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ギアで広く使用されているトランスミッションコンポーネントです。機械設備、そしてギアの性能は選択された材料に密接に関連しています。ギアをカスタマイズする場合、材料の選択は、ギアの機械的性能と耐用年数を決定するだけでなく、機器の全体的な性能と運用効率にも直接影響を与えるため、非常に重要です。

したがって、高強度、高耐摩耗性、高耐疲労性の基本要件を満たすだけでなく、材料の被削性と経済性も考慮する必要があります。したがって、カスタムギアに最適な材料を探索して、機器の性能を最適化し、コストを削減し、生産効率を向上させることが重要です。

ギアの素材は何ですか?

1.鋼鉄

• 鍛造鋼:通常、炭素含有量が0.15%から0.6%の炭素鋼または合金鋼が使用されます。強度、速度、精度がそれほど必要としないギアの場合は、便宜上、柔らかい歯面(硬度≤350HBS)を使用してください歯切り精密加工が必要な歯車は、通常、歯の表面の硬度と耐摩耗性を向上させるために合金鋼で作られています。
• 鋳鋼:優れた耐摩耗性と強度。歯車の構造が大きい場合、通常は鋳鋼が使用されます。

2.鋳鉄

鋳鉄製歯車は、主に強度と耐摩耗性が不要な状況で使用されます。ねずみ鋳鉄は、優れた接着性と耐食性を備えています。ねずみ鋳鉄またはダクタイル鋳鉄は、オープンな低速ドライブギアの一般的な選択肢です。

 3.銅合金

• 真鍮(H62):優れた導電性、適度な耐摩耗性、低コスト。
• ベリリウムブロンズ(C17000):超高弾性率(125GPa)で耐疲労性に優れています。

4.非金属材料

高速、軽負荷、および低精度のギアリングの場合、ピニオンは通常、ノイズを減らすために布、プラスチック、ナイロンなどの非金属材料で作られています。

歯車材料にはどのような特性がありますか?

1.機械的特性

• 強度:ギアは使用中に大きな負荷に耐える必要があるため、長期間の使用中にギアが変形したり壊れたりしないように、材料は引張強度、降伏強度などの高強度を持つ必要があります。
• 硬度:歯の表面硬度は、ギアの耐摩耗性と耐用年数に影響を与える重要な要素です。適切な硬度は、耐摩耗性を向上させ、ギアの耐用年数を延ばすことができます。
• 弾力性:衝撃を受けたときに材料が破壊に抵抗する能力。ギアはさまざまな衝撃を受けることができます使用中の負荷そのため、衝撃でギアが割れにくいように、材料は柔軟である必要があります。

2. プロセス性能

優れた処理性能により、製造コストを削減し、生産効率を向上させることができます。たとえば、ねずみ鋳鉄は鋳造や切断が簡単なため、一般的に使用されています製造には高い強度を必要としない歯車が必要.

3. 環境パフォーマンス

• 耐摩耗性:耐摩耗性はギア素材ギアは使用中にペアで着用することが多いため、摩耗を減らして耐用年数を延ばすには、材料に耐摩耗性が必要です。たとえば、ポリアミド(ナイロン)ギアは耐摩耗性があり、長時間の走行後に耐摩耗性が良好なのは1 / 5-1 / 10メタルギアのみです。
• 耐食性:高温、高湿度、その他の条件下で良好な作業性能を維持でき、耐薬品性に優れているため、腐食性媒体環境での伝送システムに適しています。

4. 熱処理特性

熱処理により、歯の表面硬度の機械的特性と硬度が向上します。熱処理焼入れ、焼戻し、浸炭、窒化を含む.

カスタムギアが必要な業界は?

• 産業機械および装置:工作機械、クレーン、印刷機械、その他産業機器機器には、ギアの精度、耐摩耗性、耐荷重性に関するさまざまな要件があるため、特定の要件に応じてギアをカスタマイズする必要があります。

• 自動車セクターで:動力伝達と速度調整を実現するためには、変速機と差動速度に高精度のギアを使用する必要があります。カスタムギアソリューションは、車両のトランスミッション効率と走行安定性を向上させるための特定の要件を満たすギアを提供できます。

• 航空宇宙分野:ギアの精度、材料、表面処理などには非常に高い要件があります。カスタマイズされたギアソリューションは、これらの特別なニーズを満たし、航空機のドライブトレインシステムの安定性と信頼性を確保できます。

• ロボティクス&オートメーション:ロボットのジョイントやドライブトレインなどの部品には、精密なモーションコントロールのために高精度のギアが必要です。カスタマイズされたギアは、ギアのサイズ、重量、精度の点でロボットの特別な要件を満たすことができます。

歯車の製造工程にはどのような加工技術が関わっていますか?

原材料の準備

1. 鍛造/鋳造

• 鍛造:高負荷ギア(自動車のトランスミッションギアなど)に使用され、金属ブランクをダイスに押し出して材料密度を高めます。
• 砂型鋳造:中小型の鋳鉄歯車(ギアボックス歯車など)に経済的に適しています。
• 精密鋳造(EPC鋳造など):複雑な構造や薄肉の歯車に使用され、後処理を減らすために使用します。

2. 圧延/押出し

• 熱間圧延ギア粗加工:長いシャフトギア(列車の車輪など)の荒加工は、連続圧延によって行われます。
• 冷間押出成形:以下に適しています。アルミ合金ギアこれにより、材料の強度を高め、カット量を減らすことができます。

3.粉末冶金

圧縮焼結:耐火材料(チタン合金歯車など)や複雑な形状の歯車の加工に使用され、材料利用率は95%以上です。

歯の加工(荒加工および半精密加工)

1. 成形・加工

• ホブ:ロータリーホブはワークピースと連続的に噛み合い、インボリュート歯の形状を切断します。高効率(量産用)、精度IT7~IT9、表面粗さRa 3.2~6.3 μ m。
• 成形：ワークピースを噛み合わせるためのレシプロギアホブ切り工具で、内歯車や非標準の歯形の加工に適しています。柔軟性は高いですが、ギアホブ加工よりも効率が劣ります。
• 製粉：マルチエッジカッターは歯形に合わせて切断し、1回限りまたは少量生産に適しています。しかし、振動しやすく、精度はあまり高くありません(IT9~IT10)。

2 特別な取り扱い

• 放電ワイヤー:硬化鋼などの高硬度材料を加工するために使用される複雑な内部穴または不規則なギア。
• 3Dプリンティング(積層造形):粉末床溶融(SLS/DLP)または金属バインダージェッティング。軽量なプロトタイプを迅速に作成する能力(格子構造を50%以上削減)。

精密加工と表面処理

1. 精密加工技術

• 研削:砥石でワークを研削して、熱処理の変形を修正し、表面の平滑性を向上させます。
• ホーニング:ソフトホーニングホイールは、硬い表面とわずかに接触しているため、微小な粗さを排除し、ノイズを低減します。歯の接触を10〜15デシベル改善します。
• シェーバー:薄いブレードシェーバーは、歯の逃げ場のクリアランスを修正するために、消光されていないギアをマイクロカットします。ただし、柔らかい歯の表面(焼入れ鋼や焼戻し鋼など)にのみ適しています。

2.表面処理プロセス

• 熱処理

浸炭焼入れ:表面硬度(HRC58-62)を高め、耐摩耗性を延長します。

窒素:低温処理(500-550°C)、表面硬度はHV800-1000です。

焼入れとテンパリング:焼入れ+高温焼戻しにより、コアの靭性を向上させます。

• コーティング技術

物理蒸着(PVD):たとえば、TiNコーティングでは、摩擦係数は0.1〜0.15に減少します。

溶射:WC Coコーティングにより、耐摩耗性が5〜10倍向上します。

• 化学処理

リン酸塩処理/ブルーイング:軽負荷ギアの耐食性を高めます。

後処理と検査

1. 仕上げと研磨

ブラシや薬液を使用して加工残渣を取り除き、表面の平滑性を向上させます。

2.振動検出と動的バランス

• ダイナミックバランステスト:ハブギアの不均衡など、高速回転ギアの修正。
• 歯のチェック:使用CMMまたはギアテスター.

3. 塗装・包装

防錆処理:耐用年数を延ばすための塗装、メッキ、またはリン酸塩処理。

カスタムギアの素材を選ぶ際に考慮すべき要素は何ですか?

1. コア技術要素

パフォーマンス要件

• 機械的特性:引張強度、降伏強度、疲労限界(重荷重用の浸炭鋼など、ナイロン軽負荷の場合)、耐衝撃性(高靭性材料を必要とする鉱業機械など)。
• 耐摩耗性:表面硬度(HRC58以上)とコーティング(WC Coなど)により、耐用年数を延ばすことができます。
• 耐食性:ステンレス鋼(316L)やPEEKなどの耐食性材料は、湿潤/化学環境で必要です。

処理の互換性

• 処理の難しさ:鋼はローリング/グラインディングですが、変形は熱処理によって制御する必要があります。ナイロンは射出成形され、収縮を制御する必要があります。
• 表面処理:浸炭および焼入れ、PVDコーティングおよびその他の技術は、材料に対して高い要件を持っています。

2. 経済的・コスト的要因

• コスト:さまざまな材料のコストは大きく異なり、実際のニーズと予算に応じて適切な材料を選択する必要があります。性能を確保しながら材料費を最小限に抑えます。
• 生産性:材料が異なれば、処理の難しさと効率も異なります。たとえば、硬い歯車の加工精度は非常に高く、次のような精密な加工方法があります。歯ぎしりこれにより、生産コストとサイクルが増加します。したがって、材料を選択する際には、生産性への影響を考慮する必要があります。

3. アプリケーションシナリオの要素

シナリオ・タイプ	重要な材料の選択原理	代表的な材料
高速精密トランスミッション	高硬度と低摩擦係数	通気性のある炭素鋼、POM +コーティング
重負荷衝撃条件	高い靭性と耐疲労性	合金鋼(38CrMoAl)、鋳鉄
軽量要件	低密度、高弾性率	アルミニウム合金、炭素繊維複合材料
低コストの大量生産	シンプルなプロセスと安定したサプライチェーン	HT250ねずみ鋳鉄PA6

事例研究。

背景:産業用ロボット用のRV減速機のギアカスタマイズ。

産業用ロボット企業は、惑星をカスタマイズする必要がありますRV減速機ギアセット(モジュール2mm、外径Φ12mm、10,000個の大量生産)には、次のコア要件があります。

• 高精度:ギアペアの噛み合いクリアランスは≤5 μ m(IT5レベルの公差)です。
• 軽量:シングルギア≤8グラム。
• 低コスト:総コスト≤500,000ドル(材料、加工、テストを含む)。

材料の選択:

1. コア材料の比較

材料	密度(g / cm³)	引張強度(MPa)	コスト ($/kg)	処理の難しさ
20CrMnTi浸炭鋼	7.85	1080	120	★★★
7075-T6アルミニウム合金	2.8	570	60	★★★★
POM-CF30強化プラスチック	1.4	160	80	★★

2. 最終材料選定計画

• 主な材料:7075-T6アルミニウム合金(明らかな軽量の利点があり、密度は鋼のわずか1/3です)。
• 表面処理:炭素鋼コーティング(厚さ0.05mm、耐摩耗性とHRC60への接触硬度を向上)。
• 選択基準:アルミニウム合金は、軽量(単一重量≤7.5g)、耐摩耗性を確保するための浸炭層、材料費は純鋼よりも40%低く、CNC加工効率はより高い(切削速度が30%増加)の要件を満たしています。

CNC加工:

1. 構造設計

• トポロジカルな軽量化:材料使用量を20%削減し、重量を12グラムから7.5グラムに削減したハニカム中空構造の製造。
• トレランスチェーン制御:多軸同時プログラミングにより、歯形状誤差を±1.2μmに制御します。

2.CNC機械加工プロセス

過程	備品	主要なパラメータ	機能
荒加工	5軸CNCフライス盤	切削速度800m/min、送り速度0.1mm/rev.	寸法安定性を確保するために、余分な部品をすばやく取り外します。
半精密加工	内面および外径円筒研削盤	精度IT7、表面粗さRa0.8 μ m。	ギアベースの精度を向上させます。
精密加工	ギヤホブ盤+ギヤ研削盤	ホブ切りピッチ誤差≤0.5 μ m、研削補正クリアランスは4.8 μ mに達します。	IT5レベルのメッシュ精度を達成します。
表面処理	真空浸炭炉+サンドブラスト	浸炭層の深さは0.08mmで、表面硬度はHRC62です。	耐摩耗性と耐疲労性を向上させます。

• ホブ盤工程に温度センサーを埋め込み、工具の温度をリアルタイムで監視することで(精度±0.5°C)、ピッチの累積誤差を1.8 μ mから0.9 μ mに低減します。
• トランスファーフィクスチャを使用して1回のクランププロセスで4つのギアを加工することで、工具交換時間を30%短縮できます。

コスト管理:

1. 材料費管理

• 集中調達:アルミニウムサプライヤーとの長期契約により、単価は60米ドル/ kgから53米ドル/ kgに引き下げられます。
• スクラップのリサイクル:粉末冶金プロセスにより、回収率は95%に向上します。

2. 処理コストの抑制

コスト項目	加工
シングルピースの処理時間	8分間
ツーリングコスト	8,000ドル
スクラップ	1.5%

3. テスト費用

• インライン測定システム:レーザー干渉計を使用して検出研削歯のギャップバルクスクラップをリアルタイムで回避します。
• 統計的プロセス制御:関連するデータソフトウェアを使用して主要な寸法の分布を分析し、包括的な検査の頻度を20%削減します。

4. 総原価計算

プロジェクト	測る	比率
材料費	265,000ドル	53%
処理コスト	155,000ドル	31%
テストとツール	45,000ドル	9%
予備費	35,000ドル	7%
トータル	500,000ドル	100%

このケースは、材料革新とプロセス最適化の組み合わせにより、産業用ロボットのギアのカスタマイズ高精度と軽量の要件を満たしながらコスト管理の目標を達成し、ハイエンド機器製造に再利用可能なソリューションを提供できます。

なぜコラボレーションするのかLSの?

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概要

いつカスタムギア最適な材料の選択は、特定の用途、性能要件、およびコスト予算に基づいて行う必要があります。鋼、特に鍛造鋼は、その高い強度、耐衝撃性、および熱処理性により、幅広い用途に好まれています。しかし、高速光負荷伝送などの特殊な条件下では、軽量で低騒音であるという理由から、ナイロンや集成材などの非金属材料も好まれます。また、高温・腐食性環境下では、高温や腐食に強い特殊な材料を選択する必要があります。要するに、ギア材料の最適化は、実際のニーズに応じて考慮する必要があります。

免責事項

このページの内容は情報提供のみを目的としています。LSシリーズ情報の正確性、完全性、または有効性に関して、明示または黙示を問わず、いかなる種類の表明または保証も行われません。性能パラメータ、幾何公差、特定の設計機能、材料の品質と種類または技量が、サードパーティのサプライヤーまたはメーカーがLongshengネットワークを通じて提供すると推測されるべきではありません。これは購入者の責任です部品の見積もりを依頼するこれらの部品の特定の要件を決定します。お願いしますお 問い合わせ詳細情報エフオーメーション.

LSチーム

LSは業界をリードする企業ですカスタム製造ソリューションに焦点を当てます。20年以上にわたり5,000社以上のお客様にサービスを提供してきた経験を持つ当社は、高精度に注力していますCNC加工,板金加工,3Dプリンティング,射出成形,金属スタンピング、およびその他のワンストップ製造サービス。
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詳細については、当社のWebサイトをご覧ください。www.lsrpf.com

よくあるご質問(FAQ)

1.プラスチックギアは金属の代わりになりますか?

プラスチック歯車は、特定の条件下で金属歯車を部分的に置き換えることができますが、すべての場合ではありません。プラスチック歯車には、軽量、低騒音、潤滑なし、および強力な耐食性という利点があります。ただし、プラスチック歯車は一般的に金属歯車ほど強く、耐熱性があり、耐久性がありません。

2.どのギア材料が環境要件を満たしていますか?

ナイロンギアは、無毒で無臭でリサイクル可能な特性により、環境に優しい素材と見なされています。ナイロンギアは、耐熱性、靭性、耐薬品性に優れているだけでなく、さまざまな過酷な環境でも安定性を維持できるため、幅広い産業分野で広く使用されています。

3. 歯車の穴あけを防ぐには?

高強度、高硬度のギア材料を選択し、適切な潤滑油を使用し、温度を制御して摩擦と摩耗を減らします。加工精度と表面平滑性を向上させることで、歯面応力の集中や微小亀裂の発生を抑えることができます。

4.耐用年数が最も長いギア材料はどれですか?

浸炭鋼は、一般に、特に高精度、高負荷の産業環境において、ギア材料の中で最も長い耐用年数を持つと考えられています。高温や強い腐食などの過酷な環境では、セラミックスやチタン合金などの特殊材料を検討することができます。実際の材料の選択は、特定の動作条件、コスト予算、および軽量化要件とバランスをとる必要があります。

資源

ギア製造

ホブ

トランスミッション(機械式)