Beyond Steel: Materiais avançados transformando a usinagem do pinhão hoje

blog avatar

common.Written

JS

common.Published
Jun 02 2025
  • usinagem de engrenagens

base.followOn

beyond-steel-advanced-materials-transforming-pinion-machining-today

Embora o pinhão seja pequeno, ele desempenha um papel fundamental no equipamento mecânico de precisão, ele deve transmitir energia constantemente e controlar o movimento com precisão. Quanto tempo essa parte pequena pode ser usada e quão bem ele é realmente depende em grande parte do material que você escolhe fazê -lo. Diferentes materiais, como aço durável, latão à prova de ferrugem ou plásticos de engenharia leves, cada um tem suas próprias vantagens e desvantagens e cenários aplicáveis.

Em seguida, vamos dar uma olhada nas características dos materiais comumente usados parausinagem pinhãoPara ajudá -lo a escolher o material certo para o seu próximo projeto e resolver facilmente o problema de seleção de materiais.

O que é usinagem de pinhão?

Geralmente, consideramos engrenagens com um módulo menor que 1 mm e um diâmetro menor que 10 mm como pinhões. Eles são usados em micro-equipamento compacto e extremamente exigente, como dispositivos médicos, juntas de robô e micro redutores. Isso requer que a precisão da usinagem do pinhão seja extremamente alta e a superfície seja tão suave quanto um espelho para garantir transmissão suave, baixo ruído, alta eficiência e vida útil longa.

A usinagem dessas pinhões é muito desafiadora: o tamanho pequeno dificulta o aperto e a forma, a direção e o espaçamento dos dentes minúsculos devem ser extremamente precisos. As tolerâncias de tamanho, redondeza, escuridão etc. são muito estritamente controladas. Ao mesmo tempo, osuperfície do denteDeve ser extremamente suave para reduzir o atrito e o desgaste.

What is pinion machining?

Como funciona a usinagem do pinhão?

1. Preparação de material de precisão

  • Seleção de material: comumente usados são aço de liga de alta resistência, aço inoxidável ou plásticos de engenharia dura.
  • Moldagem preliminar: depois de obter o material, o primeiro passo é fazer um espaço em branco perto da forma da engrenagem. Para economizar material e reduzir a quantidade de processamento subsequente,giro de precisãoou o cabeçalho frio (isto é, fazer com que o metal seja uma forma áspera) é geralmente usada para concluir esta etapa.

2. Processo do núcleo: usinagem em forma de dente

Com o espaço em branco inicial, a parte mais crítica do formato do dente começa a ser processada. Existem dois principais métodos principais:

(1) Equipamento de engrenagem

  • O princípio é muito simples: use uma placa de alta velocidade e uma peça de trabalho rotativa para morder um ao outro, assim como imprimir um molde e lançar uma forma de dente involuta precisa.
  • Requisitos altos da máquina: um computador controladoHobbing de equipamento CNCA máquina deve ser usada, equipada com uma placa ultra-pequena e ultra-precisão (o módulo é tão pequeno quanto 0,1-0,3, e a lâmina deve ser banhada por diamante, que é mais difícil e mais resistente ao desgaste).
  • Precisão é a chave: a máquina em si deve ser particularmente estável, o erro de posição não pode exceder 0,003 mm cada vez que for repetido e o eixo deve balançar menos de um milésimo de milímetro (1 mícron) quando gira.

(2) Hobbing de engrenagem

  • Geralmente usado para lidar com estruturas especiais. Algumas formas de engrenagem não podem ser enraizadas, como aquelas com dentes dentro ou várias engrenagens empilhadas (engrenagens de múltiplas links), para que o hobbing da engrenagem só possa ser usado.
  • Ele usa um pequeno cortador de balanço de engrenagem muito pequeno (2 mm) que salta para cima e para baixo em alta velocidade para cortar os dentes um por um.

3. Tecnologia de usinagem e moldagem de pinhão fino

Às vezes, para obter um melhor desempenho ou processo particularmente difícil de cortar materiais, são usados métodos de moldagem mais sofisticados:

Moldagem de extrusão a frio:

  • Em suma, é usar um molde muito duro, sob grande pressão, para apertar diretamente o metal em branco em forma de engrenagem, como amassar a plasticina. Isso não é cortar.
  • A textura de metal dentro da superfície da engrenagem da engrenagem extrudada é contínua e completa, sem traços de corte, e a força geral pode ser aumentada em mais de 30%. Portanto, geralmente usamos esse método para processar aqueles pequenos eengrenagens exigentesem relógios.

Metalurgia em pó:

  • Use pó de metal ultra-fino ou pó de cerâmica, primeiro injete-o no molde como uma injeção e obtenha um tarugo verde com uma forma muito próxima do produto final e aqueça-o em alta temperatura para sinterizado e moldá-lo.
  • Vantagens óbvias: os dentes em forma de complexo podem ser feitos diretamente, como engrenagens helicoidais e engrenagens de espinha de peixe, e o produto acabado basicamente não tem rebarbas, salvando o processo subsequente.

4. Processo de acabamento final

Após o processamento ou formação aproximada da forma do dente, a precisão da superfície pode não atender ao padrão e é necessário um acabamento adicional:

  • Rapa de precisão: use um cortador de barbear com uma lâmina especial para raspar suavemente a superfície do dente enrolada/inserida, removendo apenas um pouco de metal com cerca de 5 a 10 mícrons de espessura, tornando o dentesuperfície mais suavee mais regular.
  • HONGRE: Deixe o equipamento e uma roda de aperto de cerâmica com revestimento abrasivo mordem um ao outro, entrando em contato enquanto gira. Usando o pequeno atrito entre eles e o efeito do abrasivo, as pequenas falhas estão afastadas pouco a pouco e a superfície do dente é polida e a rugosidade da superfície pode atingir um nível muito baixo (o valor da AR é melhor que 0,1 mícrons).
  • Polimento mecânico químico: se a superfície do dente precisar ser extremamente lisa e obter um efeito de espelho (como usado em equipamentos médicos de precisão), use o CMP. Este método pode obter uma superfície do dente com acabamento de precisão ultra-alto (RA menor que 0,05 mícrons).

5. Certifique -se de qualidade

Não importa o quão bem as engrenagens sejam feitas, elas devem ser estritamente inspecionadas para garantir a qualidade:

Equipamento de inspeção do núcleo: o JS geralmente usa uma máquina de medição de coordenadas controlada por computador especial, que pode medir com precisão os principais parâmetros das engrenagens, incluindo principalmente:

  • O perfil do dente é preciso?
  • A direção dos dentes está distorcida?
  • Todos os dentes são distribuídos uniformemente pelo centro?

Ajuste em tempo real: o mais importante é que os dados detectados podem ser contados diretamente à máquina de processamento. A máquina pode ajustar imediatamente otrajetória de movimento da ferramentaCom base nesses resultados, e compensa o erro que acabou de ser medido na próxima peça de trabalho ou nas etapas subsequentes de processamento. Forme um ciclo automático de medição, correção e reprocessamento para garantir que as engrenagens sejam perfeitas.

Dificuldades e soluções técnicas:

Desafio Contra -medidas técnicas -chave para JS
Ferramentas de corte são propensas a deformação/quebra Ferramentas de corte revestidas com nitreto de diamante/nitreto de boro (CBN).
Deformação de aperto de pequena peça Copo de sucção a vácuo/acessório elástico de baixa tensão.
Cortar o calor causa desvio dimensional Corte de micro lubrificação (MQL) de baixa temperatura.
Burrs são difíceis de remover Debutora eletrolítica/gravação de plasma.

The working process of small gear machining

Quais materiais são usados para usinagem de pinhão?

Materiais de metal mais comumente usados

1. Aço de liga de alta resistência:

  • Aço de carburismo: como o SCM415 do Japão, o 20crmnti da China e o 8620 dos Estados Unidos.
  • Aço de extinção: aço de rolamento de cromo de alto carbono, como SUJ2 e GCR15.

Tecnologia de processamento:

  • CARBURIZAÇÃO E TAMANHA: Torne a superfície do pinhão com muita força (até HRC58-62), muito resistente ao desgaste, enquanto o núcleo mantém uma boa tenacidade e não é fácil de quebrar. Pequenoengrenagens de reduçãoNos carros, é frequentemente usado dessa maneira.
  • Tratamento térmico a vácuo: especialmente adequado para processamento de pinhões muito pequenos e extremamente de alta precisão (módulo menor que 0,3 mm), que pode efetivamente reduzir a deformação da engrenagem.

Vantagens: o pinhão feito desse material é particularmente durável, pode suportar grande força e não é fácil de quebrar e ter uma boa resistência ao impacto. Eles são mais adequados para lugares onde você precisa exercer força e trabalhar duro.

2. Aço inoxidável

  • Aço inoxidável austenítico: muito resistente à corrosão, não fácil de enferrujar, geralmente o usamos no pinhão em equipamentos médicos ou máquinas de alimentos que precisam ser limpas com frequência ou expostas a ambientes especiais.
  • Aço inoxidável martensítico: pode ser endurecido pelo tratamento térmico (a dureza da superfície pode exceder o HRC50) e é relativamente resistente ao desgaste.
  • Requisitos especiais: Pinhão como os de robôs cirúrgicos também devem passar especiaisCertificação de Biossegurança(como ISO 10993).

3. Ligas especiais

  • Liga de titânio: luz, forte e particularmente resistente à corrosão. É usado em pequenos e críticos sistemas de acionamento em aeronaves e naves espaciais.
  • Liga de cobre: tem um certo efeito de lubrificação e boa capacidade de absorção de choque. É frequentemente usado na transmissão pequenas engrenagens em alguns instrumentos de precisão.

Plastics de engenharia

1. Plásticos de engenharia comuns

Material Característica Cenários de aplicação
Pom (polioximetileno) Alta rigidez, baixo coeficiente de atrito, fácil de processar. Equipamento de alimentação de papel da impressora.
PA66+fibra de vidro Resistência à temperatura aprimorada (120 ℃) e resistência à fluência. Equipamento de acionamento da máquina da janela do carro.
Peek (polietherethertone) 260 ℃ Resistência à temperatura e resistência à corrosão química. Transmissão de alta temperatura do equipamento semicondutor.

2. Plásticos modificados especiais

  • Cheio de grafite/PTFE: Melhore a auto-lubrificação (ambiente sem óleo).
  • Reforço da fibra de carbono: melhorar a rigidez e a estabilidade dimensional (Robô articulações da junta).

Materials used in pinion machining

Que fatores devem ser considerados ao escolher o material certo para a usinagem do pinhão?

1. Condições de trabalho e requisitos de carga

(1) Tipo e tamanho de carga:

  • O torque e a tensão de flexão da usinagem do pinhão afetam diretamente o nível de força da raiz do dente e da superfície do dente. Quanto maior a carga, maior a resistência do material necessária.
  • Se o sistema tiver partidas frequentes, paradas, sobrecarga ou choques externos, o material precisa ter uma boa resistência para suportar essas forças repentinas.

(2) Velocidade:

Quanto mais rápido a engrenagem gira, mais calor é gerado e maior a carga dinâmica e a força de inércia é a submetida. Isso coloca demandas mais altas sobre a força de alta temperatura do material, a capacidade de resistir a danos à fadiga e resistência ao desgaste. Em alta velocidade, o peso do material também pode afetar o momento da inércia, que precisa ser considerado.

(3) ambiente de trabalho:

  • Temperatura: A alta temperatura tornará o material mais macio, reduzirá a resistência e a dureza e pode até causar deformação lenta. A baixa temperatura tornará o material quebradiço e reduzirá a tenacidade. Ao selecionar materiais, verifique se os materiais podem manter o desempenho necessário na temperatura de trabalho.
  • Corrosão: Se a usinagem do pinhão for exposta a umidade, ácido, álcalis, spray de sal ou outros ambientes corrosivos, a corrosão reduzirá bastante a força da fadiga do material. Nesse caso, é necessário selecionarMateriais resistentes à corrosãoou proteger a superfície do pinhão (como revestimento, eletroplicar).

2. Requisitos funcionais do pinhão

  • Força e rigidez são a base: a raiz do dente é anti-flexão e quebra anti-dente, e o contato da superfície do dente é anti-ping e lapidação. A chave é a resistência ao escoamento, resistência à tração, flexão e força de fadiga de contato do material.
  • A superfície do dente deve ser dura e resistente ao desgaste: a dureza da superfície de contato deve ser alta para resistir a arranhões abrasivos e desgaste adesivo, e a resistência ao desgaste depende diretamente da dureza da superfície.
  • Resistência: o material deve ser duro e evitar fraturas quebradiças. Alta força e alta tenacidade são difíceis de levar em consideração. O aço carburado é frequentemente selecionado para o impacto, e o aço extinto de alta resistência é selecionado para carga estável.
  • Função de resistência à fadiga: o pinhão é estressado repetidamente e os danos à fadiga (quebra de dente, picada) são a principal causa. Os limites de fadiga de flexão e contato são cruciais.
  • Estabilidade dimensional: os requisitos de precisão para usinagem de pinhão são altos. A seleção de material deve considerar a hardenabilidade, a pequena deformação do tratamento térmico e a conveniência para subsequentescorreção de moagem.
  • Leve: Quando a aviação, automóveis, etc., precisam reduzir o peso, os materiais leves (liga de alumínio, plásticos de engenharia, metalurgia em pó) ou design leve pode ser selecionado, garantindo força e rigidez.

3. Tratabilidade térmica dos materiais

  • Hardenabilidade: a capacidade de um material para obter a dureza necessária, especialmente quando o tamanho é grande. Os pinhões são pequenos em tamanho e a hardenabilidade geralmente não é um grande problema, mas a uniformidade precisa ser considerada.
  • Deformação do tratamento térmico: as mudanças de tamanho e forma causadas por diferentes materiais e processos de tratamento térmico variam bastante. A deformação do tratamento térmico é um dos principais fatores que afetam a precisão dos pinhões. É necessário selecionar materiais com boa processabilidade de tratamento térmico e pequena deformação ou reservar margem suficiente para o acabamento subsequente. A extinção e a extinção de carburismo são frequentemente usadas para superfícies de dentes duras.

4. A particularidade dos pinhões

  • Risco de falha: No trem de engrenagem, a usinagem do pinhão tem um pequeno número de dentes e cada dente participa da mistura mais vezes. Em teoria, é mais propenso a falhas de fadiga do que engrenagens grandes. A seleção de materiais deve se concentrar mais na força de fadiga edurabilidade da superfície.
  • Tamanho do projeto: O tamanho pequeno é relativamente mais fácil de endurecer, e o processo de tratamento térmico pode ter mais espaço para a seleção.

O que é mais durável, engrenagens de aço ou plástico?

1. Pinhões de aço geralmente são mais duráveis e têm uma vida útil mais longa:

  • O material é forte e difícil: o próprio aço é muito forte e difícil e pode suportar muita força e é particularmente resistente ao desgaste. Isso significa que, no mesmo trabalho duro, os dentes de aço não são facilmente desgastados ou espremidos por forma.
  • Resistência ao calor e pressão: pode suportar temperaturas de trabalho mais altas, maior pressão e força torcional, e não é fácil ficar cansado e deformado ou rachado após um longo tempo de trabalho duro.
  • Vantagem de vida: em geral, em locais onde são necessários trabalhos pesados, alta força, alta velocidade ou alta temperatura ambiente, a usinagem de pinhão de aço fornecerá um tempo de uso mais longo.

2. Pinhões plásticos geralmente não são tão resistentes ao desgaste quanto o aço:

  • Com medo de calor e deformação: os plásticos tendem a suavizar e se deformar quando expostos a altas temperaturas, e sua força também é ruim. Sob força forte contínua ou rotação de alta velocidade, é mais provável que use, racha ou deforme diretamente.
  • Com medo do envelhecimento: alguns plásticos se tornarão quebradiços com o tempo, ou seu desempenho se deteriorará após o contato com certos óleos e produtos químicos.
  • Leves e silenciosas: as vantagens do plástico são leves, operação silenciosa e, em muitos casos, não são necessárias lubrificação e manutenção adicionais e não enferrujam.

Nossas recomendações de seleção:

  • Se você precisar suportar o desgaste e usá -lo por um longo tempo, as engrenagens de aço são a primeira escolha. Por exemplo, as principais engrenagens na caixa de câmbio do carro e as peças responsáveis pela transmissão de alta potência em máquinas de fábrica.
  • Se você se preocupa mais com peso leve, baixo ruído e poucas restrições ambientais,engrenagens de plásticopode ser capaz de ser usado e mais econômico. Por exemplo, a usinagem de pinhão em brinquedos e as engrenagens carregadas de luz nos temporizadores de eletrodomésticos.

Steel and plastic gears

A escolha de materiais baratos reduzirá a vida do pinhão?

De um modo geral, a escolha de materiais baratos provavelmente reduzirá a vida útil das pequenas engrenagens, mas isso depende de como alterar os materiais e onde as engrenagens são usadas. ​​

1. Mude para materiais piores (como plástico para aço):

Isso quase certamente reduzirá a vida da usinagem do pinhão. Os plásticos são muito inferiores ao aço em resistência, resistência ao calor e resistência ao desgaste. Se o plástico for usado onde o aço deve ser usado para economizar dinheiro, as engrenagens são facilmente deformadas, desgastadas ou rachadas sob alta força, alta velocidade ou alta temperatura, e a vida é bastante reduzida.

2. Use materiais semelhantes mais baratos:

Isso é arriscado. Não é 100% certo de que algo vai dar errado, mas a probabilidade de algo dar errado é maior.
Por exemplo, o aço barato pode ter mais impurezas, tratamento térmico ruim ou menor nível de resistência. É mais provável que esse tipo de usinagem de pinhão se deforma, use mais rápido ou produza facilmente fadiga de metal sob cargas pesadas. Pode não quebrar imediatamente, mas definitivamente não é tão durável quantoBom açoe a vida útil pode ser reduzida sem saber.

Ou use plástico mais barato, que pode ser mais suave, com mais medo de calor e mais propenso ao envelhecimento e fragilidade. No mesmo ambiente de uso, ele quebrará mais rápido.

Pontos -chave a serem observados:

  • Se a usinagem do pinhão for apenas uma rotação suave no liquidificador, pode ser bom usar materiais mais baratos. Mas se estiver girando em alta velocidade em uma máquina de fábrica, economizar dinheiro com materiais é muito arriscado e há uma alta probabilidade de demolição precoce.
  • O que significa barato? Por exemplo, o plástico é usado quando o aço deve ser usado? Ou é o mesmo material de baixa qualidade? Obviamente, o primeiro tem um impacto maior, mas o segundo também pode ter grandes riscos.

Nossas dicas de economia de dinheiro:

  • Pense cuidadosamente sobre quanta força a engrenagem precisa: se a força é realmente pequena, a velocidade é lenta e o ambiente não é duro, você poderá escolher o plástico certo.
  • Encontre um fornecedor confiável: o mesmo nylon ou aço, diferentes fabricantes produzem qualidade muito diferente. Encontre um fornecedor respeitável, usando materiais regulares e mais baratos geralmente é mais seguro do que encontrar umfabricante de marca.

Resumo

Usinagem de pinhão, não é fácil escolher materiais para ele. Na JS, sabemos que isso requer uma avaliação abrangente da força, resistência, resistência ao desgaste e viabilidade de processamento e fabricação do material.Nossa equipe profissionalentenderá profundamente as características de diferentes materiais, combinará de perto os cenários de trabalho e os requisitos de desempenho da usinagem do pinhão e fará escolhas precisas.

Lembre-se de que, para os sistemas de transmissão de precisão, os materiais de alto desempenho que JS correspondem a pinhões determinam diretamente se todo o sistema pode operar a longo prazo e confiabilidade, que é o valor central do acúmulo de tecnologia.

Contact Us

Isenção de responsabilidade

O conteúdo desta página é apenas para fins informativos.Série JSNão há representações ou garantias, expressas ou implícitas, quanto à precisão, integridade ou validade das informações. Não se deve inferir que um fornecedor ou fabricante de terceiros fornecerá parâmetros de desempenho, tolerâncias geométricas, características específicas do projeto, qualidade e tipo de material ou mão de obra através da rede Longsheng. É responsabilidade do compradorRequer cotação de peçasIdentifique requisitos específicos para essas seções.Entre em contato conosco para obter mais informações.

Equipe JS

JS é uma empresa líder do setorConcentre -se em soluções de fabricação personalizadas. Temos mais de 20 anos de experiência com mais de 5.000 clientes e nos concentramos em alta precisãoUsinagem CNC, Assim,Fabricação de chapa metal, Assim,Impressão 3D, Assim,Moldagem por injeção, Assim,Carimbo de metal,e outros serviços de fabricação única.

Nossa fábrica está equipada com mais de 100 centros de usinagem de 5 eixos de última geração, certificados ISO 9001: 2015. Fornecemos soluções de fabricação rápidas, eficientes e de alta qualidade para os clientes em mais de 150 países em todo o mundo. Seja a produção de pequeno volume ou a personalização em larga escala, podemos atender às suas necessidades com a entrega mais rápida em 24 horas. escolherJS TechnologyIsso significa eficiência de seleção, qualidade e profissionalismo.
Para saber mais, visite nosso site:www.cncprotolabs.com

Perguntas frequentes

1. Qual é a consideração principal ao selecionar materiais?

A principal consideração para a seleção de materiais de pinhão é atender aos requisitos de desempenho das condições de trabalho, corresponder à viabilidade da tecnologia de processamento e, finalmente, otimizar a relação custo-benefício. Por exemplo, o aço de liga é usado em cenários de serviço pesado, o aço inoxidável é selecionado em ambientes corrosivos e o aço carbono econômico é usado em condições de trabalho comuns.

2. Quando usar aço inoxidável?

O aço inoxidável é adequado para cenários com altos requisitos de corrosão ou limpeza estrita. Por exemplo, quando as engrenagens do equipamento de processamento de alimentos são expostas a detergentes ácidos e álcalis, as engrenagens de navio são expostas a ambientes de pulverização de sal ou o equipamento médico precisa ser frequentemente desinfetado. Nesse momento, alguma economia de corte é sacrificada em troca da resistência à corrosão, mas o custo é 40% -60% maior que o aço carbono.

3. Quais são as vantagens do aço de liga?

A liga de aço melhora o desempenho do núcleo adicionando elementos como cromo e níquel: melhora significativamente a força e a dureza, mantendo uma boa tenacidade. Aumenta a resistência ao desgaste e a resistência à fadiga e estende a vida útil da engrenagem. Permite um ajuste fino do desempenho através do tratamento térmico. Adequado para condições de trabalho severas, como cargas pesadas e altas velocidades, embora o custo seja maior que o aço carbono, ele tem um excelente desempenho de custo.

4. Os requisitos de acabamento estão relacionados aos materiais?

Os requisitos de acabamento estão diretamente relacionados às propriedades do material. A dureza do material afeta a seleção de ferramentas e o acabamento da superfície. A ductilidade está relacionada ao controle de rebarbas. A estabilidade do tratamento térmico determina a precisão dimensional. Diferentes materiais requerem ajuste direcionado dos parâmetros de corte.

Recurso

Plástico

Rack e pinhão

Modelagem de engrenagem

Contact Us

blog avatar

JS

blog.authorT

blog.authorDsc

menu.tag:

  • usinagem de engrenagens
base.ShareOn

Comment

0 comments

    Got thoughts or experiences to share? We'd love to hear from you!

    Featured Blogs

    empty image
    No data
    Jusheng customer
    menu.contactUs