Prezentare generală
Un angrenaj melcat este format din
un melc și o roată melc, utilizate pentru a transmite mișcarea și puterea între arbori care se intersectează, de obicei cu un unghi de intersecție de 90 de grade. În general, antrenările angrenajelor melcate, melcul este componenta de antrenare.
Din aspectul său, viermele seamănă cu un șurub, în timp ce roata melc arată ca o roată dințată cilindric elicoidal.
În timpul funcționării, dinții roții melcate alunecă și se rostogolesc de-a lungul suprafeței elicoidale a viermei.
Un melc este o roată dințată cu unul sau mai mulți dinți elicoidal care se integrează cu roata melc pentru a forma o pereche de angrenaje cu arbore care se intersectează. Suprafața sa de pas poate fi cilindrică, conică sau toroidală.
Există patru tipuri: vierme arhimedean, vierme evolvent, vierme normal cu profil drept-și vierme-conic cilindric închis.
La fel ca firele, viermii pot fi dreptaci-sau stânga-, denumiți viermi-de mâna dreaptă și, respectiv, viermi-de mâna stângă.
Pentru a îmbunătăți contactul cu dinții, roata melcat este transformată într-o formă de arc de-a lungul direcției lățimii dintelui, înglobând o parte a viermei. Aceasta înseamnă că angrenajul melcat se fixează prin contact linie, nu prin contact punctual.
Dezavantajele angrenajelor melcate:
✦ Deoarece cei doi arbori sunt perpendiculari, iar vitezele liniei de pas ale celor două angrenaje sunt perpendiculare, viteza relativă de alunecare este foarte mare, ceea ce duce la generarea de căldură și uzură.
✦ Eficiență scăzută, de obicei între 0,7 și 0,8; Angrenajele melcate cu mecanisme de auto-blocare au o eficiență și mai mică, în general mai mică de 0,5.
04. Formule de calcul pentru angrenaje și viermi
1. Raportul de transmisie=Numărul de dinți angrenajului melcat ÷ Numărul de filete melcate
2. Distanța centrală=(Diametrul pasului angrenajului melcat + Diametrul pasului melcatului) ÷ 2
3. Diametrul pasului angrenajului melcat=(număr de dinți + 2) × modul
4. Diametrul pasului angrenajului melcat=Modul × Număr de dinți
5. Diametrul pasului viermei=Diametrul exterior al viermei - 2 × Modul
6. Plumb vierme=π × Modul × Număr de fire
7. Unghiul elicei (unghiul de avans) tanB=(modul × numărul de filete) ÷ diametrul pasului melcului
8. Plumb vierme=π × Modul × Număr de fire
9. Modulul=Diametrul cercului de pas / Numărul de dinți
Numărul de fire într-un vierme: vierme cu un singur-filet (doar o spirală pe vierme, adică o rotație a viermelui corespunde cu o rotație a unui dinte a angrenajului melcat); Vierme cu dublu-filet (două elice pe vierme, adică, o rotație a viermei corespunde cu două rotații ale dintelui angrenajului melcat). Modulul se referă la dimensiunea helixului de pe șurub; cu cât modulul este mai mare, cu atât spirala este mai mare.
Coeficientul de diametru se referă la grosimea șurubului.
Modul: Cercul de pas al unui angrenaj este referința pentru proiectarea și calcularea dimensiunilor diferitelor sale părți. Circumferința cercului de pas=πd=zp, prin urmare diametrul cercului de pas este d=zp/π. Deoarece π este un număr irațional în formula de mai sus, nu este convenabil pentru poziționarea cercului de pas ca referință. Pentru a facilita calculul, fabricarea și inspecția, raportul p/π este definit artificial ca o valoare numerică simplă, iar acest raport se numește modul, notat cu m.
05 Tipuri de angrenaje melcate
În funcție de forma melcului, melmele pot fi împărțite în angrenaje melcate cilindrice, angrenaje melcate toroidale și angrenaje melcate conice. Dintre acestea, antrenările cu angrenaje melcate cilindrice sunt cele mai utilizate.
Roțile dințate melcate obișnuite cilindrice sunt de obicei prelucrate pe un strung folosind o unealtă de tăiere cu o muchie de tăiere cu generatrix drept. În funcție de poziția de montare a sculei și de tipul de sculă utilizată, pot fi obținute patru tipuri de angrenaje melcate cu profiluri diferite ale dinților în secțiunea transversală-perpendiculară pe axă: angrenaj melcat evolvent (tip ZI), angrenaj melcat arhimedian (tip ZA), angrenaj melcat cu profil drept normal (tip ZN) și angrenaj melcat{3}conical (tip ZN) tip).
Angrenaj melcat involut (tip ZI) – planul muchiei de tăiere este tangent la cilindrul de bază al melcului, iar dinții frontali sunt involuți. Potrivit pentru viteze mai mari și putere mai mare.
Angrenajul melcat arhimedian (tip ZA) – Profilul dintelui perpendicular pe planul axei este o spirală arhimediană, în timp ce profilul dintelui în planul care trece prin axă este o linie dreaptă. Simplu de prelucrat, dar cu o precizie mai mică. (Angrenaj melcat cu profil axial drept-).
Angrenaj melcat normal cu profil drept-(tip ZN) – poate fi șlefuit cu o roată de șlefuit modificată, relativ ușor de prelucrat, adesea folosit pentru angrenaje melcate cu pornire multiplă, cu o eficiență de transmisie de până la 0,9.
Vierme cilindric învelitor conic (ZK) – Acesta este un vierme elicoidal ne-liniar. Nu poate fi prelucrat pe strung; poate fi frezat doar pe o mașină de frezat și măcinat pe o mașină de șlefuit. Acest tip de vierme este ușor de măcinat, are o precizie ridicată și este din ce în ce mai utilizat.
06 Procesul de prelucrare a viermilor metalici
1. Determinarea materialului semifabricatului
⑴ Prelucrabilitate excelentă, obținând un finisaj bun al suprafeței și un stres intern rezidual scăzut, minimizând uzura sculei.
⑵ Rezistența la tracțiune nu este, în general, mai mică de 588 MPa.
⑶ Procesabilitate bună de tratament termic, întăribilitate bună, nu se crapă ușor în timpul călirii, microstructură uniformă, deformare mică la tratament termic și duritate ridicată, asigurând astfel rezistența la uzură și stabilitatea dimensională a viermelui.
⑷ Duritate uniformă a materialului și structură metalografică conformă cu standardele. Materialele utilizate în mod obișnuit includ: T10A, T12A, 45, 9Mn2V, CrMn etc.. 9Mn2V are procesabilitate și stabilitate bune, dar întărire slabă. Avantajul său este deformarea mică după tratamentul termic, ceea ce îl face potrivit pentru fabricarea de piese de-înaltă precizie, dar este predispus la crăpare și are o procesabilitate slabă de șlefuire. Duritatea viermilor mai mare crește rezistența la uzură, dar este dificil de șlefuit în timpul producției.
2. Selectarea originii de poziționare a prelucrării
Date de poziționare a viermilor: Din punct de vedere structural, viermii vin sub două forme: viermi montați și viermi integrali. Viermele montate folosesc orificiul interior ca referință de prelucrare, prin urmare, orificiul interior trebuie prelucrat mai întâi cu precizie, iar apoi diametrul exterior și jurnalul de susținere ar trebui prelucrate folosind orificiul interior ca referință. Prelucrarea filetului folosește, de asemenea, orificiul interior ca referință, necesitând astfel un dorn. În general, cerințele de precizie a găurii interioare pentru viermii de indexare de precizie sunt foarte mari, iar unele necesită șlefuire pentru a asigura precizia.
În general, precizia găurii interioare a unui vierme de indexare de precizie nu trebuie să fie mai mică decât gradul 1, rugozitatea suprafeței nu trebuie să fie mai mică de 0,12, iar curățarea frontală a găurii interioare nu trebuie să fie mai mică de 0,005 mm. La prelucrarea unui angrenaj melcat montat pe un dorn, curățarea radială a umerilor la ambele capete trebuie verificată mai întâi pentru a se asigura că se încadrează în toleranța specificată. Această verificare trebuie efectuată după fiecare operațiune ulterioară. În mod similar, în timpul ansamblării angrenajului melcat, trebuie verificată deplasarea radială a umerilor la ambele capete. Precizia dornului trebuie să fie egală sau mai mare decât precizia axului care se îmbină cu angrenajul melcat.
Angrenajul melcat integral folosește orificiul central ca referință de prelucrare. Cerințele pentru gaura centrală sunt foarte mari; ar trebui să aibă un capăt conic pentru a asigura finisarea suprafeței și zona de contact. Orificiul central trebuie verificat și corectat înainte de fiecare operație. Jurnalul de sprijin ar trebui să asigure coaxialitatea cu orificiul central și propria sa precizie geometrică. Înainte de operațiunile de semi-finisare și finisare, curățarea radială, radiala și axială ale feței de capăt a jurnalului de susținere trebuie verificate pentru a se asigura că acestea sunt în toleranță.
La selectarea unei date brute, accentul ar trebui să fie pe asigurarea unei alocații suficiente pentru fiecare suprafață prelucrată, astfel încât dimensiunile și pozițiile dintre originea neprelucrată și suprafața prelucrată să corespundă cerințelor desenului.
Selectarea unei date brute ar trebui să îndeplinească următoarele cerințe:
(1) Datele brute trebuie să se bazeze pe suprafața prelucrată. Acest lucru este pentru a asigura acuratețea relației de poziție dintre suprafețele prelucrate și neprelucrate. Dacă piesa de prelucrat are mai multe suprafețe care nu necesită prelucrare, suprafața cu cea mai mare cerință de precizie de poziție în raport cu suprafața prelucrată ar trebui să fie selectată ca referință brută. Acest lucru urmărește obținerea unei grosimi uniforme a peretelui, formă simetrică și mai puține operațiuni de prindere.
⑵ Selectați o suprafață importantă cu alocație uniformă de prelucrare ca referință brută.
⑶ Selectați suprafața cu cea mai mică toleranță de prelucrare ca origine brută. Acest lucru asigură că suprafața are suficientă alocație de prelucrare.
⑷ Alegeți o suprafață plană, netedă, cu o suprafață suficient de mare ca referință brută pentru a asigura o poziționare precisă și o prindere fiabilă. Suprafețele cu porți, coloane, bavuri sau margini aspre nu trebuie selectate ca date brute și trebuie pre-prelucrate dacă este necesar.
⑸ Evitați reutilizarea datelor brute, deoarece majoritatea suprafețelor date brute sunt neregulate, iar utilizarea repetată face dificilă garantarea preciziei de poziție între suprafețele exterioare.
Urmând principiile de selecție a datei brute, strângerea cercului exterior și prelucrarea cea mai mare parte a suprafeței într-o singură operație de strângere asigură coaxialitatea cercului exterior și a orificiului interior, precum și perpendicularitatea feței de capăt pe axă.
Traseul procesului de prelucrare a angrenajului melcat metalic
⑴ Unelte melcate integrale neîntărite
Pregătirea materialului – Normalizare – Strunjire brută – (călire) – Strunjire semi-finisată a diametrului exterior, strunjire brută a suprafeței elicoidale – Îmbătrânire artificială – Strunjire de finisare (șlefuire fină) a feței interioare de capăt – Introducere caneluri – Strunjire semi{-finisată a suprafeței elicoidale – Strângere (repașire){2}} semifinisată diametrul exterior – Slefuire fină a suprafeței elicoidale – Îmbătrânire la temperatură scăzută-Slefuirea găurii centrale – Slefuire fină a diametrului exterior – Slefuire fină a suprafeței elicoidale
⑵ Angrenaj melcat integral carburat și stins
Forjare – Recoacere – Strunjire brută – Normalizare – Semi-strunjire a diametrului exterior și a suprafeței elicoidale – Prindere (repararea dinților incompleti) – Carburare – Strunjire de finisare a diametrului exterior (înlăturarea pieselor care nu necesită cementare) – Călirea și revenirea – Slefuirea găurii centrale – – Strunjirea –{1}frezarea filetului șlefuirea diametrului exterior – Slefuire semi-finisată a suprafeței elicoidale – Îmbătrânire la temperatură scăzută{- – Slefuirea găurii centrale – Slefuire fină a inelului exterior și a feței de capăt – Slefuire fină a suprafeței elicoidale
Stabilirea materialului: Conform cerințelor standard, semifabricatul trebuie să fie supus unui tratament de forjare pentru a obține o structură metalică fibroasă bună.
Strunjire brută: Asigurați coaxialitatea și permiteți o alocație de finisare adecvată.
Tratament termic (HRC28-32), strunjire semi-finisată: permiteți o toleranță de finisare de 0,5 mm pentru fiecare piesă în timpul strunjirii semifinisate. Rotiți secțiunea melcului și canelurile de relief de la ambele capete la specificațiile necesare. Întoarcerea brutală a viermelui, folosind fie metode de stratificare, fie de tăiere de jos, este acceptabilă.
Măsurați aportul la mijlocul-diametrului. Limita de strunjire semi-termină oferă o bază bună pentru un finisaj bun.
Viteză mică de-finisare de strunjire pe trei laturi conform specificațiilor cerute: unealta trebuie să fie ascuțită, iar rugozitatea muchiei de tăiere trebuie să fie bună, asigurând un finisaj neted pe fiecare parte. Finalizați rotirea tuturor pieselor la specificațiile necesare pentru a asigura coaxialitatea.
Dacă un melc cilindric obișnuit este prelucrat pe un strung folosind o tăietură dreaptă, în funcție de poziția de instalare a sculei, viermele rezultat poate fi clasificat ca vierme arhimedian (ZA), vierme evolventă (ZI) sau vierme cu profil drept normal (ZN), etc. unghi de 2 =40 grade . Viermele rezultat are un profil drept al dintelui în plan axial, iar secțiunea normală a profilului dintelui este o curbă convexă spre exterior. Curba profilului dintelui de pe fața de capăt este o spirală arhimediană, de unde și denumirea de vierme arhimedian. Acest tip de vierme este relativ ușor de prelucrat și măsurat și, prin urmare, utilizat pe scară largă.
Cu toate acestea, prelucrarea devine dificilă atunci când unghiul de avans este prea mare. Este dificil să șlefuiți profile precise ale dinților cu o roată de șlefuit, rezultând o precizie și o eficiență mai scăzute ale transmisiei.
ZI Vierme involut: planul de tăiere al sculei de strung este tangent la cilindrul de bază al melcului. Viermele rezultat are o curbă de profil convexă în plan axial, iar profilul dintelui de pe fața de capăt perpendiculară pe axă este o evolventă, de unde și denumirea de vierme evolvent. Acest tip de vierme poate fi măcinat, rezultând o precizie și o eficiență mai mare a transmisiei, potrivite pentru producția de masă și transmisie de precizie de-putere mare,-înaltă viteză.
Vierme cu profil drept normal ZN: Când unghiul de trecere al melcului este mare, pentru a obține unghiuri rezonabile de degajare și de degajare pentru unealta de tăiere, planul marginii tăietoare al sculei de tăiere este plasat pe planul normal al helixului melcatului în timpul strunjirii. Viermele tăiat în acest fel are un profil drept al dintelui pe secțiunea normală, de unde și denumirea de vierme normal cu profil drept. Curba profilului dintelui de pe fața de capăt perpendiculară pe axă este o evolventă extinsă, de aceea este numită și vierme evolventă extinsă. Acest tip de melc are performanțe bune de tăiere, este benefic pentru prelucrarea melcului cu pornire multiplă și poate fi șlefuit cu roți de șlefuit, utilizate în mod obișnuit în antrenările melcate de precizie cu pornire multiplă pe mașini-unelte. Odată cu progresele tehnologice și cerințele de produs, sunt necesare creșteri suplimentare ale vitezei de tăiere, creând un blocaj în metodele de strunjire, ceea ce duce la dezvoltarea frezării rotative. Aceasta presupune utilizarea unei scule de tăiere rotative pentru a crește viteza de tăiere (până la 400 de metri pe minut), în timp ce piesa de prelucrat nu trebuie să se rotească la viteză mare.
Metodele de frezare cu vârtej pentru viermi sunt împărțite în două tipuri: frezare internă și frezare externă.
Ciclon intern: Circumferința piesei de prelucrat este tangentă intern la circumferința dinților tăietorului (angrenajul melcat din interiorul capului tăietorului). Precizie până la DIN7 Ra0.8. Ciclon extern: Circumferința piesei de prelucrat este tangentă extern la circumferința dintelui tăietorului (angrenajul melcat în afara capului tăietorului). Precizie până la DIN6 Ra0.4.
