Fabricação de engrenagens: um guia para o processo de produção de engrenagens

A fabricação de engrenagens é um processo de fabricação mecânica preciso e crítico que desempenha um papel crucial no desempenho e na confiabilidade dos sistemas de transmissão mecânica.

Os métodos comuns de fabricação de engrenagens incluem:

Processamento de corte: como fresagem, modelador de engrenagens, barbear, etc.

• A fresagem consiste em cortar a forma do dente por meio de rolamento relativo entre a fresa e a peça bruta da engrenagem, que é amplamente utilizado na produção em massa de engrenagens cilíndricas.
• O modelador de engrenagens é adequado para usinar engrenagens internas e múltiplas engrenagens.

Forjamento: Utilizado para fabricar engrenagens grandes ou com requisitos de alta resistência.

• Os exemplos incluem a fabricação de grandes engrenagens em máquinas pesadas.

Fundição: Adequado para engrenagens com formato complexo, lotes grandes e requisitos de precisão não particularmente elevados.

No processo de fabricação de engrenagens, os seguintes aspectos precisam ser rigorosamente controlados:

1. Precisão dimensional: Certifique-se de que o módulo da engrenagem, o número de dentes, o diâmetro do círculo da ponta do dente, o diâmetro do círculo radicular e outras dimensões atendam aos requisitos do projeto.
2. Precisão do perfil: incluindo formato do perfil e precisão de direção para garantir bom desempenho de transmissão e operação com baixo ruído.
3. Qualidade da superfície: Superfícies lisas ajudam a reduzir o desgaste e a melhorar a resistência à fadiga.

A qualidade da fabricação das engrenagens afeta diretamente a eficiência da transmissão, a estabilidade e a vida útil do sistema mecânico. Por exemplo, nas transmissões automotivas, as engrenagens de alta precisão permitem mudanças suaves e menor consumo de energia; Em retardadores industriais, engrenagens de alta qualidade podem garantir uma operação estável a longo prazo e reduzir os custos de manutenção.

O processo de fabricação de engrenagens inclui principalmente o seguinte:

Fresagem de engrenagens

Este é um método de usinagem de engrenagens comumente usado. A fresadora da fresadora de engrenagens gira em relação à peça bruta da engrenagem de acordo com uma determinada relação de transmissão, e a fresa gradualmente corta o formato do dente durante o processo de rotação. A fresagem de engrenagens tem alta eficiência e precisão de produção, o que é adequado para produção em massa de engrenagens com módulo médio e requisitos de precisão.

Vantagens:

• Alta eficiência de produção, adequada para produção em larga escala.
• Engrenagens de alta precisão podem ser processadas.

Exemplo: As engrenagens da caixa de câmbio na indústria automotiva costumam ser fresadas.

Modelagem de engrenagens

O modelador de engrenagem se move para cima e para baixo em movimento alternativo e faz um movimento circular em relação à peça bruta da engrenagem para cortar gradualmente o formato do dente. O modelador de engrenagens é adequado para usinar engrenagens internas, engrenagens múltiplas e engrenagens setoriais.

Vantagens:

• Engrenagens de alta precisão podem ser usinadas.
• Para alguns formatos especiais, a engrenagem tem um melhor efeito de processamento.

Exemplo: O processo de modelador de engrenagens é usado em algumas engrenagens de precisão no campo aeroespacial.

Processamento de barbear

O cortador de engrenagem engata na engrenagem sem folga lateral. Pelo deslizamento relativo entre o cortador de engrenagem e a engrenagem, o vestígio de metal na superfície do dente é raspado, melhorando assim a precisão e a qualidade da superfície da engrenagem.

Vantagens:

• Ele pode corrigir efetivamente o formato do dente e o erro de direção do dente da engrenagem.
• Melhore o acabamento da superfície da engrenagem.

Exemplo: As engrenagens de transmissão em máquinas-ferramentas de alta precisão podem passar por um processo de raspagem.

Afiação de engrenagens

O brunimento de engrenagens é semelhante ao barbear, utilizando o engrenamento livre da roda de brunimento e da engrenagem a ser usinada para o acabamento da engrenagem, usado principalmente para melhorar a rugosidade superficial da engrenagem.

Vantagens:

• Melhorar ainda mais a qualidade da superfície da engrenagem.

Processamento de moagem

O rebolo é usado para retificar a superfície do dente da engrenagem para obter um perfil de dente de alta precisão e alta qualidade de superfície.

Vantagens:

• Um alto nível de precisão pode ser alcançado.

Exemplo: Engrenagens em instrumentos de precisão geralmente requerem retificação.

Fundição sob pressão e moldagem por injeção

Para engrenagens de plástico ou algumas pequenas engrenagens de metal com baixos requisitos de precisão, pode-se usar fundição sob pressão ou moldagem por injeção.

Vantagens:

• Alta eficiência de produção e custo relativamente baixo.

Exemplo: As engrenagens de plástico em alguns pequenos eletrodomésticos são frequentemente moldadas por injeção.

Diferentes processos de fabricação de engrenagens possuem características e escopo de aplicação próprios, na produção real é necessário escolher o processo adequado de acordo com a utilização da engrenagem, requisitos de precisão, tamanho do lote e outros fatores.

Os tipos de engrenagens comuns são os seguintes:

Engrenagem cilíndrica

1. Engrenagem cilíndrica reta: a linha do dente é paralela ao eixo, a direção de transmissão da força permanece inalterada, a suavidade da transmissão é geral e é adequada para a transmissão com baixa velocidade e pequena carga.

• Aplicação: Transmissão mecânica geral, como mecanismo de transmissão de máquinas-ferramenta.

2. Engrenagem cilíndrica helicoidal: a linha do dente é inclinada para um certo ângulo em relação ao eixo, transmissão suave, forte capacidade de carga, adequada para transmissão de alta velocidade e serviços pesados.

• Aplicação: transmissão automotiva, redutor industrial.

Engrenagem cônica

1. Engrenagem cônica reta: usado para transmissão entre eixos que se cruzam, a eficiência de transmissão é maior, mas o ruído é maior.

• Aplicação: Diferencial do eixo traseiro automotivo.

2. Engrenagem cônica curvilínea: transmissão suave, baixo ruído, alta capacidade de carga.

• Aplicação: Sistemas de transmissão para máquinas pesadas.

Engrenagem sem-fim

• Características: grande relação de transmissão, estrutura compacta, mas a eficiência de transmissão é baixa, com travamento automático.
• Aplicação: máquinas de elevação, sistema de transmissão de elevadores.

Engrenagem em espinha

• É composto por dentes oblíquos esquerdo e direito com rotação simétrica, alta capacidade de carga e transmissão suave.
• Aplicações: sistemas de propulsão para navios de grande porte, maquinaria pesada.

Engrenagens planetárias

• Múltiplas engrenagens giram em torno de uma roda solar central para uma grande relação de transmissão e construção compacta.
• Aplicação: Transmissão automática, redutor planetário.

Por exemplo, na produção industrial, o sistema de transmissão de grandes ventiladores pode utilizar engrenagens cônicas; Na transmissão do fuso de máquinas-ferramentas CNC, são frequentemente utilizadas engrenagens cilíndricas de alta precisão.

Há uma variedade de materiais usados ​​para produzir engrenagens, os mais comuns são os seguintes:

Aço

• 45 Aço: tem boas propriedades mecânicas abrangentes, o preço é relativamente baixo, frequentemente usado na transmissão geral de engrenagens de carga leve de média e baixa velocidade.
• 40cr: possui boa resistência e tenacidade após tratamento de revenido, adequado para engrenagens de velocidade média e carga média.
• 20crmnti: Após a cementação e têmpera, a dureza superficial é alta, a tenacidade do núcleo é boa e é frequentemente usada para engrenagens importantes que suportam cargas de impacto, como engrenagens de transmissão automotiva.

Ferro fundido

• Ferro fundido cinza: como HT200, HT250, etc., com bom amortecimento de vibrações e resistência ao desgaste, frequentemente usado em baixa velocidade, carga leve, sem impacto de engrenagem de transmissão aberta.
• Ferro dúctil: propriedades mecânicas melhores que o ferro fundido cinzento, podem ser usadas para engrenagens mais importantes.

Materiais não metálicos

• Plásticos de engenharia: como náilon, policarbonato, etc., com peso leve, baixo ruído, resistência à corrosão e outras vantagens, frequentemente usados ​​​​em cargas leves, requisitos de baixa velocidade e precisão não são ocasiões importantes, como a engrenagem do instrumento.

Metais não ferrosos

• Liga de cobre: como bronze de estanho, bronze de alumínio, etc., tem boa resistência ao desgaste e antifricção, frequentemente usado em engrenagens pesadas com alta velocidade de deslizamento.

Por exemplo, no sistema de transmissão de máquinas-ferramentas comuns, algumas engrenagens de baixa velocidade sem importância podem ser feitas de ferro fundido cinzento; Em motores automotivos de alto desempenho, as engrenagens geralmente são feitas de liga de aço de alta qualidade.

O processo de fabricação e os materiais das engrenagens têm um impacto significativo no seu desempenho, como segue:

Impacto do processo de fabricação:

1. Precisão e exatidão do perfil:

• Processos de fabricação precisos, como fresagem de engrenagens, retificação, etc., podem garantir a precisão do perfil da engrenagem e do passo, para que a engrenagem fique mais estável no processo de transmissão, reduzindo vibração e ruído.
• Por exemplo, a engrenagem feita pelo processo de retificação de alta precisão é aplicada ao sistema de transmissão de precisão de máquinas-ferramenta CNC, o que pode garantir a precisão da usinagem e a qualidade da superfície.

2. Qualidade da superfície:

• Um bom processo de fabricação pode obter uma superfície lisa do dente, reduzir o coeficiente de atrito, melhorar a eficiência da transmissão da engrenagem e reduzir o desgaste.
• Por exemplo, as superfícies das engrenagens que foram afiadas ou polidas podem efetivamente prolongar a sua vida útil.

3. Força e dureza:

• O processo apropriado de tratamento térmico, como cementação, têmpera, etc., pode aumentar a dureza da superfície e a tenacidade do núcleo da engrenagem, melhorar sua capacidade de carga e resistência à fadiga.
• Por exemplo, as engrenagens da caixa de câmbio de um automóvel são geralmente carburadas e temperadas para suportar grandes cargas e impactos de mudanças frequentes.

4. Estresse residual:

• Os métodos de usinagem e o tratamento térmico durante a fabricação podem criar tensão residual dentro da engrenagem. O controle razoável da tensão residual pode melhorar a vida útil da engrenagem em fadiga.

Impacto material:

1. Força e dureza:

• Materiais de alta resistência, como ligas de aço, podem suportar cargas maiores e são adequados para engrenagens com cargas pesadas e acionamentos de alta velocidade.
• Por exemplo, as engrenagens de grandes máquinas de mineração são geralmente feitas de liga de aço de alta resistência.

2. Resistência ao desgaste:

• Materiais com boa resistência ao desgaste, como aço carburado, ligas de cobre, etc., podem reduzir o desgaste da superfície do dente e manter a precisão da engrenagem e o desempenho da transmissão.
• Assim como a engrenagem de alguns equipamentos que frequentemente inicia e para, são necessários materiais mais resistentes ao desgaste para garantir uma operação estável a longo prazo.

3. Dureza:

• A tenacidade do material determina a resistência à fratura da engrenagem sob carga de impacto.
• Por exemplo, no caso de condições de grande impacto, a seleção de materiais com melhor tenacidade pode evitar a fratura repentina da engrenagem.

4. Custo:

• A diferença de preço entre os diferentes materiais é grande, o que afetará o custo de fabricação do equipamento e o preço do produto final.

Em resumo, a seleção dos processos e materiais de fabricação precisa considerar fatores como o uso do ambiente da engrenagem, as condições de carga, os requisitos de precisão e o custo para garantir que a engrenagem tenha bom desempenho e confiabilidade.

A fabricação de engrenagens é um processo sofisticado e complexo projetado para criar engrenagens de alta qualidade para diversas necessidades de transmissão. O primeiro é o processo de projeto e planejamento, de acordo com os requisitos específicos do sistema de transmissão para determinar os parâmetros da engrenagem, e a consideração abrangente do uso das condições para selecionar materiais e processos. Estágio de preparação de material, aço comumente usado, ferro fundido, liga de cobre, etc., através de forjamento, laminação ou fundição para obtenção de bruto. O processamento do formato da engrenagem é realizado por fresagem, modelador de engrenagem, barbear, retificação e outros processos, e diferentes processos têm diferentes cenários de aplicação. O tratamento térmico melhora o desempenho da engrenagem, o acabamento garante a precisão da instalação, a inspeção de qualidade é estritamente controlada por ferramentas e instrumentos profissionais e o tratamento de superfície melhora a resistência à corrosão e a aparência. A tecnologia de fabricação de engrenagens continua a evoluir para atender padrões mais elevados de desempenho e confiabilidade de transmissão. Faça uma cotação