齿轮的概念已经存在了一段时间，因为它们是当今仍然相关的最古老的机械部件之一。 无论是汽车行业、航空航天领域、任何工业机械，还是像钟表这样简单的东西。 到处都需要齿轮，也许您想了解齿轮制造。
因此，问题在于齿轮是如何制造的。
前言：齿轮制造过程 齿轮制造没有单一的过程，因为它们根据类型和应用需要不同的过程。
通常，齿轮在非常艰苦的条件下运行，因为动力传输（齿轮的实际用途）有几个要求。 首先，齿轮需要处于绝对完美的状态。 然后，它们必须始终可靠，具有最小的残余应力，并且几乎没有裂纹扩展的机会。
当然，所有这些要求都极难满足。 但是，没有人可以否认它们的重要性。 这就是为什么齿轮生产是一个高度专业化的领域，具有有限的公差和错误空间。
本文将带您回顾齿轮制造的基础知识，包括工业齿轮的常用材料、齿轮的制备过程以及齿轮如何承受所有负载而不会失效。
常见齿轮类型及其应用 在继续讨论有关齿轮切削和制造工艺的细节之前，了解一下基础知识很重要。 他们是 不同类型的齿轮 以及它们的应用和优势。
您的应用、性能参数和许多其他因素在您使用的齿轮类型中起着重要作用。 有几种方法可以表征齿轮的类型，但从齿轮制造的角度来看，最好和最相关的是通过它们的齿廓。
以下是您会遇到的 5 种齿轮。
正齿轮 在您的脑海中粗略地描绘出齿轮的样子。 您很可能会想到直齿齿轮。 这正是正齿轮的样子。
正齿轮是最常见的齿轮类型，在动力装置中有多种应用， 航空航天零部件、工业机器等等。 直齿最容易制造并承受高速和高负载。 但是，它们会产生大量噪音，不适合需要平稳运行的应用。
此外，正齿轮可以与同类型的其他齿轮和内/外齿轮配合。 您会在许多齿轮机构中找到正齿轮，例如简单的齿条/小齿轮装置或行星齿轮系统。
它们的简单性意味着您更容易制作。 因此，您会发现在齿轮生产过程中更容易保持精度。 正齿轮也几乎没有或没有轴向载荷，因此对于您希望将机械损失降至最低的齿轮系来说，它们非常有效。
斜齿轮 斜齿轮与正齿轮非常相似，但它们的齿围绕圆柱体扭曲。 这种质量使他们能够轻松地使用平行轴和非平行轴。 然而，它们的配合仅适用于具有相同螺旋角（与原始圆柱体的扭转角）的其他斜齿轮。
斜齿轮的大部分应用与正齿轮相同。 然而，斜齿在减少冲击载荷和使操作更顺畅方面发挥着巨大作用。 这也意味着更少的噪音，但以效率为代价。 相对于正齿轮，斜齿轮系的损耗更大，并且由于形状的原因还需要推力轴承。
从制造的角度来看，斜齿轮比正齿轮更坚固。 螺旋角很难以较低的可接受公差范围复制。 此外，制造成本以及随后添加其他轴向元件的成本使它们适用于有限的操作。
锥齿轮 锥齿轮不是您的标准圆柱齿轮。 它们位于锥形表面上，允许您改变相交轴上的传动方向。 通常，锥齿轮与 900 角度。 但是，您也可以将它们用于其他配置。
以下是您可以在各种应用中找到的一些常见类型的锥齿轮。
直齿锥齿轮 螺旋锥齿轮 斜接齿轮 冠状齿轮 双曲面齿轮 蜗轮 蜗轮系统是两个组件的组合。 一个蜗轮和一个螺旋形齿轮。 它们主要用于航空航天、工业机械、电梯和汽车转向。
蜗轮设置不能提供太多速度或效率。 然而，它提供了自锁机制所需的独特特性。 在许多情况下，蜗杆可能会转动轮子，但由于齿轮角度的原因，反之亦然。 此外，另一个需要注意的重要事项是蜗轮齿轮有很大的摩擦力，可能需要持续摩擦才能正常运行。
齿条和小齿轮 齿条和小齿轮系统是另一种组合，主要用于将旋转运动转换为线性运动，反之亦然。 齿轮齿可以与直齿和斜齿啮合，因此您可以在平行轴和倾斜轴上工作。 该系统的一些最常见应用是汽车系统、称重秤和其他类似系统。
用于生产齿轮的材料 在齿轮方面没有材料限制。 最早的是木制的，您可以在整个行业中找到不同材料的齿轮。 从大型工业规模的钢或铁齿轮到玩具中的小型塑料齿轮。 材料组合是无穷无尽的。
尽管如此，在齿轮制造和齿轮成形过程中最常用的是以下物品：
铸铁： 耐用、经济、耐磨性好。适用于低速至中速应用。 钢材： 强度高，耐磨性优异，能够承受高负荷和高速度。常用于汽车和航空航天等要求严格的应用。 铜奖： 耐磨性、耐腐蚀性好，常用于海洋和高温场合。 塑料： 重量轻、性价比高，适合低负载、低速应用，常用于消费产品。 齿轮有非常具体的材料选择标准。 根据应用，您选择的任何材料都应具有适当的抗拉强度和耐久性。
此外，摩擦系数是另一个考虑因素，因为齿轮需要持续接触。 最后，您还应该选择易于加工的材料。 可制造性低的坚固材料将更难处理，因为齿轮制造需要极高的精度和准确性。
上述材料在其应用中具有这些特性的完美平衡。 这就是为什么您通常会在遇到的大多数齿轮中看到它们。
波长 XNUMXμm 的 美国齿轮制造商协会（AGMA） 为齿轮材料的选择提供标准和指导。
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常见的齿轮制造工艺 齿轮生产非常复杂，因为它需要很高的精度。如今，齿轮制造本身就是一个行业，它依赖于多种工艺，从最初的毛坯制造到最终的产品精加工，既有传统的，也有现代的，以确保成本、质量和操作之间的适当平衡。
这里列出了常见的齿轮切削和制造工艺及其明显的优缺点。
1 – 铸造 铸造是一种更简单的工艺，主要用于制备齿轮的毛坯或圆柱体，而轮齿则通过机加工制备。 然而，由于它的大规模生产能力和相对容易，它对于许多应用来说是一个可行的整体齿轮制造工艺。
然而，在一个领域，铸造是行业中最受欢迎的制造方法。 那就是生产非常大的齿轮。 在大直径的情况下，机加工方法和其他齿轮成型方法不太可行。 通常，较大的齿轮几乎总是正齿轮类型。 因此，它们的相对简单性使铸造成为一个很好的选择。
在最常见的铸造方法类型中，壳型铸造， 压铸，砂型铸造和金属型铸造是齿轮生产中最常见的。 其他方法在某些应用中的使用有限。 但是，上述是行业中最常见的。
2 – 锻造 这是另一种成型工艺，可以根据您的要求为您提供毛坯和准备好的齿轮。 在您拥有相对简单的齿轮的情况下，锻造是非常可行的。
从理论上讲，锻造是一种适用于重型应用的出色齿轮制造工艺，原因很简单。 锻造需要热处理，这意味着由此产生的齿轮将具有更好的疲劳性能。 然而，锻造过程所需的巨大力量限制了这一过程的尺寸和厚度。
通常，锻造适用于直径在 6 – 10 英尺以内的齿轮。 根据锻造的类型，例如精密锻造，您最终可能需要也可能不需要加工齿轮。
3 – 挤压和冷拔 这是另一种既通用又简单的齿轮成型工艺。 事实上，挤压的工具支出较低，但这并不意味着它是最经济的工艺。
顾名思义，挤压是将加热的金属型材通过较小的预定形状的过程。 结果，您将获得所需形状的棒材，外表面硬化且光滑。
冷拔过程与挤压非常相似。 有两点不同。 挤压将毛坯推过模具拉动它。 另一个区别是温度。 冷拔不会加热钢坯。 从而以牺牲成本为代价来提高机械性能。
4 – 粉末冶金 粉末冶金是近年来取得重大进展的先进工艺。 今天，它被用于多种制造工艺，包括齿轮生产。
那么，粉末冶金是如何工作的呢？ 从外观上看，这很简单。 然而，其中涉及许多复杂的问题。
这一切都始于金属粉末。 第一步是将所有粉末制成您想要的最终形状。 完成后，下一步确保整个设置非常紧凑，因为它将产生更好的机械性能。 仔细加热整个装置，你就完成了。
粉末冶金非常高效、简单且适用于大批量生产。 您不必担心任何后期处理，产品随时可用。 但是，由此产生的齿轮不能承受太大的载荷，并且也有尺寸限制。
此外，任何粉末冶金设备的初始成本都非常高，这使得它不适合任何小批量生产。
5 – 消隐 冲裁与挤压非常相似，但 3 维能力有限。 这种齿轮成型工艺使用金属板在多个模具的帮助下创建所需的形状。 您可以使用冲裁工艺生产不同类型的齿轮。 然而，正齿轮给你最好的结果。
今天，齿轮生产的冲裁工艺被多个行业用于轻量化应用。 例如，办公设备、液压、小型医疗设备和其他负载要求不高的应用。
6 – 齿轮加工 由于其多功能性，机加工是最常见的齿轮制造工艺之一。 传统机加工在齿轮切削和制造中非常普遍，但是 数控加工 推动了它的流行。
以下 4 种齿轮切削方法是整个行业中最常见的。
滚齿机 滚刀使用称为滚刀的圆锥形切割装置。 当滚刀围绕齿轮毛坯旋转时，滚刀和工件都转动。 到目前为止，外齿轮和斜齿轮是唯一可以通过滚齿加工的产品。
该过程非常通用且快速。 您还可以通过一起处理多个堆栈来提高生产率。 但是，它需要更多的技巧和精确度。
成型 Shaping 是一种先进的齿轮切削和制造工艺，可开发滚齿加工无法处理的齿轮。 刀具可以是任何形状，如小齿轮、齿条形或单点形。 它看起来与齿轮非常相似，并且通过以所需形状切入毛坯来工作。 您可以使用整形过程创建内齿轮或集群齿轮。
拉床 拉削可能是最快的齿轮成型加工方法。 它依赖于带有嵌入式刀具的多齿工具，比它们的前身更深。 这会导致更小的增量切割，更容易制作，并快速为您提供所需的形状，而不会影响精度。
这种齿轮制造工艺通常用于内齿轮，但您也可以使用它来制造外齿。 为此，您需要一个专门的罐式拉削工具，让您能够复制相同的精度和效率。
磨 这是一种基本的齿轮切削方法，可以按顺序生产单个齿轮齿。但是，这种方法用途非常广泛，尤其是当您使用 CNC 铣床时。虽然您可以在铣床上制造任何类型的齿轮，但这种方法的精度却有很多不足之处。这就是为什么铣削不像以前那么普遍的原因。
然而，CNC 领域和多轴领域的最新发展改变了一切。 在铣床上制造齿轮正变得越来越普遍。 所以，随着时间的推移，事情会变得更好。
齿轮制造后处理 根据您使用的齿轮制造方法，您的齿轮在 100% 准备就绪之前需要进行一些后处理。 后处理的范围可以是 热处理 用于改进尺寸校正和表面精加工的疲劳特性。
以下是表面精加工工艺中最常见的 5 种齿轮制造技术。
磨： 顾名思义，打磨是一种常见的表面精加工工艺，可让您在整个表面上获得光滑的光洁度。 您可以间歇或连续执行它，并且不会影响结果。 研磨： 此过程适用于需要极高精度的敏感齿轮。 研磨使用小磨料颗粒以低速或中速磨平表面。 珩磨： 这是抛光表面并使其光滑的另一种常见工艺。 此外，您还可以纠正牙齿几何形状中的一些小错误。 剃须： 这个过程从表面去除极薄的层以获得光滑的轮廓。 剃齿通常很昂贵，因此很少用于齿轮生产。 抛光： 从本质上讲，抛光是使用压缩使表面光滑的过程。 选择正确的齿轮制造工艺 最佳程序依赖于各种因素：
齿轮类型和尺寸： 铸造适合于大型齿轮，而机械加工对于许多尺寸和品种来说更加灵活，包括齿圈制造方法和锥齿轮制造工艺等专业工艺。 材料： 有些材料更适合特定的程序。 所需精度和公差： 一般来说，机械加工比铸造或粉末冶金的精度更高。 生产量： 大批量生产通常采用粉末冶金或冲裁等技术。 收费标准： 不同的方法有不同的成本结构。 接近 RapidDirect 以获得最佳齿轮制造服务 齿轮制造是一个高度专业化的领域，需要极高的精度和准确度。 齿轮是任何机械系统的重要组成部分，即使是最小的制造缺陷也会造成很多灾难性后果。 因此，您需要谨慎选择服务。
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有关齿轮制造的常见问题解答 齿轮制造公认的标准有哪些？ 在齿轮设计、生产和检验方面，美国齿轮制造商协会 (AGMA) 制定了相当通用且得到广泛遵循的标准。它涵盖了整个过程的各个方面，包括齿轮生产材料、材料公差以及质量控制，以确保稳定可靠的性能。
哪种材料最适合我的齿轮？ 所选材料应考虑强度、耐磨性和齿轮运行的环境条件。塑料用于要求较低的应用；钢材通常用于需要高精度的高应力应用。AGMA 提供了一本不错的材料选择手册。
哪种齿轮加工工艺可提供最高的精度？ 一般来说，滚齿加工（一种特殊的齿轮加工形式）被认为是齿轮制造最精确的加工方法。为了获得精确的公差和良好的表面光洁度，滚齿加工使用旋转刀具（滚刀）加工齿轮齿。这使得滚齿加工适合用于从机器人到汽车变速箱等苛刻用途的高精度齿轮。要选择最适合您使用的技术，建议与经验丰富的齿轮制造商交谈。