Изготовление косозубых реек любой сложности на заказ по чертежам Клиента

Справочная информация

Косозубая рейка — это элемент зубчатой передачи, в котором зубья расположены под углом (обычно 15°–30°) к продольной оси рейки. В паре с косозубой шестернёй она преобразует вращательное движение в линейное с повышенной плавностью и сниженным уровнем вибрации. Такая конструкция обеспечивает более равномерную передачу нагрузки между зубьями и используется в ответственных приводах, где требуется высокая точность, малошумность и стабильность хода.

Рис.1. Косозубая рейка с шестерней

Заготовки для изготовления косозубых реек

• Прокатные полосы прямоугольного или квадратного сечения (ГОСТ 103-2006, ГОСТ 2590-2006);
• Поковки по ГОСТ 8479-70, если требуется высокая плотность металла и отсутствие внутренних дефектов;
• Катаные заготовки нормализованного состояния при серийном выпуске.

Перед обработкой заготовка подвергается правке, термической подготовке (отжиг или нормализация) и черновому фрезерованию базовых плоскостей. При изготовлении прецизионных реек— также шлифованию и проверке прямолинейности по ГОСТ 8026-92.

Материалы изготовления

Материал выбирается по условиям работы, требуемой твёрдости и типу передачи:

• Углеродистые стали: 45, 50, 55 — для умеренных нагрузок и стандартных механизмов.
• Легированные стали: 40Х, 20ХН3А, 18ХГТ, 35ХГСА — для повышенных нагрузок и точных приводов.
• Нержавеющие стали: 12Х18Н10Т, 08Х17Н5М3 — для коррозионно-активных и чистых сред.
• Бронза или латунь — при работе с малошумными и неискрящими передачами (в приборостроении, робототехнике).

После мехобработки зубья закаливаются ТВЧ до HRC 45–60 или цементируются на глубину 0,8–1,2 мм, что повышает износостойкость и стабильность профиля.

Характеристики при проектировании

1. Геометрия зацепления
2. Модуль (m) — определяет размеры зубьев; выбирается из стандартного ряда (ГОСТ 9563-60) в диапазоне от 1 до 25 мм.
3. Угол наклона зуба (β) — от 15° до 30°, чаще 19°31′ (стандарт ISO). Чем больше угол, тем плавнее зацепление, но выше осевая сила.
4. Угол давления (α) — стандартно 20°.
5. Высота зуба: h=2,25m, из них головка — 1m, ножка — 1,25m.
6. Шаг зубьев (p) = πm / cos β — меньше, чем у прямозубой рейки при одинаковом модуле, что обеспечивает большую плотность зацепления.
7. Конструктивные размеры
8. Ширина основания (b) — обычно 5–8×m;
9. Длина секции — 500–2000 мм (стыкуются с шестернёй без разрыва профиля);
10. Толщина основания — из расчёта жёсткости и способа крепления;
11. Посадочные отверстия — симметрично оси зубьев, чтобы исключить перекос.
12. Прочность и точность
13. Проверяются контактные и изгибные напряжения (по методу Льюиса и ГОСТ 21354-87).
14. Класс точности — 4–8 по ГОСТ 1643-81 (высокоточные механизмы — 4–6).
15. Допуск на шаг зубьев: до ±0,02 мм на 100 мм длины для точных реек.
16. Шероховатость зубьев — Ra 0,8–1,6 мкм.
17. Биение профиля не более 0,03 мм.
18. Термическая обработка и покрытия
19. Закалка ТВЧ до HRC 50–60 с отпуском;
20. При необходимости — цементация, нитроцементация, азотирование;
21. Фосфатирование, оксидирование, никелевое или цинковое покрытие при открытой установке.
22. Особенности конструкции
23. При больших углах β требуется компенсировать осевую силу вала шестерни;
24. При проектировании многосекционных реек учитывается совмещение профиля и шагов между секциями (контроль ±0,01 мм);
25. Допускается установка косозубой рейки в закрытых корпусах с циркуляционной смазкой.

Характеристики при выборе

• Тип привода — ручной, моторный, редукторный;
• Нагрузка и момент — определяют модуль и ширину рейки;
• Требования к точности и плавности хода — выбирается класс точности и тип обработки (фрезерованная или шлифованная);
• Материал шестерни — должен быть совместим по твёрдости и термообработке;
• Условия среды — при пыли, влаге и температурных перепадах выбираются коррозионно-стойкие исполнения;
• Тип крепления — болтовое, на направляющих или с пазом.

Преимущества

• Более плавное и тихое зацепление, чем у прямозубой рейки;
• Большая площадь контакта зубьев → меньший износ и выше передаваемая нагрузка;
• Равномерное распределение сил и сниженные вибрации;
• Повышенная точность позиционирования при работе с ЧПУ и автоматикой;
• Возможность работы на высоких скоростях без резонансных колебаний.

Недостатки

• Сложнее изготовление — требуется фрезерование под углом и точная юстировка;
• Возникают осевые усилия, требующие упорных подшипников на валу шестерни;
• Более высокая стоимость из-за обработки и шлифования;
• Требуется тщательная установка при стыковке секций (угол зуба должен совпадать с углом шестерни).

Применение

Косозубая рейка — это точный и надёжный элемент линейного привода, предназначенный для плавной и устойчивой передачи движения в механизмах повышенной ответственности. Благодаря диагональному расположению зубьев она сочетает повышенную плавность, долговечность и прочность, что делает её предпочтительной для современных станков, роботизированных комплексов и тяжёлых промышленных установок, где важны стабильность, тишина и ресурс работы.