок службы передачи под нагрузкой.
Зубофрезерование
Зубофрезерование использует фасонную фрезу, которая соответствует форме одного зуба. Фрезерный станок перемещает фрезу в заготовку. Он удаляет металл, чтобы сформировать один зуб. Затем заготовка поворачивается на один зубчатый интервал. Фреза повторяет процесс, пока не появятся все зубья.
Фрезерование не требует индивидуальной фрезы для каждого размера шестерни. Вы можете использовать одну и ту же фрезу для изготовления шестерен с одинаковой формой зуба, но разным внешним диаметром. Фрезерование медленнее, чем протягивание или червячная резка. Подходит для небольших производственных партий или единичных шестерен. Фрезерование гибко и дешевле для прототипов.
Формование зубчатых колес
Зубодолбление использует возвратно-поступательный режущий инструмент, который движется вверх и вниз по мере вращения заготовки шестерни. Инструмент имеет ту же форму зуба, что и изготавливаемая шестерня. Во время резки инструмент постепенно удаляет материал, пока не будет достигнута окончательная форма зуба.
Формовка хорошо подходит для внутренних и внешних зубчатых колес и позволяет использовать разное количество зубьев. Однако она менее точна, чем шлифование или зубофрезерование.
Протяжка зубчатых колес
Протяжка — это быстрый метод, который использует длинный инструмент с множеством зубцов. Этот инструмент, называемый протяжкой, имеет немного разную форму на каждом режущем зубце. Протяжка скользит в заготовку за один проход. Когда она скользит, она прорезает все зубья шестерни одновременно. Протяжной станок должен удерживать все на прямой линии. Он также должен нажимать с достаточной силой, чтобы прорезать каждый зуб.
Каждая протяжка подходит только для одного профиля и размера шестерни. Стоимость изготовления протяжки может быть высокой. По этой причине протяжка подходит для крупносерийного производства идентичных шестерен. Когда объем большой, стоимость инструмента распределяется на много деталей, что делает метод экономически эффективным. Протяжка может резать внутренние шлицы или также замочные пазы.
Зубофрезерование
Зубофрезерование использует специальный инструмент, называемый фрезой. Фрезой выглядит как червячная передача. Она имеет винтовая резка Края. Заготовка шестерни и фреза вращаются вместе. При вращении фрезы она формирует заготовку, удаляя материал из пространства зуба.
Зубофрезерные станки контролируют соотношение вращения между фрезой и заготовкой. Точное соотношение гарантирует, что каждый зуб появится в правильном месте. Зубофрезерование хорошо подходит для прямозубых и косозубых шестерен. Это быстро и точно. Зубофрезерование может резать только внешние шестерни. Оно не может делать внутренние шестерни или шлицы.
Готовы ли вы воплотить свои проекты механизмов в жизнь с точностью и эффективностью? Свяжитесь с нами сегодня,.
Загрузите ваши 3D-файлы сейчас, чтобы получить быструю и точную смету от BOYI TECHNOLOGY. Начните свой проект сегодня с нашим экспертом Услуги по обработке зубчатых колес на станках с ЧПУ!
Готовы к своему проекту?
Попробуйте BOYI TECHNOLOGY прямо сейчас!
Загрузите свои 3D-модели или 2D-чертежи, чтобы получить индивидуальную поддержку
Выбор наилучшего метода нарезания зубьев — это важное решение, которое зависит от нескольких факторов, связанных с зубчатым колесом, которое вы хотите изготовить, и вашими производственными целями. Каждый метод нарезания зубьев имеет свои преимущества, ограничения и идеальные области применения. Чтобы помочь вам сделать осознанный выбор, рассмотрите следующие ключевые моменты:
| Метод нарезания зубчатых колес | Best For | Наши преимущества | ограничения |
|---|---|---|---|
| Зубошлифование | Высокая точность, отделка | Превосходная отделка и точность | Медленно, дорого |
| Отделка зубчатых колес | Сглаживание поверхности, снижение шума | Увеличивает срок службы шестерен | Добавляет дополнительное время обработки |
| Зубофрезерование | Малые тиражи, прототипы | Низкая стоимость инструмента, гибкость | Медленно, менее точно |
| Формование зубчатых колес | Средние пробеги, различные типы передач | Умеренная скорость, постоянная | Менее точно, чем шлифование |
| Протяжка зубчатых колес | Большие объемы, специальные типы передач | Очень быстро, качественно | Высокая стоимость инструмента, меньшая гибкость |
| Зубофрезерование | Средние и высокие объемы производства | Быстро, точно, экономически эффективно | Не для внутренних/шлицевых передач |
Распространенные типы передач и области их применения
Различные типы шестерен выполняют различные функции. Методы нарезания шестерен позволяют изготавливать каждый тип. Ниже приведен обзор наиболее распространенных шестерен.
Коническая передача
Коническая передача изменяет направление движения между пересекающимися валами. Зубья шестерни лежат на конической поверхности. Прямые конические передачи имеют прямые зубья. Спиральные конические передачи имеют изогнутые зубья для более плавного действия. Конические передачи являются подтипом с передаточным отношением 1:1. Гипоидные передачи имеют непересекающиеся оси. Все эти варианты относятся к коническим передачам. Они находят применение в дифференциалах, турбинах и тяжелой технике.
Червячный редуктор
A червячный редуктор имеет винтообразный вал. Вал входит в зацепление с червячным колесом. Колесо имеет зубья, которые охватывают его, как прямозубое зубчатое колесо. Когда червяк вращается, он перемещает колесо на один зуб за раз. Червячные передачи обеспечивают высокие передаточные числа в небольшом пространстве. Они также действуют как тормоз, поскольку колесо не может повернуть червячный механизм в обратном направлении. Эти передачи сталкиваются с высоким трением. Во многих червячных узлах используются бронзовые колеса против стальных червяков для снижения износа.
Цилиндрическое прямозубое колесо
Прямозубые шестерни имеют зубья, параллельные оси шестерни. Их проще всего резать и проверять. Эти шестерни передают мощность между параллельными валами. Прямозубые шестерни шумят на высокой скорости из-за внезапного контакта каждого зуба. Они лучше всего работают на умеренных скоростях и нагрузках.
Елочка
Шестерни типа «шеврон» или двойные косозубые шестерни объединяют две зеркально отраженные косозубые шестерни. Конструкция нейтрализует осевую силу осевого давления. Эти шестерни обеспечивают плавное действие и высокую грузоподъемность. Их сложно резать, и они часто изготавливаются секциями.
цилиндрический редуктор
Винтовые шестерни имеют наклонные зубья, которые образуют спираль вокруг шестерни. Зубья входят в зацепление постепенно, обеспечивая более плавную передачу мощности. Винтовые шестерни могут выдерживать более высокие нагрузки, чем прямозубые шестерни. Однако они создают осевые осевые нагрузки на валу. Для этих нагрузок требуются упорные подшипники. Винтовые шестерни также работают тише, чем прямозубые шестерни.
Выбор материала для зубонарезания
Прежде чем выбрать материал для своего снаряжения, задайте себе следующие вопросы:
- Для чего будет использоваться снаряжение?
- Насколько велик износ и трение?
- Какова операционная среда?
- Каковы ожидания относительно производительности?
- Какой метод производства вы используете?
Ниже приведен анализ наиболее часто используемых материалов для зубчатых передач, их свойств и идеальных вариантов использования.
- Углеродистая сталь
- легированная сталь
- Нержавеющая сталь
- чугун
- Латунь
- Бронза
- Пластики (например, нейлон, ацеталь, ПЭЭК)
Выбор материала напрямую влияет на то, какой метод зубонарезания наиболее подходит:
| Материалы | Рекомендуемые методы резки | Заметки |
|---|---|---|
| Углеродистая сталь | Зубофрезерование, Формовка, Фрезерование | Может потребоваться закалка после резки |
| Легированная сталь | Шлифование, протягивание, зубофрезерование | Хорошо поддается цементации; последующая термическая обработка повышает прочность |
| Нержавеющая сталь | Формовка, шлифовка | Труднее обрабатывать; рекомендуются более низкие скорости резки |
| Чугун | Фрезерование, Формовка | Хрупкий; избегать высокоскоростных или высокоинтенсивных процессов |
| Латунь / бронза | Фрезерование, Зубофрезерование | Легко обрабатывается; подходит для передач с низкой нагрузкой |
| пластики | Фрезерование, Формовка | Лучше всего подходит для низкоскоростных приложений с низкой нагрузкой |
Сравнение зубонарезания с другими методами
| Аспект | Зуборезка | Зубошлифование | Зубофрезерование |
|---|---|---|---|
| Время цикла | От средней до высокой скорости (фрезеровка) | Замедлять | Замедлять |
| точность | Высокая (зубчатая) и средняя (фрезерная) | Очень высоко | От низкого до среднего |
| Чистота поверхности | Хорошо | Прекрасно | Хорошая |
| Стоимость инструмента | Средний (варочные поверхности, протяжки) | Высокая (абразивные круги) | Низкий (формовочные фрезы) |
| Объем Пригодность | От среднего до высокого | Низкий (отделка) | Низкий (прототипы, небольшие тиражи) |
| Образование отходов | Умеренный (чипсы) | Низкий (мелкозернистый) | Умеренный (чипсы) |
Зубонарезание против шлифования
Зубошлифование обеспечивает более высокую точность и чистоту поверхности по сравнению с зуборезанием, но оно медленнее и дороже. Зуборезание предпочтительно, когда скорость и экономичность являются приоритетами, в то время как измельчениия выбирается для окончательной отделки и зубчатых передач с жесткими допусками.
Зубонарезание против фрезерования
Зубофрезерование является формой зубонарезания. Однако термин фрезерование часто относится к общему долбление или формовка. Фрезерование может вырезать много типов элементов, в то время как зубонарезание фокусируется на зубьях. Фрезерование использует фасонные фрезы и делает один зуб за раз. Зуборезные машины, такие как протяжки или червячные фрезы, могут вырезать несколько зубьев или всю шестерню за меньшее количество проходов.
Советы по успешному нарезанию зубчатых колес
- Сопоставьте характеристики вашего оборудования (размер, материал, допуски) с процессом резки.
- Используйте таблицы скоростей и подач производителя для вашего инструмента.
- Поддерживайте зону резки заполненной охлаждающей жидкостью, чтобы уменьшить нагрев и сваривание стружки.
- Если вы изготавливаете шестерни нескольких размеров, сначала вырежьте небольшие шестерни, чтобы уменьшить количество отходов, если потребуется корректировка параметров.
- Используйте проходной калибр или координатно-измерительную машину (CMM) после прохождения ключа для раннего обнаружения ошибок.
- Тяжелые черновые проходы ускоряют съем материала; легкие чистовые проходы обеспечивают окончательную точность.
Начните свой проект по обработке зубчатых колес с BOYI
Мы в BOYI TECHNOLOGY предоставляем широкий спектр производственных возможностей, включая Обработка с ЧПУ, лазерная резка и другие услуги с добавленной стоимостью для всего, что вам нужно. Если вы хотите узнать больше о резке зубчатых колес или получить бесплатную без обязательств смету, пожалуйста, загрузите ваши 3D-файлы чтобы начать работу с быстрой и точной сметой от BOYI TECHNOLOGY.
Независимо от того, какие именно шестерни вам нужны, компания BOYI TECHNOLOGY может их изготовить.
Готовы к своему проекту?
Попробуйте BOYI TECHNOLOGY прямо сейчас!
Загрузите свои 3D-модели или 2D-чертежи, чтобы получить индивидуальную поддержку
Вывод
Независимо от того, нужно ли вам несколько специальных шестерен или крупносерийное производство, зуборезка остается одним из самых эффективных и действенных способов изготовления высококачественных шестерен. Всегда учитывайте технические характеристики шестерен, масштаб производства и бюджет перед выбором процесса резки. С правильными инструментами и методами вы можете гарантировать, что ваши шестерни будут работать плавно и надежно в течение многих лет.
FAQ
Зуборезное нарезание используется для создания точных зубьев шестерни на заготовке шестерни, чтобы шестерня могла правильно входить в зацепление с другими. Это обеспечивает плавную передачу вращательного движения и мощности в механических системах.
Нарезание зубьев может осуществляться на зубофрезерных станках с ЧПУ, зубодолбежных станках, фрезерных станках, протяжных станках или шлифовальных станках — в зависимости от метода резки.
На самом деле, зубофрезерование — это тип зубонарезания, поэтому вопрос не в том, что один лучше другого — они относятся к одному семейству. Однако, это часто быстрее и точнее, чем другие методы изготовления внешних зубчатых колес.
Фрезерование зубчатых колес является одним из традиционных методов нарезания зубьев. В этом процессе фрезерный станок использует фасонную фрезу для нарезания одного зуба шестерни за раз. После нарезания каждого зуба заготовка шестерни поворачивается на фиксированную величину, а фреза перемещается для формирования следующего зуба.
Зуборезные станки — это специализированные режущие инструменты, используемые для обработки зубьев шестерен. В зависимости от метода эти станки могут иметь различные формы — например, червячные фрезы, формовочные инструменты, протяжки или фрезы.
Статья написана инженерами из команды BOYI TECHNOLOGY. Фуцюань Чен — профессиональный инженер и технический эксперт с 20-летним опытом работы в сфере быстрого прототипирования, производства металлических и пластиковых деталей.
