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尽管小齿轮很小，但它在精确的机械设备中起着关键作用，但必须稳定地传输功率并准确地控制运动。可以使用这个小部分的时间，以及其性能实际上取决于您选择制作的材料。不同的材料，例如耐用的钢，防锈的黄铜或轻型工程塑料，每种材料都有自己的优势和缺点和适用的场景。

接下来，让我们看一下常用材料的特征小齿轮加工为了帮助您为下一个项目选择正确的材料，并轻松解决材料选择问题。

什么是小齿轮加工？

通常，我们将齿轮视为小于1mm，直径小于10mm的齿轮作为小齿轮。它们用于紧凑且苛刻的微设备，例如医疗设备，机器人关节和微型还原器。这要求小齿轮加工精度必须非常高，并且表面必须像镜子一样光滑，以确保光滑的传输，低噪声，高效率和寿命长。

加工这些小齿轮非常具有挑战性：小尺寸使夹紧变得困难，而微小牙齿的形状，方向和间距必须非常准确。大小，圆度，跳动等的公差非常严格控制。同时，牙齿表面必须非常光滑减少摩擦和磨损。

小齿轮加工如何工作？

1。精密材料准备

• 材料选择：常用的是高强度合金钢，不锈钢或硬工程塑料。
• 初步成型：获得材料后，第一步是将空白靠近齿轮的形状。为了节省材料并减少后续处理的量，精确转弯或冷标（即使金属形成粗糙的形状）通常用于完成此步骤。

2。核心过程：牙齿形状加工

在初始空白的情况下，最关键的牙齿形状部分开始处理。有两种主要的主流方法：

（1）齿轮滚动

• 该原理非常简单：使用高速旋转，齿状炉灶和旋转的工件互相咬，就像打印出模具，并滚动出精确的牙齿形状。
• 高机器要求：必须使用由计算机控制的CNC齿轮摩托车，配备了超小型的超精确炉灶（模量小至0.1-0.3，并且刀片必须镀钻，这更难且更具耐磨性）。
• 精度是关键：机器本身必须特别稳定，每次重复重复时的位置误差不得超过0.003 mm，并且主轴旋转时必须不到千分之一的毫米（1微米）。

（2）齿轮滚动

• 通常用于处理特殊结构。某些齿轮形状无法塑造，例如里面有牙齿的齿轮或几个齿轮堆叠在一起（多链接齿轮），因此只能使用齿轮滚动。
• 它使用了一个很小的（2mm）的小型齿轮切割器，该切割机以高速上下跳跃以一一剪掉牙齿。

3。精细的小齿轮加工和成型技术

有时，为了获得更好的性能或过程，特别难以切割的材料，使用了更复杂的成型方法：

冷挤压成型：

• 简而言之，它是在巨大的压力下使用非常硬的模具将金属毛坯直接挤入齿轮形状，例如揉捏塑料。这不是切割。
• 挤出齿轮齿轮表面内的金属纹理是连续而完整的，没有任何切割痕迹，并且总强度可以提高30％以上。因此，我们经常使用这种方法来处理那些小的手表中苛刻的装备。

冶金粉：

• 使用超细金属粉或陶瓷粉，首先像注射一样将其注入模具，并获得一个非常接近最终产品的形状的绿色坯料，然后在高温下将其加热至烧结并塑造。
• 明显的优势：可以直接制作复杂的牙齿，例如螺旋齿轮和人字形齿轮，而成品基本上没有毛刺，从而节省了后续过程。

4。最后的整理过程

在牙齿形状进行粗糙处理或形成后，表面精度可能无法达到标准，并且需要进一步完成：

• 精密剃须：使用带有特殊刀片的剃须刀轻轻刮擦滚动/插入的齿轮表面，仅卸下约5至10微米厚的小金属，使牙齿表面更光滑，更常规。
• 磨练：让齿轮和涂有磨料的陶瓷磨练轮咬一口，在转弯时接触。利用它们之间的微小摩擦和磨料的效果，微小的缺陷逐渐磨碎，牙齿表面进一步抛光，表面粗糙度可以达到非常低的水平（RA值大于0.1微米）。
• 化学机械抛光：如果牙齿表面需要非常光滑并达到镜面效果（例如精密医疗设备中使用），请使用CMP。该方法可以获得具有超高精度饰面的牙齿表面（RA小于0.05微米）。

5。确保质量

无论齿轮的制造能力如何，都必须严格检查它们以确保质量：

核心检查设备：JS通常使用特殊的计算机控制坐标测量机，可以准确测量齿轮的关键参数，主要包括：

• 牙齿轮廓准确吗？
• 牙齿的方向偏向吗？
• 所有牙齿都均匀地分布在中心周围吗？

实时调整：最重要的是，可以直接告知检测到的数据。该机器可以根据这些结果立即微调工具的运动轨迹，并补偿仅在下一个工件或随后的处理步骤中测得的错误。形成一个自动测量，校正和后处理的自动循环，以确保齿轮是完美的。

技术困难和解决方案：

挑战	JS的关键技术对策
切割工具容易变形/破裂	钻石/立方硼硝酸盐（CBN）涂层切割工具。
小工件夹紧变形	真空吸力杯/低应力弹性灯具。
切割热量会导致尺寸漂移	微润滑（MQL）低温切割。
毛刺很难去除	电解脱发/等离子体蚀刻。

小齿轮加工使用了哪些材料？

最常用的金属材料

1。高强度合金钢：

• 渗碳钢：例如日本的SCM415，中国的20crmnti和美国的8620。
• 淬火钢：高碳铬轴承钢，例如Suj2和GCR15。

处理技术：

• 渗碳和淬火：使小齿轮的表面非常坚硬（直至HRC58-62），非常耐磨损，而核心则保持良好的韧性，并不容易折断。汽车中的小还原齿轮通常以这种方式使用。
• 真空热处理：特别适合处理非常小且极高的精确齿轮（模块小于0.3mm），这可以有效地降低齿轮变形。

优点：该材料制成的小齿轮特别耐用，可以承受强大的力量，并且不容易折断，并且具有良好的抗冲击力。它们最适合您需要施加力量和努力工作的地方。

2。不锈钢

• 奥氏体不锈钢：非常耐腐蚀，生锈并不容易，我们经常在医疗设备中的小齿轮或需要经常清洁或暴露于特殊环境的食品机械。
• Martensitic不锈钢：可以通过热处理（表面硬度超过HRC50）来硬化，并且相对耐磨。
• 特殊要求：像手术机器人一样的小齿轮也必须通过特殊生物安全认证（例如ISO 10993）。

3。特殊合金

• 钛合金合金：轻，浓，尤其是耐腐蚀的。它用于小型飞机和航天器中的关键驱动系统。
• 铜合金：它具有一定的润滑作用和良好的减震能力。它通常用一些精确的仪器用于传输小齿轮。

工程塑料

1。通用工程塑料

材料	特征	应用程序方案
POM（聚乙烯）	高刚度，低摩擦系数，易于处理。	打印机纸喂食装备。
PA66+玻璃纤维	改善温度抗性（120℃）和蠕变抗性。	汽车窗机驱动器齿轮。
窥视（聚醚酮）	260℃温度耐药性和化学腐蚀性。	半导体设备的高温传输。

2.特殊修饰的塑料

• 充满石墨/PTFE：改善自润滑（无油环境）。
• 碳纤维增强：提高刚度和尺寸稳定性（机器人关节齿轮）。

选择适当的小齿轮加工材料时应考虑哪些因素？

1。工作条件和负载要求

（1）负载类型和大小：

• 小齿轮加工的扭矩和弯曲应力直接影响牙齿根和牙齿表面的力水平。负载越大，所需的材料强度就越高。
• 如果系统频繁启动，停止，过载或外部冲击，则材料需要具有良好的韧性才能承受这些突然的力。

（2）速度：

齿轮旋转的速度越快，产生的热量就越大，并且动态载荷和惯性力所承受的速度越大。这对材料的高温强度，抵抗疲劳损伤的能力和耐磨性提高了需求。在高速的情况下，材料的重量也可能影响惯性时刻，需要考虑。

（3）工作环境：

• 温度：高温会使材料柔软，降低强度和硬度，甚至可能导致缓慢的变形。低温将使材料变脆并降低韧性。选择材料时，请确保材料可以在工作温度保持所需的性能。
• 腐蚀：如果小齿轮加工暴露于水分，酸，碱，盐喷雾或其他腐蚀性环境中，则腐蚀将大大降低材料的疲劳强度。在这种情况下，有必要选择耐腐蚀材料或保护小齿轮表面（例如涂层，电镀）。

2。小齿轮的功能要求

• 强度和刚度是基础：牙根是抗弯曲和抗齿断裂，牙齿表面接触是抗凹和剥落的。关键是材料的屈服强度，拉伸强度，弯曲和接触疲劳强度。
• 牙齿表面必须坚硬且耐磨损：接触表面硬度必须高才能抵抗擦伤和粘合剂磨损，并且耐磨性直接取决于表面硬度。
• 韧性：材料必须坚固并防止脆性断裂。高强度和高韧性很难考虑到。通常选择碳化钢以进行撞击，并选择高硬度淬火钢以进行稳定载荷。
• 疲劳性抗性功能：小齿轮反复压力，疲劳损伤（牙齿折断，点缀）是主要原因。弯曲和接触疲劳极限至关重要。
• 尺寸稳定性：小齿轮加工的精度要求很高。材料选择应考虑可耐用性，较小的热处理变形以及随后的磨削校正的便利性。
• 轻量级：当航空，汽车等时，都需要减轻体重，轻巧的材料（铝合金，工程塑料，冶金粉）或轻量级设计，同时确保强度和僵硬。

3。材料的热处理性

• 坚固性：材料获得所需硬度的能力，尤其是当大小很大时。小齿轮的尺寸很小，可硬度通常不是一个大问题，但是需要考虑统一性。
• 热处理变形：不同材料和热处理过程引起的大小和形状变化差异很大。热处理变形是影响小齿轮精度的主要因素之一。有必要选择具有良好热处理加工性和较小变形的材料，或保留足够的边距以进行后续完成。渗碳和诱导淬火通常用于硬牙表面。

4。小齿轮的特殊性

• 故障风险：在齿轮列车中，小齿轮加工的牙齿数量少，每颗牙齿都会参与更多的时间。从理论上讲，它比大齿轮更容易出现疲劳失败。材料的选择应更多地关注其疲劳强度和表面耐用性。
• 设计尺寸：小尺寸相对容易变硬，并且热处理过程可能有更多的选择空间。

哪个更耐用的钢或塑料齿轮？

1。钢齿轮通常更耐用，寿命更长：

• 材料坚固而坚硬：钢本身非常坚固且坚硬，可以承受很多力，并且特别抵抗佩戴。这意味着，在同样的艰苦工作下，钢齿不容易磨损或挤出形状。
• 耐热性和压力性：它可以承受较高的工作温度，更大的压力和扭转力，并且在艰苦的工作中，疲倦，变形或破裂并不容易。
• 生命优势：通常，在需要大量工作，高力，高速或高环境温度的地方，钢齿轮加工将为您提供更长的时间。

2。塑料齿轮通常不如钢耐磨损：

• 害怕热量和变形：塑料在暴露于高温时会变软和变形，而且其强度也很差。在连续的强力或高速旋转下，它更有可能直接磨损，破裂或变形。
• 害怕衰老：随着时间的流逝，某些塑料会变得脆弱，或者它们的性能在与某些油和化学物质接触后会恶化。
• 轻巧和安静：塑料的优势是轻巧，安静的操作，在许多情况下，不需要额外的上油和维护，也不会生锈。

我们的选择建议：

• 如果您需要承受磨损并长时间使用磨损，则钢齿轮是首选。例如，汽车变速箱中的钥匙齿轮以及负责工厂机器中高功率变速箱的零件。
• 如果您更多地关心重量轻，低噪声和很少的环境限制，则可以使用塑料齿轮并且更具成本效益。例如，小齿轮加工在玩具和家用电器计时器中的轻齿轮。

选择廉价材料会缩短小齿轮的寿命吗？

一般而言，选择便宜的材料可能会缩短小型齿轮的寿命，但这取决于如何更换材料以及使用齿轮的位置。 ​​

1。更改为较差的材料（例如塑料到钢）：

这几乎可以肯定会缩短小齿轮加工的寿命。塑料的强度，耐热性和抗磨损性远低于钢。如果在应使用钢来省钱的地方使用塑料，齿轮很容易变形，在高力，高速或高温下磨损或破裂，寿命大大缩短。

2。使用较便宜的类似材料：

这是有风险的。不能100％确定某些事情会出现问题，但是出现问题的可能性更高。
例如，廉价钢可能具有更多的杂质，不良的热处理或较低的强度水平。这种小齿轮加工更有可能变形，更快地磨损或在重载下轻松产生金属疲劳。它可能不会立即破裂，但绝对不像优质钢那样耐用，并且寿命可能会在不知不觉中降低。

或使用较便宜的塑料，这可能更柔软，更害怕热量，更容易衰老和脆弱。在相同的使用环境下，它将更快地破裂。

要注意的要点：

• 如果小齿轮加工只是家用搅拌机中的轻柔旋转，则使用更便宜的材料可能是可以的。但是如果是在工厂机器中高速旋转，在材料上节省资金是非常有风险的，并且很有可能提早报废。
• 便宜是什么意思？例如，应使用钢时使用塑料？还是质量差的材料是相同的材料？显然，第一个影响更大，但第二个影响也可能有很大的风险。

我们的省钱技巧：

• 仔细考虑齿轮需要多少力量：如果力真的很小，速度很慢，环境并不苛刻，则可以选择合适的塑料。
• 找到可靠的供应商：相同的尼龙或钢，不同的制造商的质量非常不同。找到知名的供应商，使用常规材料通常比寻找品牌制造商更安全。

概括

小齿轮加工，为其选择材料并不容易。在JS，我们知道这需要对材料的强度，韧性，耐磨性以及加工和制造可行性进行全面评估。我们的专业团队将深入了解不同材料的特征，紧密结合小齿轮加工的工作场景和性能要求，并做出准确的选择。

请记住，对于精确传输系统，JS匹配小齿轮的高性能材料直接确定整个系统是否可以长期运行，这是我们技术积累的核心价值。

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常见问题解答

1。选择材料时的主要考虑是什么？

选择小齿轮材料的主要考虑因素是满足工作条件的性能要求，符合处理技术的可行性，并最终优化成本效益。例如，合金钢用于重型场景，在腐蚀性环境中选择不锈钢，并在普通工作条件下使用经济的碳钢。

2。什么时候使用不锈钢？

不锈钢适合具有高腐蚀或严格清洁要求的场景。例如，当食品加工设备的齿轮暴露于酸和碱洗涤剂时，船舶齿轮会暴露于盐喷雾环境中，或者需要经常消毒。目前，牺牲了一些切削经济以换取耐腐蚀性，但成本比碳钢高40％-60％。

3。合金钢的优势是什么？

合金钢通过添加诸如铬和镍之类的元素来改善核心性能：在保持良好的韧性的同时，显着提高了力量和硬度。增强耐磨性和抗疲劳性，并延长齿轮寿命。可以通过热处理对性能进行精细调整。适用于严酷的工作条件，例如重负荷和高速，尽管成本高于碳钢，但其成本表现出色。

4。完成要求与材料有关吗？

完成要求与材料属性直接相关。物质硬度会影响刀具的选择和表面饰面。延展性与Burr控制有关。热处理稳定性决定了尺寸精度。不同的材料需要针对切割参数的有针对性调整。

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