Co je to obrábění ozubených kol?
Obrábění ozubených kol se týká výroby ozubených kol. Je to součást strojírenství. Vezmete surové materiály a vytvarujete je do ozubených kol určité velikosti a tolerance. Termín obrábění ozubených kol a termín výroba ozubených kol se často používají zaměnitelně. Rozdíl je v tom, že výroba ozubených kol zahrnuje vše od začátku až do konce, zatímco obrábění ozubených kol se zaměřuje pouze na řezání, tvarování a dokončování.
Ozubená kola jsou mechanická zařízení pro přenos výkonu. Přenášejí a zvyšují síly mezi rotujícími hřídeli a mohou měnit rychlost a točivý moment hřídelů. Jsou důležité pro plynulý pohyb věcí. Převody jsou všude, od jednoduchých ručních nástrojů až po složité průmyslové roboty. Aby dobře fungovaly, musí být správně nařezány a uspořádány. Proto se s ozubenými koly setkáte téměř ve všech mechanických zařízeních.
Kvalita řezání ozubených kol rozhoduje o tom, jak dlouho budou mechanické systémy fungovat. Špatně řezaná ozubená kola mohou být hlučná, silně vibrovat a rychle se opotřebovávat. Výroba kvalitních ozubených kol vyžaduje velkou péči a zručnost. Ozubená kola musí mít správnou vůli, aby do sebe zapadala a hladce fungovala. Proto je při řezání ozubených kol tak důležitá kvalita.
Obráběcí procesy
Řezné procesy
Odvalování
Jeden ze způsobů výroby ozubených kol se nazývá frézování ozubených kol. Používá se nástroj zvaný fréza, který se otáčí a má na sobě zuby. Tímto postupem lze vyrobit všechny druhy ozubených kol a je vhodný pro výrobu mnoha ozubených kol, která jsou všechna stejná. Stroj, který to dělá, zajišťuje, aby se hřídel a ozubené kolo otáčely správnou rychlostí, a vzniklo tak dokonalé ozubené kolo. Tento způsob výroby ozubených kol je rychlý a vytváří dobrá ozubená kola, ale nefunguje tak dobře pro ozubená kola, která se otáčejí uvnitř jiných ozubených kol, nebo pro ozubená kola, která mají zvláštní tvary.
Tvarování oblečení
Při tvarování ozubených kol se používá fréza, která se pohybuje tam a zpět a vytváří ozubená kola. Hodí se k výrobě ozubených kol, která se vkládají do jiných ozubených kol, a ozubených kol, která nemají kulatý tvar. Vyrábí také ozubená kola, která se od sebe liší. Fréza se pohybuje dopředu a dozadu a vytváří jednotlivé zuby ozubeného kola. Tímto způsobem výroby ozubených kol lze vyrobit ozubená kola všech tvarů, ale je pomalejší než frézování ozubení.
Holení
Hoblování ozubených kol je způsob, jak zajistit hladkost ozubených kol po jejich zhotovení na frézce nebo hoblovce. Používá se fréza, která z ozubených kol odebere trochu kovu a zajistí jejich hladkost a dokonalost. Díky tomu jsou ozubená kola při otáčení tichá. Tento způsob výroby ozubených kol je rychlý a snadný, ale musíte se ujistit, že nástroje jsou správné.
Broušení ozubených kol
Broušení ozubených kol je způsob, jak dosáhnout vysoké přesnosti ozubených kol. Používá se při něm kotouč, který má na sobě zrna a odstraňuje z ozubených kol velmi malé množství kovu. Díky tomu jsou ozubená kola velmi hladká. Tento způsob výroby ozubených kol je pomalý a stojí hodně peněz, ale vytváří kvalitní ozubená kola. Lidé tento způsob výroby ozubených kol používají, když chtějí, aby byla ozubená kola velmi hladká a kulatá.
Formovací procesy
Kování nářadí
**Kování obrobků** je proces tváření kovu působením tlakových sil. Je to vhodná technika pro výrobu velkého množství ozubených kol, která musí být pevná a odolná. Kováním se vyrábějí ozubená kola, která mají dobré mechanické vlastnosti, ale ozubená kola obvykle vyžadují další obrábění, aby se dosáhlo správných konečných rozměrů.
Vytlačování obrobků
**Vytlačování obrobků** se provádí protlačováním zahřátého kovu matricí, čímž se vytvoří požadovaný profil. Je to rychlý způsob výroby ozubených kol, ale používá se hlavně pro menší ozubená kola. Nejlépe se hodí pro ozubená kola jednoduchých tvarů a vyžaduje další obrábění pro zajištění povrchové úpravy a rozměrové přesnosti.
Válcování za studena
**Válcování ozubených kol za studena** se provádí lisováním zubů ozubených kol mezi kalenými matricemi za účelem jejich tvarování. Jedná se o velmi účinný způsob výroby ozubených kol, která mají dobrou povrchovou úpravu a jsou pevná. Tento proces je efektivní z hlediska objemu, spotřeby materiálu a mechanických vlastností. Je to vhodný postup pro hromadnou výrobu ozubených kol.
Speciální obráběcí procesy
Elektrické výbojové obrábění (EDM)
Elektroerozivní obrábění je proces, při kterém se k odebírání materiálu používají elektrické jiskry. Lze jím vytvářet opravdu složité tvary a je velmi vhodný pro tvrdé materiály, které se běžným způsobem těžko řežou. Elektroerozivní obrábění je skvělé v případech, kdy se s tvarem nebo materiálem obtížně pracuje pomocí tradičních technik řezání ozubením.
Laserové obrábění
Laserové obrábění spočívá v použití opravdu silného paprsku světla k řezání, gravírování nebo tvarování věcí. Laserové obrábění je vhodné pro výrobu malých, detailních ozubených kol. Používá se také ke změně povrchu ozubených kol, aby lépe fungovala. Pokud potřebujete, aby něco mělo opravdu přesnou velikost a spoustu malých detailů, můžete k tomu použít laserové obrábění.
Další procesy
Ošetření teplem
**Tepelné zpracování** je hlavní součástí výroby ozubených kol. Provádí se v několika krocích, jako je kalení, popouštění a žíhání. Tepelné zpracování může zlepšit fyzikální vlastnosti ozubených kol, jako je tvrdost, pevnost a odolnost proti opotřebení. Tepelné zpracování je důležité, protože díky němu jsou ozubená kola dostatečně pevná, aby zvládla veškeré namáhání a zátěž, které při používání zažívají, a také jim pomáhá dlouho vydržet.
Povrchová úprava
Povrchová úprava je úprava povrchu ozubeného kola, která mu pomáhá odolávat opotřebení, korozi a snižuje tření. Povrchovou úpravou může být například pokovení, povlakování nebo různé typy zpevnění povrchu. Zvolený typ povrchové úpravy závisí na tom, k čemu bude ozubené kolo používáno a s čím bude přicházet do styku.
Typy ozubených kol
Čelní ozubená kola
Nejjednodušší typ ozubeného kola se zuby rovnoběžnými s osou otáčení. Čelní ozubená kola jsou díky své jednoduchosti a nízké ceně vhodná pro mnoho aplikací, ale při vysokých otáčkách mohou být hlučná.
Šroubové převody
Ozubená kola se zuby, které svírají úhel s osou otáčení. Šikmá ozubená kola mají ve srovnání s čelními ozubenými koly hladší a tišší chod. Mohou přenášet výkon mezi paralelními nebo neparalelními hřídeli, ale vytvářejí axiální tah, který vyžaduje použití axiálních ložisek.
Zuby ve tvaru rybí kosti
Typ šikmého ozubeného kola s protilehlými úhlovými zuby, které ruší axiální tah vytvářený standardními šikmými koly. Šikmá ozubená kola zajišťují hladší chod a vyšší nosnost, takže jsou vhodná pro náročné aplikace.
Kuželová ozubená kola
Ozubená kola s kuželovým povrchem. Používají se k přenosu pohybu mezi protínajícími se hřídeli. Kuželová ozubená kola se často používají, když je třeba změnit směr jízdy.
Šnekové převody
Ozubená kola, která se skládají ze šneku a šnekového kola. Často se používají pro vysoké redukční poměry. Šnekové převody najdete v navijácích a řídicích mechanismech. Jsou skvělé, když potřebujete výrazně snížit rychlost.
Stojany
Ozubená kola, která mají zuby na rovné ploše a pracují ve spojení s pastorky nebo malými ozubenými koly k převodu rotačního pohybu na pohyb lineární. Ozubená kola se běžně používají v řídicích systémech a automatizovaných průmyslových procesech.
Výběr materiálu pro obrábění ozubených kol
Při výběru materiálu ozubeného kola berte v úvahu: pevnost, tvrdost, odolnost proti opotřebení, umístění ozubeného kola, rozpočet. Potřebujete ozubené kolo pro přenášení nákladu? Použijte pevný materiál. Převody běží neustále? Použijte materiál, který je odolný proti opotřebení. Větší ozubená kola? Myslete na životní prostředí. Ozubená kola v převodovce, která nejsou vystavena? Tolik možností. Potřebujete převodovku pro provoz v poušti? Málo možností.
Ocel
Ozubená kola jsou obvykle vyrobena z **oceli**. Ocel je pevná a odolná. Existují různé typy oceli, například uhlíková nebo legovaná ocel, které se používají na základě požadavků, které na ozubená kola máte. Různé oceli mají lepší vlastnosti a vydrží jako ozubená kola déle než jiné.
Hliník
**Hliník** je lehký a nerezaví, takže se skvěle hodí, když nechcete mít těžké převody. Hliník není tak pevný jako ocel, ale hliníkové slitiny můžete použít pro převody v aplikacích, kde nepotřebujete takovou pevnost. Hodí se zejména v leteckém a automobilovém průmyslu.
Plastové
**Plastové** převody neváží téměř nic, nestojí téměř nic a lze je používat velmi tiše. Plastová ozubená kola často vidíte ve spotřební elektronice, hračkách a věcech, na které není vyvíjen velký tlak. Různé typy plastů, jako je nylon, POM a polykarbonát, mají různé vlastnosti, díky nimž jsou vhodnější pro různé věci.
Ostatní materiály
Existují i další materiály, jako je mosaz, bronz a některé kompozity, které se používají k výrobě ozubených kol pro specifické situace. Tyto materiály mají zvláštní vlastnosti, například nekorodují, pracují při vysokých teplotách nebo se samy mažou.
Aplikace obrábění ozubených kol
Automobilový průmysl
Automobilový průmysl je do značné míry závislý na **obrábění převodovek**. Ozubená kola se používají v převodovkách, diferenciálech a systémech řízení. Díky ozubeným kolům vozidla fungují hladce a efektivně. Vzhledem k tomu, že automobilový průmysl vyžaduje lehčí, účinnější a pevnější převody, je odvětví obrábění ozubených kol tlačeno k inovacím.
Letecký a kosmický průmysl
V leteckém a kosmickém průmyslu je **obrábění převodovek** důležitým procesem při výrobě součástí používaných v leteckých motorech, podvozcích a řídicích systémech. Letecký průmysl je považován za nejpřesnější a nejspolehlivější výrobní odvětví na světě. Tvary a tolerance požadované pro letecké a kosmické aplikace vyžadují nejvyšší úroveň přesnosti obrábění.
Energetika
V energetickém průmyslu se ozubená kola používají ve všech odvětvích, od větrných turbín přes zařízení pro těžbu ropy a zemního plynu až po elektrárny. Tato ozubená kola musí zvládat vysoké zatížení a pracovat v extrémních podmínkách. Ozubená kola jsou nesmírně důležitá pro provoz a údržbu zařízení na výrobu energie.
Robotika
Roboti potřebují lehké, přesné a spolehlivé převody, aby se mohli pohybovat a vykonávat požadované činnosti. S dalším zdokonalováním robotiky bude potřeba nových a vylepšených převodů.
Spotřební elektronika
Fotoaparáty, tiskárny, audio zařízení atd. používají převodovky. Tato ozubená kola jsou obvykle menší a méně robustní než průmyslová ozubená kola, ale stále musí být vyrobena přesně. Musí být kompaktní, odolná a spolehlivá.
Medicínské přístroje
Chirurgické nástroje, zubní vrtačky, zobrazovací zařízení atd. používají převody. Zdravotnické převody musí být spolehlivé a přesné. Často musí splňovat přísné regulační požadavky a pracovat s vysokou přesností.
Náklady na zakázkové obrábění ozubených kol
Cenu obrábění ozubených kol ovlivňuje mnoho věcí. Mezi hlavní patří cena materiálu, složitost ozubených kol, přísné tolerance a objem ozubených kol, která budete vyrábět. Proto tato rozhodnutí, spolu s dalšími, která budete muset učinit, budou vycházet z množství času, zdrojů a odborných znalostí, které chcete vložit do vytvoření kvalitních ozubených kol.
Existuje mnoho věcí, které můžete udělat, abyste zlevnili obrábění ozubených kol. Můžete vytvořit lepší konstrukce ozubených kol. Můžete zvolit správné obráběcí postupy pro vaši aplikaci. Můžete zefektivnit svůj výrobní proces. Můžete plánovat dopředu a podívat se na to, jak děláte věci, abyste snížili plýtvání a ušetřili peníze.
Obvyklé problémy a vady při obrábění ozubených kol
Problémy, se kterými se můžete setkat
Při obrábění ozubených kol se můžete setkat s několika problémy. Mezi ně může patřit nedodržení přísných tolerancí, drsná povrchová úprava nebo hlučnost ozubeného kola při provozu. Porozumění těmto problémům je rozhodující pro dosažení nejlepšího výkonu vyráběných ozubených kol.
Co způsobuje vady
Vady ozubených kol mohou mít různé příčiny. Na kvalitě a výkonu ozubených kol se může podílet nesprávně nastavený stroj, nesprávný proces obrábění, nevhodný materiál nebo nedostatečná údržba.
Jak opravit problémy a vyhnout se jim?
Oprava problémů s převodovkou a předcházení těmto problémům vyžaduje pozornost věnovanou detailům v každém kroku procesu. Správná údržba strojů, výběr správných materiálů a dodržování správných postupů obrábění jsou klíčem k tomu, abyste neměli žádné problémy a vyráběli dobrá ozubená kola.
Konstrukční tipy pro obrábění ozubených kol
Základní principy konstrukce ozubených kol
Ozubená kola musí být navržena tak, aby unesla hmotnost, přenášela točivý moment, ovlivňovala rychlost převodového ústrojí a používala vhodné materiály. Bez základních znalostí těchto myšlenek nebudou vaše konstrukce fungovat, vaše převody nepřežijí a vy budete nešťastní.
Optimalizace pro efektivitu obrábění
Optimalizace konstrukce ozubených kol pro efektivitu obrábění Maker zahrnuje použití metod, které usnadňují výrobu a montáž ozubených kol. Konstrukce ozubených kol mohou být základní, snadno konstruovatelné, standardizované a vyrobené ze snadno dostupných, řezatelných a obrobitelných materiálů. Tyto drobné tipy pomáhají urychlit sestavení a zjednodušit život.
Přesnost a tolerance
Konstrukce ozubených kol pro obrábění na stroji vyžaduje přesnost a tolerance. Tolerance umožňují odchylky od jmenovité (ideální) součásti. Pokud váš tištěný objekt potřebuje díru o průměru 2 mm, potěší vás 2,02 nebo 2,03 mm. Akceptovali byste tedy o něco větší otvor. Nespokojeni byste byli, kdyby tato část měla otvor 2,2 mm. Otvor je příliš velký. Mimo toleranci.
Kontrola kvality při obrábění ozubených kol
Při obrábění ozubených kol je **důležitá dobrá kontrola kvality**. Ta zajistí, že ozubená kola, která vyrobíte, budou přesná, spolehlivá a budou dobře fungovat. Abyste mohli vyrábět dobrá ozubená kola, musíte mít dobrý program kontroly kvality.
Existuje několik různých způsobů kontroly kvality. Můžete změřit rozměry, zkontrolovat kvalitu povrchu a provést zkoušku kontaktu zubů ozubených kol. Každá z těchto metod je důležitá pro ujištění, že vaše ozubená kola jsou přesná a budou dělat to, co mají.
Zajistit, aby vaše **obrábění probíhalo dobře**, znamená hodně plánování, kontroly procesů a udržování zařízení v dobrém stavu. Pokud všechny tyto věci děláte správně, budete dlouhodobě dosahovat dobrých výsledků.
Závěr
Při výrobě ozubených kol je zásadní kontrola kvality. Zaručuje, že vaše ozubená kola budou správně fungovat. k vytvoření vynikajících ozubených kol je nutná vynikající kontrola kvality.
Kvalitu lze kontrolovat mnoha způsoby. Je možné zkoušet rozměry, povrchovou úpravu a kontakt zubů ozubených kol. Všechny tyto strategie mají zásadní význam pro zajištění správné funkce vašich ozubených kol.
Udržování vynikajícího stavu ozubených kol vyžaduje plánování, řízení procesů a údržbu zařízení. Pokud všechny tyto věci provedete dokonale, budete trvale dosahovat vynikajících výsledků.
