1. Budowa i funkcja przekładni

Koła zębate można ogólnie podzielić na dwie kategorie: wieńcowe i korpusowe, pomimo ich zróżnicowanych form i rozmiarów wynikających z ich różnorodnych zastosowań maszynowych. Do popularnych kół zębatych walcowych zaliczają się: koła tarczowe, koła tulejowe, koła zębate wewnętrzne, koła wałkowe, koła sektorowe i zębatki. Najczęściej stosowanym typem kół zębatych jest koło tarczowe.

Na kole zębatym walcowym może znajdować się pierścień lub pierścienie. Typowe koło zębate z pojedynczym pierścieniem jest łatwe w produkcji; jednakże występ często wpływa na mały pierścień zębaty kół zębatych podwójnych lub potrójnych, co ogranicza możliwości zastosowania technik produkcyjnych.

2. Wymagania dotyczące precyzji przekładni walcowej

Dokładność wykonania samej przekładni ma ogromny wpływ na wydajność pracy, nośność i żywotność całej maszyny. W zależności od warunków użytkowania przekładni, przekładnia zębata musi spełniać następujące wymagania:

(1) Dokładność ruchu – wymagane jest, aby koło zębate mogło dokładnie przekazywać ruch, a stosunek przełożenia był stały, tzn. błąd kątowy koła zębatego podczas jednego obrotu nie przekraczał pewnego zakresu.

(2) Płynność pracy – ruch przekładni zębatej musi być płynny, a uderzenia, wibracje i hałas muszą być niewielkie. Wymaga to ograniczenia zmiany chwilowego przełożenia podczas obrotu przekładni do małej wartości, czyli ograniczenia błędu kąta w krótkim okresie.

(3) Dokładność styku – gdy koło zębate przekazuje moc, aby nie dopuścić do zbyt dużego naprężenia styku z powodu nierównomiernego rozłożenia obciążenia, powodującego przedwczesne zużycie powierzchni zęba, wymaga to, aby styk powierzchni zęba był równomierny podczas pracy koła zębatego i aby zapewniona była określona powierzchnia styku oraz spełnione były wymagania dotyczące pozycji styku.

(4) Luz boczny zęba – gdy koło zębate ma być napędzane, pomiędzy niepracującymi powierzchniami zębów pozostaje pewna szczelina, w której gromadzi się olej smarujący i która kompensuje zmiany wymiarów spowodowane temperaturą, odkształceniem sprężystym i pewnymi błędami w obróbce i montażu.

3. Materiały przekładniowe

Sprzęt powinien być użytkowany zgodnie z warunkami pracy odpowiedniego materiału. Wydajność obróbki i żywotność kół zębatych są bezpośrednio uzależnione od doboru materiału.

• Ogólny dobór przekładni dla stali stopowych o niskiej i średniej zawartości węgla, takich jak 20Cr, 40Cr, 20CrMnTi itp. oraz stali średniowęglowych, takich jak stal 45.
• Stal azotkowa 38CrMoAlA jest odpowiednim materiałem na przekładnie zębate o wyższych wymaganiach. Inne materiały, które można stosować do przekładni bezprzekładniowych, to żeliwo, sklejka i nylon.

4. Obróbka cieplna kół zębatych

W obróbce kół zębatych rozróżnia się dwa procesy obróbki cieplnej, w zależności od ich przeznaczenia:

1) Obróbka cieplna wykroju: przeprowadza się wstępną obróbkę cieplną, normalizującą lub odpuszczającą przed i po obróbce wykroju zęba. Głównym celem jest wyeliminowanie naprężeń szczątkowych powstających podczas kucia i obróbki zgrubnej, poprawa obrabialności materiału i poprawa ogólnych właściwości mechanicznych.

2) Obróbka cieplna powierzchni zęba: Po obróbce kształtu zęba, w celu zwiększenia twardości i odporności na zużycie powierzchni zęba, często przeprowadza się procesy obróbki cieplnej polegające na nawęglaniu, hartowaniu indukcyjnym o wysokiej częstotliwości, węgloazotowaniu i azotowaniu.

5. Puste koło zębate

Materiał prętowy, kucie i odlewanie stanowią większość półfabrykatów przekładni zębatych. Materiały prętowe są wykorzystywane do produkcji kół zębatych o małej średnicy, o prostej konstrukcji i minimalnych wymaganiach wytrzymałościowych. Koła zębate o średnicy powyżej 400–600 mm są często odlewane, ale odkuwki wielozadaniowe są również często stosowane, gdy koło zębate wymaga wysokiej wytrzymałości, odporności na zużycie i udarności. W przypadku dużych i mało precyzyjnych kół zębatych, zęby kół zębatych mogą być odlewane bezpośrednio, co minimalizuje obróbkę mechaniczną; w przypadku małych i złożonych kształtów kół zębatych, nowe procesy, takie jak metalurgia proszków, walcowanie na gorąco, wyciskanie na zimno, odlewanie ciśnieniowe, odlewanie precyzyjne i odlewanie precyzyjne, mogą być stosowane do produkcji półfabrykatów z zębami, co zwiększa wydajność pracy i oszczędza surowce.

Wybór schematu obróbki wykroju zęba

W przypadku kół zębatych wałowych i tulejowych proces obróbki jest zasadniczo podobny do ogólnego procesu obróbki kół zębatych wałowych i tulejowych, omówiony jest głównie proces obróbki kół zębatych tarczowych.

Technologia obróbki zęba zależy przede wszystkim od konstrukcji korpusu koła zębatego i rodzaju produkcji.

(1) Duża liczba masowej produkcji obróbki półfabrykatów zębowych

W przypadku obróbki dużej liczby półfabrykatów zębatych o średniej wielkości stosuje się schemat procesu „wiercenie jednego narzędzia ciągnącego, jednego wózka narzędziowego”:

1) Wiercenie lub rozwiercanie z zewnętrznym okręgiem pustym i pozycjonowaniem powierzchni czołowej;

2) Lakon;

3) Zewnętrzny okrąg, powierzchnia czołowa, rowki i fazowanie wózka do obróbki zgrubnej na wielonarzędziowej tokarce półautomatycznej są ustawione z otworami.

Ten schemat procesu może obejmować linię montażową lub linię automatyczną ze względu na wykorzystanie wydajnych obrabiarek, co przekłada się na wysoką wydajność produkcji.

Plan procesu „samochód ciągnie samochód” jest często stosowany w obróbce półfabrykatów zębatych produkowanych w partiach.

1) Do zewnętrznego okręgu zęba lub miejsca umieszczenia koła, dokładne toczenie zewnętrznego okręgu, powierzchni czołowej i otworu wewnętrznego; 2) Podeprzyj otwór wielowypustowy lub otwór do wyciągania, używając powierzchni czołowej; 3) Wyrównaj zewnętrzny okręg i powierzchnię czołową wózka precyzyjnego z otworami.

Rozwiązanie to można osiągnąć za pomocą tokarek poziomych, tokarek rewolwerowych i przeciągarek. Charakteryzuje się ono stabilną jakością obróbki i wysoką wydajnością produkcji. Gdy otwór w uzębieniu ma stopnie lub rowki na powierzchni czołowej, możliwe jest pełne wykorzystanie narzędzia wielofunkcyjnego na tokarce rewolwerowej do obróbki wielostanowiskowej, a obróbka wykańczająca uzębienia na tokarce rewolwerowej odbywa się jednocześnie.

Metoda obróbki zębów koła zębatego

Plan dodania zęba przekładni	Klasa dokładności przekładni	Chropowatość powierzchni zęba Raμm	zakres zastosowania
frezowanie kół zębatych	Poniżej poziomu 9	6,3~3,2	Produkcja napraw pojedynczych elementów, obróbka kół zębatych walcowych o niskiej precyzji, zębatek, przekładni stożkowych, przekładni ślimakowych
przeciąganie kół zębatych	Poziom 7	1,6~0,4	Masowa produkcja 7 kół zębatych wewnętrznych, kompleksowa produkcja przeciągaczy kół zębatych zewnętrznych, co pozwala na mniejsze zużycie
frezowanie kół zębatych	Poziom 8 do 7	3,2~1,6	W szerokiej gamie produkcji masowej, w obróbce średniej jakości zewnętrznych kół zębatych walcowych i przekładni ślimakowych
kształtowanie kół zębatych		1.6	W szerokiej gamie produkcji masowej, w obróbce średniej jakości wewnętrznych i zewnętrznych kół zębatych walcowych, kół zębatych wielosprzęgłowych i małych zębatek
Frezowanie lub struganie kół zębatych – hartowanie – honowanie kół zębatych		0,8~0,4	Koła zębate do hartowania czołowego
Hobbing – golenie zębów	Poziom 7 do 6	0,8~0,4	Stosowany głównie do produkcji masowej
Frezowanie – struganie – hartowanie – honowanie kół zębatych	Poziom 7 do 6	0,4~0,2	Stosowany głównie do produkcji masowej
Frezowanie lub dłutowanie kół zębatych – hartowanie – szlifowanie	Poziom 6 do 3	0,4~0,2	Do precyzyjnej obróbki powierzchni zębów kół zębatych, niskiej wydajności i wysokich kosztów
Frezowanie lub dłutowanie kół zębatych – szlifowanie zębów	Poziom 6 do 3	0,4~0,2

Obróbka kształtu zęba wieńca zębatego stanowi sedno całej obróbki kół zębatych. W obróbce kół zębatych stosuje się wiele procesów, które mają na celu uzyskanie kształtu koła zębatego spełniającego wymagania dokładności.
Zgodnie z zasadą obróbki, kształt zęba można podzielić na metodę formowania i metodę rozwijania. Metoda formowania to metoda obróbki powierzchni zęba za pomocą narzędzia formującego, które dopasowuje się do kształtu rowka zęba obrabianego koła zębatego, na przykład frezowanie zębów, ciągnienie zębów i szlifowanie zębów formujących. Metoda rozwijania to metoda obróbki powierzchni zęba zgodnie z zazębieniem między narzędziem formującym a przedmiotem obrabianym, na przykład frezowanie obwiedniowe, dłutowanie kół zębatych, struganie, szlifowanie i honowanie.
Wybór schematu obróbki kształtu zęba zależy głównie od klasy dokładności, kształtu konstrukcyjnego, rodzaju produkcji i warunków produkcji koła zębatego. W przypadku kół zębatych o różnych klasach dokładności, powszechnie stosowany schemat obróbki kształtu zęba jest następujący:

1) Przekładnia zębata o dokładności klasy 8. Frezowanie obwiedniowe lub dłutowanie kół zębatych może spełnić wymagania. W przypadku kół zębatych hartowanych można zastosować: walcowanie (wkładanie) zęba – obróbkę wierzchołków zębów – hartowanie – korekcję otworu. Jednak przed hartowaniem należy poprawić precyzję obróbki kształtu zęba.
2) Precyzyjne koła zębate 6-7. W przypadku kół zębatych hartowanych można stosować: zgrubne frezowanie obwiedniowe – precyzyjne frezowanie obwiedniowe – obróbkę wierzchołków zębów – precyzyjne skrawanie – hartowanie powierzchni – wyznaczenie punktu odniesienia – honowanie kół zębatych.
3) Przekładnia o klasie dokładności 5 lub wyższej. Zazwyczaj stosuje się: frezowanie zgrubne – frezowanie precyzyjne – obróbkę wierzchołków zębów – hartowanie – wyznaczenie punktu odniesienia – szlifowanie zgrubne – szlifowanie dokładne. Szlifowanie to metoda obróbki o najwyższej precyzji i najmniejszej chropowatości powierzchni w obróbce profili zębów, a najwyższa dokładność może sięgać 3-4 poziomów.