Tandwielproductie 101:een gids over de productieprocessen van tandwielen

Het concept van tandwielen bestaat al een tijdje omdat ze tot de oudste mechanische componenten behoren die vandaag de dag nog steeds relevant zijn. Of het nu de auto-industrie, de ruimtevaartsector, industriële machines of iets eenvoudigs als een klok is. Tandwielen zijn overal nodig en misschien wil je meer weten over het maken van tandwielen.

De vraag is dus hoe tandwielen worden gemaakt.

Voorwoord:Productieproces voor tandwielen

Er is niet één proces om de productie te versnellen, omdat ze verschillende processen vereisen, afhankelijk van het type en de toepassing.

Over het algemeen werken tandwielen in zeer inspannende omstandigheden omdat krachtoverbrenging (het eigenlijke doel van het tandwiel) verschillende vereisten heeft. Ten eerste moeten de tandwielen in absoluut perfecte staat zijn. Dan moeten ze altijd betrouwbaar zijn, minimale restspanningen hebben en weinig tot geen kans op scheurvoortplanting.

Uiteraard zijn al deze eisen uiterst moeilijk te vervullen. Niemand kan echter het belang ervan ontkennen. Daarom is tandwielproductie een zeer gespecialiseerd veld met beperkte toleranties en ruimte voor fouten.

Dit artikel neemt je mee terug naar de basis van tandwielproductie met betrekking tot de gebruikelijke materialen voor industriële tandwielen, de processen die tandwielen voorbereiden en hoe tandwielen al die belasting kunnen dragen zonder te falen.

Veelvoorkomende soorten tandwielen en hun toepassingen

Voordat we verder gaan met de details over het snijden van tandwielen en productieprocessen, is het belangrijk om naar de basis te kijken. Het zijn verschillende soorten tandwielen en hun toepassing en voordelen.

Uw toepassing, prestatieparameter en tal van andere factoren spelen een belangrijke rol bij het soort tandwielen dat u gebruikt. Er zijn verschillende manieren om het type tandwiel te karakteriseren, maar de beste en meest relevante vanuit een tandwielproductieperspectief is door middel van hun tandenprofiel.

Dit zijn de 5 soorten versnellingen die je tegenkomt.

Regeltandwielen

Maak een ruw beeld van hoe uitrusting er in je hoofd uitziet. De kans is groot dat je denkt aan tandwielen met rechte tanden. Zo ziet een tandwiel eruit.

Het tandwiel is het meest voorkomende type tandwiel en heeft meerdere toepassingen in krachtcentrales, ruimtevaartcomponenten, industriële machines en nog veel meer. Rechte tanden zijn het eenvoudigst te vervaardigen en ondersteunen hoge snelheden en hoge belastingen. Ze produceren echter veel geluid en zijn ook niet geschikt voor toepassingen waarbij een soepele werking vereist is.

Bovendien kunnen rechte tandwielen passen bij andere tandwielen van hetzelfde type en interne/externe tandwielen. U vindt rechte tandwielen in veel versnellingsmechanismen, zoals een eenvoudige tandheugel-opstelling of een planetair tandwielsysteem.

Hun eenvoud betekent dat het voor u gemakkelijker is om te maken. Daarom zult u het gemakkelijker vinden om de precisie te behouden tijdens de productie van tandwielen. Rechte tandwielen hebben ook weinig tot geen axiale belasting, dus ze zijn behoorlijk efficiënt voor een tandwieltrein waarbij je mechanische verliezen wilt minimaliseren.

Spiraalvormige tandwielen

Spiraalvormige tandwielen lijken veel op rechte tandwielen, maar ze hebben tanden die rond een cilindrisch lichaam zijn gedraaid. Door deze kwaliteit kunnen ze gemakkelijk met zowel parallelle als niet-parallelle assen werken. Hun paring werkt echter alleen met andere spiraalvormige tandwielen met dezelfde spiraalhoek (de draaihoek van de originele cilinder).

De meeste toepassingen van tandwielen zijn hetzelfde als rechte tandwielen. De schuine tanden spelen echter een grote rol bij het verminderen van de impactbelasting en het soepeler maken van de operaties. Dit betekent ook minder geluid, maar ten koste van de efficiëntie. Ten opzichte van rechte tandwielen zal een tandwieloverbrenging meer verliezen hebben en vanwege de vorm ook druklagers nodig hebben.

Vanuit een productieperspectief zijn spiraalvormige tandwielen sterker dan rechte tandwielen. De helixhoeken zijn vrij moeilijk te repliceren met een laag acceptabel tolerantiebereik. Bovendien maken de fabricagekosten en de toevoeging van andere axiale elementen ze geschikt voor beperkte bewerkingen.

Kegeltandwielen

Conische tandwielen zijn niet uw standaard cilindrische tandwielen. Ze komen op een conisch oppervlak waarmee u de richting van de transmissie op kruisende assen kunt veranderen. Over het algemeen werken conische tandwielen met 90 ⁰ hoeken. U kunt ze echter ook in andere configuraties gebruiken.

Hier zijn enkele veelvoorkomende soorten conische tandwielen die u in verschillende toepassingen kunt vinden.

• Rechte kegeltandwielen
• Spiraalvormige kegeltandwielen
• Verstektandwielen
• Kroontandwielen
• Hypoïde tandwielen

Wormwielen

Het wormwieloverbrengingssysteem is een combinatie van twee componenten. Een wormwiel en een schroefvormig tandwiel. Ze worden voornamelijk gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, industriële machines, liften en autobesturingen.

De wormwielopstelling biedt niet veel snelheid of efficiëntie. Het biedt echter een unieke eigenschap die vereist is voor zelfsluitende mechanismen. In veel gevallen kan de worm het wiel draaien, maar vice versa kan niet gebeuren vanwege de versnellingshoeken. Verder is een ander belangrijk ding om op te merken dat wormwieltandwielen veel wrijving hebben en mogelijk continue wrijving nodig hebben om goed te werken.

Tandheugel

Het tandheugel- en rondselsysteem is een andere combinatie die voornamelijk werkt om rotatiebeweging over te dragen naar lineair en vice versa. De tandwieltanden kunnen worden gecombineerd met zowel rechte als spiraalvormige tanden, zodat u zowel op parallelle assen als onder een hoek kunt werken. Enkele van de meest voorkomende toepassingen van dit systeem zijn in autosystemen, weegschalen en andere soortgelijke systemen.

Materialen die worden gebruikt om tandwielen te produceren

Er is geen materiële beperking als het gaat om versnellingen. De vroegste waren van hout en je kunt verschillende materiële tandwielen in de hele industrie vinden. Van grote industriële tandwielen van staal of ijzer tot kleine plastic tandwielen in speelgoed. De materiaalcombinaties zijn eindeloos.

Desalniettemin worden de volgende items het meest gebruikt in tandwielproductie en tandwielvormingsprocessen:

• Gietijzer
• Staal
• Brons
• Kunststoffen

Tandwielen hebben zeer specifieke criteria voor materiaalkeuze. Afhankelijk van de toepassing moet het materiaal dat u kiest de juiste treksterkte en uithoudingsvermogen hebben.

Bovendien is de wrijvingscoëfficiënt een andere overweging omdat tandwielen constant contact nodig hebben. Kies tot slot ook voor materialen die gemakkelijk te verwerken zijn. Een sterk materiaal met een lage produceerbaarheid zal moeilijker te hanteren zijn omdat de productie van tandwielen extreme precisie en nauwkeurigheid vereist.

De bovengenoemde materialen hebben de perfecte balans tussen deze eigenschappen voor hun toepassingen. Daarom zie je ze vaak in de meeste versnellingen die je tegenkomt.

RapidDirect kan al deze materialen aanbieden die worden gebruikt in het fabricageproces van tandwielen. Upload uw ontwerpbestand om een ​​offerte voor uw uitrustingsproject te krijgen.

Gemeenschappelijke productieprocessen voor tandwielen

De productie van tandwielen is vrij ingewikkeld vanwege de precisie die het vereist. Tegenwoordig is tandwielproductie een industrie op zich die afhankelijk is van meerdere processen, zowel traditionele als moderne, om de juiste balans tussen kosten, kwaliteit en bewerkingen te garanderen.

Hier is een lijst met veelvoorkomende snij- en productieprocessen voor tandwielen, samen met hun duidelijke voor- en nadelen.

1 – Casting

Gieten is een eenvoudiger proces dat voornamelijk wordt gebruikt om blanks of cilinders voor tandwielen te maken, terwijl de tanden machinaal worden voorbereid. Het is echter een levensvatbaar fabricageproces voor tandwielen voor veel toepassingen vanwege de massaproductiecapaciteit en het relatieve gemak.

Er is echter een gebied waar gieten de meest geprefereerde productiemethode in de industrie is. Dat is de productie van zeer grote tandwielen. Bewerkingsmethoden en andere methoden voor het vormen van tandwielen zijn niet zo levensvatbaar in het geval van grote diameters. Over het algemeen zijn grotere tandwielen bijna altijd van het type met rechte tandwielen. Hun relatieve eenvoud maakt casten dus een zeer goede optie.

Onder de meest voorkomende soorten gietmethoden zijn schaalgieten, spuitgieten, zandgieten en permanent gieten de meest voorkomende voor de productie van tandwielen. Andere methoden hebben beperkt nut in sommige toepassingen. De bovengenoemde zijn echter de meest voorkomende in de branche.

2 – Smeden

Dit is een ander vormproces dat u zowel blanks als geprepareerde tandwielen kan geven, afhankelijk van uw vereisten. Smeden is redelijk haalbaar in gevallen waar je relatief eenvoudige versnellingen hebt.

Theoretisch is smeden om een ​​eenvoudige reden een uitstekend fabricageproces voor tandwielen voor zware toepassingen. Smeden vereist een warmtebehandeling, wat betekent dat het resulterende tandwiel betere vermoeiingseigenschappen zou hebben. De enorme kracht die nodig is voor het smeedproces beperkt echter de omvang en dunheid van dit proces.

Over het algemeen werkt smeden goed voor tandwielen met een diameter van 6 - 10 ft. Afhankelijk van het type smeedwerk, bijvoorbeeld precisiesmeedwerk, moet u de tandwielen uiteindelijk wel of niet bewerken.

3 – Extrusie en koudtrekken

Dit is een ander tandwielvormingsproces dat zowel veelzijdig als eenvoudiger is. In feite kost extrusie minder gereedschap, maar dit betekent niet dat dit het meest economische proces is.

Extrusie, zoals de naam al doet vermoeden, is het proces waarbij een verwarmd metalen profiel door een kleinere vooraf bepaalde vorm wordt geleid. Als resultaat krijg je een staaf van de gewenste vorm met een gehard en glad buitenoppervlak.

Het koudtrekproces lijkt sterk op extrusie. Er zijn twee verschillen. Extrusie duwt de plano door een matrijstekening die eraan trekt. Het andere verschil is de temperatuur. Koud trekken verwarmt de knuppel niet. Daardoor verhogen de mechanische eigenschappen ten koste van de kosten.

4 – Poedermetallurgie

Poedermetallurgie is een geavanceerd proces dat de afgelopen jaren aanzienlijke vooruitgang heeft geboekt. Tegenwoordig wordt het gebruikt voor meerdere productieprocessen, waaronder de productie van tandwielen.

Dus, hoe werkt poedermetallurgie? Vanuit het perspectief is het vrij eenvoudig. Er zijn echter veel fijne kneepjes bij betrokken.

Het begint allemaal met metaalpoeder. De eerste stap is om al het poeder te nemen en het een definitieve vorm te geven die je wenst. Als je klaar bent, zorgt de volgende stap ervoor dat de hele opstelling vrij compact is, omdat dit zal resulteren in betere mechanische eigenschappen. Verwarm de hele opstelling voorzichtig en je bent klaar.

Poedermetallurgie is uiterst efficiënt, eenvoudig en haalbaar voor grote hoeveelheden. U hoeft zich geen zorgen te maken over eventuele nabewerkingen en het product is klaar voor gebruik. De resulterende tandwielen kunnen echter niet te veel belasting dragen en er zijn ook beperkingen aan de afmetingen.

Bovendien zijn de initiële kosten voor elke opstelling van poedermetallurgie vrij hoog, wat het onhaalbaar maakt voor elke productie met een laag volume.

5 – Blanking

Blanking is een proces dat sterk lijkt op extrusie, maar heeft beperkte driedimensionale mogelijkheden. Dit tandwielvormingsproces maakt gebruik van plaatstaal om de gewenste vorm te creëren met behulp van meerdere matrijzen. Met het blankingproces kunt u verschillende soorten tandwielen produceren. Rechte tandwielen geven u echter de beste resultaten.

Tegenwoordig wordt het blankingproces van tandwielproductie door meerdere industrieën gebruikt voor lichtgewicht toepassingen. Bijvoorbeeld kantoorapparatuur, hydrauliek, kleine medische apparaten en andere toepassingen met een lage belasting.

6 – Tandwielbewerking

Bewerking is een van de meest voorkomende productieprocessen voor tandwielen vanwege zijn veelzijdigheid. Traditioneel machinaal bewerken was vrij gebruikelijk voor het snijden en produceren van tandwielen, maar de vooruitgang van CNC-bewerkingen heeft de populariteit ervan gestimuleerd.

De volgende snijmethoden met 4 versnellingen komen het meest voor in de industrie.

Hobbing

Hobbing maakt gebruik van een conisch snijapparaat dat een kookplaat wordt genoemd. Zowel de kookplaat als het werkstuk draaien terwijl de kookplaat rond het tandwiel ronddraait. Tot nu toe zijn externe rechte tandwielen en spiraalvormige tandwielen de enige producten die u kunt maken met het afwikkelen.

Het proces is vrij veelzijdig en snel. U kunt uw productiesnelheid ook verhogen door meerdere stapels samen te verwerken. Het vereist echter meer vaardigheden en precisie.

Vormgeven

Shaping is een geavanceerd snij- en fabricageproces voor tandwielen dat tandwielen ontwikkelt die Hobbing niet aankan. De frees kan elke vorm hebben, zoals een rondsel, tandheugelvorm of eenpuntsvorm. Het lijkt veel op tandwielen en werkt door in de blanco in de gewenste vorm te snijden. U kunt interne of clusterversnellingen maken met het vormgevingsproces.

Kraken

Brootsen is misschien wel de snelste methode voor het vormsnijden van tandwielen. Het vertrouwt op een gereedschap met meerdere tanden met ingebedde frezen die dieper gaan dan hun voorganger. Dit resulteert in kleinere, stapsgewijze sneden die gemakkelijker te maken zijn en u snel de gewenste vorm geven zonder afbreuk te doen aan de precisie.

Dit productieproces van tandwielen is typisch voor interne tandwielen, maar je kunt het ook gebruiken om externe tanden te maken. Daarvoor heb je een speciaal gereedschap nodig voor het brootsen van potten waarmee je dezelfde precisie en efficiëntie kunt nabootsen.

Frezen

Dit is een basismethode voor het knippen van tandwielen waarbij u achtereenvolgens afzonderlijke tandwieltanden produceert. Het is echter vrij veelzijdig, vooral als je een CNC-freesmachine gebruikt. Hoewel je elk type tandwiel op een freesmachine kunt maken, laat de precisie van deze methode veel te wensen over. Daarom is frezen niet meer zo gewoon als voorheen.

De recente ontwikkelingen in het CNC-domein en meerassige hebben echter dingen veranderd. Tandwielfabricage op freesmachines wordt steeds gebruikelijker. Dus met de tijd zal het nog beter worden.

Nabewerking van tandwielproductie

Afhankelijk van de productiemethode van de tandwielen die je hebt gebruikt, hebben je tandwielen wat nabewerking nodig voordat ze 100% klaar zijn. Die nabewerking kan variëren van warmtebehandeling voor verbeterde vermoeiingseigenschappen tot maatcorrectie en oppervlakteafwerking.

Hier zijn de 5 meest voorkomende oppervlakteafwerkingsprocessen die gebruikelijk zijn bij de productie van tandwielen.

• Slijpen: Zoals de naam al doet vermoeden, is slijpen een veelgebruikt oppervlakteafwerkingsproces dat u een gladde afwerking over het hele oppervlak geeft. Je kunt het met tussenpozen of continu uitvoeren, en het heeft geen invloed op de resultaten.
• Lappen: Dit proces is voor gevoelige tandwielen waar je extreme precisie nodig hebt. Lappen maakt gebruik van kleine schurende deeltjes om een ​​oppervlak glad te strijken bij lage of gemiddelde snelheden.
• Horen: Dit is een ander veel voorkomend proces dat het oppervlak polijst en glad maakt. Bovendien kunt u ook enkele kleine fouten in uw tandgeometrie corrigeren.
• Scheren: Dit proces verwijdert extreem dunne lagen van het oppervlak om een ​​glad profiel te krijgen. Scheren is over het algemeen duur, dus het wordt zelden gebruikt bij de productie van tandwielen.
• Brandend: In essentie is polijsten het proces waarbij compressie wordt gebruikt om het oppervlak glad te strijken.

Benader RapidDirect voor de beste productieservices voor uitrustingen

Tandwielproductie is een zeer gespecialiseerd vakgebied dat extreme precisie en nauwkeurigheid vereist. Tandwielen zijn een essentieel onderdeel van elk mechanisch systeem en zelfs de kleinste fabricagefout kan veel rampzalige gevolgen hebben. Daarom moet u voorzichtig zijn met de service die u selecteert.

RapidDirect is een ISO-gecertificeerde service met het meest ervaren team dat de beste prestaties levert tegen de meest concurrerende prijs. Wij bieden state-of-the-art diensten die u het beste leveren als het gaat om de productie van tandwielen.

Van grote tandwielen voor industriële machines tot de kleinste componenten voor elke nichetoepassing, RapidDirect biedt de juiste combinatie van vaardigheden, ervaring en kwaliteit die u nodig hebt. Neem vandaag nog contact met ons op en ontvang binnen een paar uur een eerste prijsopgave.