歯車の製造: 歯車の製造プロセスのガイド

歯車の製造は、機械式トランスミッション システムの性能と信頼性において重要な役割を果たす、精密かつ重要な機械製造プロセスです。

一般的な歯車の製造方法には次のものがあります。：

切削加工：ホブ、ギヤシェイパー、シェービングなど。

• ホブ加工とは、ホブと歯車素材とを相対的に転がして歯形を切削する加工で、円筒歯車の量産加工に広く使用されています。
• ギヤシェーパは内歯車や多歯車の加工に適しています。

鍛造: 大きな歯車や高強度が要求される歯車の製造に使用されます。

• 例としては、重機の大型歯車の製造などが挙げられます。

鋳造: 複雑な形状、大ロット、特に高い精度が要求されない歯車に適しています。

歯車の製造工程では以下の点を厳密に管理する必要があります：

1. 寸法精度：歯車のモジュール、歯数、歯先円径、歯元円径などが設計要件を満たしていることを確認します。
2. プロファイル精度: 良好な伝送性能と低ノイズ動作を保証するためのプロファイル形状と方向の精度を含みます。
3. 表面品質: 滑らかな表面は摩耗を軽減し、疲労寿命を向上させます。

歯車製造の品質は、機械システムの伝達効率、安定性、寿命に直接影響します。 たとえば、自動車のトランスミッションでは、高精度のギアによりスムーズなシフトとエネルギー消費の削減が可能になります。産業用リターダでは、高品質のギアにより長期にわたる安定した動作が確保され、メンテナンスコストが削減されます。

歯車の製造工程は主に以下のとおりです。：

1. 歯車ホブ加工

一般的によく使われる歯車の加工方法です。 ホブ盤のホブは歯車素材に対して一定の伝達比に従って回転し、その回転過程でホブは徐々に歯形を削り出します。 歯車ホブ加工は生産効率と精度が高く、中程度の弾性率と精度が要求される歯車の大量生産に適しています。

利点：

• 生産効率が高く、大量生産に適しています。
• 高精度の歯車加工が可能です。

例: 自動車産業のギアボックス ギアは頻繁にホブを起こします。

2. ギアの成形

ギヤシェイパーは上下に往復運動し、ギヤ素材に対して円運動を行い、徐々に歯形を削り出します。 内歯歯車、多歯車、扇形歯車の加工に適したギヤシェイパーです。

利点：

• 高精度の歯車加工が可能です。
• 一部の特殊な形状の歯車では、より優れた加工効果を発揮します。

例: ギアシェーパープロセスは、航空宇宙分野の一部の精密歯車に使用されています。

3. シェービング加工

ギヤシェービングカッタは横ガタなくギヤと噛み合います。 歯削り用カッタと歯車との相対滑りにより、歯面の微量金属が削り取られ、歯車の精度と表面品位が向上します。

利点：

• 歯車の歯形や歯方向の誤差を効果的に修正できます。
• 歯車の表面仕上げを改善します。

例：高精度工作機械のトランスミッションギアにはシェービング加工が施される場合があります。

4. ギアホーニング

ギアホーニングはシェービングに似ており、ホーニングホイールと加工対象のギアを自由に噛み合わせてギアを仕上げ、主にギアの表面粗さを改善するために使用されます。

利点：

• 歯面品質をさらに向上。

5. 研削加工

歯車の歯面を研削する砥石を使用し、高精度かつ高表面品位の歯形を得ることができます。

利点：

• 高いレベルの精度を達成できます。

例: 精密機器の歯車は通常、研削が必要です。

6. ダイカストおよび射出成形

プラスチックギアや精度要件の低い一部の小型金属ギアの場合は、ダイカストまたは射出成形を使用できます。

利点：

• 生産効率が高く、比較的低コストです。

例: 一部の小型家電製品のプラスチック ギアは射出成形されることがよくあります。

歯車の製造プロセスにはそれぞれ独自の特徴と適用範囲があり、実際の生産では、歯車の用途、精度要件、バッチサイズなどの要因に応じて適切なプロセスを選択する必要があります。

一般的なギアの種類は次のとおりです：

円筒歯車

1. 直円筒歯車： 歯線が軸と平行で、力の伝達方向が変化せず、伝達の滑らかさが一般的で、低速・小荷重の伝達に適しています。

• 用途：工作機械の伝動機構など機械伝動全般。

2. はすば円筒歯車： 歯線は軸に対して一定の角度で傾斜しており、スムーズな伝達、強力な支持力、高速および高負荷の伝達に適しています。

• 用途：自動車トランスミッション、工業用減速機。

ベベルギア

1. ストレートベベルギヤ： 交差軸間の伝送に使用されるため、伝送効率は高くなりますが、騒音が大きくなります。

• 用途: 自動車のリアアクスルディファレンシャル。

2. 曲線かさ歯車： スムーズな伝達、低ノイズ、高い支持力。

• 用途：重機用伝動システム。

ウォームギア

• 特長：伝達比が大きく、コンパクトな構造ですが、伝達効率が低く、セルフロックが付いています。
• 用途：昇降機械、エレベーター伝動システム。

ヘリンボーンギア

• 左右の傾斜歯で構成されており、回転対称で、高い支持力とスムーズな伝達を実現します。
• 用途：大型船舶、重機の推進システム。

遊星歯車

• 複数の歯車が中央の太陽歯車の周りを回転し、大きな伝達比とコンパクトな構造を実現します。
• 用途：オートマチックトランスミッション、遊星減速機。

たとえば、工業生産では、大型ファンの伝達システムにかさ歯車が使用される場合があります。 CNC工作機械の主軸伝動には高精度の円筒歯車がよく使用されます。

歯車の製造にはさまざまな材料が使用されますが、一般的な材料は次のとおりです。：

1. スチール

• 45 鋼： 総合的な機械的特性が良好で、価格が比較的安価であり、中低速軽負荷歯車の一般伝動装置によく使用されます。
• 40cr： 焼戻し処理後の強度と靱性が良好で、中速、中荷重の歯車に適しています。
• 20クリムティ： 浸炭焼入れ後の表面硬度が高く、芯部の靭性が良好なため、自動車のトランスミッションギアなど衝撃荷重を受ける重要な歯車によく使用されます。

2. 鋳鉄

• ねずみ鋳鉄： HT200、HT250など、優れた振動減衰性と耐摩耗性を備え、低速、軽負荷、オープントランスミッションギアの影響がない場合によく使用されます。
• ダクタイル鋳鉄： ねずみ鋳鉄より機械的性質が優れているため、より重要な歯車に使用できます。

3. 非金属材料

• エンジニアリングプラスチック： ナイロン、ポリカーボネートなどの材質は、軽量、低騒音、耐食性などの利点があり、軽荷重、低速、精度の要求が高くない計器内の歯車などによく使用されます。

4. 非鉄金属

• 銅合金： 錫青銅、アルミニウム青銅などは耐摩耗性、耐摩擦性に優れており、滑り速度の速い重荷重用の歯車によく使用されます。

たとえば、通常の工作機械の伝動システムでは、重要ではない低速ギアの一部がねずみ鋳鉄で作られている場合があります。高性能自動車エンジンでは、ギアは通常、高品質の合金鋼で作られています。

歯車の製造プロセスと材質は、次のように性能に大きな影響を与えます。：

製造プロセスへの影響：

1. 精度とプロファイル精度：

• 歯車のホブ切りや研削などの精密な製造プロセスにより、歯車のプロファイル精度とピッチ精度が保証され、伝達プロセスにおける歯車の安定性が高まり、振動や騒音が低減されます。
• 例えば、高精度歯車研削加工により製造された歯車は、CNC工作機械の精密伝達システムに適用され、加工精度と表面品質を確保することができます。

2. 表面品質：

• 優れた製造プロセスにより、滑らかな歯面が得られ、摩擦係数が減少し、歯車の伝達効率が向上し、摩耗が減少します。
• たとえば、歯車の表面を研いだり磨いたりすると、耐用年数を効果的に延ばすことができます。

3. 強度と硬度：

• 浸炭、焼入れなどの適切な熱処理プロセスにより、歯車の表面硬度と中心部の靭性が向上し、耐荷重性と耐疲労性が向上します。
• たとえば、自動車のギアボックス内のギアは通常、大きな負荷や頻繁なシフト衝撃に耐えられるように浸炭焼入れされています。

4. 残留ストレス：

• 製造時の機械加工方法や熱処理により、歯車内部に残留応力が発生する可能性があります。 残留応力を合理的に制御すると、ギアの疲労寿命を向上させることができます。

物質的影響：

1. 強度と硬度：

• 合金鋼などの高強度材料は、より大きな負荷に耐えることができ、重負荷のギアや高速駆動に適しています。
• たとえば、大型鉱山機械の歯車は通常、高張力合金鋼で作られています。

2. 耐摩耗性：

• 浸炭鋼や銅合金などの耐摩耗性に優れた材質は、歯面の摩耗を軽減し、歯車の精度や伝動性能を維持します。
• 頻繁に始動および停止する一部の機器のギアと同様、長期にわたる安定した動作を保証するには、より優れた耐摩耗性の材料が必要です。

3. 靭性：

• 材料の靭性によって、衝撃荷重下でのギアの耐破壊性が決まります。
• たとえば、大きな衝撃条件の場合、より優れた靭性を持つ材料を選択することで、ギアの突然の破損を防ぐことができます。

4. コスト：

• 材質間の価格差は大きく、歯車の製造コストや最終製品の価格に影響します。

要約すると、製造プロセスと材料の選択では、ギアの優れた性能と信頼性を確保するために、ギア環境の使用、負荷条件、精度要件、コストなどの要素を考慮する必要があります。

歯車の製造は、さまざまなトランスミッションのニーズに対応する高品質の歯車を作成するために設計された、洗練された複雑なプロセスです。 1 つ目は、トランスミッション システムの特定の要件に従ってギアのパラメーターを決定し、材料とプロセスを選択するための条件の使用を総合的に考慮した設計および計画のプロセスです。 材料準備段階。一般的に使用される鋼、鋳鉄、銅合金などを鍛造、圧延、または鋳造して粗材を取得します。 歯車形状加工は、ホブ切り、歯形シェイパー、シェービング、研削などのプロセスによって実現され、異なるプロセスには異なる適用シナリオがあります。 熱処理はギアの性能を向上させ、仕上げは取り付け精度を保証し、品質検査は専門のツールと機器によって厳密に管理され、表面処理は耐食性と外観を向上させます。 より高い伝達性能と信頼性の基準を満たすために、歯車製造技術は進化し続けています。 見積もりを取得