Longsheng

Embora o pinhão seja pequeno, ele desempenha um papel fundamental no equipamento mecânico de precisão, ele deve transmitir energia de forma constante e controlar o movimento com precisão. Quanto tempo essa parte pequena pode ser usada e quão bem ele é realmente depende em grande parte do material que você escolhe fazê -lo. Materiais diferentes, como aço durável, latão à prova de ferrugem ou plásticos de engenharia leves, cada um tem suas próprias vantagens e desvantagens e cenários aplicáveis.

Em seguida, vamos dar uma olhada nas características dos materiais comumente usados ​​para usinagem de pinhão Para ajudá-lo a escolher o material certo para o seu próximo projeto e resolver facilmente o problema de seleção de material.

O que é usinagem de pinhão?

Geralmente, consideramos engrenagens com um módulo menor que 1 mm e um diâmetro menor que 10mm como pinhões . Eles são usados ​​em micro-equipamento compacto e extremamente exigente, como dispositivos médicos, juntas de robô e micro redutores. Isso requer que a precisão da usinagem do pinhão seja extremamente alta e a superfície deve ser tão suave quanto um espelho para garantir transmissão suave, baixo ruído, alta eficiência e vida útil longa.

A usinagem desses pinhões é muito desafiadora: o tamanho pequeno dificulta o aperto e a forma, a direção e o espaçamento dos minúsculos dentes devem ser extremamente precisos. As tolerâncias de tamanho, redondeza, escuridão etc. são muito estritamente controladas. Ao mesmo tempo, A superfície do dente deve ser extremamente lisa para reduzir o atrito e o desgaste.

Como funciona a usinagem de pinhão?

1. Preparação do material de precisão

• Seleção de material: comumente usada são aço de liga de alta resistência, aço inoxidável ou plásticos de engenharia dura.
• Moldagem preliminar: depois de obter o material, o primeiro passo é fazer um branco perto da forma da engrenagem. Para salvar o material e reduzir a quantidade de processamento subsequente, giro precisão Ou cabeçalho frio (ou seja, fazer o metal forma uma forma áspera) é geralmente usada para completar esta etapa.

2. Processo do núcleo: usinagem em forma de dente

Com o espaço em branco inicial, A parte mais crítica da forma do dente começa a ser processada . Existem dois principais métodos principais:

(1) engrenagem hobbing

• O princípio é muito simples: use uma placa de alta velocidade e uma peça de trabalho rotativa para morder um ao outro, assim como imprimir um molde e lançar uma forma de dente involuta precisa.
• High machine requirements: A computer-controlled CNC gear hobbing machine must be used, equipped with an ultra-small, ultra-precision hob (the modulus is as small as 0.1-0.3, and the blade must be diamond-plated, which is harder and more resistente ao desgaste).
• Precisão é a chave: a própria máquina deve ser particularmente estável, o erro de posição não pode exceder 0,003 mm cada vez que for repetido, e o eixo deve balançar menos de um milésimo de milímetro (1 mícron) quando girar.

(2) engrenagem hobbing

• Geralmente usado para lidar com estruturas especiais. Algumas formas de engrenagem não podem ser manchadas, como aquelas com dentes dentro ou várias engrenagens empilhadas (engrenagens de múltiplas links), para que o hobing de engrenagem só possa ser usado.
• Ele usa um cortador de balanço de engrenagem pequeno (2 mm) muito pequeno que salta para cima e para baixo em alta velocidade para cortar os dentes um por um.

3. Tecnologia de usinagem e moldagem de pinhão fino

Às vezes, para obter um melhor desempenho ou processo particularmente difícil de cortar materiais, Métodos de moldagem mais sofisticados são usados ​​:

moldagem por extrusão a frio:

• Em suma, é usar um molde muito duro, sob grande pressão, para apertar diretamente o metal em branco em forma de engrenagem, como amassar a plasticina. Isso não é cortando.
• A textura do metal dentro da superfície da engrenagem da engrenagem extrudada é contínua e completa, sem traços de corte, e a força geral pode ser aumentada em mais de 30%. Portanto, geralmente usamos esse método para processar aqueles pequenos e exigindo engrenagens em relógios .

metalurgia em pó:

• Use pó de metal ultra-fino ou pó de cerâmica, primeiro injete-o no molde como uma injeção e obtenha um tarugo verde.
• Vantagens óbvias: os dentes em forma de complexo podem ser feitos diretamente, como engrenagens helicoidais e engrenagens de espinha de peixe, e o produto acabado basicamente não tem rebarbas, salvando o processo subsequente.

4. Processo de acabamento final

Após o processamento ou formação aproximada do formato do dente, a precisão da superfície pode não atender ao padrão e é necessário um acabamento adicional:

• Rapaz de precisão: use um cortador de barbear com uma lâmina especial para raspar suavemente a superfície do dente enrolada/inserida, removendo apenas um pouco de metal cerca de 5 a 10 microns , tornando a superfície do dente smootero e mais regularmente.
• aprimorando: deixe o equipamento e uma roda de aperto de cerâmica com revestimento abrasivo mordem, entrando em contato enquanto girava. Usando o pequeno atrito entre eles e o efeito do abrasivo, as pequenas falhas estão afastadas pouco a pouco, e a superfície do dente é polida e a rugosidade da superfície pode atingir um nível muito baixo (o valor da AR é melhor que 0,1 mícrons).
• Polimento mecânico químico: se a superfície do dente precisar ser extremamente suave e obter um efeito de espelho (como usado em equipamentos médicos de precisão), use o CMP. Este método pode obter uma superfície do dente com acabamento de precisão ultra-alto (RA menor que 0,05 mícrons).

5. Garanta a qualidade

Não importa o quão bem as engrenagens sejam feitas, elas devem ser estritamente inspecionadas para garantir a qualidade:

Equipamento de inspeção do núcleo: JS geralmente usa uma máquina de medição de coordenadas controlada por computador especial , que pode medir com precisão os principais parâmetros das engrenagens, incluindo:

• O perfil do dente é preciso?
• A direção dos dentes é distorcida?
• Todos os dentes são distribuídos uniformemente ao redor do centro?

Ajuste em tempo real: o mais importante é que os dados detectados possam ser contados diretamente à máquina de processamento. A máquina pode ajustar imediatamente a trajetória de movimento da ferramenta com base nesses resultados e compensar o erro que acabou de ser medido na próxima peça de trabalho ou etapas subsequentes de processamento. Formar um ciclo automático de medição, correção e reprocessamento para garantir que as engrenagens sejam perfeitas.

Dificuldades e soluções técnicas:

desafio âmbito das contramedidas técnicas-chave para js ferramentas de corte são propensas a deformação/quebra Diamante/nitreto de boro cúbico (CBN) Ferramentas de corte revestidas. deformação de aperto de pequena peça de trabalho Copo de sucção a vácuo/acessório elástico de baixa tensão. corte calor causa desvio dimensional Micro lubrificação (MQL) Corte de baixa temperatura. Burrs são difíceis de remover Deburamento eletrolítico/gravura de plasma.

Quais materiais são usados ​​para usinagem de pinhão?

mais comumente usada materiais de metal

1. Aço da liga de alta resistência:

• Aço de carburismo: como o Japão SCM415, 20crmnti da China e 8620 dos Estados Unidos.
• Aço de extinção: aço rolante de cromo de alto carbono, como SUJ2 e GCR15.

Tecnologia de processamento:

• CARBURAÇÃO E TAMANHA: Torne a superfície do pinhão com muita força (até HRC58-62), muito resistente ao desgaste, enquanto o núcleo mantém uma boa tenacidade e não é fácil de quebrar. pequenas engrenagens de redução em carros são frequentemente usadas dessa maneira .
• Tratamento térmico a vácuo: especialmente adequado para processamento de pinhões muito pequenos e extremamente de alta precisão (módulo menor que 0,3 mm), que pode efetivamente reduzir a deformação da engrenagem.

Vantagens: o pinhão feito desse material é particularmente durável, pode suportar grande força e não é fácil de quebrar e ter boa resistência ao impacto. Eles são mais adequados para lugares onde você precisa exercer força e trabalhar duro.

2. Aço inoxidável

• Aço inoxidável austenítico: muito resistente à corrosão, não é fácil de enferrujar, geralmente o usamos em pinhão em equipamentos médicos ou máquinas que precisam ser limpas frequentemente ou expostas a ambientes especiais.
• Aço inoxidável martensítico: pode ser endurecido pelo tratamento térmico (a dureza da superfície pode exceder o HRC50) e é relativamente resistente ao desgaste.
• Requisitos especiais: pinhão como os de robôs cirúrgicos também devem passar certificação especial de biossegurança (como ISO 10993) .

3. Ligas especiais

• liga de titânio: luz, forte e particularmente resistente à corrosão. É usado em pequeno e sistemas de acionamento crítico em aeronaves e naves espaciais .
• Liga de cobre: ​​tem um certo efeito de lubrificação e boa capacidade de absorção de choque. É frequentemente usado na transmissão pequenas engrenagens em alguns instrumentos de precisão.

Engenharia Plastics

1. Plásticos de engenharia comuns

material característica cenários de aplicação pom (polioximetileno) alta rigidez, baixo coeficiente de atrito, fácil de processar. equipamento de alimentação de papel da impressora. pa66+fibra de vidro resistência à temperatura aprimorada (120 ℃) ​​e resistência à fluência. engrenagem de acionamento da máquina de janela de carro. peek (polyetherethertonekone) 260 ℃ Resistência à temperatura e resistência à corrosão química. transmissão de alta temperatura do equipamento semicondutor.

2. plásticos modificados especiais

• Cheio de grafite/PTFE: melhorar a auto-lubrificação (ambiente sem óleo).
• Reforço da fibra de carbono: melhorar a rigidez e a estabilidade dimensional (engrenagens da articulação do robô).

Quais fatores devem ser considerados ao escolher o material certo para usinagem de pinhão?

1. Condições de trabalho e requisitos de carga

(1) Tipo e tamanho de carga:

• O torque e a tensão de flexão da usinagem do pinhão afetam diretamente o nível de força da raiz do dente e da superfície do dente. Quanto maior a carga, maior a força do material necessária.
• Se o sistema tiver partidas frequentes, paradas, sobrecargas ou choques externos, o material precisa ter uma boa resistência para suportar essas forças repentinas.

(2) Velocidade:

Quanto mais rápido a engrenagem gira, mais calor é gerado e maior a força dinâmica e a força da qual é submetida. Isso coloca demandas mais altas sobre a força de alta temperatura do material, a capacidade de resistir a danos à fadiga e resistência ao desgaste. Em alta velocidade, o peso do material também pode afetar o momento da inércia, que precisa ser considerado.

(3) Ambiente de trabalho:

• Temperatura: a alta temperatura tornará o material mais macio, reduzirá a resistência e a dureza e pode até causar lenta deformação. A baixa temperatura tornará o material quebradiço e reduzirá a tenacidade. Ao selecionar materiais, verifique se os materiais podem manter o desempenho necessário na temperatura de trabalho.
• Corrosão: se a usinagem do pinhão for exposta à umidade, ácido, álcalis, spray de sal ou outros ambientes corrosivos, a corrosão reduzirá bastante a resistência à fadiga do material. Nesse caso, é necessário selecione materiais resistentes à corrosão ou proteger a superfície do pinhão (como revestimento, eletroplicação).

2. Requisitos funcionais do pinhão

• Resistência e rigidez são a base: a raiz do dente é anti-flexão e ruptura anti-dente, e o contato da superfície do dente é anti-pitada e espalhamento. A chave é a força de escoamento, resistência à tração, flexão e fadiga de contato do material.
• A superfície do dente deve ser dura e resistente ao desgaste: a dureza da superfície de contato deve estar alta para resistir a arranhões abrasivos e desgaste adesivo, e A resistência ao desgaste depende diretamente da dureza da superfície .
• Resistência: o material deve ser difícil e evitar fraturas quebradiças. Alta força e alta tenacidade são difíceis de levar em consideração. O aço carburado é frequentemente selecionado para o impacto, e o aço extinto de alta endurecimento é selecionado para carga estável.
• Função de resistência à fadiga: o pinhão é estressado repetidamente e os danos à fadiga (quebra de dente, picada) são a principal causa. Os limites de fadiga de flexão e contato são cruciais.
• Estabilidade dimensional: os requisitos de precisão para usinagem de pinhão são altos. A seleção de material deve considerar a hardenabilidade, a pequena deformação do tratamento térmico e a conveniência para a subsequente correção de moagem.
• Leve: Quando a aviação, automóveis, etc., precisam reduzir o peso, os materiais leves (liga de alumínio, plásticos de engenharia, metalurgia em pó) ou design leve pode ser selecionado enquanto garante força e rigidez.

3. Tratabilidade térmica de materiais

• Hardenabilidade: a capacidade de um material para obter a dureza necessária, especialmente quando o tamanho é grande. Os pinhões são pequenos em tamanho, e a hardenabilidade geralmente não é um grande problema, mas a uniformidade precisa ser considerada.
• Deformação do tratamento térmico: as mudanças de tamanho e forma causadas por diferentes materiais e processos de tratamento térmico variam bastante. Deformação do tratamento térmico é um dos principais fatores que afetam a precisão dos pinhões . É necessário selecionar materiais com boa processabilidade de tratamento térmico e pequena deformação ou reservar margem suficiente para o acabamento subsequente. A extinção e a extinção de carburismo são frequentemente usadas para superfícies de dentes duras.

4. A particularidade dos pinhões

• Risco de falha: No trem de engrenagem, a usinagem do pinhão tem um pequeno número de dentes e cada dente participa da mistura mais vezes. Em teoria, é mais propenso a falhas de fadiga do que engrenagens grandes. A seleção de materiais deve se concentrar mais em sua força de fadiga e durabilidade da superfície.
• Tamanho do projeto: O tamanho pequeno é relativamente mais fácil de endurecer, e o processo de tratamento térmico pode ter mais espaço para a seleção.

, que é mais durável, engrenagens de aço ou plástico?

1. Pinhões de aço geralmente são mais duráveis ​​e têm uma vida útil mais longa:

• O material é forte e difícil: o próprio aço é muito forte e difícil, e pode suportar muita força e é particularmente resistente ao desgaste. Isso significa que, no mesmo trabalho duro, os dentes de aço não são facilmente desgastados ou espremidos de forma.
• Resistência ao calor e pressão: pode suportar temperaturas de trabalho mais altas, maior pressão e força torcional, e não é fácil ficar cansado, deformado ou rachado após um longo tempo de trabalho duro.
• Vantagem de vida: em geral, em locais onde são necessários trabalhos pesados, alta força, alta velocidade ou alta temperatura ambiente, a usinagem de pinhão de aço fornecerá um tempo de uso mais longo.

2. Pinhões plásticos geralmente não são tão resistentes ao desgaste quanto o aço:

• Com medo de calor e deformação: os plásticos tendem a amolecer e se deformar quando expostos a altas temperaturas, e sua força também é ruim. Sob força forte contínua ou rotação de alta velocidade, é mais provável que use, racha ou deforme diretamente.
• Com medo do envelhecimento: alguns plásticos se tornarão quebradiços com o tempo, ou seu desempenho se deteriorará após o contato com certos óleos e produtos químicos.
• leve e silencioso: as vantagens do plástico são leves, operação silenciosa e, em muitos casos

Nossas recomendações de seleção:

• Se você precisar suportar o desgaste e usá -lo por um longo tempo, as engrenagens de aço são a primeira escolha. Por exemplo, as principais engrenagens na caixa de engrenagens do carro e as peças responsáveis ​​pela transmissão de alta potência em máquinas de fábrica.
• Se você se preocupa mais com peso leve, baixo ruído e poucas restrições ambientais, as engrenagens plásticas podem ser usadas e mais econômicas. Por exemplo, a usinagem de pinhão em brinquedos e as engrenagens leves com os temporizadores de eletrodomésticos .

A escolha de materiais baratos reduzirá a vida do pinhão?

De um modo geral, a escolha de materiais baratos provavelmente reduzirá a vida das pequenas engrenagens, mas isso depende de como alterar os materiais e onde as engrenagens são usadas.

1. Mudar para materiais piores (como plástico para aço):

Isso quase certamente reduzirá a vida da usinagem do pinhão. Os plásticos são muito inferiores ao aço em resistência, resistência ao calor e resistência ao desgaste. Se o plástico é usado onde o aço deve ser usado para economizar dinheiro, as engrenagens são facilmente deformadas , usadas ou rachadas sob alta velocidade, alta ou alta temperatura e e a vida útil e rachada, com alta velocidade ou alta temperatura e a curta e a vida útil e a rachada.

2. Use materiais semelhantes mais baratos:

Isso é arriscado. Não é 100% certo de que algo vai dar errado, mas a probabilidade de algo dar errado é maior.
Por exemplo, o aço barato pode ter mais impurezas, tratamento térmico ruim ou menor nível de força. É mais provável que esse tipo de usinagem de pinhão se deforma, use mais rápido ou produza facilmente fadiga de metal sob cargas pesadas. Pode não quebrar imediatamente, mas definitivamente não é tão durável quanto o bom aço, e a vida útil pode ser reduzida sem saber.

ou use plástico mais barato, que pode ser mais suave, com mais medo de calor e mais propenso ao envelhecimento e fragilidade. Sob o mesmo ambiente de uso, ele quebrará mais rápido.

Pontos -chave a serem observados:

• Se a usinagem do pinhão for apenas uma rotação suave no liquidificador, pode ser bom usar materiais mais baratos. Mas se for girando em alta velocidade em uma máquina de fábrica , economizar dinheiro em materiais é muito arriscado e há uma alta probabilidade de elaboração precoce
• O que significa barato? Por exemplo, o plástico é usado quando o aço deve ser usado? Ou é o mesmo material de baixa qualidade? Obviamente, o primeiro tem um impacto maior, mas o segundo também pode ter grandes riscos.

Nossas dicas de economia de dinheiro:

• Pense cuidadosamente sobre quanta força a engrenagem precisa: se a força é realmente pequena, a velocidade é lenta e o ambiente não é duro, você poderá escolher o plástico certo.
• Encontre um fornecedor confiável: o mesmo nylon ou aço, diferentes fabricantes produzem qualidade muito diferente. Encontre um fornecedor respeitável , usando materiais regulares e mais baratos é geralmente mais seguro do que encontrar um fabricante de marca.

Resumo

usinagem de pinhão, não é fácil escolher materiais para ele. Na JS, sabemos que isso requer uma avaliação abrangente da força, resistência, resistência ao desgaste e viabilidade de processamento e fabricação do material. Nossa equipe profissional entenderá profundamente as características de diferentes materiais, combinará de perto os cenários de trabalho e os requisitos de desempenho da usinagem de pinhões e fazem escolhas precisas.

Lembre-se de que, para sistemas de transmissão de precisão, os materiais de alto desempenho que JS corresponde a pinhões determinam diretamente se todo o sistema pode operar a longo prazo e de maneira confiável, que é o valor central do nosso acúmulo de tecnologia.

isenção de responsabilidade

O conteúdo desta página é apenas para fins informativos. Não se deve inferir que os parâmetros de desempenho, tolerâncias geométricas, recursos específicos de design, qualidade e tipo de material ou mão de obra que o fornecedor ou fabricante de terceiros fornecerá através da rede Longsheng. Essa é a responsabilidade do comprador peça uma cotação para peças para determinar os requisitos específicos para essas partes.

JS Team

JS é uma empresa líder do setor Focal em soluções de fabricação personalizadas. Com mais de 20 anos de experiência atendendo a mais de 5.000 clientes, nos concentramos em alta precisão usinagem cnc , Fabrication impressão 3D , Moldagem de injeção , JS Technology Significa escolher eficiência, qualidade e profissionalismo.

FAQS

1. Qual é a consideração principal ao selecionar materiais?

A principal consideração para a seleção de materiais de pinhão é atender aos requisitos de desempenho das condições de trabalho, corresponder à viabilidade da tecnologia de processamento e, finalmente, otimizar a relação custo-benefício. Por exemplo, o aço de liga é usado em cenários de serviço pesado, o aço inoxidável é selecionado em ambientes corrosivos e o aço carbono econômico é usado em condições de trabalho comuns.

2. Quando usar aço inoxidável?

O aço inoxidável é adequado para cenários com altos requisitos de corrosão ou limpeza estrita. Por exemplo, quando as engrenagens do equipamento de processamento de alimentos são expostas a detergentes ácidos e álcalis, as engrenagens de navio são expostas a ambientes de pulverização de sal ou o equipamento médico precisa ser frequentemente desinfetado. No momento, alguma economia de corte é sacrificada em troca da resistência à corrosão, mas o custo é 40% -60% maior que o aço carbono.

3. Quais são as vantagens do aço de liga?

O aço da liga

melhora o desempenho do núcleo, adicionando elementos como cromo e níquel: melhora significativamente a força e a dureza, mantendo uma boa tenacidade. Aumenta a resistência ao desgaste e a resistência à fadiga e estende a vida útil da engrenagem. Permite um ajuste fino do desempenho através do tratamento térmico. Adequado para condições de trabalho severas, como cargas pesadas e altas velocidades, embora o custo seja maior que o aço carbono, ele tem um excelente desempenho de custo.

4. Os requisitos de acabamento estão relacionados aos materiais?

Os requisitos de acabamento estão diretamente relacionados às propriedades do material. A dureza do material afeta a seleção de ferramentas e o acabamento da superfície. A ductilidade está relacionada ao controle de rebarbas. A estabilidade do tratamento térmico determina a precisão dimensional. Diferentes materiais requerem ajuste direcionado dos parâmetros de corte.

Recurso

plástico

modelagem de engrenagens