Aniks-lift.ru

Подъемное оборудование
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как изготовить шестерню по образцу своими руками

Как изготовить шестерню по образцу своими руками

Одной из самых сложных и, тем не менее, распространенных механических систем является зубчатая передача. Это отличный способ передачи механической энергии из одного места в другое и способ увеличения или уменьшения мощности (крутящего момента), а также увеличения или уменьшения скорости чего-либо.

Как сделать шестеренку своими руками? Проблема всегда заключаются в том, что для создания эффективных зубчатых колес требуется достаточно много навыков рисования и знание математики, а также умение создавать сложные детали.

Для любительского нет необходимости иметь максимальную эффективность, поэтому мы можем получить намного более легкую в изготовлении систему, даже с подручными инструментами.

Шестерня — это ряд зубьев на колесе. (Обратите внимание на диаграмму выше, они пометили неправильное количество зубьев на шестернях — извините)

Что такое фрезеровка?

Фрезерование – это способ обработки материала с использованием фрез. Обработка возможна вручную или станке.

Фреза – это режущий инструмент в форме цилиндра с острыми режущими зубьями. Фреза устанавливается во фрезерном станке, и за счет множества лезвий и большой скорости, срезает слои поверхности материала в обозначенном на чертеже месте.

От выбора фрезы зависит качество выполняемой работы.

  • Прямозубые шестерни. Прямозубые цилиндрические передачи;
  • Косозубые шестерни. Косозубые цилиндрические передачи;
  • Конические шестерни с прямым зубом. Конические передачи;
  • Конические шестерни с круговым зубом. Конические пары и передачи;
  • Червяки. Червячные колеса. Червячные передачи;
  • Рейки. Речные передачи;
  • Редукторы. Шестерни редуктора;
  • Нарезка шлицев. Шлицевые валы. Шлицевые втулки;
  • Гипоидные шестерни. Гипоидные передачи;
  • Шкивы;
  • Зубчатые колеса. Зубчатые передачи. Внешнее или внутреннее зацепление;
  • Промежуточные шестерни;
  • Вал- шестерни;
  • Планетарные передачи;
  • Ремонт Редукторов;
  • Звездочки под любые цепи.

Изготовление и поставка запчастей

Подробная информация по телефонам в Москве: +7925-158-0623, +7499-322-7823

Изготовление шестерни на фрезерном станке

3Д Фрезеровка и станок фрезерный с ЧПУ

3d фрезеровка — это современная комплексная методика обработки твердых материалов, позволяющая создавать объемные изделия сложной формы. Процесс 3д фрезерования автоматизирован, на всех этапах используется компьютерное вычислительное оборудование, непосредственная обработка заготовки осуществляется на станках с числовым программным управлением.

Материалы, подходящие для 3д фрезеровки

Способы, методы и оборудование 3д фрезеровки на современном производстве дают возможность для создания деталей и других изделий, имеющих объем, из самых разнообразных материалов. Наиболее широко используются:

В зависимости от выбранного материала, подбираются фрезы, режимы обработки и последовательность операций станков с ЧПУ.

3d фрезеровка — шаг за шагом

Производство с использованием технологии 3д фрезеровки включает в себя следующие ступени:

  1. На основании технического задания разрабатывается проект, содержащий 3D модель. Для этого инженерами используются CADCAM системы автоматизированного проектирования — T-Flex, Kompas, SolidWorks, 3D Studio Max и другие.
  2. Создается подробный поэтапный технологический процесс, учитывающий все аспекты задачи — материал, сложность детали и так далее. Исходя из техпроцесса, подбираются инструменты, типы станков и режимы работы.
  3. Техпроцесс переводится на язык машинных команд для выбранного станка с ЧПУ, то есть, пишется программа.
  4. Изготавливается пробное изделие, как правило — из пластика. Это делается для того, чтобы удешевить проверку и не расходовать дорогостоящие материалы.
  5. После анализа тестовой детали, при необходимости, вносятся изменения в программу техпроцесса.
  6. Запускается производство чистового изделия из нужного материала.
Читайте так же:
Как сделать простую коптильню в домашних условиях

Процесс фрезеровки

3д фрезеровка — высокотехнологичный способ производства, требующий контроля на всех этапах. Каждый шаг технологического процесса контролируется программой фрезеровочного станка с ЧПУ. По мере выполнения программы, фрезер изменяет форму заготовки, создавая готовое объемное изделие.

Во время работы 3d фрезерный станок совершает два прохода:

На обоих этапах зачастую применяются конические типы фрез, имеющие плоские и сферические концы. Эта форма оптимальна для создания сложных 3Д объектов.

Как работает 3д фрезерный станок с ЧПУ

Физически 3д фрезерный станок функционирует так же, как традиционное обрабатывающее оборудование — происходит взаимодействие фрезы и заготовки, в результате которого последняя меняет свою форму и становится готовым монолитным изделием. Главное отличие и особенность станков с ЧПУ заключается в том, что все операции контролируются вычислительной системой, а не рабочим. Программа, разработанная инженером и заложенная оператором, управляет всеми перемещениями, скоростями и траекториями фрез и заготовки.

Виды фрезеровочных станков с ЧПУ

В Украине на современных производствах широко используются следующие типы 3д станков для фрезеровки:

Выбор типа станка для фрезерования производится в каждом конкретном случае, при этом, в первую очередь, учитывается сложность изделия, наличие криволинейных поверхностей, несквозных отверстий, отверстий нецилиндрической формы и другие моменты. Чем сложнее конфигурация детали, тем бОльшими возможностями должен обладать 3д фрезерный станок. При этом, материал обычно не имеет решающего значения — современное 3д оборудование одинаково точно обрабатывает и дерево, и твердые сорта стали.

3Д фрезеровка — преимущества технологии на станках с ЧПУ

Фрезеровка на станках с компьютерным управлением (ЧПУ) — это современный способ производства, обладающий многими значимыми преимуществами перед оборудованием прошлого поколения.

  1. Правильно разработанная программа не совершает ошибок и выполняет все операции с высокой точностью. Это позволяет изготавливать цельные объемные детали и другие изделия любой формы с минимальными допусками по размерам.
  2. Скорость станковой 3д фрезеровки намного выше, чем работа даже опытного мастера-станочника. Оператору достаточно ввести программу в память управляющего устройства и запустить ее выполнение, при этом не требуется никакого постоянного контроля. Таким образом, один человек может обслуживать несколько непрерывных процессов, что существенно сокращает расходы на производство.
  3. Современное 3d обрабатывающее оборудование с числовым управлением может использоваться для самых различных задач — от работы со значительными поверхностями до нанесения тончайшей гравировки.

Где востребованы фрезеровочные станки с ЧПУ

Сфера применения фрезеровочных станков с ЧПУ охватывает все отрасли производства. Универсальность методики позволяет успешно применять 3д фрезеровку в:

Методы 3д фрезеровки позволяют изготавливать изделия с высокой точностью из самых разных материалов, сокращая время на обработку и количество брака. Станки с ЧПУ и их программное обеспечение постоянно совершенствуются, что говорит о хороших перспективах этой отрасли.

Читайте так же:
Кубатурник досок 6 метров таблица

Детали машин

Выбор материала зубчатых колес зависит от назначения передачи и условия ее работы, а также габаритных размеров. При этом необходимо обеспечить контактную и изгибную прочность зубьев колес, сопротивление заеданию и изнашиванию.

Чаще всего для изготовления зубчатых колес применяют стали, реже – чугуны и пластмассы. Еще реже для изготовления зубчатых колес используют другие материалы — цветные металлы, и даже камень и дерево.

Зубчатые колеса из стали

Основными материалами для изготовления зубчатых колес силовых передач служат термически обрабатываемые стали. В зависимости от твердости рабочих поверхностей зубьев после термообработки зубчатые колеса можно условно разделить на две группы.

из чего делают шестерни и зубчатые колеса?

Первая группа – зубчатые колеса с твердостью поверхностей зубьев Н350 НВ. Материалами для колес этой группы служат углеродистые стали марок 40, 45, 50Г, легированные стали марок 40Х, 45Х, 40ХН и др.
Термообработку – улучшение, нормализацию – производят до нарезания зубьев. Твердость сердцевины зуба и его рабочей поверхности для улучшенных колес одинакова. Колеса при твердости поверхностей зубьев Н350 НВ хорошо прирабатываются и не подвержены хрупкому разрушению.
Применяют зубчатые колеса первой группы в слабо- и средненагруженных передачах. В настоящее время область применения улучшенных зубчатых передач сокращается.

Твердость шестерни прямозубой передачи рекомендуется принимать на 25…30 НВ больше твердости колеса. Это способствует прирабатываемости, сближению долговечности шестерни и колеса, повышению сопротивления заеданию зубчатых колес.

Для косозубых передач твердость рабочих поверхностей зубьев шестерни желательна по возможности большая, поскольку с ее ростом увеличивается несущая способность передачи по критерию контактной прочности.

Если в прямозубой передаче в процессе зацепления пары зубьев контактная линия зацепления движется параллельно основанию зуба, то в косозубой передаче контактная линия зацепления наклонена к основанию зуба и проходит одновременно по поверхностям головки и ножки зубьев.
Ножки зубьев обладают меньшей стойкостью против выкрашивания, чем головки, так как у них неблагоприятное сочетание направления скольжения и перекатывания зубьев. Следовательно, ножка зуба колеса, работающая с головкой зуба шестерни, начнет выкрашиваться в первую очередь. При этом вследствие наклона контактной линии нагрузка (полностью или частично) передается на головку зуба колеса, работающую с ножкой зуба шестерни. Слабая ножка зуба колеса разгружается, и выкрашивание уменьшается.
Дополнительная нагрузка ножки зуба шестерни не опасна, поскольку она изготовлена из более стойкого материала. Применение высокотвердой шестерни позволяет дополнительно повысить нагрузочную способность косозубых передач до 30%.

Повышение твердости достигают применением различных методов поверхностного упрочнения.

Вторая группа – колеса с твердостью рабочих поверхностей Н > 45 HRC (Н > 350 НВ). При Н > 350 НВ твердость материала измеряется по шкале HRC (1 HRC = 10 НВ). Высокая твердость поверхностных слоев материала при сохранении вязкой сердцевины достигается применением поверхностного термического или химико-термического упрочнения: поверхностной закалки, цементации и нитроцементации с закалкой, азотирования.

Поверхностная закалка зубьев с нагревом токами высокой частоты (ТВЧ) в течение 20…50 с целесообразна для зубчатых колес с модулем более 2 мм. При малых модулях мелкий зуб прокаливается насквозь, что приводит к его короблению и делает зуб хрупким.
Для закалки ТВЧ применяют стали марок 45, 40Х, 40ХН, 35ХМ. Твердость на поверхностях зубьев Н = 45…53 HRC.

Цементация – длительное поверхностное насыщение углеродом на глубину 0,3 m (модуля зацепления) с последующей закалкой. Наряду с большой твердостью (Н = 56…63 HRC) поверхностных слоев цементация обеспечивает и высокую прочность зубьев на изгиб.
Для цементации применяют стали марок 20Х, 12ХНЗА, 18ХГТ.

Азотирование (насыщение азотом) обеспечивает особо высокую твердость (Н = 58…65 HRC) поверхностных слоев зубьев. Оно сопровождается малым короблением и позволяет получить зубья высокой точности без доводочных операций.
Азотированные колеса не применяют при ударных нагрузках (из-за опасности растрескивания тонкого упрочненного слоя толщиной 0,2…0,3 мм) и при работе в загрязненной абразивом среде (из-за опасности истирания).
Для азотируемых колес применяют стали марок 38Х2МЮА, 40ХНМА.

Нитроцементация – насыщение поверхностных слоев зубьев углеродом и азотом с последующей закалкой – обеспечивает им высокую прочность, износостойкость и сопротивление заеданию. Процесс нитроцементации протекает с достаточно высокой скоростью. В связи с тем, что толщина насыщенного слоя и деформации малы, последующее шлифование зубьев не применяют.

Читайте так же:
Как можно поточить ножницы

Зубья колес с твердостью Н > 45 HRC нарезают до термообработки. Отделку зубьев производят после термообработки.
Передачи с твердыми (Н > 45 HRC) рабочими поверхностями зубьев плохо прирабатываются, и обеспечивать в таких передачах разность твердости зубьев шестерни и колеса не требуется.

Выбор марок сталей для зубчатых колес

Без термической обработки механические характеристики всех сталей близки, поэтому применение легированных сталей без термообработки нерационально ввиду их более высокой стоимости.
Прокаливаемость сталей различна: высоколегированных – наибольшая, углеродистых – наименьшая. Стали с плохой прокаливаемостью при больших сечениях заготовок нельзя термически обработать до высокой твердости. Поэтому марку стали для зубчатых колес выбирают с учетом размеров их заготовок (поковок). Окончательно решить вопрос о пригодности заготовки можно после проведения прочностных расчетов и определения геометрических размеров зубчатой передачи.

На рис. 1, а – в показаны эскизы заготовок червяка, вала-шестерни и колеса с выемками.

Характеристики механических свойств сталей, применяемых для изготовления зубчатых колес, после термообработки приводятся в справочных таблицах.

При поверхностной термической или химико-термической обработке зубьев механические характеристики сердцевины зуба определяет предшествующая термическая обработка (улучшение).

Характеристики сталей зависят не только от химического состава и вида термообработки, но и от предельных размеров заготовок.

Расчетные размеры заготовки Dзаг и Sзаг (рис. 1) не должны превышать предельных значений D и S , приводимых в справочных таблицах для данного вида стали.

Применяют следующие стали и виды термической обработки (ТО):

I – марки сталей одинаковы для колеса и шестерни: 45, 40Х, 40ХН, 35ХМ. ТО колеса – улучшение, твердость 235…262 НВ. ТО шестерни – улучшение, твердость 269…302 НВ.

II – марки сталей одинаковы для колеса и шестерни: 40Х, 40ХН, 35ХМ. ТО колеса – улучшение, твердость 235…262 НВ, ТО шестерни – улучшение с последующей закалкой ТВЧ, твердость 45…50 HRC, 48…53 HRC и др. (зависит от марки стали).

Читайте так же:
Как проверить батарею телефона на работоспособность

III – марки сталей одинаковы для колеса и шестерни: 40Х, 40ХН, 35ХМ. ТО колеса и шестерни одинакова – улучшение с последующей закалкой ТВЧ, твердость 45…50 HRC, 48…53 HRC и др. (зависит от марки стали).

IV – марки сталей различны для колеса и шестерни. Для колеса: 40Х, 40ХН, 35ХМ. ТО колеса – улучшение и последующая закалка ТВЧ, твердость 45…50 HRC, 48…53 HRC (зависит от марки стали). Марки сталей для шестерни: 20Х, 20ХНМ, 18ХГТ. ТО шестерни – улучшение, затем цементация и закалка; твердость 56…63 HRC.

V – марки сталей одинаковы для колеса и шестерни: 20Х, 20ХНМ, 18ХГТ. ТО колеса и шестерни одинакова – улучшение, затем цементация и закалка; твердость 56…63 HRC.

материалы зубчатых колес

Несущая способность зубчатых передач по контактной прочности тем выше, чем выше поверхностная твердость зубьев.

Наибольшие контактные напряжения σH возникают в тонком поверхностном слое материала зубьев. Поэтому для повышения его контактной прочности достаточно упрочнить только поверхностный слой зубьев. Для зубчатых передач толщина этого слоя составляет (0,2…0,3) m – модуля зацепления.
На практике это достигается поверхностными термическими или химико-термическими упрочнениями, которые в несколько раз повышают нагрузочную способность передач по сравнению с улучшенными сталями.
Однако при назначении твердости рабочих поверхностей зубьев следует иметь в виду, что большей твердости соответствуют более сложная технология изготовления зубчатых колес и небольшие размеры передачи.

Стальное литье

Стальное литье применяют при изготовлении крупных зубчатых колес ( d > 500 мм). Марки сталей – 35Л…55Л. Литые колеса подвергают нормализации.

Чугуны

Чугуны применяют для изготовления зубчатых колес тихоходных открытых передач. Марки серых чугунов – СЧ20…СЧ35, а также высокопрочных чугунов – ВЧ35…ВЧ50 (с шаровидным графитом и добавкой магния).
Зубья чугунных колес хорошо прирабатываются, могут работать в условиях ограниченного смазывании.
Существенный недостаток — пониженная прочность на изгиб, поэтому габариты чугунных колес значительно больше, чем стальных.

Пластмассы

Пластмассы в качестве материала зубчатых колес применяют в быстроходных слабонагруженных передачах для шестерен, работающих в паре с металлическими колесами.
Зубчатые колеса из пластмасс отличаются бесшумностью работы, плавностью хода, неприхотливостью к смазыванию.
Наиболее широко в качестве материала зубчатых колес используется текстолит (марок ПТ и ПТК), капролон , полиформ-альдегид , фенилон .

1 Функциональные возможности

С помощью зубофрезерного станка с ЧПУ производят следующие виды зубчатых колёс с использованием цилиндрической болванки:

  • прямозубые;
  • косозубые;
  • шлицевые валы
  • звёздочки цепных передач;
  • венцы червячных и храповых колёс;
  • шевронные колёса с дисковой и червячной фрезой;
  • точные делительные червячные колёса и т.д.

Основным движением резания считается вращательное. Деятельность режущего инструмента синхронизируется с вращением подающего стола и тем самым достигается расчётное количество зубцов на нарезаемом венце.

Косозубый зубофрезерный станок с ЧПУ

Косозубый зубофрезерный станок с ЧПУ

При смещении фрезы вдоль оси колеса происходит нарезка зубчатого венца по всей ширине заготовки.

Читайте так же:
Как сделать выключатель света с одной клавишей

На станках с ЧПУ изделия могут обрабатываться следующими способами:

  • используя встречную или попутную подачи;
  • с помощью радиальной или осевой врезки при диагональной или осевой подаче;
  • применяя двухпроходный цикл с автоматической врезкой.

При этом скорость вращения шпинделя изменяется бесступенчато.

1.1 Модификации

По принципу исполнения различают зубофрезерные станки ЧПУ бывают:

  • с подающим столом. При этом колонна жёстко закрепляется на станине. Врезка происходит за счёт смещения оси обрабатываемой детали;
  • с подающей колонной. Мобильная колонна позволяет регулировать нарезку на цилиндрической болванке.

В зависимости от этого расположение оси вращающейся заготовки может быть вертикальной или горизонтальной.

Зубофрезерный станок "HOFLER" HF 1250

Зубофрезерный станок «HOFLER» HF 1250

Принято различать шесть основных гамм среди зубофрезерных станков ЧПУ:

  1. Для изготовления мелкомодульных колёс, диаметр которых лежит в диапазоне 25-80 мм. Их используют в приборостроении и часовой промышленности.
  2. Универсальные станки, способные взять в обработку колёса до 12 500 мм.
  3. Станки с повышенной жёсткостью и высокой производительностью колёс до 500 мм. Используются в серийном и крупносерийном производстве.
  4. С горизонтальной осью заготовки для совместного фрезерования вала длиной до 3600 мм и зубьев колёс диаметром до 1250 мм.
  5. Станки высокой и сверхвысокой точности для изделий до 3200 мм.
  6. Мастер-станки для нарезки зубцов для делительных колёс диаметром до 800 мм.

На основе перечисленных базовых станков с нормальной точностью выпускаются их модификации с повышенной точностью.

Зубофрезерные станки ЧПУ могут обрабатывать деталь механическим, полуавтоматическим и полностью автоматическим методом. В последнем случае станок может быть встроен в автоматическую линию производственного процесса.

Оборудование для фрезеровки

Обработка осуществляется на фрезерных станках, которые предназначены для фрезерования поверхностей крышек, рычагов, планок, кронштейнов и корпусов простой конфигурации; различных контуров сложной конфигурации (типа шаблонов, кулачков и т.п.); поверхностей корпусных деталей. Технологические характеристики станков фрезерной группы определяются компоновкой, конструкцией, классом точности станка и техническими особенностями системы ЧПУ.

Фрезеровка металла ЧПУ отличается высокой производительностью и дает возможность получать в результате обработки поверхность правильной геометрической формы. Фрезы, которые оснащены современными режущими материалами (минералокерамикой, синтетическими сверхтвердыми), позволяют обрабатывать материалы, закаленные до высокой твердости. В данном случае фрезеровка может заменять шлифование.

Фрезерные станки делятся на два основных типа: станки общего назначения и специализированные. К первому типу относятся такие станки, как консольные, бесконсольные, продольно-фрезерные и станки непрерывного фрезерования (барабанные или карусельные). Ко второму типу станков относят станки зубофрезерные, копировально-фрезерные, резьбофрезерные, шлицефрезерные, шпоночно-фрезерные, и другие. Типоразмеры станков могут отличаться размерами обрабатываемой заготовки или площадью рабочей поверхности стола.

Обработку металла фрезерованием вне производственных помещений (в гараже, на даче и т.п.) можно выполнять специальным инструментом — ручным фрезером. Он представляет собой небольшое ручное переносное электрическое устройство. Фрезеровка металла ручным фрезером может применяться при обработке длинномерных листов и труб диаметром от 180 мм. Например, можно обрабатывать торцевые поверхности или отфрезеровать кромки под сварку.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector