1. De constructie en functie van het tandwiel

Tandwielen kunnen grofweg worden ingedeeld in twee categorieën: de tandkrans en het wiellichaam, ondanks hun verschillende vormen en afmetingen als gevolg van hun vele machinedoeleinden. De volgende categorieën omvatten veelvoorkomende cilindrische tandwielen: schijftandwielen, hulstandwielen, binnentandwielen, astandwielen, sectortandwielen en tandheugels. Schijftandwielen zijn het meest gebruikte type.

Een cilindrisch tandwiel kan een of meerdere ringen bevatten. Het typische enkelvoudige tandwiel is eenvoudig te vervaardigen; de schouder beïnvloedt echter vaak de kleine tandkrans van dubbele of drievoudige tandwielen, waardoor de mogelijke productietechnieken beperkt zijn.

2. Nauwkeurigheidseisen van cilindrische tandwielen

De productienauwkeurigheid van het tandwiel zelf heeft een grote invloed op de prestaties, het draagvermogen en de levensduur van de gehele machine. Afhankelijk van de gebruiksomstandigheden van het tandwiel worden de volgende eisen gesteld aan de tandwieloverbrenging:

(1) Bewegingsnauwkeurigheid – het is vereist dat het tandwiel de beweging nauwkeurig kan overbrengen en dat de overbrengingsverhouding constant is, dat wil zeggen dat de hoekfout van het tandwiel tijdens een omwenteling een bepaald bereik niet overschrijdt.

(2) Soepelheid van de werking – de tandwieloverbrenging moet soepel bewegen en de impact, trillingen en het geluid moeten minimaal zijn. Dit vereist dat de verandering in de momentane snelheidsverhouding tijdens het roteren van het tandwiel klein is, dat wil zeggen dat de hoekfout in een korte periode beperkt moet blijven.

(3) Contactnauwkeurigheid – Wanneer het tandwiel vermogen overbrengt, moet de contactspanning niet te groot worden gemaakt door de ongelijkmatige verdeling van de belasting, waardoor voortijdige slijtage van het tandoppervlak ontstaat. Daarom moet het contact met het tandoppervlak gelijkmatig zijn wanneer het tandwiel werkt, en moet ervoor worden gezorgd dat er een bepaald contactoppervlak is en dat aan de eisen van de contactpositie wordt voldaan.

(4) Speling aan de tandzijde – Wanneer het tandwiel moet worden aangedreven, is er een bepaalde speling tussen de niet-werkende tandoppervlakken om smeerolie op te slaan en de dimensionale veranderingen te compenseren die worden veroorzaakt door temperatuur en elastische vervorming en sommige fouten bij de verwerking en montage.

3. Tandwielmaterialen

Apparatuur moet worden gebruikt in overeenstemming met de werkomstandigheden van het geschikte materiaal. De bewerkingsprestaties en levensduur van tandwielen worden rechtstreeks beïnvloed door de materiaalkeuze.

• Algemene tandwielselectie voor gelegeerde staalsoorten met een laag en gemiddeld koolstofgehalte, zoals 20Cr, 40Cr, 20CrMnTi, enz., en staalsoorten met een gemiddeld koolstofgehalte, zoals 45 staal.
• 38CrMoAlA nitridestaal is een geschikt materiaal voor belangrijke tandwielen met hogere eisen. Andere materialen die kunnen worden gebruikt voor tandwielen zonder krachtoverbrenging zijn onder andere gietijzer, multiplex en nylon.

4. Warmtebehandeling van tandwielen

Bij de tandwielverwerking worden twee warmtebehandelingsprocessen onderscheiden, die elk een ander doel dienen:

1) Blank warmtebehandeling: regel voor-warmtebehandeling door normalisatie of ontlaten voor en na de bewerking van de tandblank. Het hoofddoel is om de restspanning veroorzaakt door het smeden en ruwen te elimineren, de bewerkbaarheid van het materiaal te verbeteren en de algehele mechanische eigenschappen te verbeteren.

2) Warmtebehandeling van het tandoppervlak: Na de tandvormbewerking worden, om de hardheid en slijtvastheid van het tandoppervlak te verbeteren, vaak warmtebehandelingen uitgevoerd zoals carboniseren, harden met hoogfrequente inductieverwarming, carbonitreren en nitreren.

5. Leeg tandwiel

Staafmateriaal, smeedwerk en gietwerk vormen het grootste deel van de blanke tandwielvorm. Staafmaterialen worden gebruikt voor tandwielen met een kleine diameter, een eenvoudige constructie en minimale sterkte-eisen. Tandwielen met een diameter groter dan 400–600 mm zijn vaak gegoten blanks, maar multifunctionele smeedstukken worden ook vaak gebruikt wanneer het tandwiel een hoge sterkte, slijtvastheid en slagvastheid vereist. Bij grote tandwielen met een lage precisie kunnen de tanden direct worden gegoten om de bewerking te minimaliseren; voor kleine en complex gevormde tandwielen kunnen nieuwe processen zoals poedermetallurgie, warmwalsen, koudextrusie, drukgieten, precisiegieten en precisiegieten worden gebruikt om tandstaven met tanden te produceren, waardoor de arbeidsproductiviteit wordt verbeterd en grondstoffen worden bespaard.

De selectie van het bewerkingsschema van het tandbleek

Voor as- en bustandwielen is het verwerkingsproces in principe vergelijkbaar met het algemene as- en bustandwiel. Het verwerkingsproces van schijftandwielen wordt voornamelijk besproken.

De verwerkingstechnologie van het tandbleekstuk hangt hoofdzakelijk af van de structuur van het tandwiellichaam en het type productie.

(1) Een groot aantal massaproductie van tandblankverwerking

Bij de verwerking van een groot aantal middelgrote tandstaven wordt het procesplan ‘boren met één trek- en één gereedschapswagen’ gebruikt:

1) Boren of ruimen met een blanco buitencirkel en positionering van het kopvlak;

2) Lacon;

3) De buitencirkel, het kopvlak, de groeven en de afschuining van de grove afwerkwagen op de semi-automatische multitooldraaibank worden met gaten gepositioneerd.

Dit processchema kan bestaan uit een assemblagelijn of een automatische lijn, omdat er gebruik wordt gemaakt van efficiënte gereedschapsmachines. De productie-efficiëntie is daardoor hoog.

Het procesplan “auto trekken” wordt veelvuldig toegepast bij de verwerking van in batches geproduceerde tandblokken.

1) Draai de buitencirkel, het eindvlak en het binnenste gat fijn op de buitenste cirkel van de tandstaaf of het wiel. 2) Ondersteun het spiegat of trekgat met het eindvlak. 3) Lijn de buitencirkel en het eindvlak van de fijne wagen uit met de gaten.

Deze oplossing kan worden bereikt met horizontale draaibanken, revolverdraaibanken en brootsmachines. De oplossing kenmerkt zich door een stabiele verwerkingskwaliteit en een hoge productie-efficiëntie. Wanneer het gat van de tandplaat trapsgewijs is of het kopvlak groeven heeft, kan de multitool op de revolverdraaibank optimaal worden benut om bewerkingen met meerdere stations uit te voeren en de bewerking van de tandplaat in één keer op de revolverdraaibank af te ronden.

Tandwielbewerkingsmethode

Plan voor het toevoegen van tandwielen	Nauwkeurigheidsklasse van de versnelling	Ruwheid van het tandoppervlak Raμm	toepassingsgebied
tandwielfrezen	Onder niveau 9	6.3~3.2	Reparatieproductie van één stuk, bewerking van cilindrische tandwielen met lage precisie, tandheugels, kegelwielen en wormwielen
tandwielbrootsen	Lev.7	1,6~0,4	Massaproductie van 7 interne tandwielen, complex voor de productie van externe tandwielen, dus minder gebruik
tandwielfrezen	Lev. 8 tot 7	3,2~1,6	In diverse massaproductieprocessen worden middelgrote cilindrische tandwielen en wormwielen met een buitendiameter van 1,5 mm verwerkt.
tandwielvorming		1.6	In diverse massaproductie, verwerking van middelgrote kwaliteit interne en externe cilindrische tandwielen, meervoudige koppelingen en kleine tandheugels
Tandwielfrezen of -slijpen – afschrikken – tandwielhonen		0,8~0,4	Tandwielen voor vlakharden
Hobbing – tanden scheren	Lv.7 tot 6	0,8~0,4	Wordt voornamelijk gebruikt voor massaproductie
Tandwielfrezen – schaven – blussen – tandwielhonen	Lv.7 tot 6	0,4~0,2	Wordt voornamelijk gebruikt voor massaproductie
Tandwielfrezen of slijpen – harden – slijpen	Lv.6 tot 3	0,4~0,2	Voor een zeer nauwkeurige bewerking van het tandoppervlak, lage productiviteit, hoge kosten
Tandwielfrezen of slijpen – tanden slijpen	Lv.6 tot 3	0,4~0,2

Het bewerken van de tandvorm van de tandkrans vormt de kern van het hele tandwielbewerkingsproces. Er zijn veel processen in de tandwielbewerking die de vorm van het tandwiel bepalen, met als doel uiteindelijk een tandwiel te verkrijgen dat aan de nauwkeurigheidseisen voldoet.
Volgens het bewerkingsprincipe kan de tandvorm worden onderverdeeld in een vormmethode en een ontwikkelmethode. De vormmethode is de methode waarbij het tandoppervlak wordt bewerkt met een vormgereedschap dat overeenkomt met de vorm van de tandgroef van het te bewerken tandwiel, zoals het frezen van tanden, het trekken van tanden en het slijpen van tanden. De ontwikkelmethode is de methode waarbij het tandoppervlak wordt bewerkt volgens de ingrijping tussen het tandwielgereedschap en het werkstuk, zoals afwikkelfrezen, tandwielslijpen, schaven, slijpen en honen.
De keuze van het tandvormbewerkingsschema hangt voornamelijk af van de precisiegraad, de structurele vorm, het productietype en de productieomstandigheden van het tandwiel. Voor tandwielen met verschillende precisiegraden is het meest gebruikte tandvormbewerkingsschema als volgt:

1) Tandwielen met nauwkeurigheidsgraad 8. Tandwielfrezen of tandwielvormers kunnen aan de eisen voldoen. Voor geharde tandwielen kan het volgende worden gebruikt: walsen (inzetstuk) van tanden – tandkopbewerking – afschrikken – correctiegatbewerking. De bewerkingsnauwkeurigheid van de tandvorm moet echter vóór het afschrikken worden verbeterd.
2) Precisietandwiel 6-7. Voor geharde tandwielen kunnen worden gebruikt: groffrezen – fijnfrezen – tandkopbewerking – fijn schaven – oppervlakteharden – kalibratiepunt – tandwielhonen.
3) Tandwielen met een nauwkeurigheid van klasse 5 of hoger. Algemeen gebruikt: ruwfrezen - fijnfrezen - bewerken van tandkoppen - afschrikken - kalibratiepunt - ruw slijpen - fijn slijpen. Slijpen is momenteel de bewerkingsmethode met de hoogste precisie en de laagste oppervlakteruwheidswaarde bij het bewerken van tandprofielen, en de hoogste nauwkeurigheid kan 3-4 niveaus bereiken.