Jak powstają koła zębate?

W mechanizmach służących do przenoszenia ruchu z elementu czynnego na bierny z jednoczesną zmianą parametrów ruchu bardzo często wykorzystujemy współpracujące ze sobą koła zębate. Mocno obciążone koła zębate najczęściej wykonuje się ze stali stopowej o podwyższonej wytrzymałości, jak materiał oznaczony symbolem 17HNM, który charakteryzuje się też wysoką odpornością na mikropęknięcia. Jak powstają koła zębate z prętów kutych?

Przygotowanie projektu kół zębatych do przekładni i innych mechanizmów

Najczęstsze zastosowanie kół zębatych to wykorzystanie ich w przekładniach, sprzęgłach, czy pompach. Koła zębate produkuje się różnymi metodami obróbki mechanicznej, przy czym projekt w nowoczesnym wydaniu najczęściej tworzy się w systemach CAD, który można następnie przetworzyć na plan sterowania maszyn CAM i właściwego wykonania CNC. Obróbka CNC pozwala na precyzyjne, powtarzalne i szybkie wykonywanie złożonych kształtów.

Wybór obróbki do wykonania koła zębatego

Materiałem bazowym do wykonania kół zębatych są zwykle pręty stalowe. Wybór metody obróbki zależy przede wszystkim od rodzaju uzębienia, który chcemy uzyskać zgodnie z projektem. W przypadku kół zębatych walcowych najczęściej wybieraną metody jest obróbka obwiedniowa, rzadziej kształtowa lub kopiowa. Do produkcji kół zębatych stożkowych o prostym uzębieniu sprawdza się metoda frezowania, docierania, strugania lub szlifowania. Przy uzębieniu łukowym kolejno: szlifowanie, docieranie oraz frezowanie np. metodą Gleasona.

Dlaczego najczęściej wybieramy obróbkę obwiedniową?

Do obróbki prętów stalowych generalnie najczęściej wybieramy obróbkę obwiedniową, ponieważ to metoda wykorzystująca kilka sposobów przetwarzania, na przykład kolejno frezowanie, struganie, dłutowanie. Nie potrzebujemy bardzo dużej ilości różnych narzędzi, jak w przypadku obróbki kształtowej, gdzie przy produkcji kół zębatych kształt krawędzi skrawających musi być dokładnie taki sam jak zarys wrębu koła. Obróbka obwiedniowa jest też dokładniejsza od obróbki kopiowej.

Obróbka cieplna i wykończeniowa koła zębatego

Po wykonaniu kształtu koła zębatego często stosuje się obróbkę cieplną w celu zwiększenia wytrzymałości i trwałości materiału. Obróbka cieplna może obejmować hartowanie, nawęglanie, azotowanie czy ulepszanie cieplne. Wszystko zależy od wymagań dotyczących właściwości mechanicznych koła zębatego oraz jego przeznaczenia. Po obróbce cieplnej następuje etap wykończeniowy, który ma na celu usunięcie wszelkich niedoskonałości powstałych podczas obróbki mechanicznej i cieplnej. Wykończenie obejmuje szlifowanie, polerowanie, czy też docieranie, które pozwala na uzyskanie odpowiedniej jakości powierzchni oraz precyzyjnego dopasowania kół zębatych do siebie.

Kontrola jakości i montaż koła zębatego

Ostatnim etapem procesu produkcji koła zębatego jest kontrola jakości oraz montaż. Kontrola jakości obejmuje sprawdzenie wymiarów, kształtu zębów, jakości powierzchni oraz właściwości mechanicznych koła zębatego. W przypadku wykrycia jakichkolwiek niezgodności z projektem lub normami, koło zębate jest odrzucane lub poddawane dodatkowej obróbce w celu usunięcia wad. Po zakończeniu kontroli jakości, koła zębate są montowane w odpowiednich mechanizmach, takich jak przekładnie czy pompy. Montaż musi być wykonany z dużą precyzją, aby zapewnić prawidłowe działanie i długą żywotność całego układu.

Podsumowując produkcja kół zębatych to proces wymagający precyzji, zarówno na etapie projektowania, jak i wykonania. Wykorzystanie nowoczesnych technologii, takich jak CAD, CAM i CNC, pozwala na szybkie i dokładne wykonanie kół zębatych o złożonych kształtach. Wybór odpowiedniej metody obróbki oraz materiału bazowego ma kluczowe znaczenie dla uzyskania końcowego produktu o wysokiej jakości. Dodatkowo kontrola jakości oraz montaż koła zębatego są niezbędne dla zapewnienia jego prawidłowego działania i długiej żywotności w mechanizmach. Wszystko to sprawia, że produkcja kół zębatych jest procesem skomplikowanym, ale jednocześnie fascynującym pod względem technologicznym.