Шестерни: виды и технологии изготовления

Шестерни

Шестерня – это зубчатый диск (зубчатое колесо, зубчатка) с конической или цилиндрической поверхностью. Он является важнейшим элементом, передающим вращательное движение в зубчатом механизме. Обязательное условие наличия не менее шести зубьев, дало название детали. Обычно шестерни используются парами, так как принцип их функционирования основан на поочередном ответном зацеплении зубьев обоих колёс друг за друга. Шестерня, получающая вращательное движение извне – ведущая в паре, вторая – ведомая.

Металлообработка

Результатом разницы в размере диаметров зубчатых колёс является ускорение или замедление крутящего момента. Например, уменьшенное ведущее колесо, увеличивает крутящий момент ведомого. Важно и количество зубьев. Разность их количества в паре зубчаток необходима для преобразования оборотов вала и крутящего момента на выходе. А прибавление количества зубцов, повышает плавность хода.

Виды шестерней

Существует градация зубчатых колёс в зависимости от материала их изготовления. В механизмы, испытывающие повышенные нагрузки, устанавливают шестерни из титана и стали, конструкции которых устойчивы к динамическим нагрузкам, связанным с принудительным торможением механизмов большой массы и высокой силой противодействия. Но возможно и комбинирование с целью экономии дорого металла. Это сборные бандажированные колеса, внутренняя часть которых, например, чугун, а зубчатый венец – сталь.

Виды шестерней

Виды зубчаток из цветных металлов (алюминия, меди, латуни) применимы в газовой среде из – за отсутствия при работе искрообразования. Также они коррозийноустойчивы и могут работать в сухой сцепке, без применения смазочных материалов. В сырьё для изготовления шестерней – железо, сталь, чугун, бронзу, могут вводиться смягчающие компоненты – кожа, фибра, бумага.  Самые недорогие в производстве и обладающие меньшим сроком службы – пластиковые шестерни. Они часто бывают подвержены перегреву, плавлению, деформации.

Шестерни отличаются по глубине, направлению и форме зубьев:

  • Прямозубые. На круглом профиле такого зубчатого колеса, зубья расположены строго параллельно оси вращения. Недостаток такого вида зубчаток заключается в возможности стыковки только с элементами, находящимися параллельно, в одной плоскости. Положительные стороны – высокий КПД, минимальный люфт и низкое трение и небольшой нагрев.
  • Косозубые. Плавность и бесшумность работы таких зубчатых колёс обеспечивается расположением зубцов под углом и их увеличенной длиной. Из-за большой площади соприкосновения, возникает повышенное трение, которое компенсируется применением смазки. Также из-за возникновения осевой механической силы при работе косозубых шестерней, необходима установка упорных подшипников.
  • Парные косозубые шестерни. Здесь решают проблему осевой нагрузки зубчатые колеса с двойным комплектом расходящихся в разные стороны зубцов. Если в месте соединения двойной зубчатой шестерни нет паза, а зубы образовывают V – образную форму, то рисунок профиля такой зубчатки называется ёлочка.
  • С внутренним зацеплением. Зубья в такой шестерне расположены на внутренней поверхности. Эта особенность обеспечивает уменьшение количества зубчатых колёс в механизме, а также их однонаправленное движение.
  • Винтовые. Особенная форма в виде длинного цилиндра с зубьями обеспечивает точное сцепление такой шестерни с расположенной перпендикулярно другой шестерней.
  • Секторные. Такие зубчатки осуществляют шаговую передачу крутящего момента, благодаря частично нанесенным, на ширину определённого сектора зубьям. Являясь ведущей шестерней, она поворачивает ведомое колесо только на часть оборота, продолжая дальнейшее вращение до следующего зацепа.
  • С круговыми зубцами. Применение таких дорогостоящих шестерней возможно, когда требуется сверхнизкая шумность работы механизма и максимально возможная компактность. Зубья колеса изогнутые по радиусу и скрученные, требуют особой технологии изготовления.
  • Конические. В таком зубчатом диске прямые, косые, скругленные и тангенциальные зубья расположены по наружному краю. Конические шестерни используются с перпендикулярно расположенными друг к другу валами, для передачи крутящего момента под углом.
  • Зубчатые рейки (кремальеры). Превращая поступательное движение во вращательное и наоборот, такая рейка с зубьями является элементом речной передачи и может работать совместно с секторной зубчаткой. Звёздочки. Связывают элементы, находящиеся на некотором удалении. Передаточное число на ведущей зубчатке может увеличиваться или уменьшаться из-за разницы в количестве зубцов и диаметре звёздочек. Работа такого вида шестерней обеспечивается присутствием зубчатого резинового ремня.
  • Корончатые. Название таких шестерней обусловлено боковым расположением зубьев, похожих на корону. Корончатые шестерни достаточно редки и используются при необходимости встраивания механизма в ограниченное пространство. Совместимы как с прямозубыми, так и с коническими шестернями.

Образцы шестерней

Шестерни косозубые на заказ
Шестерни зубчатые колеса по чертежу
Изготовление шестерней на заказ
Шестерня прямозубая по чертежу
Изготовление шестерней
Шестерни квадроцикла - КПП

Технологии производства шестерней

Метод обкатки. Изготовление шестерней таким способом возможно с применением гребёнки – инструмента в форме зубчатой рейки с заточенной, режущей кромкой. Гребенка совершает поступательные или возвратно – поступательные движения относительно вращающейся вокруг своей оси заготовки.

Метод обкатки также возможен при помощи долбяка, имеющего форму режущего зубчатого колеса. Так как толщина металла не позволяет производить такой процесс одноэтапно, долбяк совершает возвратно – поступательные движения относительно заготовки несколько раз. Способ применим при изготовлении шестерней с внутренним зацеплением.

Возможна обкатка с применением червячной фрезы в качестве режущего инструмента, путём образования червячного зацепления с заготовкой шестерни. Нарезание зубцов шестерни производится при вращении червячной фрезы и заготовки под определённым углом относительно друг друга.

Основным преимуществом метода обкатки является возможность изготовления шестерней с различной формой зубцов одним и тем же инструментом, меняя его положение относительно заготовки на станке. Такая технология более точная, чем копирование.

Метод копирования (деления). Такое производство шестерней заключается в нарезании впадин зубчатого колеса режущей дисковой или пальцевой фрезой, поочерёдно поворачивающейся на один угловой шаг. Разновидностью приёма является штамповка и протягивание.

Горячее и холодное накатывание. Метод основан на термическом послойном нагреве заготовки и её деформации, для вырезания зубьев, с последующей обкаткой для придания форме точности.

Изготовление конических шестерён. Это обкатка заготовки в станочном зацеплении с воображаемым производящим колесом. В процессе движения инструмент срезает припуск, образуя боковые поверхности зубчатого колеса.

Производство вал – шестерней. Такой сборный механизм состоит из самого вала и зубчатого колеса, размер зубцов которого равен размерам впадин вала. Изготавливается в сборе.

Технологии изготовления шестерней

Способы финальной обработки:

  1. Шлифование. Зубчатые колёса для быстроходных передач обрабатываются шлифовальным кругом.
  2. Шевингование. Доведение зубьев до требуемой точности шевер – шестернёй или шевер – рейкой.
  3. Притирка. Это результат действия чугунного колеса (притира).
  4. Закалка. Шестерни повышенной твёрдости подвергаются объёмной закалке в воде или масле или поверхностной, с применением высокочастотных токов.

Разновидности станков для изготовления шестерней

Для надёжного зацепления и передачи усилия зубчатое колесо должно иметь определённые геометрические формы, которые возможно изготовить только на специальном оборудовании:

  1. Зубофрезерный станок. Состоит из рабочего стола, подвижной и неподвижной стойки, жёсткого основания. Такой станок ждёт, методом обкатки или копирования, может делать шестерни цилиндрической формы с прямым или винтовым зубом поштучно или серийно. Комплектуется станок фасонными, дисковыми, пальцевыми или червячными фрезами. В зависимости от расположения основной заготовки, такие станки могут быть вертикальными и горизонтальными. Вертикальные станки снабжены стойкой или столом, которые движутся в вертикальном или радиальном направлении и являются особенно удобными для автоматизации процесса. Горизонтальные подходят для нарезания шестерней повышенной сложности.
  2. Зубодолбежный станок. Этот агрегат может нарезать шестерни с внешнем и внутренним зацеплением, а также с косыми, прямыми, винтовыми зубцами на цилиндрической поверхности от 12 мм. Наличие встроенного реверса даёт возможность обработки с закрытым углом шеврона.
Зубофрезерный станок
Зубодолбежный станок

Стандартная компоновка такого оборудования предполагает наличие:

  • Станины. Она гасит вибрацию и объединяет все элементы процесса 
  • Гитары обработки 
  • Шпинделя. На него крепится режущий инструмент 
  • Рабочего стола для крепления заготовки
  • Направляющих суппорта
  • Долбежного суппорта – место крепления долбяка
  • Кулачков врезания. 

Основное вращение станка – это результат работы электродвигателя. Передача крутящего момента, поступающего на заготовку и долбяк обеспечивается клиноременной передачей. Облегчает управление станком возможность регулировки скоростей с помощью коробки передач. 

Работа зубодолбежного станка с ЧПУ может проходить полностью в автоматическом режиме. Такая модель может быть частью конвейерного производства и иметь функцию погрузки /разгрузки заготовок в автоматическом режиме. 

Изготовление шестерней на заказ

Производство шестерней на заказ возможно по собственным чертежам заказчика, с указанием желаемой формы, модуля, количества зубцов и степени точности. После изучения предоставленной чертёжной и проектной документации, производится подготовка заготовок и настройка оборудования. После непосредственного процесса изготовления зубчатых колёс, они испытываются и сертифицируются. 

Возможно изготовление шестерни по образцу новой или бывшей в употреблении детали. И это не только мелко, средне или крупносерийное производство шестерней, но и выпуск единичной продукции, например, для замены отработанных зубчатых колёс в механизме на производстве. 

Стоимость процесса производства шестерней рассчитывается индивидуально для каждого заказчика и зависит от количества и вида необходимых деталей, используемого металла и сложности работ. Современное оборудование с ЧПУ даёт возможность воспроизвести типовую модель или сделать уникальное изделие. Оно имеет высокую точность производственного процесса, в следствие исключения «человеческого фактора», минимизирует брак и издержки. 

Почему вам стоит обращаться в нашу компанию

Наша компания работает на своих станочных мощностях, что позволяет выполнять работы не только быстрее посредников, но и с более выгодной ценой за токарные услуги.

Работаем с любыми видами стали:

  • Черные виды сталей;
  • Цветные стали;
  • Нержавеющие стали;
  • Чугун.

Мы оказываем полный спектр услуг по металлообработке на современном, точном оборудовании с помощью качественного режущего инструмента, что позволяет нашим специалистам получать максимальной точности детали с чертежом заказчика.

Наши специалисты отдела металлообработки готовы принять заказы, обсудить с заказчиком все нюансы и пожелания, рассчитать заявку по срокам и стоимости изготовления в течение одного рабочего дня.

Отправляйте заявку для расчета





(файл прикрепить обязательно)

Об авторе admin

Металлообработчик
Запись опубликована в рубрике Детали из металла. Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *