Подробное объяснение технологий выбора и производства высокоточных-шестерен из углеродистой стали.

В гонке за создание более быстрых роботов, более тихих медицинских устройств и более эффективных упаковочных машин зубчатая передача часто является определяющим фактором. В то время как экзотические сплавы и сложные геометрические формы привлекают всеобщее внимание, промышленный мир на самом деле движим рабочим материалом: углеродистой сталью.

Но не все шестерни из углеродистой стали одинаковы. Разница между шумным механизмом, который изнашивается за месяцы, и бесшумным, прецизионным компонентом, который служит годами, заключается в трех важнейших областях: выборе материала, технологии резки и стратегии термообработки.

В этом руководстве мы расскажем, как выбрать правильные параметры зубчатой ​​передачи, чтобы сбалансировать затраты и высокую-точную производительность, а также почему передовые производственные технологии, такие как Power Skiving, меняют правила игры.

Почему мы рекомендуем среднеуглеродистую сталь (S45C/AISI 1045) для большинства наших высоко-прецизионных проектов? Потому что это решает классическую дилемму инженера: производительность или бюджет.

Он справляется с нагрузкой:В отличие от пластмасс, он обеспечивает крутящий момент и термическую стабильность, необходимые для промышленной автоматизации.

Он устойчив к износу:В отличие от стандартной нержавеющей стали, которая мягка и склонна к истиранию, углеродистая сталь исключительно хорошо переносит индукционную закалку. Мы можем закалить зубья до твердости HRC 50-55, гарантируя тысячи часов срока службы.

Это экономит бюджет:Хотя высоколегированные-стали (42CrMo) имеют свое место в тяжелом горнодобывающем оборудовании, они неоправданно увеличивают затраты при общей автоматизации. Углеродистая сталь обеспечивает 90% производительности при 50% стоимости материала.

Для самых разных применений, от роботизированных приводов до упаковочных линий, прецизионная-углеродистая сталь, обработанная на станке, является наиболее логичным, надежным и экономичным решением.

Power Skiving против зубофрезерования

Когда материал выбран, как обрезать зубы? Именно здесь увеличивается разрыв между «стандартом» (ISO 8-9) и «высокоточностью» (ISO 5).

Зубофрезерная обработка всегда была стандартным методом обработки зубчатых колес. Он имеет такие преимущества, как высокая скорость обработки и низкая стоимость. Однако его недостатком является то, что он не может обрабатывать внутренние шестерни и требует большого пространства для вывода инструмента во время обработки, что делает невозможным обработку участков шестерни вблизи заплечика вала.

Силовая заточка
Power Skiving — это революционный процесс, сочетающий в себе скорость фрезерования и геометрическую универсальность формования. Используя улучшенную синхронизацию вращения между фрезой и заготовкой, заточка позволяет:

Геометрическая свобода:Мы можем обрабатывать внутренние кольцевые шестерни и внешние шестерни с контурами натяга (уступами), до которых фрезерные станки просто не могут добраться.

Более высокая точность:Заточка уменьшает ошибки шага и биение

Жесткая заточка:Возможно, самым большим преимуществом для инженеров является возможность выполнять «жесткую зачистку» после термообработки. Это исправляет неизбежные тепловые искажения, возвращая механизму точность класса 5 по ISO.

В Hansheng Automation мы используем станок для зачистки зубчатых колес Kashifuji KPS30, флагман отрасли. Это позволяет нам производить шестерни, обладающие низкими-шумовыми характеристиками шлифовальных передач, но с большей гибкостью конструкции.

Посмотрите, как мы используем Kashifuji KPS30 для достиженияКласс 5 ISO по производству высокоточных- зубчатых передачСпецификации.

Прецизионная-шестерня из мягкой стали бесполезна под нагрузкой. Он сразу деформируется и изнашивается. Чтобы придать механизму его «душу»-долговечность-, мы применяем специальную термическую обработку.

Цель всегда одна: твердая,-стойкая к износу поверхность (корпус) в сочетании с прочной, пластичной внутренней частью (сердцевина).

Индукционная закалка:
Процесс: используется электромагнитная индукция для быстрого нагрева только поверхности зуба с последующей закалкой.
Лучше всего подходит для: шестерен из средней углеродистой стали (S45C). Он обеспечивает превосходную износостойкость зубьев (HRC 50–55), сохраняя при этом корпус шестерни прочным, чтобы противостоять ударным нагрузкам.

Науглероживание и закалка:
Процесс: Диффузия углерода на поверхность низко-углеродистой стали (например, 20Cr) при высоких температурах.
Подходит для: тяжелых-приложений, требующих большой глубины корпуса и максимальной контактной усталостной прочности.

Азотирование:
Процесс: низко-диффузия азота.
Подходит для: высокоточных-шестерен, где искажения должны быть сведены к минимуму.

Выбор неправильной термической обработки приводит к катастрофе. Слишком сложно? Зуб ломается под воздействием удара. Слишком мягкий? Зубные ямки и сколы.

Наши возможности: Мы предлагаем комплексное--производство. Узнайте больше о нашемШестерня из углеродистой сталиКомплексные решения для термообработки и отделки поверхности.

Стандартные готовые--редукторы предназначены для общего использования. Но если вы разрабатываете медицинский сканер или высокоскоростной роботизированный манипулятор, «общего использования» недостаточно. Вам нужно производство нестандартных шестерен.

Шум в шестернях обычно возникает из-за ошибок трансмиссии,-небольших отклонений в зацеплении зубьев. Кастомизация позволяет нам решить эту проблему посредством:

Смена профиля:корректировка коэффициента модификации дополнения для оптимизации коэффициентов скольжения и прочности.

Коронование (модификация свинца):Слегка сбрить концы боковой поверхности зуба. Это предотвращает «краевую нагрузку», когда вал прогибается под нагрузкой, сохраняя пятно контакта по центру и обеспечивая бесшумную работу.

Совет Рельеф:Удаление материала на кончике для предотвращения помех при входе в сетку.

Эти изменения микро-геометрии отличают шумную коробку передач от бесшумной коробки передач премиум-класса.
 

Выбор подходящего механизма – это не просто выбор номера детали из каталога. Это стратегическое решение, которое включает в себя баланс между материаловедением (углеродистая сталь), технологией производства (механическая шлифовка) и управлением жизненным циклом (термообработка).

Выбирая прецизионные шестерни из углеродистой стали, изготовленные с точностью ISO 5, вы не просто покупаете компонент; вы инвестируете в долговечность и репутацию вашего оборудования.

Готовы обновить свою трансмиссию?
В Hansheng мы сочетаем универсальность углеродистой стали с точностью Kashifuji KPS30, чтобы создавать шестерни, соответствующие самым строгим стандартам.

Нужен прототип? Мы поддерживаем небольшие-индивидуальные заказы.
Необходимо массовое производство? Наш автоматизированныйЧПУлинии обеспечивают последовательность.

ISO 1328-1:2013 - Цилиндрические шестерни - Система ISO классификации допусков по боковым поверхностям. Часть 1. Определения и допустимые значения отклонений, относящихся к боковым сторонам зубьев шестерен.

Справочник ASM, том 1: Свойства и выбор: чугуны, стали и высокоэффективные-сплавы. АСМ Интернэшнл, 1990.

МакКлюр, Р. (2018). «Мощная заточка: новый стандарт производства зубчатых колес». Журнал Gear Technology.