Fabrication d'engrenages : un guide sur le processus de production d'engrenages

La fabrication d'engrenages est un processus de fabrication mécanique précis et critique qui joue un rôle crucial dans les performances et la fiabilité des systèmes de transmission mécanique.

Les méthodes courantes de fabrication d'engrenages comprennent:

Traitement de coupe : comme le taillage, le façonnage d'engrenages, le rasage, etc.

• Le taillage consiste à découper la forme des dents par roulement relatif entre la fraise-mère et l'ébauche d'engrenage, ce qui est largement utilisé dans la production en série d'engrenages cylindriques.
• Le façonneur d'engrenages convient à l'usinage d'engrenages internes et d'engrenages multiples.

Forgeage : utilisé pour fabriquer des engrenages de grande taille ou des engrenages ayant des exigences de résistance élevées.

• Les exemples incluent la fabrication de gros engrenages dans les machines lourdes.

Coulée : convient aux engrenages de forme complexe, aux lots importants et aux exigences de précision peu élevées.

Dans le processus de fabrication des engrenages, les aspects suivants doivent être strictement contrôlés:

1. Précision dimensionnelle : assurez-vous que le module de l'engrenage, le nombre de dents, le diamètre du cercle de pointe de dent, le diamètre du cercle de racine et d'autres dimensions répondent aux exigences de conception.
2. Précision du profil : y compris la forme du profil et la précision de la direction pour garantir de bonnes performances de transmission et un fonctionnement à faible bruit.
3. Qualité de surface : les surfaces lisses contribuent à réduire l’usure et à améliorer la durée de vie en fatigue.

La qualité de fabrication des engrenages affecte directement l’efficacité de la transmission, la stabilité et la durée de vie du système mécanique. Par exemple, dans les transmissions automobiles, les engrenages de haute précision permettent des changements de vitesse en douceur et une consommation d'énergie réduite ; Dans les ralentisseurs industriels, des engrenages de haute qualité peuvent garantir un fonctionnement stable à long terme et réduire les coûts de maintenance.

Le processus de fabrication des engrenages comprend principalement les éléments suivants:

1. Taillage d'engrenages

Il s'agit d'une méthode d'usinage d'engrenages couramment utilisée. La fraise-mère de la machine à tailler les engrenages tourne par rapport à l'ébauche d'engrenage selon un certain rapport de transmission, et la fraise-mère découpe progressivement la forme de la dent pendant le processus de rotation. La taille d'engrenages a une efficacité et une précision de production élevées, ce qui convient à la production en série d'engrenages avec des exigences de module et de précision moyennes.

Avantages:

• Efficacité de production élevée, adaptée à la production à grande échelle.
• Des équipements de haute précision peuvent être traités.

Exemple : les engrenages des boîtes de vitesses dans l'industrie automobile sont souvent taillants.

2. Façonnage des engrenages

Le façonneur d'engrenages se déplace de haut en bas en va-et-vient et effectue un mouvement circulaire par rapport à l'ébauche d'engrenage pour découper progressivement la forme de la dent. Le façonneur d'engrenages convient à l'usinage d'engrenages internes, d'engrenages multiples et d'engrenages sectoriels.

Avantages:

• Des engrenages de haute précision peuvent être usinés.
• Pour certains équipements de forme spéciale, l'effet de traitement est meilleur.

Exemple : Le procédé de façonnage d'engrenages est utilisé dans certains engrenages de précision dans le domaine aérospatial.

3. Traitement du rasage

La fraise à engrenages s'engage avec l'engrenage sans jeu latéral. Grâce au glissement relatif entre la fraise à raser les engrenages et l'engrenage, les traces de métal sur la surface de la dent sont rasées, améliorant ainsi la précision et la qualité de surface de l'engrenage.

Avantages:

• Il peut corriger efficacement la forme des dents et l'erreur de direction des dents de l'engrenage.
• Améliorer la finition de la surface de l'engrenage.

Exemple : les engrenages de transmission des machines-outils de haute précision peuvent subir un processus de rasage.

4. Affûtage des engrenages

Le rodage des engrenages est similaire au rasage, utilisant l'engrènement libre de la roue de rodage et de l'engrenage à usiner pour finir l'engrenage, principalement utilisé pour améliorer la rugosité de la surface de l'engrenage.

Avantages:

• Améliorer encore la qualité de la surface des engrenages.

5. Traitement de broyage

La meule est utilisée pour meuler la surface des dents de l'engrenage afin d'obtenir un profil de dent de haute précision et de haute qualité de surface.

Avantages:

• Un haut niveau de précision peut être atteint.

Exemple : Les engrenages des instruments de précision nécessitent généralement une rectification.

6. Moulage sous pression et moulage par injection

Pour les engrenages en plastique ou certains petits engrenages métalliques nécessitant peu de précision, le moulage sous pression ou le moulage par injection peuvent être utilisés.

Avantages:

• Efficacité de production élevée et coût relativement faible.

Exemple : Les engrenages en plastique de certains petits appareils électroménagers sont souvent moulés par injection.

Différents processus de fabrication d'engrenages ont leurs propres caractéristiques et champ d'application. Dans la production réelle, il est nécessaire de choisir le processus approprié en fonction de l'utilisation des engrenages, des exigences de précision, de la taille du lot et d'autres facteurs.

Les types d'engrenages courants sont les suivants:

Engrenage cylindrique

1. Engrenage cylindrique droit: la ligne des dents est parallèle à l'axe, la direction de transmission de la force est inchangée, la douceur de la transmission est générale et convient à la transmission à faible vitesse et à faible charge.

• Application : Transmission mécanique générale, telle que mécanisme de transmission de machine-outil.

2. Engrenage cylindrique hélicoïdal: la ligne des dents est inclinée à un certain angle par rapport à l'axe, transmission douce, forte capacité portante, adaptée à la transmission à grande vitesse et robuste.

• Application : transmission automobile, réducteur industriel.

Engrenage conique

1. Engrenage conique droit: utilisé pour la transmission entre les axes qui se croisent, l'efficacité de la transmission est plus élevée, mais le bruit est plus important.

• Application : différentiel d'essieu arrière automobile.

2. Engrenage conique curviligne: transmission douce, faible bruit, capacité portante élevée.

• Application : Systèmes de transmission pour machinerie lourde.

Vis sans fin

• Caractéristiques : grand rapport de transmission, structure compacte, mais l'efficacité de la transmission est faible, avec autoblocage.
• Application : machines de levage, système de transmission d’ascenseur.

Équipement à chevrons

• Il est composé de dents obliques gauche et droite avec une rotation symétrique, une capacité portante élevée et une transmission fluide.
• Applications : systèmes de propulsion pour grands navires, machinerie lourde.

Engrenages planétaires

• Plusieurs engrenages tournent autour d'une roue solaire centrale pour un rapport de transmission élevé et une construction compacte.
• Application : Transmission automatique, réducteur planétaire.

Par exemple, dans la production industrielle, le système de transmission des grands ventilateurs peut utiliser des engrenages coniques ; Dans la transmission de broche des machines-outils CNC, des engrenages cylindriques de haute précision sont souvent utilisés.

Il existe une variété de matériaux utilisés pour produire des engrenages, les plus courants sont les suivants:

1. Acier

• 45 acier: a de bonnes propriétés mécaniques complètes, le prix est relativement bas, souvent utilisé dans la transmission générale d'engrenages à charge légère à moyenne et basse vitesse.
• 40cr: a une bonne résistance et ténacité après traitement de trempe, adapté aux engrenages à vitesse moyenne et à charge moyenne.
• 20crmnti: Après cémentation et trempe, la dureté de la surface est élevée, la ténacité du noyau est bonne et elle est souvent utilisée pour les engrenages importants qui supportent des charges d'impact, tels que les engrenages de transmission automobile.

2. Fonte

• fonte grise: tels que HT200, HT250, etc., avec un bon amortissement des vibrations et une bonne résistance à l'usure, souvent utilisés à basse vitesse, à charge légère, sans impact de l'engrenage de transmission ouvert.
• Fonte ductile: propriétés mécaniques meilleures que la fonte grise, peut être utilisée pour des engins plus importants.

3. Matériaux non métalliques

• Plastiques techniques: tels que le nylon, le polycarbonate, etc., avec un poids léger, un faible bruit, une résistance à la corrosion et d'autres avantages, souvent utilisés dans des charges légères, les exigences de faible vitesse et de précision ne sont pas des occasions élevées, comme l'engrenage dans l'instrument.

4. Métaux non-ferreux

• Alliage de cuivre: tels que le bronze à l'étain, le bronze à l'aluminium, etc., ont une bonne résistance à l'usure et une bonne antifriction, souvent utilisés dans les engrenages robustes à vitesse de glissement élevée.

Par exemple, dans le système de transmission des machines-outils ordinaires, certains engrenages à basse vitesse sans importance peuvent être en fonte grise ; Dans les moteurs automobiles hautes performances, les engrenages sont généralement en acier allié de haute qualité.

Le processus de fabrication et les matériaux des engrenages ont un impact significatif sur leurs performances, comme suit:

Impact sur le processus de fabrication:

1. Précision et exactitude du profil:

• Des processus de fabrication précis, tels que le taillage d'engrenages, le meulage, etc., peuvent garantir la précision du profil de l'engrenage et la précision du pas, de sorte que l'engrenage soit plus stable dans le processus de transmission, réduisant ainsi les vibrations et le bruit.
• Par exemple, l'engrenage fabriqué par le processus de meulage d'engrenages de haute précision est appliqué au système de transmission de précision des machines-outils CNC, ce qui peut garantir la précision de l'usinage et la qualité de la surface.

2. Qualité de surface:

• Un bon processus de fabrication peut obtenir une surface de dent lisse, réduire le coefficient de frottement, améliorer l'efficacité de la transmission par engrenages et réduire l'usure.
• Par exemple, les surfaces d'engrenages affûtées ou polies peuvent prolonger efficacement leur durée de vie.

3. Résistance et dureté:

• Un processus de traitement thermique approprié, tel que la cémentation, la trempe, etc., peut augmenter la dureté de surface et la ténacité du noyau de l'engrenage, améliorer sa capacité de charge et sa résistance à la fatigue.
• Par exemple, les engrenages de la boîte de vitesses automobile sont généralement carburés et trempés pour résister à des charges importantes et à des impacts fréquents lors des changements de vitesse.

4. Stress résiduel:

• Les méthodes d'usinage et le traitement thermique pendant la fabrication peuvent créer des contraintes résiduelles à l'intérieur de l'engrenage. Un contrôle raisonnable des contraintes résiduelles peut améliorer la durée de vie des engrenages.

Impact matériel:

1. Résistance et dureté:

• Les matériaux à haute résistance, tels que l'acier allié, peuvent supporter des charges plus importantes et conviennent aux engrenages soumis à de lourdes charges et à des entraînements à grande vitesse.
• Par exemple, les engrenages des grandes machines minières sont généralement fabriqués en acier allié à haute résistance.

2. Résistance à l'usure:

• Les matériaux ayant une bonne résistance à l'usure, tels que l'acier cémenté, les alliages de cuivre, etc., peuvent réduire l'usure de la surface des dents et maintenir la précision des engrenages et les performances de la transmission.
• Comme pour les engrenages de certains équipements qui démarrent et s'arrêtent souvent, des matériaux plus résistants à l'usure sont nécessaires pour garantir un fonctionnement stable à long terme.

3. Dureté:

• La ténacité du matériau détermine la résistance à la rupture de l'engrenage sous charge d'impact.
• Par exemple, dans le cas de conditions d'impact importantes, la sélection de matériaux présentant une meilleure ténacité peut empêcher une rupture soudaine de l'engrenage.

4. Coût:

• La différence de prix entre les différents matériaux est importante, ce qui affectera le coût de fabrication de l'équipement et le prix du produit final.

En résumé, la sélection des processus de fabrication et des matériaux doit prendre en compte des facteurs tels que l'utilisation de l'environnement de l'engrenage, les conditions de charge, les exigences de précision et le coût pour garantir que l'engrenage présente de bonnes performances et une bonne fiabilité.

La fabrication d'engrenages est un processus sophistiqué et complexe conçu pour créer des engrenages de haute qualité pour divers besoins de transmission. Le premier est le processus de conception et de planification, en fonction des exigences spécifiques du système de transmission pour déterminer les paramètres des engrenages, et une prise en compte approfondie de l'utilisation des conditions pour sélectionner les matériaux et les processus. Étape de préparation des matériaux, acier couramment utilisé, fonte, alliage de cuivre, etc., par forgeage, laminage ou coulée pour obtenir du brut. Le traitement de la forme des engrenages est réalisé par taillage, façonnage d'engrenages, rasage, meulage et autres processus, et différents processus ont différents scénarios d'application. Le traitement thermique améliore les performances des engrenages, la finition garantit la précision de l'installation, l'inspection de la qualité est strictement contrôlée par des outils et instruments professionnels et le traitement de surface améliore la résistance à la corrosion et l'apparence. La technologie de fabrication d'engrenages continue d'évoluer pour répondre à des normes de performance et de fiabilité de transmission plus élevées. Obtenir un devis