01 Áttekintés
A csigakerekes hajtás a
féreg és csigakerék, a mozgás és az erő átvitelére az egymást metsző tengelyek között, általában 90 fokos metszésszöggel. Az általános csigakerekes hajtásoknál a csiga a meghajtó alkatrész.
Megjelenésében a csiga egy csavarhoz hasonlít, míg a csigakerék nagyon hasonlít egy spirális hengeres fogaskerékhez.
Működés közben a csigakerék fogai a csiga spirális felületén csúsznak és gördülnek.
A csiga egy vagy több spirális foggal rendelkező fogaskerék, amely egy csigakerékkel érintkezve keresztezett{0}}tengelyű fogaskerékpárt alkot. Menetfelülete lehet hengeres, kúpos vagy toroid alakú.
Négy típusa van: arkhimédeszi féreg, evolvens féreg, normál egyenes{0}}profilú féreg és kúpos burkolóféreg.
A szálakhoz hasonlóan a férgek is jobb- és bal-kézre vannak osztva, melyeket jobb-, illetve bal-férgeknek neveznek.
A fogak közötti érintkezés javítása érdekében a csigakereket a fogszélesség irányában ív alakúra alakítják úgy, hogy részben körülzárja a csigát. Ennek eredményeképpen a csiga és a csigakerék között vonalérintkezés jön létre az összekapcsolás során, nem pedig pontszerű érintkezés.
02 A csigakerekes hajtások előnyei
✦ Nagy egy-fokozatú átviteli arány, általában i=10~100. Az erőátvitel indexelő mechanizmusaiban ez elérheti az 1500-at.
✦ A rácsozás vonalérintkező, amely lehetővé teszi, hogy nagyobb erőt bírjon el.
✦ Kompakt szerkezet, sima átvitel és alacsony zajszint.
✦ Ha a csiga kivezetési szöge kisebb, mint a fogaskerekek közötti egyenértékű súrlódási szög, akkor fordított irányban önzáró tulajdonságokkal rendelkezik, ami azt jelenti, hogy a csiga meg tudja hajtani a csigakereket, de a csigakerék nem hajthatja meg a csigakereket.
03 A csigakerekes hajtások hátrányai
✦ Mivel a két tengely merőleges, és a két fogaskerék csomóponti sebessége merőleges, a relatív csúszási sebesség nagyon nagy, ami hőképződéshez és kopáshoz vezet.
✦ Alacsony hatásfok, általában 0,7-0,8; az önzáró tulajdonságokkal rendelkező csigakerekek hatékonysága még alacsonyabb, általában 0,5-nél kisebb.
04Számítási képletek féreghajtóművekhez és férgekhez
1. Áttételi arány=csigakerék fogainak száma ÷ csigamenetek száma
2. Középtávolság=(csigafogaskerék-átmérő + csigamenet-átmérő) ÷ 2
3. Csigakerék külső átmérője=(fogak száma + 2) × modul
4. Csigakerék osztásköz átmérője=modul × fogak száma
5. Csigamenet átmérője=csiga külső átmérője - 2 × modul
6. Csigavezeték=π × Modul × Szálak száma
7. Csavarszög (elvezető szög) tgB=(modul × szálak száma) ÷ csiga emelkedési átmérője
8. Csigavezeték=π × Modul × Szálak száma
9. Modul=A kör átmérője / fogak száma
Csigaszálak száma: Egy-szálú csiga (csak egy spirális vonal a csigan, ami azt jelenti, hogy a csiga egy fordulatot, a csigakerék pedig egy fogat forgat); Kettős-menetű csiga (két spirális vonal a csigán, ami azt jelenti, hogy a csiga egy fordulatot, a csigakerék pedig két fogat forog).
A modul a csavaron lévő spirális vonal méretére vonatkozik; minél nagyobb a modul, annál nagyobb a csavarvonal spirális vonala.
Az átmérő együttható a csavar vastagságára vonatkozik.
Modul: A fogaskerék osztásköre az alapja a fogaskerék különböző részeinek méretezésének és kiszámításának. A fogaskerék osztáskör kerülete=πd=zp, tehát a osztáskör átmérője
d = z p/π
Mivel a π irracionális szám a fenti képletben, kényelmetlen referenciaként használni a osztáskör pozicionálásához. A számítás, a gyártás és az ellenőrzés megkönnyítése érdekében a p/π arányt mesterségesen definiálják néhány egyszerű értékként, és ezt az arányt modulnak nevezik, amelyet m jelképez.
05 A csigakerekes hajtások típusai
A csiga alakja szerint a csigakerekes hajtások hengeres csigakerékhajtásokra, toroid csigakerékhajtásokra és kúpos csigakerékhajtásokra oszthatók. Közülük a hengeres csigakerekes hajtások a legszélesebb körben használtak. A közönséges hengeres csigakerekeket többnyire esztergagépen, egyenes vágóélű vágószerszámmal megmunkálják. A szerszám beépítési helyzetétől és a használt szerszám típusától függően négyféle csigakerék állítható be, amelyek a tengelyre merőleges keresztmetszetben -különböző fogprofillal rendelkeznek: evolvens csigakerék (ZI-típus), arkhimédeszi csigakerék (ZA-típus), normál egyenes-profilú, tengelyre merőleges csigakerék, csigahajtómű (ZK).
Evolvens csigakerék (ZI típusú) – A vágóél síkja érinti a csigakerék alaphengerét, a homlokfelület fogai pedig evolvensek, nagyobb sebességre és nagyobb teljesítményre alkalmasak.
Arkhimédeszi csigakerék (ZA típus) – A tengelyre merőleges síkban lévő fogprofil arkhimédeszi spirál, a tengelyen átmenő síkban lévő fogprofil pedig egyenes. Könnyen gyártható, de kisebb a pontossága (axiális egyenes{1}}profilú csigakerék).
Normál egyenes{0}}profil csigakerék (ZN) – módosított köszörűkoronggal köszörülhető, így a feldolgozás viszonylag egyszerű. Gyakran használják több-indítós csigahajtóművekhez, és az átviteli hatásfok elérheti a 0,9-et.
Kúpos borítású hengeres csigakerék (ZK) – Ez egy nem-lineáris spirális felületű csigakerék. Esztergagépen nem forgácsolható és csak marógépen lehet marni és köszörűgépen csiszolni. Ez a fajta csigahajtómű könnyen csiszolható, ami nagyobb pontosságot eredményez, és alkalmazása is egyre elterjedtebb.
06 Fém csigakerekek feldolgozási technológiája
1. Az üres anyag meghatározása
⑴ Kiváló megmunkálhatóság, ami jó felületi minőséget és kis maradék belső feszültséget eredményez, a vágószerszámok kisebb kopása mellett.
⑵ A szakítószilárdság általában nem kevesebb, mint 588 MPa.
⑶ Jó hőkezelési tulajdonságok, jó edzhetőség, nem hajlamos a repedések kioltására, egységes szerkezet, kis hőkezelési deformáció és nagy keménység érhető el, így biztosítva a csigahajtómű kopásállóságát és méretstabilitását.
⑷ A szabványoknak megfelelő egységes anyagkeménység és metallográfiai szerkezet. A leggyakrabban használt anyagok a következők: T10A, T12A, 45, 9Mn2V, CrMn stb. Ezek közül a 9Mn2V jobb feldolgozhatósággal és stabilitással rendelkezik, de nem keményedik; Előnye a hőkezelés utáni kis deformáció, alkalmas nagy-precíziós alkatrészek gyártására, de hajlamos a repedésre, és gyenge csiszolási tulajdonságokkal rendelkezik. Minél nagyobb a csigakerék keménysége, annál kopásállóbb-, de a gyártás során nehezebb csiszolni. 2. Megmunkálási alapfelületek kiválasztása
Csigahajtómű alapfelületei: Szerkezetileg a csigakerekek kétféle formában vannak: összeszerelt csigakerekek és integrált csigakerekek. Az összeszerelt csigakerekek a belső furatot használják megmunkálási alapfelületként. Ezért először a belső furatot kell precíziós megmunkálással megmunkálni, majd a külső átmérőt és a támasztócsapokat a belső furattal nullapontként kell megmunkálni. A menetmegmunkálás a belső furatot is használja nullapontként, ezért tüskére van szükség. Általánosságban elmondható, hogy a precíziós indexelő csigakerekek belső furatának pontossága nagyon magas, és némelyikük csiszolást igényel a pontosság biztosítása érdekében.
Az általános-precíziós indexű csigakerekek belső furatának legalább 1-es pontosságúnak, legalább 0,12-es felületi érdességnek és legalább 0,005 mm-es végfelületnek kell lennie. A csigakerék tüskén történő megmunkálásakor először a két végváll radiális kifutását kell ellenőrizni, hogy a megadott tűréshatáron belül legyen. Ezt minden további folyamatnál ellenőrizni kell. A csigakerék összeszerelésekor a két végváll radiális kifutását is ellenőrizni kell. A tüske pontosságának egyenlőnek vagy nagyobbnak kell lennie az összeszerelt csigakerékhez illeszkedő tengely pontosságával.
Az integrált csigakerekek a középső furatot használják megmunkálási alapfelületként. A középső furattal szemben támasztott követelmények nagyon magasak; kúposnak kell lennie a simaság és az érintkezési felület biztosítása érdekében. A középső furatot minden folyamat előtt ellenőrizni és korrigálni kell. A támasztócsapoknak biztosítaniuk kell a koaxialitást a központi furattal és saját geometriai pontosságukat. A fél--simítási és befejezési folyamatok előtt ellenőrizni kell a támasztónaplók radiális és axiális kifutását, hogy a tűréshatáron belül legyenek.
A durva nullapont kiválasztásakor a fő szempont az, hogyan biztosítható, hogy minden megmunkált felület elegendő megmunkálási ráhagyással rendelkezzen, hogy a megmunkálatlan nullapontfelület és a megmunkált felület közötti méretek és pozíciók megfeleljenek a rajzi követelményeknek.
A durva nullapont kiválasztásának meg kell felelnie a következő követelményeknek:
(1) A durva nullapontot a megmunkált felületből kell kiválasztani. Ennek célja a megmunkált felület és a megmunkálatlan felület közötti relatív helyzetviszony pontosságának biztosítása. Ha a munkadarabon több olyan felület van, amely nem igényel megmunkálást, akkor durva nullapontként azt a felületet kell kiválasztani, amelynél a megmunkált felülethez képest a legmagasabb a relatív helyzetpontosság követelménye. Ez biztosítja az egyenletes falvastagságot, szimmetrikus formát és kevesebb befogási műveletet.
(2) Válassza ki az egységes megmunkálási ráhagyási követelményekkel rendelkező fontos felületet durva alappontnak.
(3) Durva nullapontként a legkisebb megmunkálási ráhagyással rendelkező felületet kell kiválasztani. Ez biztosítja, hogy a felületen elegendő megmunkálási ráhagyás legyen. (4) A pontos pozicionálás és a megbízható rögzítés érdekében lehetőleg sík, sima, kellően nagy területű felületet kell durva alappontként választani. A kapukkal, emelkedőkkel, vakukkal vagy sorjakkal ellátott felületeket nem szabad durva alappontként kiválasztani; szükség esetén előzetes megmunkálás szükséges.
(5) Kerülni kell a durva nullapont ismételt használatát, mivel a durva nullapont legtöbb felülete érdes és szabálytalan, és az ismételt használat megnehezíti a külső felületek közötti pozicionálási pontosság garantálását.
A durva nullapont-kiválasztás elve szerint a külső kör befogásával és a felület nagy részének egy befogási művelettel történő megmunkálásával biztosítható a külső kör és a belső furat koaxialitása, valamint a véglap tengelyre merőlegessége.
Fém csigakerekes megmunkálási folyamat útvonala
(1) Nem-edzett összeszerelt csigakerék
Anyag-előkészítés-Normalizálás-Durva esztergálás-(edzés)-Fél-külső átmérő esztergálása, spirális felület durva esztergálása-Mesterséges öregítés-Belső furat és belső furat befejező esztergálása (végcsiszolása) spirális felület esztergálása-Reszelés (nem teljes fogak levágása)-Külső átmérő félig-Külső átmérő csiszolása-Hilikális felület csiszolása-Alacsony-hőmérsékletű öregítés-Középső köszörülés}Finis{17}Finish{8}Finish{17} spirális felületű
(2) Karburizált és edzett integrált csigahajtómű
Kovácsolás-Lágyítás-Durva esztergálás-Normalizálás-Fél-Külső átmérő és spirális felület esztergálása-Reszelés (nem teljes fogak levágása)-Karburálás-Külső átmérőt nem igénylő esztergálás-Külső átmérőt nem igénylő alkatrészek eltávolítása temperálás-Középső furat átlapolása-Rögzítőmenetek esztergálása-Hornyák marása-Külső átmérő félig-csiszolása-Fél{15}}spirális felület csiszolása-{{1}Alacsony hőmérséklet{1}8 furat-A külső gyűrű és a homlokfelület csiszolásának befejezése-A spirális felület csiszolásának befejezése
Üresítés: Az előírás szerint a nyersdarabot kovácsolni kell, hogy jó fémszálas szerkezetet kapjunk.
Durva esztergálás: Gondoskodjon a koaxialitásról, és hagyjon megfelelő mennyiséget a simításhoz.
Hőkezelés és temperálás HRC28-32, félkész esztergálás, minden alkatrész 0,5 mm-t hagy a végső esztergáláshoz, a csigakerék rész és a tehermentesítő horony két vége a kívánt specifikáció szerint el van forgatva, csigakerék vágás, durva vágás, akár réteges, akár vágási módszerrel stb.
Mérje meg a ráhagyást a középső átmérőnél, a félkész{0}}vágási ráhagyás jó alapot biztosít a simító megmunkáláshoz. Alacsony-sebességű simítás szükséges mindhárom felületen, és a vágószerszámnak élesnek és jó élérdességnek kell lennie. Minden felületet egyedileg kell kidolgozni. Minden alkatrész precíziós esztergálása szükséges a koncentrikusság biztosításához.
Az egyenes vágóéllel esztergagépen megmunkált közönséges hengeres csigakerekes fogaskerekek a vágószerszám beépítési helyzetétől függően archimédeszi csigakerekekbe (ZA), evolúciós csigakerekekbe (ZI) és normál egyenes -profilú csigakerekekbe (ZN) sorolhatók. ZA Arkhimédeszi csigakerekek: A vágószerszám síkja átmegy a csigakerék tengelyén, és a 2 =40 fokos vágóélszöggel vágott csigakerék axiális síkban egyenes fogprofillal rendelkezik, a normál metszetű fogprofil egy domború görbe. A homlokoldalon lévő fogprofil görbe arkhimédeszi spirál, innen ered az arkhimédeszi csigakerék elnevezés. Az ilyen típusú csigakerekeket viszonylag könnyű megmunkálni és mérni, ezért széles körben használják.
A megmunkálás azonban nehézkes, ha túl nagy a vezetési szög. Köszörűkoronggal nehéz pontos fogprofilt csiszolni, ezért az átviteli pontosság és hatásfok alacsony. ZI evolúciós csigakerekek: A vágószerszám vágóélsíkja érinti a csigakerék alaphengerét. Az így kapott csigakerék axiális síkban domború profilgörbével rendelkezik, a tengelyre merőleges homlokfelület fogprofilja pedig evolvens görbe, innen ered az evolúciós csigakerék elnevezés. Ez a típusú csigakerék köszörülhető, így nagyobb az átviteli pontossága és hatékonysága, valamint tömeggyártásra és nagy-teljesítményű, nagy{5}}sebességű precíziós átvitelre is alkalmas.
ZN normál egyenes-profilú csigakerekek: Ha a csigakerék vezetési szöge nagy, a forgácsolószerszám ésszerű dőlésszögének és tehermentesítési szögének elérése érdekében a forgácsolószerszám síkja a csigakerék csavarmenetének normál síkjára kerül a megmunkálás során. Az eredményül kapott csigakerék a normál szakaszban egyenes fogprofillal rendelkezik, innen ered a normál egyenes{2}}profilú csigakerék elnevezés. A tengelyre merőleges homlokfelületen lévő fogprofil görbe kiterjesztett evolvens görbe, ezért kiterjesztett evolvens csigakeréknek is nevezik. Az ilyen típusú csigakerekek jobb vágási teljesítménnyel rendelkeznek, alkalmasak a több-indítású csigakerekek megmunkálására, és csiszolókoronggal is csiszolhatók. Gyakran használják szerszámgépek több-indítású precíziós csigakerekes sebességváltóiban. A technológia és a termékigények fejlődésével felmerült az igény a forgácsolási sebesség további növelésére, az esztergálási mód szűk keresztmetszetbe ütközött, ami a forgószélmarás fejlődéséhez vezetett. Ez a módszer egy forgó vágószerszámot használ a vágási sebesség növelésére (akár 400 méter/perc), miközben a munkadarabnak nem kell nagy sebességgel forognia.
Két módszer létezik a csigakerék örvénylésére: belső örvénylés és külső örvénylés.
Belső örvénylés: A munkadarab kerülete érinti a vágószerszám belső kerületét (a csigakerék a vágófej belsejében van). A pontosság elérheti a DIN7 Ra0.8-at.
Külső örvénylés: A munkadarab kerülete érinti a vágószerszám külső kerületét (a csigakerék a vágófejen kívül van). A pontosság elérheti a DIN6 Ra0.4-et.
