Методи виготовлення шестерень, зубчастих коліс

Для виготовлення шестерень використовують такі матеріали: залізо, чавун, бронза, проста вуглецева сталь або легована сталь з домішками хрому, нікелю, ванадію. Окрім металів застосовують пом’якшувальні матеріали: поліамід/капролон, фторопласт, текстоліт — вони пом’якшують і зменшують шум зачеплення. Але й металеві шестерні можуть працювати безшумно, якщо їхній профіль виготовлений точно та з подальшим шліфуванням. Для грубих передач виробляють «силові» зубчасті колеса — їх виготовляють литтям з чавуну або сталі без подальшої обробки. «Робочі» зубчасті колеса для передач виготовляються на фрезерних або зубофрезерних верстатах з наступною термічною обробкою, яка надає зубцям твердість та зносостійкість. Після термообробки виконується шліфування необхідних поверхонь шестерні.

Метод обкатки

Метод обкатки — найпоширеніший варіант виготовлення шестерень, оскільки цей спосіб є найбільш технологічним. У цьому способі використовуються такі інструменти: долбяк, черв’ячна фреза, гребінка.

Метод обкатки з використанням долбяка

Для виготовлення шестерень застосовується зубодолбіжний верстат зі спеціальним долбяком (шестернею з ріжучими кромками). Процес виготовлення шестерні відбувається в кілька етапів, оскільки зняти весь надлишковий шар металу за один прохід неможливо. Під час обробки заготівки долбяк виконує зворотно-поступальний рух, і після кожного подвійного ходу заготівка та долбяк провертаються на один крок, ніби «обкочуються» один об одного. Коли заготовка шестерні робить повний оберт, долбяк здійснює подачу до заготівки. Цикл повторюється, поки не буде знято необхідний шар металу.

Метод обкатки з використанням гребінки

Гребінка — ріжучий інструмент, форма якого аналогічна зубчастій рейці, але одна сторона зубців гребінки загострена. Заготівка шестерні обертається навколо своєї осі. Гребінка здійснює поступальний рух перпендикулярно осі шестерні і зворотно-поступальний рух паралельно до осі шестерні. Таким чином гребінка знімає зайвий шар по всій ширині вінця шестерні. Можливий й інший варіант відносного руху інструмента і заготовки, наприклад, заготівка виконує складний переривчастий рух, скоординований із рухом гребінки, ніби здійснюється зачеплення профілю нарізаних зубців з контуром інструмента.

Метод обкатки з використанням черв’ячної фрези

Цей метод дозволяє виготовити шестерню за допомогою черв’ячної фрези. Ріжучим інструментом у цьому способі виступає черв’ячна фреза, яка разом із заготовкою шестерні створює черв’ячне зачеплення.

Метод ділення

Одна впадина зубця нарізається дисковою або пальцевою фрезою. Ріжуча частина фрези, що відповідає формі цієї впадини, нарізає зубець. За допомогою ділильного пристрою шестерня повертається на один кутовий крок і процес повторюється. Цей спосіб виготовлення шестерень використовувався ще на початку ХХ століття і є неточним — впадини нарізаного колеса виходять різними, неідентичними.

Гаряче та холодне накочування

У цьому способі виготовлення шестерень використовується зубонакатний інструмент, який нагріває певний шар заготовки до пластичного стану. Після цього нагрітий шар деформується для формування зубців. Потім зубці обкочуються до набуття точної форми.

Виготовлення конічних шестерень

Для виготовлення конічних коліс (конічних шестерень) застосовується варіант обкатки у верстатному зачепленні заготовки з уявним формувальним колесом. Ріжучі кромки інструмента під час головного руху знімають припуск, утворюючи таким чином бокові поверхні майбутньої шестерні.