За пределами стали: передовые материалы, преобразующие обработку шестерни сегодня

Хотя шестерня небольшая, она играет ключевую роль в точном механическом оборудовании, она должна постоянно передавать мощность и точно управлять движением. Как долго эта небольшая часть может быть использована и насколько хорошо она работает, на самом деле, во многом зависит от того, какой материал вы выбираете. Различные материалы, такие как прочная сталь, защищенная от ржавчины или легкие инженерные пластмассы, каждый из них имеет свои преимущества, недостатки и применимые сценарии.

Далее давайте посмотрим на характеристики широко используемых материалов дляобработка шестерниЧтобы помочь вам выбрать правильный материал для вашего следующего проекта и легко решить проблему выбора материала.

Что такое обработка шестерни?

Обычно,Мы рассматриваем передачи с модулем менее 1 мм и диаметром менее 10 мм в виде шестерниПолем Они используются в компактном и чрезвычайно требовательном микро-оборудовании, таких как медицинские устройства, роботы и микрорежистры. Это требует, чтобы точность обработки шестерни должна была быть чрезвычайно высокой, а поверхность должна быть такой же гладкой, как зеркало, чтобы обеспечить плавную передачу, низкий уровень шума, высокая эффективность и длительный срок службы.

Обработка этих шестерни очень сложна: небольшой размер затрудняет зажим, а форма, направление и расстояние крошечных зубов должны быть чрезвычайно точными. Допуски размера, округлости, разгона и т. Д. Очень строго контролируются. В то же время,Зубная поверхность должна быть чрезвычайно гладкойЧтобы уменьшить трение и износ.

What is pinion machining?

Как работает обработка шпицки?

1. Препарат точного материала

Выбор материала: обычно используются высокопрочные сплавные стали, нержавеющая сталь или жесткая инженерная пластика.
Предварительное формование: после получения материала первым шагом состоит в том, чтобы сделать пробел рядом с формой передачи. Чтобы сохранить материал и уменьшить количество последующей обработки,точность поворотаили холодный заголовок (то есть для того, чтобы сделать металл формой грубой формой) обычно используется для завершения этого шага.

2. Core Process: обработка формы зубов

С начальным пустым,Наиболее важная часть формы зуба начинает обрабатыватьсяПолем Есть два основных основных метода:

(1) Передалка передач

Принцип очень прост: используйте высокоскоростную вращающуюся, зубчатую плиту и вращающуюся заготовку, чтобы укусить друг друга, как распечатка пресс-формы, и разверните точную форму световой зуба.
Высокие требования к машине:Компьютерная машина с управлением компьютером должна быть использована, оснащенная сверхумной, ультраоцененной HOB (модуль составляет 0,1-0,3, а лезвие должно быть алмазом, что более сложнее и устойчива к износу).
Точность является ключом: сама машина должна быть особенно устойчивой, ошибка положения не может превышать 0,003 мм каждый раз, когда она повторяется, и шпиндель должен качаться менее чем на одну тысяку миллиметра (1 микрон), когда он вращается.

(2) Передалка передач

Обычно используется для обработки специальных структур. Некоторые формы передач не могут быть забиты, например, с зубами внутри или несколько шестерни, сложенных вместе (мультисвязанные шестерни), так что можно использовать только передвижение.
В нем используется очень маленький (2 мм) маленький шестерня, который прыгает вверх и вниз на высокой скорости, чтобы вырезать зубы один за другим.

3. Тонкая технология обработки и литья

Иногда для достижения лучшей производительности или процесса особенно затруднено материалы,используются более сложные методы формования:

Холодный экструзиовый литье:

Короче говоря, это использовать очень твердую форму под большим давлением, чтобы напрямую сжать металлический пробел в форму шестерни, как замесив пластинин. Это не резание.
Металлическая текстура внутри поверхности передачи экструдированной передачи непрерывна и полна, без каких -либо следов резки, и общая прочность может быть увеличена более чем на 30%. Поэтому мы часто используем этот метод для обработки этих маленьких итребовательные передачи в часахПолем

Порошковая металлургия:

Используйте ультра-плановый металлический порошок или керамический порошок,сначала введите его в форму, как впрыски получите зеленую заготовку с формой, которая очень близко к конечному продукту, а затем нагрейте ее при высокой температуре, чтобы спекать и формировать ее.
Очевидные преимущества: комплексные зубы могут быть сделаны непосредственно, такие как спиральные шестерни и шестерни для елочки, а готовый продукт в основном не имеет заусенцев, что экономит последующий процесс.

4. Финальный процесс отделки

После грубой обработки или формирования формы зуба точность поверхности может не соответствовать стандартной, и требуется дальнейшая отделка:

Прецизионное бритье: используйте резак для бритья со специальным лезвием, чтобы аккуратно выцарапать поверхность зуба с свернутыми/вставленными зубами,Удаление только небольшого металла толщиной около 5-10 микрон, делая поверхность зуба более гладкой и более регулярной.
Отчастие: пусть снаряжение и керамическое колесо с абразивной керамикой укусают друг друга, контактируя во время поворота. Используя крошечное трение между ними и эффект абразива, крошечные недостатки немного заземляются, а поверхность зуба дополнительно отполирована, а шероховатость поверхности может достигать очень низкого уровня (значение RA лучше 0,1 микрона).
Химическая механическая полировка: если поверхность зуба должна быть чрезвычайно гладкой и достигать зеркального эффекта (например, используется в точном медицинском оборудовании), используйте CMP.Этот метод может получить поверхность зуба с сверхвысокой точной отделкой(RA менее 0,05 микрон).

5. Обеспечить качество

Независимо от того, насколько хорошо проходят шестерни, они должны быть строго осмотрены, чтобы обеспечить качество:

Основное оборудование для инспекции:JS обычно использует специальную машину измерения координат, контролируемая компьютером, который может точно измерить ключевые параметры передач, в основном, включая:

Точен ли профиль зуба?
Направление зубов искажено?
Все ли зубы равномерно распределены по центру?

Регулировка в реальном времени: самое главное, что обнаруженные данные могут быть непосредственно сообщены обработке. Машина может немедленно точно настроить траекторию движения инструмента на основе этих результатов и компенсировать ошибку, только что измеренную на следующей заготовке или последующих этапах обработки. Сформируйте автоматический цикл измерений, коррекции и переработки, чтобы убедиться, что шестерни идеальны.

Технические трудности и решения:

Испытание	Ключевые технические контрмеры для JS
Режущие инструменты склонны к деформации/поломке	Алмазный/кубический нитрид бора (CBN) Рукающие инструменты с покрытием.
Деформация зажигания маленькой заготовки	Вакуумная всасывающая чашка/упругое приспособление с низким напряжением.
Режущее тепло вызывает размерный дрейф	Микро смазовать (MQL) низкотемпературная резка.
Заусенцы трудно удалить	Электролитическое развеяние/плазменное травление.

The working process of small gear machining

Какие материалы используются для обработки шестерни?

Наиболее часто используемые металлические материалы

1. Высокопрочная сплавная сталь:

Carbrizing Steel: например, SCM415 Японии, 20 -мрмти Китая и 8620 Соединенных Штатов.
Утоление стали: сталь с высоким содержанием углерода, такая как SUJ2 и GCR15.

Технология обработки:

Карбинизируя и гаситель: сделайте поверхность шестерни очень жесткой (до HRC58-62), очень устойчивой к износу, в то время как ядро поддерживает хорошую вязкость и нелегко сломаться.Таким образом часто используются небольшие редукторы в автомобиляхПолем
Термическая обработка вакуума: особенно подходит для обработки очень малых и чрезвычайно высоких шестерни (модуль менее 0,3 мм), что может эффективно снизить деформацию передачи.

Преимущества: шестерня из этого материала является особенно долговечной, может выдерживать большую силу и нелегко сломать и иметь хорошее воздействие. Они наиболее подходят для мест, где вам нужно оказывать силу и усердно работать.

2. нержавеющая сталь

Аустенитная нержавеющая сталь: очень устойчивая к коррозии, не легко ржаветь, мы часто используем еешестерни в медицинском оборудованииили продовольственный механизм, который необходимо часто чистить или подвергать воздействию специальных сред.
Мартенситная нержавеющая сталь: она может быть ожесточена путем термообработки (поверхностная твердость может превышать HRC50) и относительно устойчива к износу.
Особые требования: шестерни, как в хирургических роботах, также должныПропустите специальную сертификацию биобезопасности (например, ISO 10993)Полем

3. Специальные сплавы

Титановый сплав: легкий, сильный и особенно коррозионный резистентный. Используется в маленьком иСистемы критического привода в самолетах и космическом кораблеПолем
Медный сплав: он обладает определенным эффектом смазки и хорошей способностью поглощения шока. Он часто используется в небольших передачах трансмиссии в некоторых прецизионных инструментах.

Инженерные пластмассы

1. Общие инженерные пластмассы

Материал	Характеристика	Сценарии приложения
POM (полиоксиметилен)	Высокая жесткость, низкий коэффициент трения, простые в обработке.	ПРИНТЕР ПЕРЕДАЧА.
PA66+стекловолокно	Улучшенная температурная устойчивость (120 ℃) и сопротивление ползучести.	Автомобильная витрина приводная механизм.
Peek (Polyetheretherketone)	260 ℃ температурная устойчивость и химическая коррозионная стойкость.	Высокая температурная передача полупроводникового оборудования.

2. Специальные модифицированные пластмассы

Заполнен графитом/PTFE: улучшение самосмножения (без масла среды).
Углубное волокно: улучшение жесткости и размерной стабильности (шестерни для робота).

Materials used in pinion machining

Какие факторы следует учитывать при выборе правильного материала для обработки шестерни?

1. Условия труда и требования к нагрузке

(1) Тип нагрузки и размер:

Крутящий момент и изгибающее напряжение обработки шестерни напрямую влияют на уровень силы корня зуба и поверхности зуба. Чем больше нагрузка, тем выше требуется прочность материала.
Если у системы частые запуска, остановки, перегрузки или внешние шоки, материал должен иметь хорошую жесткость, чтобы противостоять этим внезапным силам.

(2) Скорость:

Чем быстрее вращается шестерня, тем больше тепла генерируется, и чем больше динамическая нагрузка и сила инерция, которой она подвергается. Это вызывает более высокие требования к высокой температуре материала, способности сопротивляться утомляемому повреждению и устойчивости к износу. На высоких скоростях вес материала также может влиять на момент инерции, который необходимо учитывать.

(3) Рабочая среда:

Температура: высокая температура сделает материал более мягким, уменьшает прочность и твердость и может даже вызвать медленную деформацию. Низкая температура сделает материал хрупким и уменьшит вязкость. При выборе материалов убедитесь, что материалы могут поддерживать необходимую производительность при рабочей температуре.
Коррозия: если обработка шестерни подвергается воздействию влаги, кислоты, щелочи, солевого спрея или других коррозионных сред, коррозия значительно снизит усталостную прочность материала. В этом случае необходимоВыберите коррозионные материалы или защитите поверхность шестерни(например, покрытие, гальванизация).

2. Функциональные требования шестерни

Прочность и жесткость являются основой: корень зуба является анти-изгибающим и анти-зубным разрывом, а контакт поверхности зуба является анти-кипением и прокол. Ключ - прочность урожая, прочность на растяжение, изгибание и контактная усталость от прочности материала.
Зубная поверхность должна быть жесткой и устойчивой к износу: твердость поверхности контакта должна быть высокой, чтобы сопротивляться абразивным царапинам и клевете, и и износ, а такжеизносостойкость зависит непосредственно от твердости поверхностиПолем
Прочность: материал должен быть жестким и предотвратить хрупкий перелом. Высокая сила и высокая прочность трудно учитывать. Стальная сталь часто выбирается для удара, а для стабильной нагрузки выбирается сталь с высокой утолщностью.
Функция устойчивости к усталости: шестерна неоднократно напряжена, а утомляемое повреждение (поломка зубов, ячечка) является основной причиной. Изгибание и контактные ограничения усталости имеют решающее значение.
Отставление размерной стабильности: точные требования к обработке шестерни высоки. Выбор материала должен учитывать укрепление, деформацию небольшой тепловой обработки и удобство для последующей коррекции шлифования.
Легкий вес: когда авиация, автомобили и т. Д. Необходимо уменьшить вес, легкие материалы (алюминиевый сплав, инженерные пластмассы, металлургия порошка) или легкий дизайн могут быть выбраны при обеспечении прочности и жесткости.

3. Теплоемкость материалов

Утверждаемость: способность материала получить необходимую твердость, особенно когда размер большой. Веды невелики по размеру, а отверстие, как правило, не является большой проблемой, но необходимо учитывать однородность.
Деформация термообработки: изменения размера и формы, вызванные различными материалами и процессами термообработки, сильно различаются.Деформация термической обработки является одним из основных факторов, влияющих на точность шестерниПолем Необходимо выбрать материалы с хорошей обработкой тепловой обработки и небольшой деформацией, или зарезервировать достаточную маржу для последующей отделки. Карбинизирование гашения и индукционного гашения часто используются для твердых зубов.

4. Особенность шестерни

Риск отказа: в передаче, обработка шестерни имеет небольшое количество зубов, и каждый зуб участвует в сетке больше раз. Теоретически, это более склонно к усталости, чем большие передачи. Выбор материалов должен больше сосредоточиться на их усталости и прочности поверхности.
Размер дизайна: небольшой размер относительно легче затвердеть, а процесс термообработки может иметь больше возможностей для отбора.

Что более прочные, стальные или пластиковые шестерни?

1. Стальные шестерни обычно более долговечны и имеют более длительный срок службы:

Материал прочный и твердый: сама сталь очень прочная и твердая, может выдерживать большую силу и особенно устойчива к износу. Это означает, что при той же тяжелой работе стальные зубы нелегко носить плоские или вытирать из формы.
Устойчивость к тепла и давлению: он может выдержать более высокую рабочую температуру, большее давление и кручение силы, и после долгого времени тяжелой работы нелегко устать и деформировать или взломать.
Преимущество жизни: в целом, в местах, где требуется тяжелая работа, высокая сила, высокая скорость или высокая температура окружающей среды, обработка стальной шестерни даст вам более длительное время.

2. Пластиковые шестерни, как правило, не такие износостойкие, как сталь:

Опасается тепла и деформации: пластмассы имеют тенденцию смягчать и деформировать при воздействии высоких температур, и их сила также плохая. При непрерывной сильной силе или высокоскоростном вращении он с большей вероятностью будет носить, трещиться или деформировать напрямую.
Боясь старения: некоторые пластмассы со временем станут хрупкими, или их результаты ухудшатся после контакта с определенными маслами и химическими веществами.
Легкий и тихий: преимущества пластика - это легкий вес, тихая работа, и во многих случаях не требуется дополнительного смазания и технического обслуживания, и это не будет ржаветь.

Наши рекомендации по выбору:

Если вам нужно выдерживать износ и использовать его в течение длительного времени, стальные шестерни являются первым выбором. Например, ключевые передачи в коробке передач автомобилей и детали, ответственные за мощную трансмиссию на заводских машинах.
Если вы больше заботитесь о легком весе, низком шуме и нескольких ограничениях окружающей среды, можно использовать пластиковые зубчатые колеса и более экономически эффективные. Например, обработка шестерни в игрушках иСветопогруженные передачи в домашних устройствах таймеры прибораПолем

Steel and plastic gears

Сокращает ли выбор дешевых материалов жизнь шестерни?

Вообще говоря, выбор дешевых материалов, вероятно, сократит срок службы небольших передач, но это зависит от того, как изменить материалы и где используются шестерни.

1. Измените на худшие материалы (такие как пластик на сталь):

Это почти наверняка сократит жизнь обработки шестерни. Пластмассы намного хуже стали по прочности, теплостойкости и износостойкости. Если пластик используется там, где сталь следует использовать для экономии денег,передачи легко деформируются, изношены или потрескаются под высокой силой, высокой скоростью или высокой температурой, а жизнь сильно сокращена.

2. Используйте более дешевые аналогичные материалы:

Это рискованно. Не на 100% уверен, что что -то пойдет не так, но вероятность того, что что -то пойдет не так, выше.
Например, дешевая сталь может иметь больше примесей, плохой термообработки или более низкого уровня прочности. Этот вид обработки шестерни с большей вероятностью деформируется, носит быстрее или легко производит усталость металла при тяжелых нагрузках. Это может не сломаться немедленно, но определенно не так долговечно, как хорошая сталь, и продолжительность жизни может быть снижена неосознанно.

Или использовать более дешевый пластик, который может быть более мягким, более боясь тепла и более подверженным старению и хрупкости. В той же среде использования он сломается быстрее.

Ключевые моменты, чтобы отметить:

Если обработка шестерни является просто мягким вращением в домашнем блендере, может быть хорошо использовать более дешевые материалы. Но если этовращение на высокой скорости на заводской машине, экономить деньги на материалах очень рискованно, и существует высокая вероятность раннего удара.
Что означает дешевый? Например, пластик используется, когда следует использовать сталь? Или тот же материал плохого качества? Очевидно, что первый оказывает большее влияние, но у второго также может быть большой риск.

Наши советы по экономии денег:

Тщательно подумайте о том, сколько усилий необходимо снаряжение: если сила действительно мала, скорость медленная, а окружающая среда не резкая, вы можете выбрать правильный пластик.
Найдите надежного поставщика: один и тот же нейлон или сталь, разные производители делают совершенно другое качество.Найдите уважаемого поставщика, использование обычных и более дешевых материалов, как правило, безопаснее, чем найти фирменного производителя.

Краткое содержание

Обработка шестерни, нелегко выбрать для него материалы. В JS мы знаем, что для этого требуется всесторонняя оценка прочности, выносливости, износостойкости, износа, а также обработки и производства.Наша профессиональная командаглубоко поймут характеристики различных материалов, тщательно сочетает рабочие сценарии и требования к производительности обработки шестерни и сделает точный выбор.

Пожалуйста, помните, что для систем точной передачи, высокопроизводительные материалы, которые JS совпадает с шестернами, непосредственно определяет, может ли вся система работать в долгосрочной и надежной и надежной, что является основной ценностью нашей технологии.

Отказ от ответственности

Содержание этой страницы предназначено только для информационных целей.JS SeriesНикаких представлений или гарантий каких -либо видов, явных или подразумеваемых не представлены относительно точности, полноты или достоверности информации. Не следует выяснить, что параметры производительности, геометрические допуски, конкретные конструктивные функции, качество материалов и тип или качество изготовления, которые сторонний поставщик или производитель предоставит через сеть Longsheng. Это обязанность покупателяПопросите цитату для деталейЧтобы определить конкретные требования для этих частей.Пожалуйста, свяжитесь с нами, узнайте больше информацииПолем

JS Команда

JS-ведущая отраслевая компанияСосредоточьтесь на пользовательских производственных решениях. С более чем 20 -летним опытом работы более 5000 клиентов, мы сосредоточены на высокой точностиОбработка с ЧПУВИзготовление листового металлаВ3D -печатьВИнъекционное формованиеВметаллическая штамповка,и другие универсальные производственные услуги.
Наша фабрика оснащена более чем 100 современными 5-осевыми обрабатывающими центрами и является сертифицированным ISO 9001: 2015. Мы предоставляем быстрые, эффективные и высококачественные производственные решения для клиентов в более чем 150 странах мира. Будь то низкое объем производства или массовая настройка, мы можем удовлетворить ваши потребности с самой быстрой доставкой в течение 24 часов. выбиратьJS TechnologyЭто означает выбор эффективности, качества и профессионализма.
Чтобы узнать больше, посетите наш сайт:jsrpm.com

Часто задаваемые вопросы

1. Что является основным соображением при выборе материалов?

Основным фактором выбора материалов для шестерни является соответствие требованиям к производительности условий труда, соответствия осуществимости технологии обработки и, наконец, оптимизировать экономическую эффективность. Например, сплавная сталь используется в тяжелых сценариях, нержавеющая сталь выбирается в коррозийной среде, а экономичная углеродистая сталь используется в обычных условиях труда.

2. Когда использовать нержавеющую сталь?

Нержавеющая сталь подходит для сценариев с высокой коррозией или строгими требованиями к чистоте. Например, когда механизмы оборудования для переработки пищевых продуктов подвергаются воздействию кислотных и щелочных моющих средств, судовые шестерни подвергаются воздействию среды соляного распыления, или медицинское оборудование должно часто дезинфицировать. В настоящее время некоторая резкая экономика приносится в жертву в обмен на коррозионную стойкость, но стоимость на 40% -60% выше, чем углеродная сталь.

3. Каковы преимущества сплавной стали?

Сплава Слисты улучшает производительность ядра, добавляя такие элементы, как хром и никель: значительно улучшает прочность и твердость, сохраняя при этом хорошую прочность. Увеличивает устойчивость к износу и устойчивость к усталости и продлевает срок службы. Получает тонкую регулировку производительности посредством термической обработки. Подходит для жестких условий труда, таких как тяжелые нагрузки и высокие скорости, хотя стоимость выше, чем углеродистая сталь, она обладает превосходными показателями затрат.

4. Связаны ли требования к отделке с материалами?

Требования к отделке напрямую связаны с свойствами материала. Твердость материала влияет на выбор инструмента и отделку поверхности. Пластичность связана с контролем заряда. Стабильность термической обработки определяет точность размеров. Различные материалы требуют целевой настройки параметров резки.

Ресурс

Пластик

Стойка и шестерня

Формирование передач

Longsheng