Ce este prelucrarea angrenajelor?
Prelucrarea angrenajelor se referă la fabricarea angrenajelor. Face parte din ingineria mecanică. Ceea ce faceți este să luați materii prime și să le transformați în angrenaje de o anumită dimensiune și toleranță. Termenul de prelucrare a angrenajelor și cel de fabricare a angrenajelor sunt adesea folosite în mod interschimbabil. Diferența constă în faptul că fabricarea angrenajelor înseamnă totul, de la început până la sfârșit, în timp ce prelucrarea angrenajelor se concentrează doar pe tăiere, modelare și finisare.
Angrenajele sunt dispozitive mecanice de transfer al puterii. Ele transmit și măresc forțele dintre arborii rotativi și pot modifica viteza și cuplul arborilor. Ele sunt importante pentru ca lucrurile să se miște fără probleme. De la unelte manuale simple la roboți industriali complecși, angrenajele sunt peste tot. Acestea trebuie să fie tăiate și aranjate corect pentru a funcționa bine. Acesta este motivul pentru care vedeți angrenaje în aproape toate dispozitivele mecanice.
Cât de bine sunt tăiate angrenajele determină cât timp vor funcționa sistemele mecanice. Angrenajele care sunt tăiate prost pot fi zgomotoase, pot vibra foarte mult și se pot uza rapid. Prin urmare, realizarea unor angrenaje bune necesită multă grijă și îndemânare. Angrenajele trebuie să aibă distanța potrivită pentru a se potrivi între ele și a funcționa fără probleme. Acesta este motivul pentru care calitatea este atât de importantă la tăierea angrenajelor.
Procese de prelucrare a roților dințate
Procese de tăiere
Gear Hobbing
O modalitate de fabricare a angrenajelor se numește frezare. Se folosește o unealtă numită freză care se învârte și are dinți pe ea. Acest proces poate produce toate tipurile de angrenaje și este bun pentru a produce o mulțime de angrenaje care sunt toate la fel. Mașina care realizează acest lucru se asigură că freza și roata dințată se rotesc în cantitatea potrivită pentru a obține o roată dințată perfectă. Acest mod de fabricare a angrenajelor este rapid și produce angrenaje bune, dar nu funcționează la fel de bine pentru angrenajele care se rotesc în interiorul altor angrenaje sau pentru angrenajele care au forme fanteziste.
Gear Shaping
Modelarea angrenajelor utilizează un tăietor care se mișcă înainte și înapoi pentru a realiza angrenaje. Aceasta este bună pentru realizarea angrenajelor care intră în interiorul altor angrenaje și a angrenajelor care au forme care nu sunt rotunde. De asemenea, realizează angrenaje care sunt diferite între ele. Freza se mișcă înainte și înapoi și realizează fiecare dinte al angrenajului. Acest mod de fabricare a angrenajelor poate produce angrenaje cu tot felul de forme, dar este mai lent decât frezarea prin frezare.
Gear Shaving
Răzuirea angrenajelor este o modalitate de a face ca angrenajele să fie netede după ce au fost realizate cu o freză sau cu o ramă. Se folosește o freză care îndepărtează puțin metal de pe angrenaje și le face netede și perfecte. Acest lucru face ca angrenajele să fie silențioase atunci când se rotesc. Acest mod de fabricare a angrenajelor este rapid și ușor, dar trebuie să vă asigurați că uneltele sunt potrivite.
Gear Grinding
Rectificarea angrenajelor este o modalitate de a face angrenajele foarte precise. Se folosește o roată cu granulație care îndepărtează cantități foarte mici de metal din angrenaje. Acest lucru face ca angrenajele să fie foarte netede. Acest mod de fabricare a angrenajelor este lent și costă o mulțime de bani, dar produce angrenaje de calitate. Oamenii folosesc acest mod de fabricare a angrenajelor atunci când doresc ca angrenajele să fie foarte netede și rotunde.
Procese de formare
Forjare de angrenaje
**Forjarea angrenajelor** este procesul de modelare a metalului prin aplicarea de forțe de compresiune. Este o tehnică bună pentru fabricarea unor cantități mari de angrenaje care trebuie să fie puternice și durabile. Forjarea produce angrenaje care au proprietăți mecanice bune, dar angrenajele necesită de obicei prelucrări suplimentare pentru a obține dimensiunile finale corecte.
Extrusionarea roților
**Extrusionarea angrenajelor** se realizează prin împingerea metalului încălzit printr-o matriță pentru a crea un profil dorit. Este o modalitate rapidă de fabricare a angrenajelor, dar este utilizată în principal pentru angrenaje mai mici. Este cea mai potrivită pentru angrenaje cu forme simple și necesită prelucrări suplimentare pentru finisarea suprafeței și precizia dimensională.
Gear Cold Rolling
**Rularea la rece a angrenajelor** se realizează prin presarea dinților angrenajului între matrițe călite pentru a le da formă. Este un mod foarte eficient de a crea angrenaje care au un finisaj de suprafață bun și sunt rezistente. Acest proces este eficient în ceea ce privește volumul, utilizarea materialelor și proprietățile mecanice. Este un proces bun pentru producția în masă de angrenaje.
Procese speciale de prelucrare
Electrical Discharge Machining (EDM)
EDM este procesul de utilizare a scânteilor electrice pentru a îndepărta materialul. Se pot realiza forme foarte complicate și este foarte bun pentru materialele dure care sunt greu de tăiat în mod normal. EDM este excelent atunci când forma sau materialul este dificil de prelucrat cu ajutorul tehnicilor tradiționale de tăiere a uneltelor.
Laser Machining
Prelucrarea cu laser constă în utilizarea unui fascicul de lumină foarte puternic pentru a tăia, grava sau modela obiecte. Prelucrarea cu laser este bună pentru realizarea de angrenaje mici și detaliate. De asemenea, este utilizată pentru a modifica suprafața angrenajelor pentru a le face să funcționeze mai bine. Dacă aveți nevoie ca ceva să fie de o dimensiune foarte exactă și să aibă o mulțime de mici detalii, puteți utiliza prelucrarea cu laser pentru aceasta.
Procese suplimentare
Tratament termic
**Tratamentul termic** este o parte importantă a procesului de fabricație a angrenajelor. Acesta se realizează în mai multe etape, cum ar fi întărirea, revenirea și recoacerea. Tratamentul termic poate îmbunătăți proprietățile fizice ale angrenajelor, cum ar fi duritatea, rezistența și rezistența la uzură. Tratamentul termic este important deoarece face ca angrenajele să fie suficient de puternice pentru a face față tuturor tensiunilor și solicitărilor la care sunt supuse în timpul utilizării și, de asemenea, le ajută să reziste mult timp.
Tratarea suprafeței
Tratarea suprafeței constă în efectuarea unor lucrări la suprafața angrenajului pentru a ajuta angrenajul să reziste la uzură, la coroziune și la reducerea frecării. De exemplu, tratamentul de suprafață poate fi placare, acoperire sau diferite tipuri de întărire a suprafeței. Tipul de tratament de suprafață ales depinde de scopul pentru care va fi utilizată angrenajul și de ceea ce va intra în contact cu acesta.
Types of Gears
Direcții de transmisie
Cel mai simplu tip de angrenaj, cu dinți paralele cu axa de rotație. Angrenajele drepte sunt potrivite pentru multe aplicații datorită simplității și costului lor scăzut, dar pot fi zgomotoase la viteze mari.
Angrenaje elicoidale
Angrenaje cu dinți care sunt poziționați la un unghi față de axa de rotație. Angrenajele elicoidale oferă o funcționare mai lină și mai silențioasă în comparație cu angrenajele drepte. Ele pot transmite putere între arbori paraleli sau neparaleli, dar generează o împingere axială care necesită utilizarea de rulmenți axiali.
Angrenaje în spirală
Un tip de angrenaj elicoidal cu dinți cu unghiuri opuse, care anulează împingerea axială generată de angrenajele elicoidale standard. Angrenajele în spirală asigură o funcționare mai lină și capacități de încărcare mai mari, ceea ce le face potrivite pentru aplicații grele.
Angrenaje conice
Angrenaje care au dinții formați pe o suprafață conică. Acestea sunt utilizate pentru a transmite mișcarea între arbori care se intersectează. Angrenajele conice sunt adesea utilizate atunci când este necesară o schimbare de direcție.
Grămezi fără sfârșit
Angrenaje care constau dintr-o roată fără sfârșit și o roată fără sfârșit. Acestea sunt adesea utilizate pentru rapoarte de reducere ridicate. Puteți găsi angrenaje cu vierme în trolii și mecanisme de direcție. Acestea sunt excelente atunci când aveți nevoie de o reducere semnificativă a vitezei.
Racks
Angrenaje care au dinți pe o suprafață plană și care funcționează împreună cu pinioane sau angrenaje mici, pentru a transforma mișcarea de rotație în mișcare liniară. Cremalierele sunt utilizate în mod obișnuit în sistemele de direcție și în procesele industriale automatizate.
Selecția materialelor pentru prelucrarea angrenajelor
Atunci când alegeți un material pentru unelte, luați în considerare: rezistența, duritatea, rezistența la uzură, amplasarea uneltelor, bugetul. Trebuie ca un angrenaj să transporte o sarcină? Utilizați un material rezistent. Angrenajele funcționează tot timpul? Folosiți un material care rezistă la uzură. Angrenaje mai mari? Gândiți-vă la mediu. Angrenaje într-o cutie de viteze, neexpuse? Atât de multe opțiuni. Aveți nevoie de un angrenaj care să funcționeze în deșert? Puține opțiuni.
Oțel
Angrenajele sunt de obicei fabricate din **ață**. Oțelul este puternic și durabil. Există diferite tipuri de oțel, cum ar fi oțelul carbon sau oțelul aliat, care sunt utilizate în funcție de cerințele pe care le aveți pentru angrenajele dumneavoastră. Diferitele oțeluri au performanțe mai bune și durează mai mult ca angrenaje decât altele.
Aluminiu
**Aluminiul** este ușor și nu ruginește, deci este ideal atunci când nu doriți angrenaje grele. Aluminiul nu este la fel de rezistent ca oțelul, dar puteți utiliza aliaje de aluminiu pentru angrenaje în aplicații în care nu aveți nevoie de atât de multă rezistență. Este util mai ales în aplicații aerospațiale și auto.
Plastic
Angrenajele din **Plastic** nu cântăresc aproape nimic, nu costă aproape nimic și pot fi utilizate foarte silențios. Deseori vedeți angrenaje din plastic în aparatele electronice de larg consum, în jucării și în obiecte care nu sunt supuse unei presiuni prea mari. Diferitele tipuri de plastic, cum ar fi nailonul, POM și policarbonatul, au proprietăți diferite care le fac mai bune pentru diferite lucruri.
Alte materiale
Există și alte materiale, cum ar fi alama, bronzul și unele materiale compozite, pe care oamenii le folosesc pentru a realiza angrenaje pentru situații specifice. Aceste materiale au proprietăți speciale, cum ar fi faptul că nu corodează, funcționează la temperaturi ridicate sau se lubrifiază singure.
Aplicații ale prelucrării angrenajelor
Industria automobilelor
Industria auto se bazează în mare măsură pe **prelucrarea angrenajelor**. Angrenajele sunt utilizate în transmisii, diferențiale și sisteme de direcție. Angrenajele sunt cele care fac ca vehiculele să funcționeze fără probleme și eficient. Pe măsură ce industria auto solicită angrenaje mai ușoare, mai eficiente și mai rezistente, industria de prelucrare a angrenajelor a fost împinsă să inoveze.
Industria aerospațială
În industria aerospațială, **prelucrarea angrenajelor** este un proces esențial pentru fabricarea componentelor utilizate în motoarele aeronavelor, trenul de aterizare și sistemele de control. Industria aerospațială este considerată cea mai precisă și fiabilă industrie de producție din lume. Formele și toleranțele necesare pentru aplicațiile aerospațiale necesită cel mai înalt nivel de precizie a prelucrării.
Sectorul energetic
În industria energetică, angrenajele sunt utilizate în orice, de la turbine eoliene la echipamente de foraj pentru petrol și gaze și centrale electrice. Aceste angrenaje trebuie să suporte sarcini mari și să funcționeze în condiții extreme. Angrenajele sunt extrem de importante pentru funcționarea și întreținerea echipamentelor de producere a energiei.
Robotică
Roboții au nevoie de unelte ușoare, precise și fiabile pentru a se mișca și a funcționa conform cerințelor. Pe măsură ce robotica continuă să se îmbunătățească, va exista o nevoie de angrenaje noi și îmbunătățite.
Consumer Electronics
Aparatele de fotografiat, imprimantele, echipamentele audio etc. utilizează toate angrenaje. Aceste angrenaje sunt de obicei mai mici și mai puțin robuste decât angrenajele industriale, dar tot trebuie să fie fabricate cu precizie. Ele trebuie să fie compacte, durabile și fiabile.
Dispozitive medicale
Instrumentele chirurgicale, burghiurile dentare, echipamentele de imagistică etc. utilizează toate angrenaje. Angrenajele medicale trebuie să fie fiabile și precise. Adesea, acestea trebuie să îndeplinească cerințe stricte de reglementare și să funcționeze cu o precizie ridicată.
Costul prelucrării personalizate a angrenajelor
Există o mulțime de lucruri care afectează prețul de prelucrare a angrenajelor. Principalele sunt costul materialelor, complexitatea angrenajelor, toleranțele strânse și volumul de angrenaje pe care urmează să le produceți. Prin urmare, aceste decizii, împreună cu altele pe care va trebui să le luați, se vor baza pe cantitatea de timp, resurse și expertiză pe care doriți să o investiți în crearea unor angrenaje de calitate.
Există o mulțime de lucruri pe care le puteți face pentru a vă reduce costurile de prelucrare a angrenajelor. Puteți realiza modele de angrenaje mai bune. Puteți alege procesele de prelucrare potrivite pentru aplicația dumneavoastră. Puteți face procesul de fabricație mai eficient. Puteți planifica din timp și să analizați modul în care faceți lucrurile pentru a reduce risipa și a economisi bani.
Probleme și defecte comune în prelucrarea angrenajelor
Probleme pe care le puteți întâmpina
Există mai multe probleme pe care le puteți întâmpina atunci când prelucrați angrenaje. Acestea pot include imposibilitatea de a menține toleranțe strânse, finisarea rugoasă a suprafeței sau un angrenaj care este zgomotos în funcționare. Înțelegerea acestor probleme este esențială pentru a obține cea mai bună performanță a angrenajelor pe care le fabricați.
Ce cauzează defectele
Defectele din angrenaje pot proveni din mai multe surse diferite. O mașină care nu este configurată corect, un proces de prelucrare care nu este corect, un material care nu este potrivit sau lipsa de întreținere pot contribui la calitatea și performanța angrenajelor.
Cum să remediați și să evitați problemele?
Rezolvarea și evitarea problemelor cu angrenajele necesită atenție la detalii în fiecare etapă a procesului. Întreținerea corespunzătoare a utilajelor, alegerea materialelor potrivite și respectarea bunelor practici de prelucrare sunt esențiale pentru a nu avea probleme și pentru a realiza angrenaje bune.
Sfaturi de proiectare pentru prelucrarea angrenajelor
Principiile de bază ale proiectării angrenajelor
Angrenajele trebuie proiectate pentru a suporta greutatea, a transfera cuplul, a influența viteza trenului de transmisie și a utiliza materiale adecvate. Fără o cunoaștere fundamentală a acestor idei, proiectele dvs. nu vor funcționa, angrenajele dvs. nu vor supraviețui, iar dvs. veți fi nefericit.
Optimizarea pentru eficiența prelucrării
Optimizarea modelelor de angrenaje pentru eficiența prelucrării Maker presupune aplicarea unor metode care să facă angrenajele mai ușor de construit și asamblat. Proiectele de angrenaje pot fi simple, ușor de construit, standardizate și realizate din materiale ușor de găsit, tăiat și prelucrat. Aceste mici sfaturi ajută la accelerarea configurării și la simplificarea vieții.
Precizie și toleranțe
Proiectarea angrenajelor pentru prelucrarea Maker necesită precizie și toleranțe. Toleranțele permit abateri de la componenta nominală (ideală). Dacă obiectul dvs. imprimat are nevoie de o gaură de 2 mm, ați fi încântat cu 2,02 sau 2,03 mm. Astfel, ați accepta o gaură puțin mai mare. Ați fi nemulțumit dacă porțiunea respectivă ar avea o gaură de 2,2 mm. Gaura este prea mare. În afara toleranței.
Controlul calității în prelucrarea angrenajelor
Atunci când prelucrați angrenaje, **este important să aveți un bun control al calității**. Acest lucru garantează că angrenajele pe care le produceți sunt precise, fiabile și performante. Pentru a putea fabrica angrenaje bune, trebuie să aveți un program bun de control al calității.
Există câteva modalități diferite de verificare a calității. Se pot măsura dimensiunile, se poate verifica finisarea suprafețelor și se pot efectua teste de contact ale dinților angrenajului. Fiecare dintre aceste metode este importantă pentru a vă asigura că angrenajele dvs. sunt precise și vor face ceea ce trebuie să facă.
Pentru a vă asigura că **lucrarea dvs. este bună**, trebuie să planificați, să vă controlați procesele și să vă mențineți echipamentul în stare bună. Atunci când faceți toate aceste lucruri corect, veți obține rezultate bune în mod constant de-a lungul timpului.
Concluzie
Controlul calității este esențial în construcția angrenajelor. Este necesar un control excelent al calității pentru a crea angrenaje excelente.
Calitatea poate fi verificată în mai multe moduri. Dimensiunile, finisarea suprafeței și testele de contact ale dinților angrenajului sunt posibile. Toate aceste strategii sunt esențiale pentru a vă asigura că angrenajele dvs. funcționează corespunzător.
Menținerea angrenajelor dvs. în condiții excelente necesită planificare, gestionarea proceselor și întreținerea echipamentelor. Veți obține rezultate excelente în mod constant dacă faceți toate aceste lucruri perfect.
