Transmisie prin angrenaje: Principii și aplicații ale metodei de danturare prin copiere și metodei de generare în prelucrarea roților dințate

01 Principiile de bază ale metodei prin rostogolire

1.1 Fundamente matematice

• Principiul înfășurării : Traiectoria de mișcare a muchiei de așchiere a sculelor (cum ar fi frezele melcate sau mortezele) formează o serie de curbe continue, iar înfășurătoarea acestor curbe constituie profilul teoretic al dintelui roții dințate (de exemplu, evolventă, cicloidă).
• Ecuația angrenării : Satisface relația de mișcare relativă dintre sculă și piesă pentru a asigura precizia profilului dintelui.

1.2 Caracteristici cheie

• Precizie Înaltă : Capacitatea de a prelucra profile complexe ale dinților (de exemplu, evolvente, roți dințate cu arc circular).
• Eficiență ridicată : Așchierea continuă permite producția de masă.
• Versatilitate mare : Un singur instrument poate prelucra roți dințate cu număr diferit de dinți (cu condiția să aibă același modul).

1.3 Procese Tipice ale Metodei de Generare

1.3.1 Frezarea cu freză melc

• Principiul : Utilizează mișcarea de angrenare dintre o freză melc (asemănătoare ca formă cu un melc) și semifabricatul roții dințate, finalizând așchierea prin avans axial.
• Relația de mișcare : Rotația frezei melc (mișcarea principală de așchiere) + Rotația piesei (mișcarea de generare) + Avans axial.
• Avantaje : Eficiență ridicată, potrivită pentru producția de serie (de exemplu, roți dințate auto); poate prelucra roți cilindrice cu dinți drepți, roți elicoidale, roți melcate etc.
• Exemple de aplicații : Prelucrarea roților planetare și a roților centrale în cutiile de viteze pentru turbine eoliene.

1.3.2 Danturarea cu freză disc roată

• Principiul : Folosește o freză disc roată (similară ca formă cu o roată dințată) care execută o mișcare alternantă de tăiere pe piesă, în timp ce aceasta se rotește în raport de angrenare.
• Relația de mișcare : Tăiere verticală reciprocă a frezării roții dințate + rotație generativă a piesei și sculei.
• Avantaje : Poate prelucra structuri complexe, cum ar fi roți dințate interne și roți duble; rugozitate superioară a suprafeței dintelui în comparație cu mortezarea (Ra 0,8–1,6 μm).
• Limitări : Eficiență mai scăzută decât la mortezare; cost mai mare al sculei.
• Exemple de aplicații : Prelucrarea coroanelor dințate interne în cutii de viteze și roți dințate mici de precizie.

1.3.3 Strunjirea roților dințate

• Principiul : Cuțitul de strunjit și piesa se rotesc angrenate sub o presiune ușoară, îmbunătățind precizia profilului dintelui prin acțiunea de raclare a muchiilor cuțitului. Este o operație de finisare utilizată pentru ajustarea după mortezare sau frezare.
• Avantaje : Poate corecta erorile de profil ale dintelui și poate îmbunătăți netezimea transmisiei roților dințate; precizia de prelucrare atinge clasa DIN 6–7.
• Exemple de aplicații : Prelucrarea finală a roților dințate din cutiile de viteze auto.

1.3.4 Rectificarea roților dințate

• Principiul : Utilizează o roată abrazivă profilată sau o roată melcată abrazivă pentru rectificarea suprafeței dintelui prin mișcare generativă, în principal pentru finisarea roților dințate călite.
• Avantaje : Precizie extrem de ridicată (până la clasa DIN 3–4); poate prelucra roți dințate cu suprafață dură (HRC 58–62).
• Limitări : Cost ridicat și eficiență scăzută, utilizat în general în domenii care necesită precizie înaltă.
• Exemple de aplicații : Roți dințate pentru motoare aero-spațiale și roți dințate de viteză în cutiile de viteze ale turbinelor eoliene.

02 Principiile de bază ale prelucrării prin formare

• Dependență mare de sculă : Precizia profilului dintelui depinde direct de precizia conturului sculei.
• Fără mișcare de generare : Procesul de prelucrare nu simulează angrenarea roților dințate, bazându-se doar pe mișcarea relativă dintre sculă și piesă.
• Flexibilitate ridicată : Capabil să prelucreze profile de dinți nestandard (de exemplu, dinți cu arc circular, dinți rectangulari).

2.1 Fundamente Matematice

• Principiul Profilării : Forma geometrică a muchiei tăietoare a sculei corespunde perfect spațiului dintre dinții roții dințate.
• Mișcarea de Divizare : Utilizează dispozitive de divizare (de exemplu, capete de divizare) pentru prelucrarea dinte cu dinte, asigurând o pasă uniformă a dinților.

2.2 Avantaje și Dezavantaje

Avantaje

• Echipament Simplu : Poate fi realizat pe mașini de frezat obișnuite.
• Potrivit pentru Producție de Unicate, Serie Mică sau Reparații : Ideal pentru scenarii de personalizare și întreținere.
• Capabil să prelucreze roți dințate cu modul foarte mare : De exemplu, roți dințate utilizate în mașinării miniere.

Dezavantaje

• Precizie scăzută : În general, clasa DIN 9–10.
• Eficiență scăzută : Necessită prelucrarea dintelui după dinte.
• Versatilitate slabă a sculei : Sunt necesare scule specializate pentru fiecare modul.

2.3 Procese tipice de tăiere prin formă

2.3.1 Frezarea roților dințate

• Principiul : Folosește o freză disc sau o freză de cap; freza se rotește pentru așchiere, iar piesa este indexată dinte cu dinte printr-un cap divizor.
• Relația de mișcare : Rotația cuțitului (tăiere principală) + Avans axial al piesei de prelucrat + Rotație de indexare.
• Scenarii de aplicare : Producție de serie unică și mică de roți dințate cilindrice cu dantură dreaptă și elicoidală; roți dințate cu modul mare (modul ≥20 mm) sau roți dințate de reparație.
• Studiu de caz : Roți dințate pentru treapta lentă a reductoarelor navale (modul 30, material: 42CrMo) prelucrate cu freză de capăt + indexare CNC, obținând o rugozitate a flancului dintelui de Ra 3,2 μm.

2.3.3 Broșare de roți dințate

• Principiul : Utilizează un broș (unelte cu mai mulți dinți în trepte) pentru broșarea completă a spațiului dintre dinți într-o singură trecere.
• Relația de mișcare : Mișcare liniară a broșului (tăiere) + Piesă de prelucrat fixă.
• Avantaje : Eficiență extrem de ridicată (finalizează un spațiu dintre dinți per cursă); precizie relativ înaltă (până la clasa DIN 7).
• Limitări : Potrivită doar pentru producția în masă de roți dințate interne sau externe; cost ridicat de fabricație al broșului, ideal pentru comenzi mari de o singură specificație.
• Exemple de aplicații : Producție în masă a inelelor sincronizatoare auto (timp de ciclu <10 secunde/bucată).

2.3.3 Rectificare prin formă

• Principiul : Folosește o roată abrazivă profilată (cu un contur corespunzător golului dintre dinți) pentru rectificarea roților dințate călite.
• Relația de mișcare : Rotația roții abrazive + Indexarea piesei de prelucrat.
• Avantaje : Poate prelucra roți dințate cu duritate mare (HRC >60); precizie până la clasa DIN 4 (eroare de profil sub 5 μm).
• Câmpuri de aplicare : Finisarea roților dințate pentru motoare aeronautice și roți dințate ale reductoarelor de precizie.

03 Comparație și aplicații industriale ale celor două metode

Comparație între metoda de generare și metoda de profilare

Aplicații industriale ale metodei de generare

3.1 Cutii de viteze pentru energie eoliană

• Cerințe : Cuplu ridicat, durată lungă de viață (≥20 de ani).
• Combinare procese : Frezare melcată (prelucrare de degroșare) → Tratament termic → Rectificare angrenaj (finisare).