Przegląd
Napęd przekładni ślimakowej składa się z
ślimak i koło ślimakowe, używane do przenoszenia ruchu i mocy pomiędzy przecinającymi się wałami, zwykle o kącie przecięcia 90 stopni. Ogólnie rzecz biorąc, w przekładniach ślimakowych elementem napędowym jest ślimak.
Ślimak z wyglądu przypomina śrubę, natomiast koło ślimakowe wygląda jak śrubowo-cylindryczne koło zębate.
Podczas pracy zęby koła ślimakowego ślizgają się i toczą po spiralnej powierzchni ślimaka.
Ślimak to koło zębate z jednym lub większą liczbą zębów śrubowych, które zazębia się z kołem ślimakowym, tworząc parę kół zębatych z przecinającym się wałem. Jego powierzchnia podziałowa może być cylindryczna, stożkowa lub toroidalna.
Istnieją cztery typy: robak Archimedesa, robak ewolwentowy, robak o normalnym-profilowym profilu i robak o stożkowym-zamkniętym cylindrycznym kształcie.
Podobnie jak nici, robaki mogą być-praworęczne lub lewoskrętne-i nazywane są odpowiednio robakami prawoskrętnymi i lewoskrętnymi-.
Aby poprawić kontakt zębów, koło ślimakowe uformowano w kształt łuku wzdłuż kierunku szerokości zęba, zamykając część ślimaka. Oznacza to, że przekładnia ślimakowa zazębia się poprzez kontakt liniowy, a nie punktowy.
Wady napędów z przekładnią ślimakową:
✦ Ponieważ dwa wały są prostopadłe, a prędkości linii podziałowej obu kół zębatych są prostopadłe, względna prędkość poślizgu jest bardzo duża, co prowadzi do wytwarzania ciepła i zużycia.
✦ Niska wydajność, zazwyczaj pomiędzy 0,7 a 0,8; przekładnie ślimakowe z mechanizmami-samoblokującymi mają jeszcze niższą sprawność, zazwyczaj mniejszą niż 0,5.
04. Wzory obliczeniowe dla przekładni ślimakowych i robaków
1. Przełożenie przekładni=Liczba zębów przekładni ślimakowej ÷ Liczba zwojów ślimaka
2. Odległość od środka=(średnica podziałowa przekładni ślimakowej + średnica podziałowa przekładni ślimakowej) ÷ 2
3. Średnica podziałowa przekładni ślimakowej=(liczba zębów + 2) × moduł
4. Średnica podziałowa przekładni ślimakowej=moduł × liczba zębów
5. Średnica podziałowa ślimaka=Zewnętrzna średnica ślimaka - 2 × moduł
6. Przewód ślimaka=π × moduł × liczba wątków
7. Kąt pochylenia linii śrubowej (kąt natarcia) tanB=(moduł × liczba zwojów) ÷ Średnica podziałowa ślimaka
8. Przewód robaka=π × moduł × liczba wątków
9. Moduł=Średnica koła podziałowego / liczba zębów
Liczba wątków w robaku: Ślimak-jednogwintowy (tylko jedna spirala na ślimaku, tj. jeden obrót ślimaka odpowiada jednemu obrotowi zęba przekładni ślimakowej); Ślimak-z podwójnym gwintem (dwie spirale na ślimaku, tj. jeden obrót ślimaka odpowiada dwóm obrotom zębów przekładni ślimakowej). Moduł odnosi się do wielkości spirali na śrubie; im większy moduł, tym większa spirala.
Współczynnik średnicy odnosi się do grubości śruby.
Moduł: Koło podziałowe koła zębatego jest punktem odniesienia przy projektowaniu i obliczaniu wymiarów różnych jego części. Obwód koła podziałowego=πd=zp, zatem średnica koła podziałowego wynosi d=zp/π. Ponieważ π jest liczbą niewymierną w powyższym wzorze, nie jest wygodne umieszczanie koła podziałowego jako punktu odniesienia. Aby ułatwić obliczenia, produkcję i kontrolę, stosunek p/π jest sztucznie definiowany jako prosta wartość liczbowa i stosunek ten nazywany jest modułem, oznaczanym przez m.
05 Rodzaje przekładni ślimakowych
W zależności od kształtu ślimaka ślimaki można podzielić na cylindryczne przekładnie ślimakowe, toroidalne przekładnie ślimakowe i stożkowe przekładnie ślimakowe. Wśród nich najczęściej stosowane są cylindryczne przekładnie ślimakowe.
Zwykłe cylindryczne przekładnie ślimakowe są zwykle obrabiane na tokarce przy użyciu narzędzia tnącego z prostą krawędzią tnącą tworzącą. W zależności od położenia montażowego narzędzia i rodzaju użytego narzędzia, można otrzymać cztery typy przekładni ślimakowych o różnych profilach zębów w-przekroju poprzecznym prostopadłym do osi: przekładnia ślimakowa ewolwentowa (typ ZI), przekładnia ślimakowa Archimedesa (typ ZA), przekładnia ślimakowa o-prostym profilu (typ ZN) i przekładnia ślimakowa stożkowa-obwiedniowa (typ ZK).
Ewolwentowa przekładnia ślimakowa (typ ZI) – Płaszczyzna krawędzi tnącej jest styczna do cylindra podstawy ślimaka, a zęby czołowe są ewolwentowe. Nadaje się do wyższych prędkości i większej mocy.
Przekładnia ślimakowa Archimedesa (typ ZA) – Profil zęba prostopadły do płaszczyzny osi jest spiralą Archimedesa, natomiast profil zęba w płaszczyźnie przechodzącej przez oś jest linią prostą. Prosty w obróbce, ale z mniejszą precyzją. (Przekładnia ślimakowa o prostym-profilowym profilu osiowym).
Normalna,-profilowa przekładnia ślimakowa (typ ZN) – można ją szlifować za pomocą zmodyfikowanej ściernicy, stosunkowo prosta w obróbce, często stosowana w przekładniach ślimakowych z wieloma-rozruchami, o sprawności przekładni do 0,9.
Ślimak cylindryczny stożkowy (ZK) – jest to nie-liniowy ślimak spiralny. Nie można go obrabiać na tokarce; można go tylko frezować na frezarce i szlifować na szlifierce. Ten typ ślimaka jest łatwy w szlifowaniu, charakteryzuje się dużą precyzją i jest coraz powszechniej stosowany.
06 Proces obróbki ślimaków metalowych
1. Określanie materiału półfabrykatu
⑴ Doskonała obrabialność, dobre wykończenie powierzchni i niskie naprężenia wewnętrzne, minimalizujące zużycie narzędzia.
⑵ Wytrzymałość na rozciąganie jest na ogół nie mniejsza niż 588 MPa.
⑶ Dobra przetwarzalność obróbki cieplnej, dobra hartowność, niełatwo pękać podczas hartowania, jednolita mikrostruktura, małe odkształcenia podczas obróbki cieplnej i wysoka twardość, zapewniając w ten sposób odporność na zużycie i stabilność wymiarową ślimaka.
⑷ Jednolita twardość materiału i struktura metalograficzna zgodna z normami. Powszechnie stosowane materiały to: T10A, T12A, 45, 9Mn2V, CrMn itp.. 9Mn2V ma dobrą przetwarzalność i stabilność, ale słabą hartowność. Jego zaletą jest niewielkie odkształcenie po obróbce cieplnej, dzięki czemu nadaje się do wytwarzania-wysoko precyzyjnych części, ale jest podatny na pękanie i ma słabą podatność na szlifowanie. Wyższa twardość ślimaka zwiększa odporność na zużycie, ale jest trudny do szlifowania podczas produkcji.
2. Wybór punktu odniesienia pozycjonowania obróbki
Dane dotyczące pozycjonowania robaków: Pod względem konstrukcyjnym robaki występują w dwóch postaciach: robaki dopasowane i robaki integralne. W ślimakach pasowanych otwór wewnętrzny jest punktem odniesienia obróbki, dlatego też najpierw należy precyzyjnie obrobić otwór wewnętrzny, a następnie średnicę zewnętrzną i czop podporowy, stosując otwór wewnętrzny jako punkt odniesienia. Podczas obróbki gwintów jako punkt odniesienia wykorzystuje się również otwór wewnętrzny, co wymaga użycia trzpienia. Ogólnie rzecz biorąc, wymagania dotyczące dokładności otworu wewnętrznego w przypadku precyzyjnych ślimaków indeksujących są bardzo wysokie, a niektóre wymagają szlifowania w celu zapewnienia dokładności.
Ogólnie rzecz biorąc, dokładność otworu wewnętrznego precyzyjnego ślimaka indeksującego nie powinna być niższa niż stopień 1, chropowatość powierzchni nie mniejsza niż 0,12, a bicie czołowe otworu wewnętrznego nie mniejsze niż 0,005 mm. Podczas obróbki przekładni ślimakowej zamontowanej na trzpieniu należy najpierw sprawdzić bicie promieniowe odsadzeń na obu końcach, aby upewnić się, że mieści się ono w określonej tolerancji. Kontrolę tę należy przeprowadzać po każdej kolejnej operacji. Podobnie podczas montażu przekładni ślimakowej należy sprawdzić bicie promieniowe barków na obu końcach. Dokładność trzpienia musi być równa lub większa od dokładności współpracy wału z przekładnią ślimakową.
Zintegrowana przekładnia ślimakowa wykorzystuje otwór środkowy jako punkt odniesienia obróbki. Wymagania dotyczące otworu centralnego są bardzo wysokie; powinien mieć zwężający się koniec, aby zapewnić wykończenie powierzchni i powierzchnię styku. Przed każdą operacją należy sprawdzić i skorygować otwór środkowy. Czop podporowy powinien zapewniać współosiowość z otworem środkowym i własną dokładność geometryczną. Przed operacjami półwykończeniowymi i wykończeniowymi należy sprawdzić bicie promieniowe, bicie promieniowe i bicie osiowe powierzchni czołowej czopa podporowego, aby upewnić się, że mieszczą się w granicach tolerancji.
Wybierając przybliżony punkt odniesienia, należy skupić się na zapewnieniu wystarczającego naddatku dla każdej obrobionej powierzchni, tak aby wymiary i położenie pomiędzy nieobrobionym punktem odniesienia a obrobioną powierzchnią były zgodne z wymaganiami rysunku.
Wybór przybliżonego odniesienia powinien spełniać następujące wymagania:
(1) Zgrubne dane powinny opierać się na obrobionej powierzchni. Ma to na celu zapewnienie dokładności zależności położenia pomiędzy powierzchniami obrobionymi i nieobrobionymi. Jeżeli przedmiot obrabiany ma kilka powierzchni, które nie wymagają obróbki, jako zgrubny punkt odniesienia należy wybrać powierzchnię o najwyższym wymaganiu dokładności pozycjonowania w stosunku do powierzchni obrabianej. Ma to na celu osiągnięcie jednolitej grubości ścianki, symetrycznego kształtu i mniejszej liczby operacji zaciskania.
⑵ Wybierz ważną powierzchnię z równomiernym naddatkiem na obróbkę jako przybliżony punkt odniesienia.
⑶ Wybierz powierzchnię z najmniejszym naddatkiem na obróbkę jako przybliżony punkt odniesienia. Dzięki temu powierzchnia ma wystarczający naddatek na obróbkę.
⑷ Wybierz płaską, gładką powierzchnię o wystarczająco dużej powierzchni jako przybliżony punkt odniesienia, aby zapewnić dokładne pozycjonowanie i niezawodne mocowanie. Powierzchnie z przewężkami, nadlewami, zadziorami lub ostrymi krawędziami nie powinny być wybierane jako szorstkie punkty odniesienia i w razie potrzeby powinny zostać poddane-obróbce wstępnej.
⑸ Unikaj ponownego użycia zgrubnego punktu odniesienia, ponieważ większość szorstkich powierzchni odniesienia jest nieregularna, a wielokrotne użycie utrudnia zagwarantowanie dokładności położenia pomiędzy powierzchniami zewnętrznymi.
Kierując się zasadami doboru zgrubnego punktu odniesienia, zaciśnięcie koła zewnętrznego i obróbka większości powierzchni w jednej operacji mocowania zapewnia współosiowość koła zewnętrznego i otworu wewnętrznego oraz prostopadłość czoła do osi.
Droga procesu obróbki metalowej przekładni ślimakowej
⑴ Niehartowana zintegrowana przekładnia ślimakowa
Przygotowanie materiału – Normalizowanie – Toczenie zgrubne – (Odpuszczanie) – Toczenie półwykańczające średnicy zewnętrznej, toczenie zgrubne powierzchni śrubowej – Sztuczne starzenie – Toczenie wykańczające (szlifowanie dokładne) wewnętrznej powierzchni czołowej – Wprowadzanie wpustu – Toczenie pół-wykańczające powierzchni śrubowej – Zaciskanie (naprawa niekompletnych zębów) – Szlifowanie półwykończeniowe średnicy zewnętrznej – Szlifowanie dokładne powierzchni śrubowej – Starzenie w niskiej-temperaturze – Szlifowanie otworu centralnego – Szlifowanie dokładne średnicy zewnętrznej – Szlifowanie dokładne powierzchni śrubowej
⑵ Zintegrowana przekładnia ślimakowa nawęglana i hartowana
Kucie – Wyżarzanie – Toczenie zgrubne – Normalizowanie – Toczenie półwykończeniowe średnicy zewnętrznej i powierzchni śrubowej – Zaciskanie (naprawa niekompletnych zębów) – Nawęglanie – Toczenie wykańczające średnicy zewnętrznej (usuwanie części niewymagających nawęglania) – Hartowanie i odpuszczanie – Szlifowanie otworu centralnego – Toczenie gwintu mocującego – Frezowanie rowka – Szlifowanie półwykończeniowe średnicy zewnętrznej – Szlifowanie półwykończeniowe średnicy zewnętrznej powierzchnia śrubowa – Starzenie w niskiej-temperaturze – Szlifowanie otworu środkowego – Szlifowanie dokładne pierścienia zewnętrznego i powierzchni czołowej – Szlifowanie dokładne powierzchni śrubowej
Wykrawanie materiału: Zgodnie z wymaganiami norm, półfabrykat musi zostać poddany obróbce kucia, aby uzyskać dobrą metalową strukturę włóknistą.
Toczenie zgrubne: Zapewnij współosiowość i uwzględnij odpowiedni naddatek na obróbkę wykańczającą.
Obróbka cieplna (HRC28-32), toczenie półwykończeniowe-: podczas toczenia półwykończeniowego należy pozostawić 0,5 mm naddatku na wykończenie dla każdej części. Obróć sekcję ślimaka i rowki odciążające na obu końcach do wymaganych specyfikacji. Dopuszczalne jest zgrubne obracanie ślimaka metodą nakładania warstw lub cięcia od dołu.
Zmierz naddatek w połowie-średnicy. Naddatek na toczenie półwykańczające stanowi dobrą podstawę dobrego wykończenia.
Toczenie wykańczające z niską-prędkością z trzech stron zgodnie z wymaganymi specyfikacjami: narzędzie musi być ostre, a chropowatość krawędzi skrawającej musi być dobra, zapewniając gładkie wykończenie z każdej strony. Zakończ toczenie wszystkich części zgodnie z wymaganymi specyfikacjami, aby zapewnić współosiowość.
Jeżeli typowy ślimak cylindryczny jest obrabiany na tokarce przy użyciu prostej krawędzi tnącej, w zależności od położenia montażowego narzędzia, powstały ślimak można sklasyfikować jako ślimak Archimedesa (ZA), ślimak ewolwentowy (ZI) lub ślimak o normalnym profilu prostym (ZN) itp. ZA Ślimak Archimedesa: Płaszczyzna krawędzi tnącej narzędzia tokarskiego przechodzi przez oś ślimaka, a ślimak jest cięty pod kątem krawędzi skrawającej wynoszącym 2 =40 stopnia. Powstały ślimak ma prosty profil zęba w płaszczyźnie osiowej, a normalny przekrój profilu zęba jest krzywizną wypukłą na zewnątrz. Krzywa profilu zęba na powierzchni czołowej ma kształt spirali Archimedesa, stąd nazwa robaka Archimedesa. Ten typ robaka jest stosunkowo łatwy w obróbce i pomiarze, dlatego jest szeroko stosowany.
Jednakże obróbka staje się trudna, gdy kąt przystawienia jest zbyt duży. Za pomocą ściernicy trudno jest szlifować precyzyjne profile zębów, co skutkuje mniejszą dokładnością i wydajnością przekładni.
Ślimak ewolwentowy ZI: Płaszczyzna krawędzi tnącej narzędzia tokarskiego jest styczna do cylindra podstawy ślimaka. Powstały ślimak ma wypukłą krzywiznę profilu w płaszczyźnie osiowej, a profil zęba na powierzchni czołowej prostopadłej do osi jest ewolwentowy, stąd nazwa ślimaka ewolwentowego. Ten typ ślimaka można szlifować, co zapewnia większą dokładność i wydajność transmisji, odpowiednią do produkcji masowej oraz precyzyjnej transmisji o dużej-mocy i-szybkości.
Ślimak ZN o normalnym profilu prostym: Gdy kąt natarcia ślimaka jest duży, aby uzyskać rozsądne kąty natarcia i przyłożenia narzędzia skrawającego, płaszczyzna krawędzi skrawającej narzędzia skrawającego jest umieszczana podczas toczenia na normalnej płaszczyźnie spirali ślimaka. Tak wycięty ślimak ma na przekroju normalnym prosty profil zębów, stąd nazwa ślimaka normalnego o profilu prostym. Krzywa profilu zęba na powierzchni czołowej prostopadłej do osi jest ewolwentą wydłużoną, dlatego nazywana jest także ewolwentą wydłużoną. Ślimak ten charakteryzuje się dobrą wydajnością skrawania, jest korzystny przy obróbce ślimaków wielo-startowych i można go szlifować za pomocą tarcz szlifierskich, powszechnie stosowanych w precyzyjnych napędach ślimakowych wielo-startowych w obrabiarkach. Wraz z postępem technologii i wymaganiami dotyczącymi produktów konieczne jest dalsze zwiększanie prędkości skrawania, co tworzy wąskie gardło w metodach toczenia i prowadzi do rozwoju frezowania wirowego. Polega to na zastosowaniu obrotowego narzędzia tnącego w celu zwiększenia prędkości cięcia (do 400 metrów na minutę), przy czym obrabiany przedmiot nie musi obracać się z dużą prędkością.
Metody mielenia wirowego dla ślimaków dzielą się na dwa rodzaje: wirowanie wewnętrzne i mielenie zewnętrzne.
Cyklon wewnętrzny: Obwód przedmiotu obrabianego jest wewnętrznie styczny do obwodu zęba frezu (przekładnia ślimakowa wewnątrz głowicy tnącej). Dokładność do DIN7 Ra0.8. Cyklon zewnętrzny: Obwód przedmiotu obrabianego jest styczny zewnętrznie do obwodu zęba frezu (przekładnia ślimakowa na zewnątrz głowicy tnącej). Dokładność do DIN6 Ra0,4.
