Одна и та же шестерня может называться 6-й или 7-й степенью либо AGMA 10 — в зависимости от стандарта. Как соотносятся три системы, что именно контролирует каждая степень и сколько стоит каждый шаг вверх.
Photo: 先従隗始 / CC0 / Wikimedia Commons
Надпись «степень точности 6» на чертеже не является техническим заданием. Это название таблицы в стандарте, а стандартов в ежедневном обороте три: GB/T 10095.1 в Китае, DIN 3962 в Германии и большей части Европы, AGMA 2000-A88 и его преемник ANSI/AGMA 2015 в Северной Америке. Числа идут в разные стороны, отсчитываются от разных делительных диаметров, и допуск, выглядящий щедрым в одной системе, может быть жёстким в другой.
Это важнее, чем кажется. Поставщик, предлагающий GB/T 7, и покупатель, ожидающий DIN 7, обычно говорят об одной детали; покупатель, ожидающий AGMA 10, и получающий GB/T 7, может получить заметно более грубое колесо. Неверно прочитанная степень не проявляется в цене — только в измерении шума в конце линии, а это самое дорогое место, где это можно обнаружить.
Каждый стандарт определяет набор единичных отклонений и степень, ограничивающую их для данного размера. Четыре из них решают, как колесо звучит и сколько живёт: отклонение шага зацепления, которое измеряет погрешность расстояния между зубьями и определяет высокочастотный шум; суммарное отклонение профиля, охватывающее погрешность формы боковой поверхности; суммарное отклонение направления зуба, описывающее скручивание зуба по ширине и тем самым распределение нагрузки; и радиальное биение, которое повторяется раз за оборот и даёт низкочастотную составляющую шума.
В GB/T 10095.1 и DIN 3962 допуски табулированы по степени и диаметру: степень 0 — самая точная, 12 — самая грубая. AGMA работает наоборот: большее число означает более точное колесо, AGMA 15 — верх обычной коммерческой практики. Уже одна эта инверсия порождает изрядную долю путаницы в международных запросах, потому что «10-я степень» в AGMA — точное колесо, а в DIN — грубое.
Приведённое соответствие стоит держать под рукой. Оно по природе приблизительное — стандарты определяют разные величины на разных базовых длинах, поэтому точная эквивалентность невозможна, — но его достаточно, чтобы не допустить закупочной ошибки, и именно им пользуются опытные покупатели на практике.
| GB/T 10095.1 | DIN 3962 | AGMA 2000-A88 | Типовой процесс достижения |
|---|---|---|---|
| 4 | 4 | 13–14 | шлифование и суперфиниш, термостабильный цех |
| 5 | 5 | 12–13 | шлифование зубьев, профильное или обкатное |
| 6 | 6 | 11–12 | шлифование зубьев, стабильная термообработка |
| 7 | 7 | 10–11 | зубофрезерование или долбление, закалка и правка |
| 8 | 8 | 9–10 | зубофрезерование, термообработка, без шлифования |
| 9 | 9 | 8–9 | зубофрезерование, обычное коммерческое качество |
| 10 | 10 | 7–8 | черновое фрезерование, неответственные передачи |
Два практических замечания. Во-первых, колонка AGMA смещается до одной степени в зависимости от размера зуба и от того, используется ли старая 2000-A88 или новая 2015, поэтому всегда уточняйте редакцию. Во-вторых, китайские поставщики часто указывают степень GB/T для боковой поверхности, но молчат о биении и направлении зуба, а именно эти отклонения нередко и ограничивают сборку.
Точность покупается часами шлифования и долей брака, а не наценкой в каталоге. Переход с GB/T 8 на 7 означает добавление твёрдой финишной операции, обычно шлифования или хонингования после термообработки, и именно там исчезает мощность. Переход с 7 на 6 означает контроль деформации настолько плотный, что припуск на шлифование равномерен, а это в свою очередь требует оснастки, управления закалкой и снятия напряжений. Переход с 6 на 5 уже требует термостабильности в цеху и метрологической лаборатории, способной реально измерить обещанное.
| Достигаемая степень | Добавляемая операция | Индекс стоимости | Риск брака |
|---|---|---|---|
| GB/T 8, только фрезерование | — | 100 | низкий |
| GB/T 7, шлифование после термообработки | шлифование | 135–150 | средний |
| GB/T 6, контроль деформации + шлифование | шлифование в оснастке | 170–195 | средне-высокий |
| GB/T 5, шлифование + суперфиниш | хонингование, стабильный цех | 230–280 | высокий |
| GB/T 4, прецизионное шлифование | термоконтроль, 100% контроль | 320–400 | очень высокий |
Это индексы, а не цены, но форма надёжна: в верхней части диапазона каждая степень добавляет примерно треть к предыдущей. Именно поэтому повсеместное указание 5-й степени — частая и дорогая ошибка. Колесо, передающее момент при 1 500 об/мин в тракторной коробке, не получит пользы от допуска, рассчитанного на электроось с 14 000 об/мин; деньги лучше вложить в контроль глубины слоя и галтель основания.
Там, где степень точности действительно кусается, — это шум. При 2 000 об/мин малая погрешность шага даёт низкочастотную модуляцию, маскируемую шумом двигателя. При 14 000 об/мин та же погрешность создаёт тон на частоте зацепления и её боковых полосах — ровно там, где ухо наиболее чувствительно, и никакая звукоизоляция не исправит погрешность передачи, рождённую на зубе.
Поэтому задавайте по функции, а не по привычке. Для входного колеса электрооси выше 10 000 об/мин защитимо GB/T 6 или лучше с заданной модификацией направления и документированной целью по погрешности передачи. Для коробки коммерческого транспорта при 2 000–2 600 об/мин GB/T 7 с контролируемой бочкообразностью обычно достаточно и намного дешевле. Для сельхозтехники и внедорожных машин GB/T 8 с проработанной глубиной слоя и геометрией основания превосходит ненужно жёсткую степень на плохо закреплённом валу.
Четыре пункта снимают почти всю неоднозначность, и поставщик, который не может на них ответить, не готов к экспортной программе: стандарт и редакция, а не только номер степени; степень для профиля, направления, шага и биения, указанная отдельно, поскольку многие чертежи задают лишь одну; базовый диаметр и метод контроля — двухпрофильный, однопрофильный или координатный; и критерий приёмки по шуму, обычно предел амплитуды на частоте зацепления на заданном стенде при заданных оборотах и нагрузке.
Добавьте ещё одну строку, которая ничего не стоит и предотвращает большинство споров: требование, чтобы отчёт о первой детали содержал измеренные значения по каждому допуску, а не галочку. Отчёт со словом «соответствует» не сообщает покупателю ничего о запасе, а именно запас предсказывает, будет ли соответствовать десятая партия.
