Изготовление шестерни: всё о процессе

Как известно, в мире производства деталей встречаются
случаи, когда изготовить необходимо самые тончайшие элементы, дополняющие
агрегаты, и делающие их более продуктивными. А история создания такого
компонента, как шестерня, корнями уходит в самое далёкое прошлое. Более 3 тысяч
лет назад Древние греки придумали этот нехитрый механизм зацепа, используя два
зубчатых колеса, изготовленных из дерева или металла. Как правило, применялся
такой механизм для подачи волы и в работе мельниц. Немного позже и Древний Рим
стал осваивать систему, дорабатывая и модифицируя её под свои нужды. С каждым
веком придумывались всё новые способы использования зубчатых колёс, а материалы
изготовления становились разнообразнее. К примеру, в средневековой Швеции
додумались производить шестерни из камня.

В наши дни без механизма зацепа невозможно представить себе
огромное количество приборов, агрегатов и устройств, начиная с транспортных
средств, заканчивая сложными производственными станками, авиатехникой и т.д.
Итак, что же представляет собой современная шестерня, по каким принципам она
работает и какие функции выполняет.

Шестерня – диск
конической или круглой формы с нанесением зубцов различной формы и длины
углубления. Употребляется в паре с аналогичным диском меньше или большего
диаметра для передачи крутящего момента под определённым углом. Шестерня, с
которой снимается крутящий момент, называется ведомой, та же, которая передаёт
– ведущая. Если ведущее зубчатое колесо имеет меньший диаметр, то крутящий
момент на выходе увеличивается, и наоборот.

Именно по этому принципу работают многие тяжёлые агрегаты,
подъёмники, редукторы, снижающие нагрузку и т.д. В профессиональной среде
существует условное разделение между шестерней и зубчатым колесом:

• Шестерня – это диск небольшого диаметра;

• Зубчатое колесо обладает более внушительными
  размерами.

Модификации
шестерёнок и их разновидности

Изготовление
шестерен – довольно кропотливый процесс, который состоит из множества
этапов. И если у вас нет опыта, сложности могут начаться на подготовительном.
Для начала необходимо проанализировать чертёж, увидеть шестерёнку-оригинал,
сделать контрольные замеры, рассчитать шаг зубца. Его глубину и диаметр.
Высчитываются такие параметры методом проб и ошибок. Если же готовая деталь уже
есть в наличии, процесс будет более быстрым и простым. На сегодняшний день
можно выделить несколько разновидностей зубчатых колёс:

• Прямозубые;

• Косозубые;

• Эвольвентные.

В первом случае расположение зубцов относительно самого
диска находится под прямым углом. Как правило, прямозубые шестерни используются
там, где нет больших мощностей и высокого крутящего момента. Кроме того, работа
такого механизма всегда сопровождается шумом и быстрым износом деталей.
Косозубые шестерни более практичны. Зубцы здесь располагаются под углом,
усиливая крутящий момент для выработки большего количества энергии.
Эвольвентные варианты имеют форму полумесяца и используются в паре с с другим
диском, где зубцы расположены перпендикулярно сечения данного элемента.

Материалы
изготовления

Стоит также отметить, что на сегодняшний день существует
огромное количество вариаций исполнения зубчатых колёс. Конечно, дерево, как
это было ранее, не используется повсеместно, особенно если речь идёт об
агрегатах, а не о декоративных конструкциях. Им на смену пришла закалённая
сталь, дюраль, алюминий и т.д. Самыми надёжными по праву являются стальные
шестерни, срок эксплуатации которых составляет несколько десятков лет. Однако,
если вы хотите модифицировать станок, либо не планируете использовать зубчатое
колесо каждый день, можно выбрать и менее дорогостоящую альтернативу.

Процесс изготовления

Шестерни производятся на специальном приспособлении под
названием траверса, которая одевается на стойку и крепится к фрезеровочному
станку. Заготовка шестерни одевается на стойку, после чего идёт настройка
резца, который может иметь самую разнообразную форму. После настройки
оборудования, станок запускается в работу, резец совершает вращательные
движения вокруг своей оси, а сам диск поворачивается при помощи специального
фиксатора на определённый угол. Так осуществляются насечки. При грамотной
настройке полноценный зубец можно сделать всего за один цикл резца, что
значительно сокращает время на производство деталей.