Usinagem de Engrenagens: Processo, Materiais, Tipos, Aplicações | JS Precision

Embora dependa de um robusto sistema de engrenagens, a escavadeira de grande porte levanta toneladas de carga com seu braço maciço. Em um relógio suíço, minúsculas engrenagens impulsionam a passagem do tempo a cada movimento, com precisão milimétrica. Das cargas pesadas aos mínimos detalhes, as engrenagens são o "coração silencioso" da indústria moderna.

No entanto, a fabricação de engrenagens de precisão desse tipo é consideravelmente mais complexa do que simplesmente cortar metais.

Elaborei este guia para ajudar a resolver diversos problemas na usinagem de engrenagens e agilizar o andamento dos seus projetos. Ele o levará ao mundo da usinagem de engrenagens, mostrando como a JS Precision, com seu processo de fabricação de engrenagens superior, se torna sua parceira para serviços confiáveis ​​de corte de engrenagens.

Resumo das respostas principais

Os projetos de usinagem de engrenagens estão sendo fabricados com sucesso? Os principais processos de referência da JS Precision.

Em qualquer projeto de usinagem de engrenagens, a escolha do parceiro certo é indispensável. Uma empresa como a JS Precision já acumulou ampla experiência prática na área de usinagem de engrenagens.

Estamos profundamente envolvidos nesta área há 18 anos, atendendo a mais de 600 clientes em 25 setores, incluindo transmissões automotivas, automação industrial e equipamentos de novas energias, tendo concluído mais de 120.000 pedidos de usinagem de engrenagens.

Por exemplo, usinamos engrenagens helicoidais duplas para o sistema de transmissão de um fabricante de veículos de nova energia. Módulos de 3 a 8 foram usinados com precisão, e a taxa de rendimento foi mantida estável em 99,9%.

Além disso, nossos produtos incluem engrenagens de transmissão de grande porte com diâmetro externo de 800 mm e módulo 20, para clientes do setor de máquinas de mineração. A precisão atingiu o alto nível da norma nacional 4, superando em muito as exigências do cliente.

Também atendemos a inúmeras solicitações urgentes. Como exemplo, a entrega de engrenagens não padronizadas em 48 horas para salvar uma linha de produção de nossos clientes foi possível graças ao controle meticuloso de cada etapa do processo de usinagem de engrenagens.

Cada ponto do guia é verificado em nossos projetos reais, para que você possa confiar plenamente em seu profissionalismo.

Se sua empresa estiver envolvida em um projeto de usinagem de engrenagens, a JS Precision pode apoiá-lo e orientá-lo com nosso processo consolidado de usinagem de engrenagens e vasta experiência no setor. Forneça seus desenhos de engrenagens e parâmetros técnicos, e realizaremos rapidamente uma análise especializada e apresentaremos uma solução. Seja bem-vindo(a) a escolher nossos serviços profissionais.

O que é usinagem de engrenagens? Uma tecnologia de precisão que vai além do "simples corte".

Muitas pessoas pensam que a usinagem de engrenagens se resume a cortar metal em formatos de dentes, mas é muito mais do que isso: é uma tecnologia de precisão que exige colaboração em múltiplos processos, e é isso que praticamos no trabalho todos os dias.

Definição básica

A usinagem de engrenagens não se resume apenas ao corte do formato do dente, mas sim a um sistema completo de processo que inclui torneamento, furação, tratamento térmico e acabamento. A JS Precision controla a precisão desde a peça bruta.

Por exemplo, na usinagem de engrenagens, tornos CNC de alta precisão são usados ​​para garantir que a tolerância da superfície de referência esteja dentro de 0,005 mm, estabelecendo uma base sólida para a usinagem subsequente do perfil do dente. Este é um pré-requisito essencial para uma boa usinagem de engrenagens.

Objetivo principal

O principal objetivo da usinagem de engrenagens é fabricar perfis de dentes capazes de garantir uma transmissão suave, eficiente, silenciosa e de longa duração .

Tratamos cada engrenagem como um projeto de engenharia de sistemas, desde a fase de projeto. Por exemplo, os parâmetros do perfil do dente são pré-otimizados por nós de acordo com os requisitos de carga de transmissão de cada cliente, para garantir a viabilidade de fabricação e o desempenho final da engrenagem. Esse é o princípio fundamental da usinagem de engrenagens de excelência.

Seja qual for a sua necessidade, desde usinagem de engrenagens padrão até usinagem de precisão, a JS Precision pode criar engrenagens que atendam às suas demandas por meio de um processo completo de usinagem. Acompanhamos todo o processo, do projeto à entrega. Entre em contato conosco para iniciarmos uma parceria.

Revelando o processo de fabricação de engrenagens: o nascimento de uma engrenagem.

Compreender cada etapa do processo de fabricação de engrenagens pode ajudá-lo a controlar melhor o progresso e a qualidade do projeto. Uma engrenagem qualificada passa por cinco processos principais, cada um exigindo atenção meticulosa.

Processo Um: Preparação da Matéria-Prima

Primeiro, selecione as matérias-primas adequadas, depois usine com precisão o formato básico da engrenagem e, em seguida, retifique-a para garantir a planicidade e a perpendicularidade da superfície de referência, estabelecendo assim a base para os processos subsequentes.

Esta etapa é o ponto de partida do processo de fabricação de engrenagens ; a precisão da superfície de referência influencia diretamente a precisão da usinagem subsequente do perfil do dente.

Processo Dois: Usinagem Bruta do Perfil do Dente

Os métodos mais comuns incluem fresagem por engrenagem motora, torneamento e usinagem. O processo adequado é selecionado para cada tipo de engrenagem. Por exemplo, engrenagens cilíndricas são preferencialmente fabricadas por fresagem por engrenagem motora, pois o processo pode ser realizado com maior eficiência, enquanto o torneamento é utilizado para perfis de dentes complexos, a fim de garantir melhor a integridade dos dentes.

Durante o processo de usinagem de engrenagens, esta é uma etapa importante na definição do perfil dos dentes.

Processo Três: Tratamento Térmico

O método adotado varia de acordo com o material. Por exemplo, o aço 20CrMnTi é cementado e temperado, enquanto o 42CrMo é revenido. O objetivo é conferir dureza superficial e tenacidade ao núcleo da engrenagem, aumentando sua vida útil. Essa etapa influencia diretamente as propriedades mecânicas das engrenagens durante o processo de fabricação.

Processo Quatro: Usinagem de Acabamento

Os métodos gerais utilizados são o desbaste, a retificação e o brunimento, que são empregados para corrigir a deformação após o tratamento térmico.

Por exemplo, a retificação é realizada em engrenagens com superfícies de dentes endurecidas, que podem atingir precisão de grau 5 ou superior , de acordo com as normas nacionais, enquanto o brunimento é utilizado em engrenagens cujas superfícies de dentes são macias, com alta eficiência e menor custo. Esta etapa é crucial para a obtenção de alta precisão no processo de fabricação de engrenagens.

Processo Cinco: Inspeção e Verificação

Todos os parâmetros, como passo, perfil e direção dos dentes, são inspecionados por um centro de medição de engrenagens para garantir que cada engrenagem seja 100% qualificada. Esta etapa é o último ponto de verificação no processo de fabricação de engrenagens e a garantia do nosso compromisso com a qualidade junto aos nossos clientes.

Figura 1: Durante a fresagem de engrenagens, a ferramenta de corte engata continuamente com a engrenagem que está sendo usinada, e o desbaste da engrenagem é o processo subsequente de usinagem de engrenagens.

Como escolher ferramentas de corte de engrenagens para diferentes tipos de engrenagens?

A escolha das ferramentas de corte de engrenagens corretas pode melhorar a eficiência da usinagem de engrenagens em mais de 30%, garantindo a qualidade do processo. Diferentes tipos de engrenagens exigem ferramentas de corte bastante distintas, e nós forneceremos a seleção mais adequada de acordo com o tipo, material e quantidade de engrenagens do cliente.

Engrenagens cilíndricas:

As fresas de engrenagem são a primeira escolha. O corte contínuo com fresas de engrenagem é altamente eficiente e versátil para produção em massa . Por exemplo, no caso da usinagem de engrenagens cilíndricas, o módulo pode variar de 1 a 10, o que exigiria fresas de aço rápido, mas na condição temperada, fresas de metal duro são necessárias para melhor resistência ao desgaste.

Engrenagens cônicas:

As engrenagens cônicas possuem perfis de dentes complexos e exigem uma correspondência precisa entre a fresa e os parâmetros da engrenagem para uma transmissão suave. Por isso, existem fresas específicas para engrenagens cônicas helicoidais. Personalizamos a fresa de acordo com o número de dentes e o módulo da engrenagem cônica para garantir a precisão da usinagem.

Engrenagens sem-fim:

É necessário um fresa de topo ou uma fresa-mãe que corresponda exatamente aos parâmetros da engrenagem sem-fim. Usando um módulo de 2 como exemplo, ao usinar a engrenagem sem-fim, deve-se usar uma fresa-mãe específica para engrenagens sem-fim para garantir a precisão do engrenamento entre a engrenagem sem-fim e o parafuso sem-fim, reduzindo assim o ruído de transmissão.

Engrenagens de módulo pequeno/não padronizadas:

Normalmente, essas engrenagens exigem ferramentas de corte personalizadas, seja porque suas dimensões exclusivas estão fora da capacidade das ferramentas padrão, seja porque seu perfil de dente especial não pode ser reproduzido com nenhuma ferramenta padrão . Com uma forte capacidade de personalização e otimização de ferramentas, a JS Precision consegue projetar e fabricar ferramentas de corte de engrenagens dedicadas, de acordo com os desenhos das engrenagens do cliente, em um prazo muito curto.

Independentemente do tipo de engrenagem para a qual você precise escolher ferramentas de corte, a JS Precision pode fornecer consultoria profissional e até mesmo personalizar ferramentas especializadas. Combinaremos suas necessidades de produção com um equilíbrio entre eficiência e custo. Entre em contato conosco para soluções em ferramentas.

Figura 2: Fresas de engrenagem com insertos tangenciais para acabamento parcial. Fresas de engrenagem com insertos montados tangencialmente são bastante comuns.

Por que escolher o material certo é metade da batalha no processo de fabricação de engrenagens?

O material é o "esqueleto" das engrenagens. A seleção adequada de materiais pode aumentar a vida útil das engrenagens em mais de 50% e reduzir a dificuldade do processo subsequente de usinagem . Materiais diferentes apresentam características de desempenho bastante distintas. Sugeriremos o material mais adequado de acordo com o cenário de aplicação do cliente.

Aço:

O aço 20CrMnTi é o "rei dos aços para cementação". Sua dureza superficial pode atingir HRC 58-62 após cementação e têmpera. A tenacidade do núcleo é boa, sendo adequado para aplicações de alta carga, como engrenagens de transmissão automotivas.

O aço 42CrMo é um aço temperado e revenido. Após a têmpera e o revenido, ele apresenta alta resistência e boa plasticidade, podendo ser aplicado em engrenagens industriais de carga média e sendo comumente utilizado em sistemas de transmissão de máquinas-ferramenta.

Ferro fundido:

O HT250 possui boa capacidade de amortecimento de vibrações e custo mais baixo, embora sua resistência não seja tão alta quanto a do aço. É adequado para engrenagens grandes de baixa velocidade, como as engrenagens de transmissão de baixa velocidade em máquinas de mineração, que reduzem a vibração e o ruído durante a transmissão.

Metais não ferrosos :

Incluem-se latão e bronze estanhado, que são resistentes ao desgaste e autolubrificantes, portanto, não é necessária lubrificação extra durante o funcionamento. Isso pode ser aplicado às engrenagens helicoidais, como as das máquinas de tração de elevadores, para reduzir o custo de manutenção.

Plásticos de engenharia:

O POM e o nylon são leves, silenciosos e resistentes à corrosão, o que os torna adequados para ambientes com cargas leves e que exigem resistência à corrosão em máquinas como engrenagens para processamento de alimentos. São materiais não poluentes e operam com baixo nível de ruído.

Figura 3: Ao projetar uma engrenagem que será submetida a um ambiente corrosivo ou que precisa ser antimagnética, uma liga de cobre geralmente é a melhor escolha.

Superando Padrões: Enfrentando as Particularidades da Usinagem de Engrenagens Personalizadas

Em comparação com as engrenagens padrão, as engrenagens não padronizadas são muito mais difíceis de usinar sob encomenda. Geralmente, existem três grandes dificuldades: geometria complexa, deformação por tratamento térmico e custo-benefício na produção de pequenos lotes. No entanto, a JS Precision supera esses desafios com eficácia.

Desafio 1: Geometria Complexa

Muitas engrenagens não padronizadas possuem perfis de dentes não involutos ou requisitos especiais de modificação de perfil que não podem ser atendidos por equipamentos comuns.

Nossa estratégia envolve o uso de um centro de usinagem CNC de cinco eixos ou eletroerosão a fio. A usinagem CNC de 5 eixos permite o corte multidimensional, possibilitando a usinagem fácil de perfis de dentes complexos, enquanto a eletroerosão a fio possibilita alta precisão com tolerâncias controláveis ​​em até 0,002 mm , o que atende a necessidades especiais de modificação de perfil.

Desafio 2: Controle da Deformação por Tratamento Térmico

Engrenagens com formato irregular são propensas a sofrer deformações imprevisíveis devido ao tratamento térmico, o que significa baixa precisão.

Nossa solução consiste em prever a tendência de deformação por meio de software de simulação de processos e realizar a compensação reversa no estágio inicial do processamento. Por exemplo, devemos reduzir o tamanho do perfil do dente em 0,01 mm antecipadamente para compensar a expansão após o tratamento térmico. Enquanto isso, a utilização da retificação de engrenagens após o tratamento térmico para correção precisa garante a exatidão da engrenagem.

Desafio 3: Eficiência Econômica da Produção em Pequenos Lotes

Engrenagens personalizadas são frequentemente produzidas em pequenos lotes. Ferramentas de corte personalizadas são caras e a depuração do processo é complexa, por isso muitos fabricantes não estão dispostos a assumir tais projetos.

Nosso serviço consiste em usinagem de engrenagens personalizadas em pequenos lotes e a baixo custo , com combinações flexíveis de processos e planejamento inteligente. Por exemplo, pequenos pedidos do mesmo tipo para diferentes clientes podem ser combinados e ajustados, com compartilhamento parcial do processo para reduzir os custos de ferramentas e ajustes.

Se você precisa de usinagem de engrenagens personalizadas para engrenagens não padronizadas, a JS Precision pode ajudá-lo a resolver diversos problemas com tecnologia profissional e soluções flexíveis. Acompanhamos todo o processo, desde a otimização do projeto até a entrega da produção, garantindo a qualidade e o cumprimento do prazo para essas engrenagens não padronizadas. Entre em contato conosco.

Estudo de Caso: A JS Precision Salva uma Linha de Produção Paralisada com Entrega Emergencial em 48 Horas

Para um cliente, uma parada de um minuto na linha de produção pode significar enormes prejuízos. Em uma ocasião, nosso serviço de corte de engrenagens salvou uma linha de produção de milhões de dólares em apenas 48 horas — um exemplo claro de resposta rápida.

Problema enfrentado pelo cliente

A linha de produção automatizada de um fabricante de autopeças apresentou uma pane devido à quebra de uma importante engrenagem não padronizada da caixa de câmbio. Essa engrenagem tinha formato helicoidal duplo, com dentes peculiares e era feita de aço-liga de alta dureza 42CrMo.

O cliente contatou alguns fabricantes e todos indicaram um prazo de entrega de pelo menos 7 dias. Devido às paradas diárias na linha de produção, os prejuízos chegavam a US$ 50.000 por dia, e, portanto, o cliente precisava de um novo equipamento o mais rápido possível.

Como a JS Precision reagiu?

Assim que recebemos o pedido de assistência, iniciamos imediatamente nosso processo de resposta a emergências.

• Além disso, uma equipe dedicada de engenheiros de reversão, engenheiros de processo e operadores foi formada em 2 horas.
• A engenharia reversa foi realizada medindo com precisão as coordenadas da engrenagem danificada usando uma Máquina de Medição por Coordenadas; além disso, a reconstrução do modelo em 3D foi feita em 3 horas.
• Em seguida, a retificação grosseira tradicional foi dispensada e a cadeia de processos compacta de "torneamento → tratamento térmico → torneamento duro → retificação de engrenagens" foi adotada para reduzir o tempo de processamento.
• Foram utilizadas ferramentas de corte de engrenagens personalizadas e máquinas de retificação de engrenagens CNC de alta precisão, já disponíveis em estoque. Com uma equipe dedicada ao monitoramento da qualidade, foi possível alcançar a produção contínua por 24 horas .

Resultados e dados

Desde o recebimento da peça danificada até a entrega da nova engrenagem, foram necessárias apenas 48 horas, 5 dias antes do prazo estipulado pelo cliente. Além disso, a precisão da engrenagem atingiu o nível 5 do padrão nacional, superando em muito a exigência do cliente, que era de nível 6. Dessa forma, o cliente conseguiu evitar prejuízos de mais de US$ 250.000 causados ​​pela paralisação da produção.

Feedback do cliente: "A JS Precision não é apenas uma fornecedora, mas também uma garantia para nossa linha de produção. Com certeza, daremos prioridade a vocês para nossas futuras necessidades de engrenagens." Desde então, esse cliente estabeleceu um relacionamento duradouro conosco e vem fazendo pedidos mensais de serviços de usinagem de engrenagens.

Caso ocorra uma parada repentina na linha de produção e você precise de engrenagens em um prazo extremamente curto, os serviços de corte de engrenagens da JS Precision podem fornecer uma resposta emergencial para entregar engrenagens qualificadas em até 48 horas, minimizando as perdas decorrentes da paralisação da produção. Entre em contato conosco a qualquer momento.

Figura 4: caixa de engrenagens industrial personalizada

Como iniciar seu projeto de usinagem de engrenagens? Faça parceria com a JS Precision.

Iniciar um projeto de usinagem de engrenagens não é complicado: apenas quatro etapas para transformar suas necessidades em um produto qualificado, com total transparência e eficiência ao trabalhar com a JS Precision.

Etapa 1: Informações fornecidas

Por favor, forneça desenhos da engrenagem e parâmetros técnicos, como módulo, número de dentes, grau de precisão, material a ser utilizado, aplicação, etc. Caso o desenho esteja incompleto, podemos auxiliá-lo na elaboração do desenho de acordo com suas necessidades.

Etapa 2: Revisão por especialistas

Nossa equipe de engenharia analisa seu projeto em 24 horas, incluindo análise de viabilidade de fabricação, sugestões de processo sobre quais estruturas podem ser otimizadas para reduzir custos e quais parâmetros precisam ser ajustados para melhorar o desempenho.

Etapa 3: Solicite um orçamento

De acordo com o plano de processo definido, você receberá um orçamento claro e transparente em até 48 horas. Este orçamento cobre todos os custos, incluindo materiais, processamento e testes, sem custos ocultos .

Etapa 4: Produção e Garantia de Qualidade

Assim que o orçamento for confirmado, iniciaremos a produção sem demora. Durante o processo produtivo, o progresso da produção será monitorado continuamente. Serão emitidos relatórios de inspeção para as etapas principais, e testes completos serão realizados nos produtos acabados para garantir que as engrenagens entregues atendam a 100% dos requisitos de qualidade.

Perguntas frequentes

Q1: Qual é a principal diferença entre retificação e desbaste de engrenagens na usinagem de engrenagens?

A retificação de engrenagens é o acabamento mais preciso da superfície de um dente endurecido, atingindo o nível 4 da norma nacional, e é aplicável em aplicações exigentes, porém é ineficiente e de alto custo. O brunimento de engrenagens é um tipo de acabamento de superfície de dente macio, com alta eficiência e baixo custo, com grau de precisão de até o nível 6~7 da norma nacional, adequado para uso geral.

Q2: Qual é o módulo de engrenagem máximo e a faixa de tamanho que podem ser processados?

Podemos processar módulos de 0,5 a 20 , atendendo às necessidades de engrenagens de tamanhos micro a grandes. O diâmetro externo máximo pode chegar a 800 mm, permitindo o processamento tanto de engrenagens para micromotores quanto de grandes máquinas de mineração.

P3: Como reduzir o ruído durante a transmissão de marchas?

A redução do ruído durante a fabricação pode ser alcançada com usinagem de maior precisão, como a retificação de engrenagens para melhorar o perfil dos dentes para o engrenamento. Dessa forma, o atrito pode ser reduzido, o que requer lubrificação adequada.

Q4: Quais são as vantagens e desvantagens das engrenagens de plástico em comparação com as engrenagens de metal?

As vantagens das engrenagens de plástico são leveza, baixo ruído, resistência à corrosão e baixo custo. Suas desvantagens são a baixa capacidade de carga, resistência à temperatura e ao desgaste. Engrenagens metálicas são, portanto, utilizadas em condições de trabalho com alta carga e alta temperatura.

Q5: Como escolher o processo de tratamento térmico adequado para engrenagens?

Depende do material e dos requisitos da aplicação. A têmpera por alta frequência seria adequada para engrenagens que necessitam de um tratamento de endurecimento superficial com boa tenacidade do núcleo. A cementação e a têmpera são utilizadas em engrenagens submetidas a altas cargas. Engrenagens de precisão com requisitos rigorosos de deformação podem ser submetidas à nitretação.

Q6: Vocês oferecem serviços de projeto e otimização de engrenagens?

Sim, oferecemos suporte técnico completo, desde o projeto conceitual até a verificação de resistência e, finalmente, a otimização dos processos. Com base no seu cenário de aplicação, a estrutura e os parâmetros podem ser otimizados por nós, a fim de implementar a otimização de desempenho e custo das engrenagens.

Q7: O que significa grau de precisão de engrenagem, como por exemplo, grau 7 da norma nacional?

A classificação de precisão define de forma abrangente o valor de erro admissível da engrenagem em três aspectos: passo do dente, perfil do dente e direção do dente. Quanto menor o número da classificação, maior a precisão. A classificação padrão nacional 7 apresenta um erro de cerca de 0,01 a 0,02 mm e é adequada para transmissões industriais em geral.

Q8: Como aumentar a vida útil das engrenagens em condições operacionais severas?

Utilize materiais resistentes, como o 20CrMnTi. O tratamento térmico de cementação profunda deve ser realizado para aumentar a dureza. Além disso, alguns métodos de reforço, como jateamento com esferas, podem ser usados ​​para aumentar a resistência da superfície do dente. Paralelamente, a otimização da lubrificação pode ser realizada para prolongar ainda mais a vida útil das engrenagens.

Visão geral

As engrenagens são a alma da transmissão de potência, e sua qualidade influencia diretamente o desempenho e a confiabilidade de todo o equipamento. A escolha de um serviço de corte de engrenagens exige muito mais do que uma máquina-ferramenta; requer uma equipe especializada com conhecimento profissional em materiais, processos, ferramentas de corte e aplicações.

A JS Precision é sua parceira profissional e confiável nesse sentido. Desde engrenagens padrão até usinagem de engrenagens personalizadas , podemos fornecer serviços de processo completo, atendendo às necessidades dos clientes, seja em entregas urgentes ou controle de precisão.

Para qualquer projeto de usinagem de engrenagens, visite nosso site agora mesmo para solicitar um orçamento ou esclarecer suas dúvidas. Nossa equipe de profissionais lhe enviará um plano de processo preliminar e um orçamento altamente competitivo em até 4 horas. Permita que a excelência da JS Precision seja a base para o desempenho superior do seu produto.