В надпреварата за изграждане на по-бързи роботи, по-тихи медицински устройства и по-ефективни опаковъчни машини зъбното колело често е определящият фактор. Докато екзотичните сплави и сложните геометрии получават светлината на прожекторите, индустриалният свят всъщност се движи от един работен кон материал: въглеродна стомана.
Но не всички предавки от въглеродна стомана са еднакви. Разликата между шумна предавка, която се износва за месеци, и безшумен, прецизен компонент, който издържа години, се крие в три критични области: избор на материал, технология на рязане и стратегия за термична обработка.
В това ръководство разкриваме как да изберете правилните параметри на предавката, за да балансирате разходите с високо-прецизното представяне и защо усъвършенстваните производствени технологии като Power Skiving променят играта.
Защо да изберете въглеродна стомана
Защо препоръчваме средно въглеродна стомана (S45C / AISI 1045) за повечето от нашите високо-прецизни проекти? Защото решава класическата дилема на инженера: производителност срещу бюджет.
Той се справя с натоварването:За разлика от пластмасите, той осигурява капацитета на въртящия момент и термичната стабилност, необходими за индустриалната автоматизация.
Устойчив е на износване:За разлика от стандартната неръждаема стомана, която е мека и податлива на протриване, въглеродната стомана приема изключително добре индукционното закаляване. Можем да закалим зъбите до HRC 50-55, осигурявайки хиляди часове експлоатационен живот.
Спестява бюджета:Въпреки че високо{0}}легираните стомани (42CrMo) имат своето място в тежките минни машини, те увеличават ненужно разходите при общата автоматизация. Въглеродната стомана осигурява 90% от производителността срещу 50% от материалните разходи.
За приложения, вариращи от роботизирани задвижващи механизми до опаковъчни линии, прецизно-обработената въглеродна стомана е най-логичното, надеждно и икономично решение.
Power Skiving срещу Hobbing
Power Skiving срещу Hobbing
След като материалът е избран, как изрязвате зъбите? Това е мястото, където разликата между "стандарт" (ISO 8-9) и "висока прецизност" (ISO 5) се разширява.
Фрезоването винаги е било стандартният метод за обработка на зъбни колела. Той може да се похвали с предимства като бърза скорост на обработка и ниска цена. Въпреки това, неговият недостатък е, че не може да обработва вътрешни зъбни колела и изисква голямо пространство за изтегляне на инструмента по време на обработка, което прави невъзможно обработването на зъбни секции близо до рамото на вала.
Power Skiving
Power Skiving е революционен процес, който съчетава скоростта на фрезоване с геометричната гъвкавост на оформянето. Използвайки усъвършенствано синхронизирано въртене между фрезата и детайла, изглаждането позволява:
Геометрична свобода:Можем да обработваме вътрешни зъбни колела и външни зъбни колела с интерферентни контури (рамена), които плотовете просто не могат да достигнат.
По-висока точност:Skiving намалява грешките на стъпката и изтичането
Hard Skiving:Може би най-голямото предимство за инженерите е възможността за извършване на "Hard Skiving" след термична обработка. Това коригира неизбежното термично изкривяване, връщайки предавката обратно към ISO клас 5 на точност.
В Hansheng Automation използваме Kashifuji KPS30 Gear Skiving Machine, водеща в индустрията. Това ни позволява да произвеждаме зъбни колела, които предлагат ниските-шумни характеристики на наземните зъбни колела, но с по-голяма структурна гъвкавост на дизайна.
Вижте как използваме Kashifuji KPS30, за да постигнемISO клас 5 високо-прецизно производство на зъбни колеласпецификации
Обяснена термична обработка на съоръженията
Прецизно{0}}зъбно колело, изработено от мека стомана, е безполезно при натоварване. Ще се деформира и износва веднага. За да придадем на оборудването „душата“-способността му да издържи-ние прилагаме специализирана топлинна обработка.
Целта винаги е една и съща: твърда,-устойчива на износване повърхност (корпус), комбинирана със здрава, пластична вътрешност (ядро).
Индукционно закаляване:
Процес: Използва електромагнитна индукция за бързо нагряване само на зъбната повърхност, последвано от закаляване.
Най-добро за: Средни предавки от въглеродна стомана (S45C). Осигурява отлична устойчивост на износване на зъбите (HRC 50-55), като същевременно поддържа тялото на зъбното колело здраво, за да устои на ударни натоварвания.
Карбуризиране и закаляване:
Процес: Разпръскване на въглерод в повърхността на ниско{0}}въглеродна стомана (като 20Cr) при високи температури.
Най-добро за: Тежко{0}}приложения, изискващи голяма дълбочина на корпуса и максимална якост на умора при контакт.
Азотиране:
Процес: Ниско{0}}температурна дифузия на азот.
Най-добро за: Високо{0}}прецизни зъбни колела, при които изкривяването трябва да бъде сведено до минимум.
Изборът на грешна термична обработка води до катастрофа. Твърде трудно? Зъбът щраква при удар. Твърде мек? Вдлъбнатини и пукнатини на зъбите.
Нашите възможности: Ние предлагаме цялостно-{1}}производство. Научете повече за нашитеЗъбно колело от въглеродна стоманаИнтегрирани решения за термична обработка и повърхностна обработка.
Решаване на шума с персонализиране
Стандартните предавки--са предназначени за обща употреба. Но ако проектирате медицински скенер или високо-скоростна роботизирана ръка, „обща употреба“ не е достатъчно добра. Имате нужда от производство на екипировка по поръчка.
Шумът в предавките обикновено идва от грешка в трансмисията-малки отклонения в начина на зацепване на зъбите. Персонализирането ни позволява да разрешим това чрез:
Промяна на профила:коригиране на допълнителния коефициент на модификация за оптимизиране на съотношенията на плъзгане и силата.
Коронясване (Модификация на водещия):Леко бръснене на краищата на хълбока на зъба. Това предотвратява "натоварване на ръба", когато валът се отклони под натоварване, поддържайки контактното петно центрирано и работата тиха.
Релеф на върха:Премахване на материала на върха, за да се предотврати намесата при влизане в мрежата.
Тези микро-геометрични модификации са това, което отличава шумната скоростна кутия от тихата, първокласна трансмисия.
Заключение
Изборът на правилната предавка не означава само избор на номер на част от каталог. Това е стратегическо решение, което включва балансиране на материалознанието (въглеродна стомана), производствената технология (Power Skiving) и управлението на жизнения цикъл (топлинна обработка).
Избирайки прецизни зъбни колела от въглеродна стомана, произведени с точност ISO 5, вие не просто купувате компонент; вие инвестирате в дълголетието и репутацията на вашите машини.
Готови ли сте да надстроите своята трансмисия?
В Hansheng комбинираме гъвкавостта на въглеродната стомана с прецизността на Kashifuji KPS30, за да доставим зъбни колела, които отговарят на най-взискателните стандарти.
Имате нужда от прототип? Поддържаме малки{0}}обеми персонализирани поръчки.
Нуждаете се от масово производство? Нашата автоматизиранаЦПУлиниите осигуряват последователност.
ЧЗВ
Въпрос: Можете ли да извършите изстъргване на зъби върху закалени зъбни колела?
О: Да, това е известно в индустрията като "твърдо изглаждане". Ние използваме специализирани карбидни режещи инструменти на нашето оборудване Kashifuji KPS30 за обработка на зъбни колела с твърдост до HRC 60.
Въпрос: Подходяща ли е въглеродна стомана (S45C) за високо-натоварени съединения на роботи?
О: Подходящ е за много хармонични редуктори и планетарни редуктори. Въпреки това, за приложения с изключително{1}}натоварвания, легираните стомани като 42CrMo (AISI 4140) може да са по-добър избор поради тяхната по-висока якост на сърцевината.
В: Предоставяте ли доклади от инспекции за вашите изпратени съоръжения?
A: Да. Имаме строг процес на проверка на качеството и всяка изпратена партида продукти идва с доклад за проверка на съоръженията. Този отчет, генериран от нашия център за проверка на зъбни колела, проверява в детайли ключови параметри като отклонение на профила (f), отклонение в посоката на зъбите (f) и отклонение на стъпката (fp).
Въпрос: Какво е типичното време за изпълнение на персонализирани зъбни колела от въглеродна стомана клас ISO 5?
О: Типичното време за доставка е 3-5 седмици. Това включва целия процес на доставка на суровини, CNC фрезоване и струговане, изстъргване на тежки зъбни колела, термична обработка и окончателно довършване и проверка на закалените повърхности на зъбни колела. Конкретното време за изпълнение обаче може да варира в зависимост от размера и сложността на проекта.
Референции
ISO 1328-1:2013 - Цилиндрични зъбни колела - ISO система за класификация на толерантност на страните - Част 1: Дефиниции и допустими стойности на отклонения, отнасящи се до страните на зъбите на зъбни колела.
Наръчник на ASM, том 1: Свойства и избор: чугуни, стомани и-сплави с висока ефективност. ASM International, 1990 г.
МакКлур, Р. (2018). „Power Skiving: Новият стандарт за производство на съоръжения.“ Списание Gear Technology.