Чистовая обработка зубьев — это этап, который определяет итоговую точность и шум шестерни. После зубофрезерования или долбления большинству шестерён нужна чистовая операция, чтобы исправить деформацию от термообработки, снизить шероховатость поверхности и вывести профиль зуба в допуск. Три основных процесса — шлифование, хонингование и шевингование — не взаимозаменяемы, и неправильный выбор либо слишком дорог, либо не даёт требуемой точности.
Шлифование зубьев — вариант с наивысшей точностью. Оно достигает IT3–IT5 и шероховатости Ra 0,2–0,8 мкм и может исправлять деформацию от закалки. Это делает его стандартом для шестерён станков, робототехнических редукторов, гоночных трансмиссий и любых применений, где шум или зазор должны быть минимальными. Плата — стоимость и время: шлифование самое медленное и дорогое из трёх, и лучше всего работает на закалённых зубьях твёрдостью выше примерно 45 HRC — на более мягком материале круг быстро забивается. Распространены как профильное, так и червячное шлифование: первое лучше для крупных модулей, второе быстрее для малых и средних партий.
Шевингование — чистовой процесс до термообработки. Оно достигает IT6–IT7 и Ra 0,8–1,6 мкм за долю стоимости и времени шлифования. Это стандарт для крупносерийных шестерён средней точности, таких как автомобильные коробки передач и сельхозтрансмиссии. Ограничение: шевингование нужно выполнять до закалки — оно не исправляет деформацию термообработки, поэтому любое искажение после упрочнения остаётся в готовой шестерне. Также оно лучше всего работает в диапазоне модулей примерно m1–m6; за его пределами геометрия инструмента становится непрактичной.
Хонингование занимает промежуточное положение. Это процесс после термообработки, достигающий IT5–IT6 и Ra 0,2–0,4 мкм, исправляющий лёгкую деформацию закалки и создающий на боковой поверхности зуба остаточные напряжения сжатия, повышающие усталостную долговечность. Хонингование — предпочтительный выбор для шестерён средней и высокой точности с низким шумом — редукторы электромобилей, электроинструмент, сервоприводы, — где шлифование было бы избыточным и слишком дорогим. Стоимость за штуку находится между шевингованием и шлифованием, а после наладки инструмента процесс быстрее шлифования.
Выбор сводится к трём вопросам. Какой класс допуска требуется? Выше IT5 обычно ответ один — шлифование. Закалена ли шестерня? Если да, шевингование исключается, и выбор стоит между шлифованием и хонингованием. Каков размер партии? Для малых партий и прототипов шлифование наиболее гибко, поскольку не требует специального инструмента; для крупных серий шевингование или хонингование после амортизации оснастки дают гораздо более низкую себестоимость. Частая ошибка — назначать шлифование каждой шестерне «на всякий случай»: на среднеточной крупносерийной детали это лишь добавляет стоимость без функциональной выгоды.
На нашем заводе мы выполняем все три процесса собственными силами: шлифование до IT4, хонингование до IT5 и шевингование до IT6. Пришлите нам чертеж с требуемым классом допуска и ожидаемой годовой потребностью — и мы порекомендуем чистовой процесс, который удовлетворяет спецификации при наименьшей cost, вместо того чтобы по умолчанию брать самый дорогой.