Как отлить шестеренку в домашних условиях. Изготовление пластиковой шестерни (обучающий видео урок). Тонкости моделирования зубца. Оптимальное количество зубцов
Постарался изложить максимально простым языком.
Недавно друг, который занимался продажей шоколадных фонтанов в Питере обратился с необычным предложением. Ему вернули фонтан, где не крутился винт, поднимающий шоколад. Я люблю подобные задачи, когда мало кто может (или хочет браться) за починку единичных вещей и нужно поломать немного голову как изготовить редкие запчасти своими руками.
После разборки стало ясно, что дело в редукторе. Одна шестерня буквально расплавилась на валу (качество компонентов было просто на высоте. Скорей всего шестерня проскальзывала долгое время, потом нагрелась. Фонтан выключили, шестерня снова прилипла к валу со смещенным центром. Потом его снова включили и несколько зубъев, не выдержав нагрузки, отломилось). Точно такую же шестерёнку не найти, поэтому из оказавшегося под боком оборудования решил изготовить новую.
Вариантов создания шестерёнок очень много, я расскажу лишь про один из них. На мой взгляд он самый простой и эффективный.
Шаг 1. Разработка чертежа шестерни
Вам понадобится:
- любой векторный редактор
- штангенциркуль
- генератор шестеренок (я использовал этот онлайн сервис)
Итак, считаем количество зубцов поломавшейся шестерни. Вводим все параметры, проводим замеры.
Качаем файл чертёж. Внутреннюю звёздочку я чертил сам в кореле, т.к. нужного параметра не нашел.
Рассчитывая внутренний диаметр шестерёнки нужно соблюсти тонкий баланс между прокручиванием и растрескиванием от сильного натяга.
Шаг 2. Изготовление шестерни
Материал новой шестерни — прозрачное оргстекло. Просто ищете в поисковике лазерную резку в вашем городе и отправляетесь туда. Лучше нарезать несколько с разными параметрами сразу. Думаю, одна порезка как у меня не должна выйти более $ 6.
Шаг 3. Запуск и тест фонтана
Вообще соседние шестерни принято делать из материалов немного разной плотности. Так они дольше прослужат. Скорей всего производитель просто пренебрег этим.
Смазываем, запускаем, радуемся!
Удачи в вашем труде!
Одной из самых сложных и, тем не менее, распространенных механических систем является зубчатая передача. Это отличный способ передачи механической энергии из одного места в другое и способ увеличения или уменьшения мощности (крутящего момента), а также увеличения или уменьшения скорости чего-либо.
Как сделать шестеренку своими руками? Проблема всегда заключаются в том, что для создания эффективных зубчатых колес требуется достаточно много навыков рисования и знание математики, а также умение создавать сложные детали.
Для любительского нет необходимости иметь максимальную эффективность, поэтому мы можем получить намного более легкую в изготовлении систему, даже с подручными инструментами.
Шестерня — это ряд зубьев на колесе. (Обратите внимание на диаграмму выше, они пометили неправильное количество зубьев на шестернях — извините)
Шаг 1: Формулы и расчеты
Формулы для рисования и изготовления зубьев зубчатых колес в избытке можно найти в интернете , но для новичка они кажутся очень сложными.
Я решил упростить задачу, и решение очень хорошо работает как в больших, так и в малых масштабах. В небольших масштабах это лучше всего подходит для машинной резки с помощью лазерных резаков, например, очень маленькие зубчатые колеса могут быть успешно изготовлены таким образом.
Шаг 2: Простой способ
Итак, форма зубца, если говорить просто, может представлять собой полукруг.
Шаг 3: Определяем размеры
Теперь мы можем определить параметры, чтобы сделать шестерню:
- Насколько большими / маленькими будут зубья шестерни (диаметр) — чем меньше шестерня, тем меньше должны быть зубья.
- Все зубья, которые собираются в сцепление (соединяются), должны быть одинакового размера, поэтому сначала нужно рассчитать меньшую шестерню.
Давайте начнем с зубьев размером 10 мм.
Я хочу шестерню с 5 зубьями, чтобы круг был 10х10 мм (в окружности) = 100 мм.
Чтобы нарисовать этот круг, мне нужно найти диаметр, поэтому я использую математику и калькулятор и делю окружность (100 мм) на Pi = 3,142.
Это дает мне диаметр 31,8 мм, и я могу нарисовать этот круг с помощью циркуля, а затем нарисовать с помощью циркуля на его окружности ровно 10 кругов диаметром 10 мм.
Если у вас есть такая возможность, то проще сделать все с помощью программного обеспечения для рисования. Если вы используете программное обеспечение, вы должны иметь возможность вращать круги зубьев вокруг основного круга, и вам нужно будет знать, как далеко повернуть каждый зуб. Это легко рассчитать: делите 360 градусов на количество кругов. Таким образом, для наших 10 кругов 360/10 = 36 градусов для каждого зуба.
Шаг 4: Делаем зубчатую форму
Удалите верхнюю часть одного круга и нижнюю часть следующего круга. Чтобы сделать это, у вас должно быть четное количество зубьев
У нас есть первая шестерня. Она может быть вырезана из дерева или металла с помощью базовых подручных инструментов, пил и напильников.
Этот процесс легко повторить для любого количества шестеренок, которое вам нужно. Держите размер круга по образцу, и они будут соответствовать друг другу.
Шаг 5: Получите шестерёнку
Поскольку такие полукруглые шестеренки легко вырезать, вы можете сделать их с помощью подручного инструмента и лобзика или пилы.
Раньше я делал шаблон из 9 или 10 зубьев на фанере и использовал его в качестве ориентира для моего ручного фрезера и без проблем вырезал шестерни.
Если у вас есть доступ к лазерному резцу, они могут быть вырезаны из акрила 3 или 5 мм толщины и быть очень маленьких размеров.
Для изготовления шестерен используют такие материалы: железо, чугун, бронза, сталь простая углеродистая, специальные составы стали с примесью хрома, никеля, ванадия. Помимо металлов применяют смягчающие материалы: кожу, фибру, бумагу, они смягчают и обесшумливают зацепление. Но и металлические шестерни могут работать бесшумно, если их профиль выполнен с точностью. Для грубых передач производят «силовые» зубчатые колеса, их изготовляют литьем из чугуна и стали без последующей обработки. «Рабочие» зубчатые колеса для быстроходных передач изготовляются на фрезерных или зуборезных станках, с последующей термической обработкой – цементацией, которая предает зубьям твердость и устойчивость к износу. После цементации шестерни подвергаются обработке на шлифовальных станках.
Метод обката
Метод обката самый распространённый вариант изготовления шестерен, так как этот способ наиболее технологичный. В этом способе изготовления применяются такие инструменты: долбяк, червячная фреза, гребенка.
Метод обката с использованием долбяка
Для изготовления шестерен используется зубодолбёжный станок со специальным долбяком (шестерня оснащенная режущими кромками). Процедура изготовления шестерен происходит в несколько этапов, так как срезать за один раз весь лишний слой металла не возможно. При обработке заготовки, долбяк выполняет возвратно-поступательное движение и после каждого двойного хода, заготовка и долбяк проворачиваются на один шаг, как бы «обкатываются» друг по другу. Когда заготовка шестеренки сделает полный оборот, долбяк выполняет движение подачи к заготовке. Этот цикл производства выполняется, пока не будет удалён весь необходимый слой металла.
Метод обката с использованием гребёнки
Гребенка - режущий инструмент, его форма аналогична зубчатой рейки, но одна сторона зубьев гребенки заточена. Заготовка изготавливаемой шестерни производит вращательное движение вокруг оси. А гребёнка выполняет поступательное движение перпендикулярно оси шестерни и возвратно-поступательное движение параллельного оси колеса (шестеренки). Таким образом гребенка снимает лишний слой по всей ширине обода шестерни. Возможен другой вариант движения режущего инструмента и заготовки шестерни относительно друг друга, например, заготовка выполняет сложное прерывистое движение, скоординированное с движением гребенки, как будто совершается зацепление профиля нарезаемых зубьев с контуром режущего инструмента.
Этот метод позволяет изготовить шестерню при помощи червячной фрезы. Режущим инструментом в данном методе служит червячная фреза, которая совместно с заготовкой зубчатого колеса производят червячное зацепление.
Одна впадина шестеренки нарезается дисковой или пальцевой фрезой. Режущая часть фрезы, выполненная в виде формы этой впадины, нарезает шестерню. А при содействии делительного устройства нарезаемая шестеренка поворачивается на один угловой шаг и процесс нарезания повторяется. Этот способ изготовления шестерен использовался еще в начале ХХ века, он является не точным, впадины произведенного зубчатого колеса получаются разными, не идентичными.
Горячее и холодное накатывание
В этом способе производства шестерен применяется зубонакатный инструмент, который нагревает определенный слой заготовки до пластического состояния. После этого, нагретый слой деформируют для получения зубьев. А далее обкатывают зубья, изготавливаемого зубчатого колеса, до приобретения ними точной формы.
Изготовление конических шестерен
Для изготовления конических колес (конических шестеренок) применяют вариант обкатки в станочном зацеплении заготовки с воображаемым производящим колесом. Режущие кромки инструмента в процессе главного движения срезают припуск, таким образом, образовывают боковые поверхности будущей шестерни (шестеренки).
В сегодняшнее время, вокруг нас работают очень много механизмов где используются пластмассовые шестеренки. Причем, это могут быть как и игрушечные машинки, так и вполне серьезные вещи, к примеру, антенный подъемник в автомобиле, редуктор спиннинга, и тп. Причины поломки шестеренок могут быть разные, конечно большинство из них связаны с неправильной эксплуатацией, но сейчас не об этом. Если уж вы попали в такую ситуацию и у вас сломало пару зубьев шестерни, то выход есть как не платить за дорогостоящую деталь, а восстановить ее простым способом.
Понадобится для восстановления
- Ненужная зубная щетка.
- Моющее средство.
- Двухкомпонентный эпоксидный клей - холодная сварка для пластика.
Восстановление пластмассовой шестеренки
Подготовка
Первомым делом необходимо подготовить поверхность шестеренки. Промываем ее многократно в теплой воде с моющим средством, активно работая зубной щеткой. Наша задача обезжирить и удалить смазку со всех граней.После того как обезжировка проведена, высушите ее насухо.
Готовим клей
Теперь подготовим клей. Смешаем на небольшом кусочке картона компоненты в пропорции как в инструкции. Хорошо перемешаем.Вообще, перед открыванием клея, рекомендую тщательно ознакомиться с его инструкцией, особенно с временем полного и частичного затвердевания, так как у разных производителей эти данные могут кардинально отличаться.
Если консистенция получилась жидкая - дайте ей немного постоять, пока она начнет отвердевать.
Восстановление зубьев
В моем случае сточено несколько зубьев, ситуация исправима. Мажем клей на то место, которое нужно восстановить. Клей должен быть очень густым, но пластичным.
Делаем такой своеобразный бугорок.
Кладем шестеренку на импровизированную подставку, для того чтобы клей ещё больше загустел. Все опять же индивидуально, мне понадобилось лично минут 20, чтобы консистенция заметно загустела.
Ускорить реакцию и уменьшить время загустения можно нагреванием. К примеру взять фен и начать нагревать клей на шестеренке.
Восстановление зубьев
Теперь самый ответственный момент - прокатка зубьев. Узел где эксплуатировалась шестерня, а именно другая шестеренка с которой непосредственно контактировала наша сломанная, нужно обильно смазать смазкой, солидолом или литолом.Устанавливаем сломанную шестерню и прокатываем несколько раз по другой.
В результате другая шестеренка прокатает след на густом клее.
Теперь вы понимаете, что прежде чем прокатывать зубья, эпоксидный клей на шестеренке должен затвердеть до консистенции твердого пластилина.
Благодаря смазке клей не прилипнет на другую шестеренку.
Затвердевание
Аккуратно извлекаем восстановленную делать из механизма и оставляем ее для окончательного затвердевания, обычно на сутки.
Вот таким несложным способом можно довольно просто восстановить сломанные шестерни.
Чем заменить эпоксидный клей?
Если вы не нашли клей, я могу вам порекомендовать сделать немного похожий состав.Для этого понадобится:
- Эпоксидная смола с отвердителем.
- Цемент сухой.
В пропорции указанной в инструкции, смешиваем компоненты для получения нужного количества клея. Добавляем цемент. Только не цементно-песчаную смесь, а именно чистый цемент. Пропорции примерно два к одному. То есть две части клея и одна цемента. И все очень тщательно перемешиваем. Клей готов, а дальше все как по инструкции выше.
Здравствуйте уважаемые посетители. Предлагаем Вам ознакомиться с обучающим видео уроком по изготовление пластиковой шестерни. Как Вы знаете многие шестерни в бытовой и офисной техники изготавливаются из пластика, а так же происходит поломка данной шестеренки. Вы сможете узнать как сделать новую по образцу которая имеется.
В этом уроке Вы узнаете как изготовить сломанную шестеренку из кухонного комбайнера. Как Вы понимаете такие шестеренки не возможно купить в магазинах, в ремонтных мастерских могут просто не найти подходящую шестеренку. Изготовление металлической шестеренки будет дороговато для данной модели кухонного комбайна.
Для создания новой пластиковой шестеренки, нам нужно использовать сломанную часть, но в начале нам необходимо будет её склеить. При собрании сломанной шестеренки, у нас могут возникнуть не большие трудности — это появление небольших дефектов, возможно не доставание мелки деталей.
Все это склеиваем обычным суперклеем, так как в сверхпрочности нам нет никакой необходимости. Нужно сделать все имеющие детали в одно подобие шестеренки. При склеивании мы видим небольшие дефекты которые имеются у нас. Мелкие части просто разлетелись, когда сломалась шестеренка. Соответственно нам необходимо будет все восполнить и все это будет делать воском. Заполняем все там где не достают данные детальки, кусочки пластика воском и до моделируем так как у нас выглядела бы не достающая деталька. Если эта часть детали выпуклая то будем моделировать как выпуклая, а если плоская то как плоская.
При восстановлении шестеренки нужно постараться сделать таким каким он был изначально кухонном комбайне. Конечно при выполнении воском мы не сможем сделать точную копию шестеренки, но постараемся сделать более или менее точную копию. При использовании таких шестеренок в кухонных комбайнах, там нет таких сверх точный посадок, так как постоянно снимается и одевается.
Данный процесс моделирования воском занимает в среднем пару часов. После моделирования до нужного состояния можно смело приниматься к процессу изготовление пластиковой шестерни. В обучающем видео Вы сможете более подробно посмотреть весь процесс создания такой шестеренки. Желаем Вам удачи.