1. A construção e a função da engrenagem

As engrenagens podem ser amplamente classificadas em duas categorias: a coroa dentada e o corpo da roda, apesar de suas variadas formas e tamanhos resultantes de suas diversas aplicações mecânicas. As seguintes categorias compreendem engrenagens cilíndricas comuns: engrenagem de disco, engrenagem de luva, engrenagem interna, engrenagem de eixo, engrenagem de setor e cremalheira. A engrenagem de disco é o tipo mais comumente utilizado entre elas.

Um ou mais anéis podem estar presentes em uma engrenagem cilíndrica. A engrenagem típica de anel único é facilmente fabricada; no entanto, o ressalto frequentemente afeta o anel de dentes pequenos de engrenagens duplas ou triplas, restringindo as técnicas de fabricação que podem ser utilizadas.

2. Requisitos de precisão da engrenagem cilíndrica

A precisão de fabricação da engrenagem em si tem grande impacto no desempenho de trabalho, na capacidade de carga e na vida útil de toda a máquina. De acordo com as condições de uso da engrenagem, os seguintes requisitos são apresentados para a transmissão por engrenagens:

(1) Precisão do movimento – é necessário que a engrenagem possa transmitir o movimento com precisão e que a relação de transmissão seja constante, ou seja, o erro de ângulo da engrenagem em uma revolução não exceda uma determinada faixa.

(2) Suavidade do trabalho – o movimento da transmissão da engrenagem deve ser suave, com impacto, vibração e ruído mínimos. Isso requer que a variação da relação de velocidade instantânea durante a rotação da engrenagem seja limitada, ou seja, que o erro angular seja limitado em um curto período.

(3) Precisão de contato – Quando a engrenagem transmite potência, para não tornar a tensão de contato muito grande devido à distribuição irregular da carga, causando desgaste prematuro da superfície do dente, o que exige que o contato da superfície do dente seja uniforme quando a engrenagem estiver funcionando, e garantir que haja uma certa área de contato e atenda aos requisitos da posição de contato.

(4) Folga lateral do dente – Quando a engrenagem precisa ser acionada, há uma certa folga entre as superfícies dos dentes não funcionais para armazenar óleo lubrificante e compensar as mudanças dimensionais causadas pela temperatura e deformação elástica e alguns erros no processamento e montagem.

3. Materiais da engrenagem

O equipamento deve ser utilizado em conformidade com as condições de trabalho do material adequado. O desempenho da usinagem e a vida útil das engrenagens são diretamente impactados pela seleção do material.

• Seleção geral de engrenagens para aços de liga de baixo e médio carbono, como 20Cr, 40Cr, 20CrMnTi, etc., e aços de médio carbono, como aço 45.
• O aço nitreto 38CrMoAlA é um material adequado para engrenagens importantes com requisitos mais elevados. Outros materiais que podem ser usados para engrenagens de transmissão sem força incluem ferro fundido, madeira compensada e náilon.

4. Tratamento térmico de engrenagens

No processamento de engrenagens, dois processos de tratamento térmico são organizados de acordo com diferentes propósitos:

1) Tratamento térmico em bruto: organize o pré-tratamento térmico de normalização ou revenimento antes e depois do processamento do bruto do dente, o objetivo principal é eliminar o estresse residual causado pelo forjamento e desbaste, melhorar a usinabilidade do material e melhorar as propriedades mecânicas abrangentes.

2) Tratamento térmico da superfície do dente: Após o processamento do formato do dente, para melhorar a dureza e a resistência ao desgaste da superfície do dente, são frequentemente realizados processos de endurecimento por cementação, endurecimento por aquecimento por indução de alta frequência, carbonitretação e nitretação.

5. Engrenagem em branco

O material da barra, o forjamento e a fundição constituem a maior parte da forma bruta da engrenagem. Os materiais da barra são utilizados para engrenagens de pequeno diâmetro com uma construção simples e requisitos mínimos de resistência. Engrenagens com diâmetro maior que 400–600 mm são frequentemente fundidas em bruto, mas forjados multiuso também são frequentes quando a engrenagem exige alta resistência, resistência ao desgaste e resistência ao impacto. Para engrenagens grandes e de baixa precisão, os dentes da engrenagem podem ser fundidos diretamente para minimizar a usinagem; para engrenagens pequenas e de formato complexo, novos processos como metalurgia do pó, laminação a quente, extrusão a frio, fundição sob pressão, fundição de precisão e fundição de precisão podem ser usados para produzir tarugos com dentes de engrenagem, melhorando a produtividade da mão de obra e conservando matérias-primas.

A seleção do esquema de usinagem do blank do dente

Para engrenagens de eixo e engrenagens de luva, o processo de processamento é basicamente semelhante ao da engrenagem de eixo e luva geral, o processo de processamento da engrenagem de disco é discutido principalmente.

A tecnologia de processamento do dente em bruto depende principalmente da estrutura do corpo da engrenagem e do tipo de produção.

(1) Um grande número de produção em massa de processamento de dentes em bruto

Quando um grande número de tarugos de dentes de tamanho médio são processados, o plano de processo de “perfuração com um puxador e um carro de ferramentas” é usado:

1) Furação ou alargamento com círculo externo em branco e posicionamento da face final;

2) Lacão;

3) O círculo externo, a face final, a ranhura e o chanfro do carro de acabamento grosso no torno semiautomático multiferramenta são posicionados com furos.

Este esquema de processo pode ser composto de linha de montagem ou linha automática devido ao uso de máquinas-ferramentas eficientes, portanto a eficiência da produção é alta.

O plano de processo “carro puxa carro” é frequentemente usado no processamento de tarugos de dentes produzidos em lotes.

1) Para o círculo externo do tarugo do dente ou posicionamento da roda, círculo externo de torneamento fino, face final e furo interno; 2) Apoie o furo da ranhura ou furo de tração usando a face final; 3) Alinhando o círculo externo do carro fino e a face final com furos.

Esta solução pode ser alcançada por tornos horizontais ou tornos de torre e máquinas de brochagem. Caracteriza-se pela qualidade de processamento estável e alta eficiência de produção. Quando o furo do blank do dente apresenta degraus ou a face final apresenta ranhuras, é possível utilizar totalmente a multiferramenta do torno de torre para realizar usinagem em múltiplas estações e finalizar a usinagem do blank do dente no torno de torre de uma só vez.

Método de processamento de dentes de engrenagem

Plano de adição de dentes de engrenagem	Classe de precisão de engrenagem	Rugosidade da superfície do dente Raμm	faixa de aplicação
fresamento de engrenagens	Abaixo do nível 9	6,3~3,2	Produção de reparo de peça única, processamento de engrenagens cilíndricas de baixa precisão, cremalheira, engrenagem cônica, engrenagem sem-fim
brochamento de engrenagens	Nível 7	1,6~0,4	Produção em massa de 7 engrenagens internas, complexo de fabricação de brochas de engrenagens externas, portanto, menos uso
fresagem de engrenagens	Nv. 8 a 7	3,2~1,6	Em uma variedade de produção em massa, processamento de engrenagens cilíndricas externas de qualidade média e engrenagens sem-fim
modelagem de engrenagens		1.6	Em uma variedade de produção em massa, processamento de engrenagens cilíndricas internas e externas de qualidade média, engrenagens de acoplamento múltiplo e cremalheira pequena
Fresagem ou conformação de engrenagens – têmpera – brunimento de engrenagens		0,8~0,4	Engrenagens para endurecimento facial
Hobbing – raspar os dentes	Nível 7 a 6	0,8~0,4	Usado principalmente para produção em massa
Fresamento de engrenagens – raspagem – têmpera – brunimento de engrenagens	Nível 7 a 6	0,4~0,2	Usado principalmente para produção em massa
Fresagem ou conformação de engrenagens – têmpera – retificação	Nível 6 a 3	0,4~0,2	Para processamento de superfície de dente de engrenagem de alta precisão, baixa produtividade, alto custo
Fresagem ou fresagem de engrenagens – retificação de dentes	Nível 6 a 3	0,4~0,2

A usinagem do formato do dente do anel de engrenagem é o cerne de toda a usinagem de engrenagens. Existem muitos processos no processamento de engrenagens, que visam o formato do serviço de processamento de engrenagens, cujo objetivo é finalmente obter uma engrenagem que atenda aos requisitos de precisão.
De acordo com o princípio da usinagem, o formato do dente pode ser dividido em métodos de conformação e desenvolvimento. O método de conformação é o método de corte da superfície do dente com a ferramenta de conformação que corresponde ao formato da ranhura do dente da engrenagem a ser cortada, como fresamento de dentes, trefilação de dentes e retificação de dentes de conformação. O método de desenvolvimento é o método de corte da superfície do dente de acordo com a relação de engrenamento entre a ferramenta de engrenagem e a peça de trabalho, como fresamento, conformação de engrenagens, raspagem, retificação e brunimento.
A escolha do esquema de usinagem do formato do dente depende principalmente do grau de precisão, formato estrutural, tipo de produção e condições de produção da engrenagem. Para engrenagens com diferentes graus de precisão, o esquema de usinagem do formato do dente comumente utilizado é o seguinte:

1) Engrenagem com precisão de grau 8. A fresagem ou a conformação de engrenagens podem atender aos requisitos. Para engrenagens temperadas, pode-se utilizar: usinagem dente de rolo (inserção) – extremidade do dente – têmpera – esquema de processamento de furo de correção. No entanto, a precisão da usinagem do formato do dente deve ser aprimorada antes da têmpera.
2) Engrenagens de precisão 6-7. Para engrenagens temperadas, podem ser utilizados: fresamento de desbaste – fresamento fino – usinagem da ponta do dente – aparas finas – têmpera de superfície – referência de calibração – brunimento de engrenagens.
3) Engrenagens com precisão de grau 5 ou superior. Geralmente utilizadas: fresamento de desbaste – fresamento fino – usinagem de ponta de dente – têmpera – referência de calibração – retificação de desbaste – retificação fina. A retificação é o método de usinagem com a maior precisão e o menor valor de rugosidade superficial na usinagem de perfis de dente atualmente, e a maior precisão pode atingir níveis de 3 a 4.