Какие бывают способы производства шестерен

На сегодняшний день изготовление шестерен
является одним из основных направлений в металлообрабатывающей промышленности,
так как эти элементы используются практически повсеместно. Гражданский и
специализированный транспорт, всевозможная машиностроительная, добывающая и
обрабатывающая техника, промышленные агрегаты с электрическими двигателями –
всё это и многое другое не сможет функционировать без шестерен и зубчатых
колёс, которые обеспечивают реализацию зубчатой передачи от вала двигателя к
рабочим узлам устройства.

Естественно, более чем за сто лет, с тех пор, как появились
первые электрические станки, человечество придумало массу способов производить
шестерёнки. Некоторые из них выдают максимальные показатели точности, другие
оставляют желать лучшего. Мы поговорим о каждом из вариантов и начнём с более
классических и старых.

Методы производства
шестерен «по старшинству»

В начале ХХ века первым и, пожалуй, единственным способом
изготовить зубчатое колесо был метод деления. Для этого использовался фрезерный
станок с дисковым режущим элементом – фрезой. Её форма соответствовала форме
зуба будущей детали. Заготовка закреплялась на станке, после чего фреза
совершала поступательные движения и воздействовала на металл, снимая припуск с
нужными параметрами. После завершения операции заготовка поворачивалась на
заданный шаг, и действия повторялись. Так происходило до тех пор, пока вся деталь
не будет обработана надлежащим образом.

Методика была довольно доступной и не требовала затрат на
инструменты, однако наблюдения показали, что венцы шестерен получались
неравномерными, в результате чего эффективность действия таких узлов оказалась
минимальной.

Метод обката и его
разновидности

Спустя несколько лет до ума был доведён ещё один способ
получения зубчатых колёс – метод обката. Он подразумевал использование
различных по форме и функциям инструментов, а название своё получил из-за того,
что процесс напоминает притирание, зацепление фрезы и заготовки друг с другом.
Сегодня эта методика считается самой распространённой и делится на несколько
подвидов:

• С использованием специальной гребёнки. Данный
  вариант подразумевает использованием специального зуборезного инструмента –
  который по форме напоминает зубчатую рейку. Его основное отличие заключается в
  том, что одна из сторон зубцов, расположенных на стальной планке, затачивается
  особым образом. Заготовка для зубчатого колеса вращается вокруг своей оси, а
  сама гребёнка двигается перпендикулярно ей, соприкасаясь по всей поверхности
  изделия. Таким образом, острая сторона рейки равномерно снимает слой припуска,
  образуя ряд ровных зубцов с определёнными, установленными проектом параметрами;
• Червячная фреза. Это более сложный режущий
  инструмент, который располагается перпендикулярно заготовке и имеет собственную
  ось и сам режущий элемент в виде шестерни с заточенными зубцами
  соответствующего диаметра. При  установке
  и фиксировании заготовки оба элемента, вращаясь перпендикулярно друг другу,
  входят в зацепление, что приводит к постепенному образованию зубцов на поверхности
  детали;
• Обкат с использование долбяка. Это специальное
  режущее приспособление, работающее в паре с зубодолбёжным станком. Представляет
  собой шестерню с заострёнными зубцами. Примечательно, что в данном случае
  необходимо несколько циклов, чтобы получить готовую деталь высокой точности.
  Долбяк совершает поступательные движения два раза, за которые снимается
  определённый слой металла. После этого заготовка проворачивается на один
  установленный шаг. Далее процедура повторяется. После полного поворота колеса
  вокруг своей оси долбяк вновь подаётся к детали. Количество циклов зависит от
  припуска, мощности станка, физических параметров зубцов и диаметра заготовки.

Также можно вспомнить о способе литья. Для грубой передачи,
где точность шестерен не имеет особого значения, зубчатые колёса выливаются из
стали или чугуна, после чего застывают в форме, а далее отсутствует любая
механическая обработки. Несложно сделать вывод, что подобные методы требуют
минимальных затрат, но и применяются крайне редко по причине своей неточности и
большой погрешности.