Chế tạo bánh răng: Hướng dẫn quy trình sản xuất bánh răng

Sản xuất bánh răng là một quy trình sản xuất cơ khí chính xác và quan trọng, đóng vai trò quan trọng đối với hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống truyền động cơ khí.

Các phương pháp sản xuất bánh răng phổ biến bao gồm:

Gia công cắt: chẳng hạn như hobbing, máy ép bánh răng, cạo râu, v.v.

• Hobbing là để cắt hình dạng răng bằng cách lăn tương đối giữa bếp nấu và phôi bánh răng, phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong sản xuất hàng loạt bánh răng trụ.
• Máy ép bánh răng thích hợp để gia công các bánh răng bên trong và nhiều bánh răng.

Rèn: Dùng để chế tạo các bánh răng lớn hoặc các bánh răng có yêu cầu độ bền cao.

• Ví dụ bao gồm việc sản xuất các bánh răng lớn trong máy móc hạng nặng.

Đúc: Thích hợp cho các bánh răng có hình dạng phức tạp, mẻ lớn và yêu cầu độ chính xác không đặc biệt cao.

Trong quá trình sản xuất bánh răng, các khía cạnh sau đây cần được kiểm soát chặt chẽ:

1. Độ chính xác về kích thước: Đảm bảo mô-đun của bánh răng, số răng, đường kính vòng tròn đầu răng, đường kính vòng tròn chân răng và các kích thước khác đáp ứng yêu cầu thiết kế.
2. Độ chính xác của hồ sơ: bao gồm độ chính xác về hình dạng và hướng của hồ sơ để đảm bảo hiệu suất truyền tốt và hoạt động có độ ồn thấp.
3. Chất lượng bề mặt: Bề mặt nhẵn giúp giảm mài mòn và cải thiện tuổi thọ mỏi.

Chất lượng chế tạo bánh răng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất truyền động, độ ổn định và tuổi thọ của hệ thống cơ khí. Ví dụ, trong hộp số ô tô, các bánh răng có độ chính xác cao cho phép chuyển số êm ái và tiêu thụ năng lượng thấp hơn; Trong bộ hãm công nghiệp, bánh răng chất lượng cao có thể đảm bảo hoạt động ổn định lâu dài và giảm chi phí bảo trì.

Quá trình sản xuất bánh răng chủ yếu bao gồm những điều sau đây:

1. Bánh răng

Đây là phương pháp gia công bánh răng được sử dụng phổ biến. Bếp trên máy hobbing bánh răng quay tương đối với trống bánh răng theo một tỷ số truyền nhất định và bếp nấu dần dần cắt ra hình dạng răng trong quá trình quay. Bánh răng có hiệu suất và độ chính xác sản xuất cao, phù hợp cho việc sản xuất hàng loạt các bánh răng có mô đun trung bình và yêu cầu độ chính xác.

Lợi thế:

• Hiệu quả sản xuất cao, phù hợp với sản xuất quy mô lớn.
• Thiết bị có độ chính xác cao có thể được xử lý.

Ví dụ: Bánh răng hộp số trong ngành công nghiệp ô tô thường có trục quay.

2. Tạo hình bánh răng

Máy ép bánh răng di chuyển lên xuống theo chuyển động tịnh tiến và thực hiện chuyển động tròn so với phôi bánh răng để cắt dần hình dạng răng. Máy ép bánh răng thích hợp để gia công các bánh răng bên trong, nhiều bánh răng và bánh răng ngành.

Lợi thế:

• Bánh răng có độ chính xác cao có thể được gia công.
• Đối với một số thiết bị có hình dạng đặc biệt có hiệu quả xử lý tốt hơn.

Ví dụ: Quá trình tạo hình bánh răng được sử dụng trong một số bánh răng chính xác trong lĩnh vực hàng không vũ trụ.

3. Xử lý cạo râu

Dao cạo bánh răng ăn khớp với bánh răng mà không có phản ứng ngược bên. Bằng độ trượt tương đối giữa dao cạo bánh răng và bánh răng, vết kim loại trên bề mặt răng sẽ được cạo, do đó cải thiện độ chính xác và chất lượng bề mặt của bánh răng.

Lợi thế:

• Nó có thể sửa chữa hình dạng răng và lỗi hướng răng của bánh răng một cách hiệu quả.
• Cải thiện bề mặt bánh răng.

Ví dụ: Các bánh răng truyền động trong máy công cụ có độ chính xác cao có thể trải qua quá trình mài mòn.

4. Mài giũa bánh răng

Việc mài giũa bánh răng cũng tương tự như cạo, sử dụng sự chia lưới tự do của bánh mài và bánh răng được gia công để hoàn thiện bánh răng, chủ yếu được sử dụng để cải thiện độ nhám bề mặt của bánh răng.

Lợi thế:

• Cải thiện hơn nữa chất lượng bề mặt bánh răng.

5. Gia công mài

Đá mài được sử dụng để mài bề mặt răng của bánh răng để đạt được độ chính xác cao và chất lượng bề mặt răng cao.

Lợi thế:

• Có thể đạt được mức độ chính xác cao.

Ví dụ: Bánh răng trong các dụng cụ chính xác thường yêu cầu mài.

6. Đúc khuôn và ép phun

Đối với các bánh răng bằng nhựa hoặc một số bánh răng kim loại nhỏ có yêu cầu độ chính xác thấp, có thể sử dụng phương pháp đúc khuôn hoặc ép phun.

Lợi thế:

• Hiệu quả sản xuất cao và chi phí tương đối thấp.

Ví dụ: Bánh răng nhựa trong một số thiết bị gia dụng nhỏ thường được đúc phun.

Các quy trình sản xuất thiết bị khác nhau có những đặc điểm và phạm vi ứng dụng riêng, trong sản xuất thực tế cần lựa chọn quy trình phù hợp tùy theo việc sử dụng thiết bị, yêu cầu về độ chính xác, cỡ lô và các yếu tố khác.

Các loại thiết bị phổ biến như sau:

Bánh răng trụ

1. Bánh răng trụ thẳng: đường răng song song với trục, hướng truyền lực không thay đổi, độ trơn truyền nói chung, phù hợp với việc truyền tốc độ thấp và tải trọng nhỏ.

• Ứng dụng: Truyền động cơ khí thông thường, chẳng hạn như cơ cấu truyền động máy công cụ.

2. Bánh răng trụ xoắn ốc: đường răng nghiêng một góc nhất định so với trục, truyền êm, khả năng chịu lực lớn, thích hợp truyền tải tốc độ cao và tải nặng.

• Ứng dụng: hộp số ô tô, hộp giảm tốc công nghiệp.

Bánh răng côn

1. Bánh răng côn thẳng: dùng để truyền giữa các trục giao nhau, hiệu suất truyền cao hơn nhưng độ ồn lớn hơn.

• Ứng dụng: Vi sai cầu sau ô tô.

2. Bánh răng côn cong: truyền động êm ái, độ ồn thấp, khả năng chịu lực cao.

• Ứng dụng: Hệ thống truyền động cho máy móc hạng nặng.

bánh giun

• Đặc điểm: tỷ số truyền lớn, cấu trúc nhỏ gọn nhưng hiệu suất truyền thấp, có khả năng tự khóa.
• Ứng dụng: máy nâng, hệ thống truyền động thang máy.

Thiết bị xương cá

• Nó bao gồm các răng xiên trái và phải với khả năng xoay đối xứng, khả năng chịu lực cao và truyền động êm ái.
• Ứng dụng: hệ thống động lực cho tàu lớn, máy móc hạng nặng.

Bánh răng hành tinh

• Nhiều bánh răng quay quanh một bánh xe mặt trời trung tâm để có tỷ số truyền lớn và kết cấu nhỏ gọn.
• Ứng dụng: Hộp số tự động, hộp giảm tốc hành tinh.

Ví dụ, trong sản xuất công nghiệp, hệ thống truyền động của quạt lớn có thể sử dụng bánh răng côn; Trong quá trình truyền trục chính của máy công cụ CNC, các bánh răng trụ có độ chính xác cao thường được sử dụng.

Có nhiều loại vật liệu được sử dụng để sản xuất bánh răng, sau đây là những loại vật liệu phổ biến:

1. Thép

• 45 Thép: có tính chất cơ học toàn diện tốt, giá thành tương đối thấp, thường được sử dụng trong truyền động chung của thiết bị tải nhẹ tốc độ trung bình và thấp.
• 40cr: có độ bền và độ dẻo dai tốt sau khi xử lý ủ, thích hợp cho các thiết bị tốc độ trung bình và tải trung bình.
• 20crmnti: Sau khi cacbon hóa và làm nguội, độ cứng bề mặt cao, độ dẻo dai của lõi tốt và thường được sử dụng cho các bánh răng quan trọng chịu tải va đập, chẳng hạn như bánh răng truyền động ô tô.

2. Gang

• Gang xám: chẳng hạn như HT200, HT250, v.v., có khả năng giảm rung và chống mài mòn tốt, thường được sử dụng ở tốc độ thấp, tải nhẹ, không có tác động của bánh răng truyền động mở.
• Sắt dễ uốn: tính chất cơ học tốt hơn gang xám, có thể sử dụng cho các thiết bị quan trọng hơn.

3. Vật liệu phi kim loại

• Nhựa kỹ thuật: chẳng hạn như nylon, polycarbonate, v.v., với trọng lượng nhẹ, độ ồn thấp, khả năng chống ăn mòn và các ưu điểm khác, thường được sử dụng trong tải nhẹ, tốc độ thấp và yêu cầu độ chính xác không cao, chẳng hạn như bánh răng trong thiết bị.

4. Kim loại màu

• Hợp kim đồng: chẳng hạn như đồng thiếc, đồng nhôm, v.v., có khả năng chống mài mòn và chống ma sát tốt, thường được sử dụng trong các thiết bị nặng có tốc độ trượt cao.

Ví dụ, trong hệ thống truyền động của máy công cụ thông thường, một số bánh răng tốc độ thấp không quan trọng có thể được làm bằng gang xám; Trong động cơ ô tô hiệu suất cao, các bánh răng thường được làm bằng thép hợp kim chất lượng cao.

Quá trình chế tạo và vật liệu của bánh răng có tác động đáng kể đến hiệu suất của chúng, như sau::

Tác động của quá trình sản xuất:

1. Độ chính xác và độ chính xác của hồ sơ:

• Các quy trình sản xuất chính xác, chẳng hạn như mài bánh răng, mài, v.v., có thể đảm bảo độ chính xác của cấu hình bánh răng và độ chính xác của bước, để bánh răng ổn định hơn trong quá trình truyền, giảm độ rung và tiếng ồn.
• Ví dụ, bánh răng được chế tạo bằng quy trình mài bánh răng có độ chính xác cao được áp dụng cho hệ thống truyền động chính xác của máy công cụ CNC, có thể đảm bảo độ chính xác gia công và chất lượng bề mặt.

2. Chất lượng bề mặt:

• Quy trình sản xuất tốt có thể có được bề mặt răng mịn, giảm hệ số ma sát, nâng cao hiệu suất truyền bánh răng và giảm mài mòn.
• Ví dụ, bề mặt bánh răng đã được mài giũa hoặc đánh bóng có thể kéo dài tuổi thọ sử dụng của chúng một cách hiệu quả.

3. Sức mạnh và độ cứng:

• Quá trình xử lý nhiệt thích hợp, chẳng hạn như cacbon hóa, làm nguội, v.v., có thể làm tăng độ cứng bề mặt và độ bền lõi của bánh răng, cải thiện khả năng chịu tải và khả năng chống mỏi.
• Ví dụ, các bánh răng trong hộp số ô tô thường được chế hòa khí và làm nguội để chịu được tải trọng lớn và tác động chuyển số thường xuyên.

4. Ứng suất dư:

• Phương pháp gia công và xử lý nhiệt trong quá trình sản xuất có thể tạo ra ứng suất dư bên trong bánh răng. Kiểm soát hợp lý ứng suất dư có thể cải thiện tuổi thọ mỏi của bánh răng.

Tác động vật chất:

1. Sức mạnh và độ cứng:

• Vật liệu có độ bền cao, chẳng hạn như thép hợp kim, có thể chịu được tải trọng lớn hơn và phù hợp với các bánh răng có tải nặng và truyền động tốc độ cao.
• Ví dụ, bánh răng của máy khai thác mỏ lớn thường được làm bằng thép hợp kim cường độ cao.

2. Chống mài mòn:

• Các vật liệu có khả năng chống mài mòn tốt, chẳng hạn như thép được cacbon hóa, hợp kim đồng, v.v., có thể giảm mài mòn bề mặt răng và duy trì độ chính xác của bánh răng và hiệu suất truyền động.
• Giống như bánh răng trong một số thiết bị thường xuyên khởi động và dừng, cần có vật liệu chống mài mòn tốt hơn để đảm bảo hoạt động ổn định lâu dài.

3. độ dẻo dai:

• Độ dẻo dai của vật liệu quyết định khả năng chống gãy của bánh răng dưới tải trọng va đập.
• Ví dụ, trong trường hợp điều kiện va đập lớn, việc lựa chọn vật liệu có độ dẻo dai tốt hơn có thể ngăn bánh răng bị gãy đột ngột.

4. Chi phí:

• Chênh lệch giá giữa các vật liệu khác nhau lớn, điều này sẽ ảnh hưởng đến chi phí sản xuất thiết bị và giá thành sản phẩm cuối cùng.

Tóm lại, việc lựa chọn quy trình và vật liệu chế tạo cần xem xét các yếu tố như việc sử dụng môi trường bánh răng, điều kiện tải trọng, yêu cầu về độ chính xác và chi phí để đảm bảo rằng bánh răng có hiệu suất và độ tin cậy tốt.

Sản xuất bánh răng là một quá trình tinh vi và phức tạp được thiết kế để tạo ra các bánh răng chất lượng cao đáp ứng các nhu cầu truyền động đa dạng. Đầu tiên là quy trình thiết kế và lập kế hoạch, theo yêu cầu cụ thể của hệ thống truyền động để xác định các thông số bánh răng và xem xét toàn diện việc sử dụng các điều kiện để lựa chọn vật liệu và quy trình. Giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu, thường sử dụng thép, gang, hợp kim đồng, v.v., thông qua rèn, cán hoặc đúc để thu được thô. Việc xử lý hình dạng bánh răng được thực hiện bằng cách mài, tạo hình bánh răng, cạo, mài và các quy trình khác, và các quy trình khác nhau có các kịch bản ứng dụng khác nhau. Xử lý nhiệt nâng cao hiệu suất của bánh răng, độ hoàn thiện đảm bảo độ chính xác khi lắp đặt, việc kiểm tra chất lượng được kiểm soát chặt chẽ bằng các công cụ và dụng cụ chuyên nghiệp, đồng thời xử lý bề mặt giúp cải thiện khả năng chống ăn mòn và hình thức bên ngoài. Công nghệ sản xuất bánh răng tiếp tục phát triển để đáp ứng các tiêu chuẩn về độ tin cậy và hiệu suất truyền động cao hơn. Nhận báo giá