Cơ sở kiến thức sản xuất bánh răng

Trang này là gì

PinyiGear (Công ty TNHH Cơ điện Đông Quản Phẩm Nhất) là nhà sản xuất bánh răng và linh kiện truyền động tại Hổ Môn, Đông Quản, Trung Quốc. Chúng tôi gia công theo bản vẽ của khách hàng: bánh răng trụ răng thẳng, răng nghiêng, bánh răng côn, trục vít, thanh răng, đĩa xích, trục bánh răng, truyền động từ tính và các biên dạng tùy chỉnh.

Trang này tập hợp kiến thức kỹ thuật mà đội ngũ của chúng tôi sử dụng hàng ngày — cách chọn loại bánh răng, loại thép nào đi với nhiệt luyện nào, các hệ thống độ chính xác khác nhau có ý nghĩa gì, cách đọc báo cáo kiểm tra, và cách một bản vẽ trở thành một lô hàng giao đi. Nội dung được viết cho kỹ sư ở phía bên kia đơn đặt hàng, và cho bất kỳ ai đang tra cứu một dung sai hoặc câu hỏi quy trình cụ thể.

Nếu một chủ đề cụ thể cần đi sâu hơn, thư viện kỹ thuật có các bài viết chuyên sâu về từng chủ đề, và các trang sản phẩm liệt kê những gì chúng tôi thực sự cắt và mài.

Chọn loại bánh răng

Việc lựa chọn được quyết định bởi bố trí trục, hướng tải, tỷ số truyền, giới hạn tiếng ồn và chi phí — theo đúng thứ tự đó. Các trang tiếp thị thường bắt đầu từ loại bánh răng; kỹ sư bắt đầu từ bố cục trục.

Ba lưu ý thực tế xuất hiện trong hầu hết mọi RFQ:

Tiếng ồn. Răng nghiêng ăn khớp dần dần, nên hệ số trùng khớp vượt quá 1 trong suốt quá trình ăn khớp. Ở cùng mô-đun và tải trọng, một cặp răng nghiêng thường chạy êm hơn vài dB so với cặp răng thẳng. Nếu yêu cầu tiếng ồn chặt và các trục song song, răng nghiêng là câu trả lời mặc định; nếu chi phí chiếm ưu thế và tốc độ thấp, răng thẳng thắng.

Lực dọc trục. Bánh răng nghiêng sinh ra lực đẩy. Lực đẩy đó phải được triệt tiêu ở đâu đó — một ổ bi, hoặc một bố trí răng nghiêng kép (xương cá) để triệt tiêu nó. Một khách hàng chuyển từ răng thẳng sang răng nghiêng mà không thay đổi bố trí ổ bi đã tạo ra một hư hỏng mà bản vẽ không thể hiện.

Hiệu suất trục vít. Truyền động trục vít cho tỷ số giảm lớn trong một cấp, nhưng hiệu suất giảm khi góc nâng nhỏ đi. Hiện tượng tự hãm xuất hiện ở góc nâng nhỏ — hữu ích để giữ tải, tốn kém về tổn thất công suất. Đối với truyền động chạy liên tục, hãy kiểm tra ngân sách hiệu suất trước khi lựa chọn.

Vật liệu và xử lý nhiệt

Lộ trình xử lý nhiệt quyết định mác thép, chứ không phải ngược lại. Chỉ riêng tên mác thép không nói lên điều gì về hiệu năng cho đến khi nó được ghép với một phương pháp xử lý.

Ba lộ trình bao phủ phần lớn công việc của chúng tôi:

• Tôi và ram (Q&T). Tôi, sau đó ram để đạt xoocbit ram. HB 240–320 là dải thông thường. Độ dẻo và độ bền cùng có, phù hợp cho bánh răng tốc độ chậm và trung bình mà mặt răng không cần quá cứng.
• Thấm cacbon và tôi. Một mác cacbon thấp được giữ ở 920–950 °C trong môi trường giàu cacbon, sau đó tôi. Bề mặt trở thành mactensit trong khi lõi vẫn cacbon thấp và dai — một lớp da cứng trên lõi mềm. Đây là lộ trình cho bánh răng chịu ứng suất tiếp xúc nặng.
• Thấm nitơ. Ở khoảng 500–570 °C, khí chứa amoniac đưa nitơ vào bề mặt. Biến dạng giữ ở mức thấp vì nhiệt độ thấp, nhưng lớp thấm nông — 0,3–0,6 mm trong thực tế thông thường — điều này giới hạn nó cho bánh răng chính xác môđun nhỏ không cần mài lần cuối.

Các mác thép phổ biến và công dụng của chúng:

Trên cùng một phôi, thép thấm cacbon có chi phí cao hơn khoảng 1,3–1,5× so với thép Q&T. Phần chênh lệch đó mua được tuổi thọ mỏi tiếp xúc: ở cùng tải trọng, mặt răng thấm cacbon thường chịu điểm xước tốt hơn một cấp so với mặt răng Q&T.

Biến dạng là rủi ro của quá trình, không phải độ cứng. Thấm cacbon ở 920–950 °C sau đó tôi dầu để lại ứng suất dư và dịch chuyển kích thước. Các biện pháp đối phó chúng tôi áp dụng là: nung nóng đều và khí quyển kiểm soát, tôi trong đồ gá hoặc tôi ép cho chi tiết thành mỏng, giới hạn chiều sâu lớp thấm đúng theo ứng suất tiếp xúc thực tế yêu cầu, và ở những chỗ quan trọng, ram khử ứng suất trước khi mài tinh. Lớp thấm sâu không tự động tốt hơn — nó kéo dài chu trình, tăng biến dạng và tăng chi phí.

Chiều sâu lớp thấm theo môđun. Chiều sâu lớp thấm hiệu dụng thông thường được quy định theo một tỷ lệ của môđun và được kiểm tra trên một thanh thử đi kèm từ cùng một mẻ. Một bản vẽ chỉ ghi độ cứng, không có chiều sâu lớp thấm và không có vị trí đo, sẽ dẫn đến tranh chấp khi kiểm tra đầu vào.

Các lộ trình gia công

Bốn quy trình chiếm ưu thế, và lựa chọn được dẫn dắt bởi cấp chính xác và sản lượng.

Đường cong chi phí không tuyến tính. Chuyển từ phay lăn sang mài gần như tăng gấp đôi thời gian gia công mỗi chi tiết ở sản lượng nhỏ; kinh tế thay đổi ở sản lượng lớn vì chi phí thiết lập mài được phân bổ. Một bánh răng được quy định ở DIN 5 mà không có lý do chức năng nào là đang trả tiền cho độ chính xác không ai đo.

Phay lăn răng là quá trình sinh — dao phay lăn và phôi quay theo quan hệ đồng bộ, và biên dạng răng hình thành từ bao hình của các lát cắt. Bào răng dùng dao cắt tịnh tiến với cùng quan hệ sinh, đó là lý do nó xử lý được răng trong. Mài sau xử lý nhiệt là bước khôi phục biến dạng do thấm cacbon gây ra; một bánh răng thấm cacbon không được mài sẽ giữ lại biến dạng như một sai số chính xác.

Tiêu chuẩn độ chính xác

Bốn hệ thống xuất hiện trên các bản vẽ chúng tôi nhận được: ISO 1328, DIN 3962/3967, AGMA 2015 và GB/T 10095. Chúng mô tả cùng các sai lệch vật lý với cách đánh số cấp khác nhau, và cách đánh số cấp chạy theo hướng ngược nhau: DIN cấp 1 là chặt nhất, AGMA cấp 16 là chặt nhất.

Cấp DIN và ISO tương thích về mặt số học trong phạm vi thường được nêu trong công việc thương mại; các công thức dung sai đằng sau chúng đủ gần nhau đến mức DIN 6 và ISO 6 được coi là tương đương trong thực tế. AGMA yêu cầu quy đổi, và quy đổi là gần đúng — nó phụ thuộc vào module và đường kính. Một bản vẽ trộn lẫn các hệ thống mà không nêu cơ sở quy đổi là một bản vẽ sẽ gây tranh cãi.

Các sai lệch quan trọng:

• Fp — tổng sai lệch bước tích lũy trên toàn bộ bánh răng. Dẫn dắt sai số truyền động ở tần số thấp.
• fpt — sai lệch bước đơn. Ảnh hưởng đến phân chia tải giữa các răng.
• fα — sai lệch dạng prôfin. Quy định cách răng tiếp xúc dọc theo chiều cao của nó.
• fβ — sai lệch xoắn (hướng). Quy định tiếp xúc từ đầu đến cuối dọc theo chiều rộng mặt răng; là sai lệch gây hại nhất trong bốn loại khi bị lệch, vì nó tập trung tải ở một đầu của răng.

Một bánh răng có thể đạt Fp và không đạt fβ mà vẫn không dùng được trong một bộ truyền êm. Đây là lý do tại sao một báo cáo kiểm tra chỉ liệt kê một hoặc hai thông số không phải là báo cáo — đó là bản tóm tắt.

Đọc báo cáo kiểm tra

Ba điểm đánh giá bị bỏ sót thường xuyên hơn bất kỳ điểm nào khác.

Dung sai đến từ đâu. Mọi giới hạn sai lệch trên báo cáo phải truy nguyên được về một cấp trong một tiêu chuẩn được nêu tên tại một đường kính và module được nêu tên. Nếu báo cáo hiển thị một con số mà không nói nó được đo theo cấp nào, con số đó không thể so sánh với bản vẽ.

Mặt răng nào được đo. Sai lệch prôfin và hướng được đo trên một số răng xác định, tại các vị trí xác định. Một bánh răng được đo trên ba răng trong số bốn mươi là một mẫu, và báo cáo nên nói rõ điều đó.

Biểu đồ cho thấy gì ngoài con số. Một sai lệch tổng nằm trong dung sai vẫn có thể cho thấy vấn đề về hình dạng — sai số góc áp lực ở đỉnh răng, đường cong hướng không thẳng. Con số đạt, hình dạng dự báo tiếng ồn. Bất kỳ báo cáo nào đáng đọc đều bao gồm đường cong đo, không chỉ giá trị.

Các dạng hư hỏng

Bốn dạng chiếm phần lớn các hư hỏng thực tế, và mỗi dạng quy về một quyết định khác nhau.

Điểm rỗ (pitting). Mỏi dưới bề mặt hoặc khởi phát từ bề mặt trên mặt răng, do ứng suất tiếp xúc vượt quá khả năng chịu đựng của vật liệu và xử lý nhiệt của nó. Thấm cacbon nâng cao giới hạn; chiều sâu lớp thấm không đủ hoặc chỉ định thép tôi và ram cho nhiệm vụ thấm cacbon sẽ đẩy nhanh hiện tượng này.

Cào xước (scuffing). Hàn dính kim loại-kim loại và rách dưới vận tốc trượt cao và bôi trơn biên. Truyền động trục vít và cặp bánh răng nghiêng tốc độ cao dễ bị ảnh hưởng. Đây là vấn đề bôi trơn và độ nhẵn bề mặt thường xuyên hơn là vấn đề vật liệu.

Mài mòn (wear). Mất vật liệu dần dần, tăng tốc bởi dầu nhiễm bẩn, độ nhớt không đủ hoặc bộ lọc không làm việc. Chậm và đều, và đây là dạng dễ phòng ngừa nhất bằng bảo trì.

Gãy răng. Mỏi uốn tại chân răng, do quá tải hoặc do góc lượn chân răng không được cắt sạch. Một sự kiện quá tải đơn lẻ để lại mặt gãy khác với mỏi; đọc mặt gãy là cách phân biệt hai loại này.

Kỷ luật hữu ích là gọi tên dạng hư hỏng trước khi thay đổi bất cứ điều gì. Một hư hỏng điểm rỗ được xử lý bằng vật liệu cứng hơn có thể chỉ đơn giản chuyển hư hỏng sang chân răng.

Từ bản vẽ đến lô hàng giao

Quy trình chúng tôi thực hiện trên các dự án bánh răng tùy chỉnh:

1. Xem xét bản vẽ. Chúng tôi đọc bản vẽ đối chiếu với năng lực công nghệ trước khi báo giá: mô-đun, cấp chính xác, vật liệu và xử lý nhiệt, chiều sâu lớp thấm, cơ sở kiểm tra, số lượng. Khi có nội dung thiếu hoặc không nhất quán, câu hỏi được gửi lại khách hàng trước khi đưa ra giá.
2. Lập quy trình công nghệ. Lộ trình gia công, lộ trình xử lý nhiệt và kế hoạch kiểm tra được xác định cùng nhau, vì cấp chính xác yêu cầu quyết định việc mài có nằm trong lộ trình hay không.
3. Chi tiết đầu tiên. Một chi tiết đầu tiên được đo và báo cáo được gửi cho khách hàng phê duyệt trước khi chạy lô.
4. Sản xuất. Phay lăn răng/chuốt răng, xử lý nhiệt, mài khi có yêu cầu, sau đó kiểm tra kích thước và kiểm tra chuyên biệt cho bánh răng.
5. Báo cáo kiểm tra. Mỗi lô hàng xuất xưởng kèm theo các giá trị đo được đối chiếu với cấp chính xác ghi trên bản vẽ — Fp, fpt, fα, fβ và bất kỳ thông số nào khác mà bản vẽ yêu cầu.
6. Đóng gói và vận chuyển. Chi tiết được bảo vệ chống hư hỏng trong vận chuyển và đóng gói theo điều kiện xuất khẩu đã thỏa thuận.

Bản vẽ chỉ tốt khi ba mục trong khối vật liệu của nó đầy đủ: mác vật liệu, xử lý nhiệt, dải độ cứng. Thiếu xử lý nhiệt, nhà cung cấp phải phỏng đoán và việc nghiệm thu trở thành một cuộc thương lượng.

Câu hỏi thường gặp

Cấp chính xác nào anh/chị có thể đạt được trên một bánh răng tùy chỉnh? Bánh răng mài được giữ ở cấp DIN 5 và chặt hơn khi thiết kế yêu cầu; bánh răng phay lăn trong khoảng DIN 7–8. Con số chúng tôi báo giá phụ thuộc vào cấp ghi trên bản vẽ, mô-đun và kích thước, vì cấp đạt được giảm khi đường kính và mô-đun tăng.

Anh/chị có thể làm việc từ mẫu thay vì bản vẽ không? Có thể, nhưng mẫu không nêu rõ vật liệu, xử lý nhiệt và cơ sở dung sai. Dịch ngược từ mẫu nghĩa là tái dựng những yếu tố đó từ đo đạc, và kết quả chỉ đáng tin bằng chính các phép đo. Một bản vẽ có ba mục khối vật liệu luôn là điểm khởi đầu tốt hơn.

Số lượng đặt hàng tối thiểu là bao nhiêu? Tùy thuộc vào quy trình công nghệ và có cần dụng cụ hay không. Một mô-đun tiêu chuẩn không cần dao cắt đặc biệt là một câu chuyện khác với một prôfin cần dao phay lăn chuyên dụng. Gửi bản vẽ và chúng tôi sẽ nêu con số thực tế thay vì một con số chung chung.

Anh/chị có cung cấp báo cáo kiểm tra kèm theo từng lô không? Có. Mỗi lô đều kèm giá trị đo so với cấp trên bản vẽ, được đo trên các răng chỉ định và vị trí đã nêu.

Tôi nên chỉ định loại thép nào cho bánh răng hộp số chịu tải nặng? Thép thấm cacbon — 20CrMnTi cho mô-đun nhỏ và vừa, 17CrNiMo6 khi mô-đun lớn và dự kiến có tải va đập. Trước tiên hãy quyết định quy trình xử lý nhiệt từ ứng suất tiếp xúc, sau đó chọn mác thép đáp ứng được.

Tại sao bánh răng thấm cacbon của tôi trả về lại sai dung sai? Vì thấm cacbon ở 920–950 °C rồi tôi làm chi tiết biến dạng. Biến dạng được kiểm soát bằng gia nhiệt đều, khí quyển kiểm soát, tôi trong đồ gá và giới hạn chiều sâu lớp thấm — và được sửa bằng mài sau xử lý nhiệt. Một bánh răng thấm cacbon không có bước mài trong quy trình sẽ giữ nguyên biến dạng như một sai số chính xác.

Sự khác biệt giữa cấp DIN và AGMA là gì? Cấp DIN 1 là chặt nhất và con số tăng khi dung sai lỏng hơn; cấp AGMA 16 là chặt nhất và con số giảm khi dung sai lỏng hơn. Việc quy đổi giữa chúng là gần đúng và phụ thuộc vào mô-đun và đường kính, nên bản vẽ phải nêu rõ hệ thống nào và cấp nào.

Làm sao tôi biết báo cáo kiểm tra là đầy đủ? Báo cáo phải nêu tên tiêu chuẩn và cấp, ghi rõ đường kính, mô-đun và số răng được đo, và bao gồm các đường cong cho Fp, fpt, fα và fβ — không chỉ giá trị đạt/không đạt. Một báo cáo thiếu các đường cong cho bạn biết bánh răng đã đạt nhưng không cho biết tại sao.

Anh/chị có nhận số lượng mẫu thử nhỏ không? Có, và ràng buộc là dụng cụ chứ không phải kích thước lô. Khi dao cắt tiêu chuẩn bao phủ prôfin, số lượng nhỏ là đơn giản; khi cần dao phay lăn chuyên dụng hoặc dao cắt định hình, chi phí dụng cụ chiếm ưu thế và được báo giá riêng.

Anh/chị cần những thông tin gì để báo giá? Bản vẽ, số lượng, cơ sở kiểm tra, và mọi yêu cầu về đánh dấu hoặc đóng gói. Khi bản vẽ không rõ về vật liệu, xử lý nhiệt hoặc cấp chính xác, chúng tôi sẽ hỏi trước khi báo giá.

Anh/chị có xuất khẩu không, và theo điều kiện nào? Có. Chúng tôi làm việc với các điều kiện xuất khẩu thông thường và có thể cung cấp tài liệu kiểm tra đi kèm lô hàng. Điều kiện cụ thể được nêu trên báo giá.

Một dự án bánh răng tùy chỉnh mất bao lâu? Tùy thuộc vào quy trình. Một chi tiết phay lăn không xử lý nhiệt thì ngắn; một chi tiết thấm cacbon và mài bổ sung xử lý nhiệt và mài vào đường găng. Tiến độ được báo giá cùng với giá, không phải sau đó.

Liên hệ

Gửi bản vẽ để kỹ thuật xem xét: nhận báo giá bánh răng. Phạm vi sản phẩm nằm trên các trang sản phẩm; chi tiết quy trình trên năng lực.

PinyiGear — 东莞市品一机电科技有限公司, Humen, Dongguan, Guangdong, China.