Зубофрезерование, шевингование и шлифование: разрывы в классах DIN и сравнение затрат
Зубофрезерование обеспечивает DIN 7-9, шевингование DIN 6-7 до термообработки, шлифование DIN 4-6. Сравните классы DIN, значения Ra и относительные затраты, чтобы выбрать правильный процесс.
Сводка возможностей
PinyiGear охватывает всю производственную цепочку — зубофрезерование, долбление, шевингование и шлифование — для модулей зубчатых колёс от M0.5 до M12, с наружными диаметрами до Φ600 мм. Качество зубьев достигает DIN 5. Цементация, газовое азотирование и полный спектр услуг по контролю поддерживают это, включая приборы для измерения профиля, винтовой линии и шага, а также испытания на твёрдость и металлографический анализ.
Определение класса точности зубчатого колеса
Класс точности зубчатого колеса выражает, насколько строго контролируются отклонение шага, отклонение профиля, отклонение винтовой линии и радиальное биение зубчатого колеса. Основополагающими документами являются GB/T 10095.1 (согласован с ISO 1328) и DIN 3962. Числа охватывают диапазон от 0 до 12, причём более высокая точность соответствует меньшим значениям. В реальных задачах точность чаще всего находится между классами 6 и 9: класс 9 подходит для тихоходных, грубых приводов; класс 8 охватывает обычное машиностроение; класс 7 служит для станков и автомобильных трансмиссий; класс 6 подходит для точных высокоскоростных применений.
Три типа отклонений определяют класс:
- Суммарное накопленное отклонение шага (Fp) — погрешность шага, суммированная за один полный оборот; это определяет плавность хода.
- Отклонение профиля (fα) — разрыв между реальной боковой поверхностью и идеальной эвольвентой; это определяет удар при зацеплении.
- Отклонение винтовой линии (Fβ) — насколько след контакта отклоняется по ширине зубчатого венца; это определяет распределение нагрузки.
Ориентировочные значения допусков для DIN 6, 7 и 8 (модуль 3 мм, делительный диаметр 100 мм, согласно ISO 1328-1):
| DIN 8 | Показатель погрешности | DIN 6 | DIN 7 |
|---|---|---|---|
| ≈50 µm | Fp суммарное накопленное отклонение шага | ≈25 µm | ≈35 µm |
| ≈20 µm | fα отклонение профиля | ≈10 µm | ≈14 µm |
| ≈22 µm | Fβ отклонение винтовой линии | ≈11 µm | ≈16 µm |
Эти числа служат только для ориентира; точные значения приведены в таблицах стандартов.
Сравнение трёх методов нарезания и отделки
Когда зубчатое колесо выходит за пределы допуска чертежа, причиной часто является производственный маршрут. Зубофрезерование обеспечивает GB/DIN 7–9 в серийном производстве с Ra 1.6–3.2 µm. Шевингование достигает DIN 6–7, однако оно должно выполняться до термообработки. Шлифование надёжно обеспечивает DIN 4–6 и является основным средством исправления деформации после цементации. Приблизительные соотношения затрат составляют 1 : 1.4–1.8 : 2.5–4 при зубофрезеровании в качестве базового уровня, и каждое улучшение класса обходится непропорционально дороже — соответствие процесса задаче лучше, чем погоня за ненужной точностью.
| Шлифование | Параметр | Зубофрезерование | Шевингование |
|---|---|---|---|
| DIN 4–6 | Достижимая точность | DIN 7–9 | DIN 6–7 |
| 0.4–0.8 µm | Шероховатость поверхности Ra | 1.6–3.2 µm | 0.8–1.6 µm |
| после термообработки | Момент выполнения | до или после термообработки | только до термообработки |
| 2.5–4 | Относительная стоимость | 1.0 (базовый уровень) | 1.4–1.8 |
| низкая | Производительность | высокая | высокая |
| приводы класса 6 и точнее | Типичное применение | приводы общего назначения класса 8–9 | мягкие зубчатые колёса класса 7, перед азотированием |
Зубофрезерование
Червячная фреза и заготовка вращаются совместно в непрерывном процессе обкатки: одному обороту заготовки соответствует подача фрезы на соответствующее число зубьев, и полная глубина зуба прорезается за один проход. Это подходит для быстрого крупносерийного производства цилиндрических зубчатых колёс внешнего зацепления. Нешлифованные зубья после зубофрезерования имеют точность DIN 7–9 с Ra 1.6–3.2 µm. Диапазон модулей широк (M0.5–M40), циклы занимают минуты, а удельная стоимость снижается после окупаемости инструмента.
Шевингование
Шевер входит в зацепление с зубчатым колесом и снимает мельчайшую стружку с боковых поверхностей. Он применим только к мягким зубчатым колёсам до термообработки (твёрдость боковой поверхности примерно ниже HRC 45). Шевингованные детали достигают DIN 6–7 с Ra 0.8–1.6 µm, обеспечивая солидную производительность при стоимости между зубофрезерованием и шлифованием. Одна оговорка: последующая цементация может снизить точность на 1–2 класса, поэтому шевингование часто идёт рука об руку с низкодеформационным азотированием или служит этапом перед шлифованием.
Шлифование
Здесь абразивный круг срезает материал с боковых поверхностей. Это основной отделочный маршрут для закалённых зубчатых колёс (HRC 50+), устраняющий коробление, оставшееся после цементации. В серийном производстве достигается DIN 5–6; единичные детали могут достигать DIN 4 с Ra 0.4–0.8 µm. Затраты превышают зубофрезерование и шевингование, а циклы самые медленные — измеряются десятками минут на каждую деталь.
Пять вопросов для выбора процесса
- Какой класс указан на чертеже? DIN 6 или лучше → шлифование; DIN 7 в серии → шевингование плюс азотирование; DIN 8–9 → зубофрезерование без дальнейшей отделки.
- Какая термообработка задана? Цементация требует припуска плюс операции шлифования; азотирование или улучшение могут быть оставлены как после механической обработки.
- Каков размер партии? Свыше тысячи единиц шевинговальный инструмент становится экономичным; небольшие точные партии проще шлифовать.
- Какова геометрия? Для внутренних зубчатых колёс и ступенчатых блоков требуется долбление или внутреннее шлифование, поскольку зубофрезерование не может их обработать.
- Насколько жёсткий график? Очереди на шлифование длинные; срочная работа может благоприятствовать зубофрезерованию или шевингованию с скорректированными допусками.
Полная производственная цепочка (цементируемое зубчатое колесо)
Заготовка → ковка → нормализация (HB 160–190) → черновое точение → зубофрезерование (оставлен припуск 0.2–0.4 мм под шлифование) → цементация и закалка (HRC 58–62) → шлифование → окончательный контроль (профиль, винтовая линия, шаг, длина общей нормали)
Три соображения:
- Недостаточный припуск оставляет боковую поверхность необработанной; избыточный припуск увеличивает время шлифования и риск прорезания цементованного слоя.
- Глубина цементованного слоя масштабируется с модулем: m × 0.15–0.25, так что для M4 получается 0.8–1.2 мм.
- Азотирование может исключить операцию шлифования: 40Cr и 38CrMoAl смещаются всего на 0.02–0.05 мм при азотировании, позволяя шевингованным зубчатым колёсам сразу проходить азотирование и всё ещё соответствовать классу 7.
Точность — это средство, а не цель; цель — правильный класс при приемлемой стоимости. Предоставьте ваш рабочий цикл, размер партии и подход к термообработке, и наши инженеры рассмотрят чертёж и вернутся с предложенным маршрутом и ценами. Свяжитесь через сайт PinyiGear или используйте страницу запроса расценок — поделитесь чертежами или рабочими данными (мощность, скорость, модуль, класс точности, размер партии) для бесплатной оценки процесса.
Связанные материалы
- ПродукцияКонические колёса — прямые и спиральные
- Техническая статьяВыбор маршрута зубообработки: сравнение зубофрезерования, долбления, шевингования и шлифования
- Техническая статьяКонтроль точности зубчатых колёс: руководство по ISO 1328 и AGMA 2015
- Техническая статьяСравнение сталей для зубчатых колёс: 20CrMnTi, 40Cr, 42CrMo и 17CrNiMo6