Fabricación de engranajes: una guía para el proceso de producción de engranajes

La fabricación de engranajes es un proceso de fabricación mecánico preciso y crítico que desempeña un papel crucial en el rendimiento y la confiabilidad de los sistemas de transmisión mecánica.

Los métodos comunes de fabricación de engranajes incluyen:

Procesamiento de corte: como tallado, moldeador de engranajes, afeitado, etc.

• El tallado consiste en cortar la forma del diente mediante un rodamiento relativo entre la fresa y el engranaje en bruto, que se usa ampliamente en la producción en masa de engranajes cilíndricos.
• El moldeador de engranajes es adecuado para mecanizar engranajes internos y engranajes múltiples.

Forja: Se utiliza para fabricar engranajes de gran tamaño o con requisitos de alta resistencia.

• Los ejemplos incluyen la fabricación de grandes engranajes en maquinaria pesada.

Fundición: Adecuado para engranajes con formas complejas, lotes grandes y requisitos de precisión no particularmente altos.

En el proceso de fabricación de engranajes, es necesario controlar estrictamente los siguientes aspectos:

1. Precisión dimensional: asegúrese de que el módulo del engranaje, el número de dientes, el diámetro del círculo de la punta del diente, el diámetro del círculo de la raíz y otras dimensiones cumplan con los requisitos de diseño.
2. Precisión del perfil: incluida la forma del perfil y la precisión de la dirección para garantizar un buen rendimiento de transmisión y un funcionamiento con poco ruido.
3. Calidad de la superficie: Las superficies lisas ayudan a reducir el desgaste y mejorar la vida útil.

La calidad de la fabricación de engranajes afecta directamente la eficiencia de la transmisión, la estabilidad y la vida útil del sistema mecánico. Por ejemplo, en las transmisiones de automóviles, los engranajes de alta precisión permiten cambios suaves y un menor consumo de energía; En los retardadores industriales, los engranajes de alta calidad pueden garantizar un funcionamiento estable a largo plazo y reducir los costos de mantenimiento.

El proceso de fabricación de engranajes incluye principalmente lo siguiente:

Tallado de engranajes

Este es un método de mecanizado de engranajes comúnmente utilizado. La fresa de la máquina talladora de engranajes gira con respecto al engranaje en bruto de acuerdo con una determinada relación de transmisión, y la fresa corta gradualmente la forma del diente durante el proceso de rotación. El tallado de engranajes tiene una alta eficiencia y precisión de producción, lo que es adecuado para la producción en masa de engranajes con módulo medio y requisitos de precisión.

Ventajas:

• Alta eficiencia de producción, adecuada para producción a gran escala.
• Se pueden procesar engranajes de alta precisión.

Ejemplo: En la industria del automóvil, los engranajes de las cajas de cambios suelen tallarse.

Conformación de engranajes

El moldeador de engranajes se mueve hacia arriba y hacia abajo de forma alternativa y realiza un movimiento circular con respecto al engranaje en bruto para cortar gradualmente la forma del diente. El moldeador de engranajes es adecuado para mecanizar engranajes internos, engranajes múltiples y engranajes sectoriales.

Ventajas:

• Se pueden mecanizar engranajes de alta precisión.
• Para algunas formas especiales, el engranaje tiene un mejor efecto de procesamiento.

Ejemplo: El proceso de moldeado de engranajes se utiliza en algunos engranajes de precisión en el campo aeroespacial.

Procesamiento de afeitado

La cortadora de engranajes engrana con el engranaje sin juego lateral. Mediante el deslizamiento relativo entre la cortadora de engranajes y el engranaje, se raspa la traza metálica en la superficie del diente, mejorando así la precisión y la calidad de la superficie del engranaje.

Ventajas:

• Puede corregir eficazmente la forma de los dientes y el error de dirección de los dientes del engranaje.
• Mejorar el acabado de la superficie del engranaje.

Ejemplo: Los engranajes de transmisión en máquinas herramienta de alta precisión pueden sufrir un proceso de afeitado.

bruñido de engranajes

El bruñido de engranajes es similar al afeitado, ya que utiliza el engrane libre de la rueda de bruñido y el engranaje a mecanizar para terminar el engranaje, y se utiliza principalmente para mejorar la rugosidad de la superficie del engranaje.

Ventajas:

• Mejorar aún más la calidad de la superficie del engranaje.

Procesamiento de molienda

La muela abrasiva se utiliza para pulir la superficie del diente del engranaje para obtener un perfil de diente de alta precisión y alta calidad de superficie.

Ventajas:

• Se puede lograr un alto nivel de precisión.

Ejemplo: los engranajes de los instrumentos de precisión suelen requerir rectificación.

Fundición a presión y moldeo por inyección.

Para engranajes de plástico o algunos engranajes metálicos pequeños con requisitos de baja precisión, se puede utilizar fundición a presión o moldeo por inyección.

Ventajas:

• Alta eficiencia de producción y costo relativamente bajo.

Ejemplo: Los engranajes de plástico de algunos pequeños electrodomésticos suelen estar moldeados por inyección.

Los diferentes procesos de fabricación de engranajes tienen sus propias características y ámbito de aplicación; en la producción real, es necesario elegir el proceso apropiado según el uso del engranaje, los requisitos de precisión, el tamaño del lote y otros factores.

Los tipos de engranajes comunes son los siguientes:

engranaje cilíndrico

1. Engranaje cilíndrico recto: la línea del diente es paralela al eje, la dirección de transmisión de la fuerza no cambia, la suavidad de la transmisión es general y es adecuada para la transmisión con baja velocidad y carga pequeña.

• Aplicación: Transmisión mecánica general, como mecanismo de transmisión de máquina herramienta.

2. Engranaje cilíndrico helicoidal: la línea de dientes está inclinada en un cierto ángulo con respecto al eje, transmisión suave, gran capacidad de carga, adecuada para transmisiones de alta velocidad y trabajos pesados.

• Aplicación: transmisión de automóviles, reductor industrial.

Engranaje cónico

1. Engranaje cónico recto: utilizado para la transmisión entre ejes que se cruzan, la eficiencia de transmisión es mayor, pero el ruido es mayor.

• Aplicación: Diferencial del eje trasero del automóvil.

2. Engranaje cónico curvilíneo: Transmisión suave, bajo nivel de ruido, alta capacidad de carga.

• Aplicación: Sistemas de transmisión para maquinaria pesada.

Engranaje de tornillo

• Características: gran relación de transmisión, estructura compacta, pero la eficiencia de transmisión es baja, con autobloqueo.
• Aplicación: maquinaria de elevación, sistema de transmisión de ascensores.

Engranaje en espiga

• Se compone de dientes oblicuos izquierdo y derecho con rotación simétrica, alta capacidad de carga y transmisión suave.
• Aplicaciones: sistemas de propulsión para grandes buques, maquinaria pesada.

Engranajes planetarios

• Múltiples engranajes giran alrededor de una rueda solar central para lograr una gran relación de transmisión y una construcción compacta.
• Aplicación: Transmisión automática, reductor planetario.

Por ejemplo, en la producción industrial, el sistema de transmisión de grandes ventiladores puede utilizar engranajes cónicos; En la transmisión del husillo de las máquinas herramienta CNC, a menudo se utilizan engranajes cilíndricos de alta precisión.

Hay una variedad de materiales utilizados para producir engranajes, los más comunes son los siguientes:

Acero

• 45 acero: Tiene buenas propiedades mecánicas integrales, el precio es relativamente bajo y se utiliza a menudo en la transmisión general de engranajes de carga ligera de velocidad media y baja.
• 40cr: tiene buena resistencia y tenacidad después del tratamiento de templado, adecuado para engranajes de velocidad media y carga media.
• 20crmnti: Después de la cementación y el temple, la dureza de la superficie es alta, la tenacidad del núcleo es buena y, a menudo, se utiliza para engranajes importantes que soportan cargas de impacto, como los engranajes de transmisión de automóviles.

Hierro fundido

• Hierro fundido gris: como HT200, HT250, etc., con buena amortiguación de vibraciones y resistencia al desgaste, a menudo se usan a baja velocidad, carga ligera, sin impacto del engranaje de transmisión abierto.
• Hierro dúctil: Propiedades mecánicas mejores que la fundición gris, se puede utilizar para engranajes más importantes.

Materiales no metálicos

• Plásticos de ingeniería: Como nailon, policarbonato, etc., con peso ligero, bajo nivel de ruido, resistencia a la corrosión y otras ventajas, a menudo se utilizan en cargas ligeras, baja velocidad y requisitos de precisión que no son altos, como el engranaje del instrumento.

Metales no ferrosos

• Aleación de cobre: como bronce al estaño, bronce al aluminio, etc., tiene buena resistencia al desgaste y antifricción, y se usa a menudo en engranajes de servicio pesado con alta velocidad de deslizamiento.

Por ejemplo, en el sistema de transmisión de máquinas herramienta ordinarias, algunos engranajes de baja velocidad sin importancia pueden estar hechos de hierro fundido gris; En los motores de automóviles de alto rendimiento, los engranajes suelen estar fabricados de acero aleado de alta calidad.

El proceso de fabricación y los materiales de los engranajes tienen un impacto significativo en su rendimiento, de la siguiente manera:

Impacto del proceso de fabricación:

1. Precisión y exactitud del perfil.:

• Los procesos de fabricación precisos, como el tallado de engranajes, el rectificado, etc., pueden garantizar la precisión del perfil del engranaje y la precisión del paso, de modo que el engranaje sea más estable en el proceso de transmisión, reduciendo la vibración y el ruido.
• Por ejemplo, el engranaje fabricado mediante el proceso de rectificado de engranajes de alta precisión se aplica al sistema de transmisión de precisión de las máquinas herramienta CNC, lo que puede garantizar la precisión del mecanizado y la calidad de la superficie.

2. Calidad de la superficie:

• Un buen proceso de fabricación puede obtener una superficie dental lisa, reducir el coeficiente de fricción, mejorar la eficiencia de la transmisión de engranajes y reducir el desgaste.
• Por ejemplo, las superficies de los engranajes que han sido pulidas o pulidas pueden prolongar eficazmente su vida útil.

3. Fuerza y ​​dureza:

• Un proceso de tratamiento térmico adecuado, como carburación, enfriamiento, etc., puede aumentar la dureza de la superficie y la tenacidad del núcleo del engranaje, mejorar su capacidad de carga y su resistencia a la fatiga.
• Por ejemplo, los engranajes de la caja de cambios de un automóvil suelen estar carburados y templados para soportar grandes cargas y frecuentes impactos de cambio.

4. Estrés residual:

• Los métodos de mecanizado y el tratamiento térmico durante la fabricación pueden crear tensiones residuales dentro del engranaje. Un control razonable de la tensión residual puede mejorar la vida útil de los engranajes.

Impacto material:

1. Fuerza y ​​dureza:

• Los materiales de alta resistencia, como el acero aleado, pueden soportar cargas mayores y son adecuados para engranajes con cargas pesadas y transmisiones de alta velocidad.
• Por ejemplo, los engranajes de las grandes maquinarias mineras suelen estar fabricados de acero aleado de alta resistencia.

2. Resistencia al desgaste:

• Los materiales con buena resistencia al desgaste, como el acero cementado, las aleaciones de cobre, etc., pueden reducir el desgaste de la superficie de los dientes y mantener la precisión del engranaje y el rendimiento de la transmisión.
• Al igual que el engranaje de algunos equipos que a menudo arranca y se detiene, se necesitan mejores materiales resistentes al desgaste para garantizar un funcionamiento estable a largo plazo.

3. Tenacidad:

• La tenacidad del material determina la resistencia a la fractura del engranaje bajo carga de impacto.
• Por ejemplo, en el caso de condiciones de gran impacto, la selección de materiales con mejor tenacidad puede evitar la fractura repentina del engranaje.

4. Costo:

• La diferencia de precio entre distintos materiales es grande, lo que afectará al coste de fabricación del equipo y al precio del producto final.

En resumen, la selección de procesos y materiales de fabricación debe considerar factores como el uso del entorno del engranaje, las condiciones de carga, los requisitos de precisión y el costo para garantizar que el engranaje tenga un buen rendimiento y confiabilidad.

La fabricación de engranajes es un proceso sofisticado y complejo diseñado para crear engranajes de alta calidad para diversas necesidades de transmisión. El primero es el proceso de diseño y planificación, de acuerdo con los requisitos específicos del sistema de transmisión para determinar los parámetros del engranaje, y una consideración integral del uso de las condiciones para seleccionar materiales y procesos. Etapa de preparación del material, acero de uso común, hierro fundido, aleaciones de cobre, etc., mediante forjado, laminado o fundición para obtener un acabado rugoso. El procesamiento de la forma de los engranajes se realiza mediante tallado, tallado de engranajes, afeitado, rectificado y otros procesos, y diferentes procesos tienen diferentes escenarios de aplicación. El tratamiento térmico mejora el rendimiento del engranaje, el acabado garantiza la precisión de la instalación, la inspección de calidad está estrictamente controlada por herramientas e instrumentos profesionales y el tratamiento de la superficie mejora la resistencia a la corrosión y la apariencia. La tecnología de fabricación de engranajes continúa evolucionando para cumplir con estándares más altos de confiabilidad y rendimiento de transmisión. Consigue una cotización