01Overzicht
Een wormwieloverbrenging bestaat uit:
worm en een wormwiel, gebruikt om beweging en kracht over te brengen tussen elkaar kruisende assen, meestal met een snijhoek van 90 graden. Bij wormwieloverbrengingen is de worm de drijvende component.
Qua uiterlijk lijkt de worm op een bout, terwijl het wormwiel sterk lijkt op een spiraalvormig cilindrisch tandwiel.
Tijdens bedrijf glijden en rollen de tanden van het wormwiel langs het spiraalvormige oppervlak van de worm.
Een worm is een tandwiel met een of meer spiraalvormige tanden die in een wormwiel grijpen en zo een tandwielpaar met gekruiste -assen vormen. Het spoedoppervlak kan cilindrisch, conisch of toroïdaal zijn.
Er zijn vier typen: Archimedische wormen, ingewikkelde wormen, normale rechte-profielwormen en conische omhullende cilindrische wormen.
Net als draadjes zijn wormen onderverdeeld in rechter-hand- en linker-types, respectievelijk rechter-handwormen en linker-handwormen genoemd.
Om het contact tussen de tanden te verbeteren, is het wormwiel in de tandbreedterichting in een boogvorm gemaakt, zodat het de worm gedeeltelijk omsluit. Dit resulteert in lijncontact tussen de worm en het wormwiel tijdens het ingrijpen, in plaats van puntcontact.
02Voordelen van wormwielaandrijvingen
✦ Grote een-traps overbrengingsverhouding, doorgaans i=10~100. Bij indexeringsmechanismen voor krachtoverbrenging kan dit oplopen tot meer dan 1500.
✦ De meshing is lijncontact, waardoor deze een groter vermogen kan weerstaan.
✦ Compacte structuur, soepele transmissie en laag geluidsniveau.
✦ Wanneer de inloophoek van de worm kleiner is dan de equivalente wrijvingshoek tussen de tandwielen, heeft deze zelf-remmende eigenschappen in de omgekeerde richting, wat betekent dat de worm het wormwiel kan aandrijven, maar het wormwiel kan de worm niet aandrijven.
03Nadelen van wormwielaandrijvingen
✦ Omdat de twee assen loodrecht staan en de knooplijnsnelheden van de twee tandwielen loodrecht staan, is de relatieve glijsnelheid erg hoog, wat leidt tot warmteontwikkeling en slijtage.
✦ Laag rendement, doorgaans 0,7~0,8; wormwielen met zelfsluitende eigenschappen-hebben een zelfs nog lager rendement, doorgaans minder dan 0,5.
04Berekeningsformules voor wormwielen en wormen
1. Overbrengingsverhouding=Aantal wormwieltanden ÷ Aantal wormdraden
2. Hartafstand=(diameter wormwielspoed + diameter wormspoed) ÷ 2
3. Buitendiameter wormwiel=(aantal tanden + 2) × module
4. Diameter wormwielsteek=Module × aantal tanden
5. Diameter wormsteek=Buitendiameter worm - 2 × module
6. Wormleiding=π × Module × Aantal draden
7. Helixhoek (invoerhoek) tgB=(module × aantal draden) ÷ diameter wormspoed
8. Wormleiding=π × Module × Aantal draden
9. Module=Steekcirkeldiameter/aantal tanden
Aantal wormdraden: worm met enkele- schroefdraad (slechts één spiraalvormige lijn op de worm, wat betekent dat de worm één omwenteling draait, en het wormwiel één tand); Worm met dubbele-schroefdraad (twee spiraalvormige lijnen op de worm, wat betekent dat de worm één omwenteling draait, en het wormwiel twee tanden).
De module verwijst naar de grootte van de spiraallijn op de schroef; hoe groter de module, hoe groter de spiraallijn op de schroef.
De diametercoëfficiënt verwijst naar de dikte van de schroef.
Module: De steekcirkel van een tandwiel is de basis voor het ontwerpen en berekenen van de afmetingen van verschillende onderdelen van het tandwiel. De omtrek van de tandwielsteekcirkel=πd=zp, dus de steekcirkeldiameter is
d = z p/π
Omdat π een irrationeel getal is in de bovenstaande formule, is het lastig om dit als referentie te gebruiken voor het positioneren van de steekcirkel. Om berekeningen, productie en inspectie te vergemakkelijken, wordt de verhouding p/π kunstmatig gedefinieerd als enkele eenvoudige waarden, en deze verhouding wordt de module genoemd, weergegeven door m.
05Typen wormwielaandrijvingen
Afhankelijk van de vorm van de worm kunnen wormwieloverbrengingen worden onderverdeeld in cilindrische wormwieloverbrengingen, toroïdale wormwieloverbrengingen en conische wormwieloverbrengingen. Onder hen worden cilindrische wormwieloverbrengingen het meest gebruikt. Gewone cilindrische wormwielen worden meestal op een draaibank bewerkt met behulp van een snijgereedschap met een rechte snijkant. Afhankelijk van de montagepositie van het gereedschap en het type gereedschap dat wordt gebruikt, kunnen vier typen wormwielen met verschillende tandprofielen in de dwars-doorsnede loodrecht op de as worden verkregen: ingewikkeld wormwiel (ZI-type), Archimedisch wormwiel (ZA-type), normaal recht-profielwormwiel (ZN), en conisch omhullend cilindrisch wormwiel (ZK).
Evolutief wormwiel (ZI-type) – Het snijkantvlak raakt de basiscilinder van het wormwiel en de tanden van het uiteinde zijn ingewikkeld, geschikt voor hogere snelheden en groter vermogen.
Archimedisch wormwiel (ZA-type) - Het tandprofiel in het vlak loodrecht op de as is een Archimedische spiraal, en het tandprofiel in het vlak dat door de as gaat is een rechte lijn. Het is eenvoudig te vervaardigen, maar heeft een lagere nauwkeurigheid (wormwiel met axiaal recht-profiel).
Normaal recht-profielwormwiel (ZN) – Kan worden geslepen met een aangepaste slijpschijf, waardoor de verwerking relatief eenvoudig is. Het wordt vaak gebruikt voor wormwieloverbrengingen met meerdere-starts, en de transmissie-efficiëntie kan oplopen tot 0,9.
Conisch omhullend cilindrisch wormwiel (ZK) – Dit is een niet-lineair spiraalvormig oppervlaktewormwiel. Het kan niet op een draaibank worden bewerkt en kan alleen op een freesmachine worden gefreesd en op een slijpmachine worden geslepen. Dit type wormwiel is gemakkelijk te slijpen, waardoor de nauwkeurigheid toeneemt, en de toepassing ervan wordt steeds breder.
06Verwerkingstechnologie van metalen wormwielen
1. Bepaling van het materiaal van de plano
⑴ Uitstekende bewerkbaarheid, resulterend in een goede oppervlakteafwerking en kleine interne restspanningen, met minder slijtage aan de snijgereedschappen.
⑵ Treksterkte is over het algemeen niet minder dan 588 MPa.
⑶ Goede warmtebehandelingseigenschappen, goede hardbaarheid, niet vatbaar voor blusscheuren, uniforme structuur, kleine vervorming door warmtebehandeling en in staat om een hoge hardheid te verkrijgen, waardoor de slijtvastheid en maatvastheid van het wormwiel worden gewaarborgd.
⑷ Uniforme materiaalhardheid en metallografische structuur die voldoen aan de normen. Veelgebruikte materialen zijn onder meer: T10A, T12A, 45, 9Mn2V, CrMn, enz. Onder hen heeft 9Mn2V een betere verwerkbaarheid en stabiliteit, maar een slechte hardbaarheid; het voordeel is de kleine vervorming na warmtebehandeling, geschikt voor de vervaardiging van onderdelen met hoge-precisie, maar het is gevoelig voor scheuren en heeft slechte slijpeigenschappen. Hoe hoger de hardheid van het wormwiel, des te slijtvaster-het is, maar het is moeilijker om te slijpen tijdens de productie. 2. Selectie van bewerkingsdatumoppervlakken
Referentievlakken van wormwielen: Structureel zijn wormwielen in twee vormen verkrijgbaar: geassembleerde wormwielen en integrale wormwielen. Geassembleerde wormwielen gebruiken de binnenboring als bewerkingsreferentievlak. Daarom moet de binnenboring eerst nauwkeurig worden bewerkt, en vervolgens worden de buitendiameter en de steuntappen machinaal bewerkt met behulp van de binnenboring als referentieoppervlak. Bij de schroefdraadbewerking wordt ook de binnenboring als referentievlak gebruikt, waardoor een doorn nodig is. Over het algemeen is de nauwkeurigheid van de binnenboring van wormwielen met precisie-indexering erg hoog, en sommige vereisen slijpen om de nauwkeurigheid te garanderen.
De binnenboring van algemene -precisie-indexeringswormwielen moet een nauwkeurigheid hebben van minimaal klasse 1, een oppervlakteruwheid van minimaal 0,12 en een eindvlakslingering van niet minder dan 0,005 mm. Bij het bewerken van het wormwiel op een doorn moet eerst de radiale slingering van de twee eindschouders worden gecontroleerd om er zeker van te zijn dat deze binnen de gespecificeerde tolerantie ligt. Dit moet bij elk volgend proces worden gecontroleerd. Tijdens de montage van het wormwiel moet ook de radiale slingering van de twee eindschouders worden gecontroleerd. De nauwkeurigheid van de doorn moet gelijk zijn aan of hoger dan de nauwkeurigheid van de as die past in het gemonteerde wormwiel.
Integrale wormwieloverbrengingen gebruiken het middengat als bewerkingsreferentieoppervlak. De eisen aan het middengat zijn zeer hoog; het moet taps toelopen om gladheid en contactoppervlak te garanderen. Het middengat moet vóór elk proces worden gecontroleerd en gecorrigeerd. De steuntappen moeten coaxialiteit met het middengat en hun eigen geometrische nauwkeurigheid garanderen. Vóór semi{4}}nabewerkings- en afwerkingsprocessen moeten de radiale en axiale slingering van de steuntappen worden gecontroleerd om er zeker van te zijn dat ze binnen de tolerantie vallen.
Bij het selecteren van het ruwe referentiepunt is de belangrijkste overweging hoe ervoor te zorgen dat elk bewerkt oppervlak voldoende bewerkingsruimte heeft, zodat de afmetingen en posities tussen het onbewerkte referentievlak en het bewerkte oppervlak voldoen aan de tekeningvereisten.
De keuze van het ruwe referentiepunt moet aan de volgende eisen voldoen:
(1) Het ruwe referentiepunt moet worden geselecteerd op basis van het bewerkte oppervlak. Dit is om de nauwkeurigheid van de relatieve positionele relatie tussen het bewerkte oppervlak en het onbewerkte oppervlak te garanderen. Als er meerdere oppervlakken op het werkstuk zijn die geen bewerking behoeven, moet als ruw referentiepunt het oppervlak met de hoogste eisen aan de relatieve positienauwkeurigheid ten opzichte van het bewerkte oppervlak worden gekozen. Dit is om een uniforme wanddikte, een symmetrische vorm en minder klembewerkingen te garanderen.
(2) Selecteer het belangrijke oppervlak met uniforme bewerkingstoeslagvereisten als ruw referentiepunt.
(3) Als ruw referentiepunt moet het oppervlak met de kleinste bewerkingstoeslag worden gekozen. Dit zorgt ervoor dat het oppervlak voldoende bewerkingsruimte heeft. (4) Er moet zoveel mogelijk een vlak, glad oppervlak met een voldoende groot oppervlak worden gekozen als ruw referentiepunt om een nauwkeurige positionering en betrouwbare klemming te garanderen. Oppervlakken met gaten, stijgbuizen, flitsen of bramen mogen niet als ruwe referenties worden geselecteerd; indien nodig is een voorbereidende bewerking vereist.
(5) Er moet worden vermeden dat het ruwe referentiepunt herhaaldelijk wordt gebruikt, omdat de meeste oppervlakken van het ruwe referentiepunt ruw en onregelmatig zijn, en herhaald gebruik het moeilijk maakt om de positionele nauwkeurigheid tussen de buitenoppervlakken te garanderen.
Volgens het principe van ruwe referentieselectie kan het klemmen van de buitenste cirkel en het bewerken van het grootste deel van het oppervlak in één klemhandeling de coaxialiteit van de buitenste cirkel en het binnenste gat garanderen, evenals de loodrechtheid van het eindvlak op de as.
Bewerkingsproces van metaalwormtandwielen
(1) Niet-gehard gemonteerd wormwiel
Materiaalvoorbereiding-Normaliseren-Ruw draaien-(ontlaten)-Semi-afdraaien van buitendiameter, ruw draaien van spiraalvormig oppervlak-Kunstmatige veroudering-Afwerken van draaien (afwerken) van binnengat en kopvlak-Spiebaanfrezen-Semi-afwerken van draaien van spiraalvormig oppervlak-Vijlen (bijsnijden van onvolledige tanden)-Semi-afwerken van slijpen van buitendiameter-Afwerken van slijpen van spiraalvormig oppervlak-Lage-veroudering bij lage temperatuur-Lappen van middengat-Afwerken van slijpen van buitendiameter-Afwerken van slijpen van spiraalvormig oppervlak
(2) Gecarboneerd en gehard integraal wormwiel
Smeden-Gloeien-Ruw draaien-Normaliseren-Semi-afwerken van buitendiameter en spiraalvormig oppervlak-Vijlen (bijsnijden van onvolledige tanden)-Carbureren-Afwerken van draaien van buitendiameter (verwijderen van onderdelen die niet hoeven te worden gecarboneerd)-Afschrikken en temperen-Lappen van het midden gat-Draaien van bevestigingsdraden-Frezen van groeven-Semi-afwerking slijpen van buitendiameter-Semi-afwerking slijpen van spiraalvormig oppervlak-Lage-veroudering bij lage temperatuur-Lappen van middengat-Afwerking slijpen van buitenring en uiteinde vlak-Voltooi het slijpen van het spiraalvormige oppervlak
Blanking: Volgens de regelgeving moet de plano gesmeed worden om een goede metaalvezelstructuur te verkrijgen.
Ruw draaien: Zorg voor coaxialiteit en laat een passende hoeveelheid over voor afwerking.
Warmtebehandeling en temperbehandeling HRC28-32, semi-afwerking draaien, elk onderdeel laat 0,5 mm vrij voor afwerken, het wormwielgedeelte en de twee uiteinden van de reliëfgroef worden naar de vereiste specificaties gedraaid, wormwielsnijden, ruw snijden, zowel met behulp van een gelaagde methode als een snijmethode, enz. zijn allemaal acceptabel.
Meet de tolerantie op de middelste diameter. De semi{0}}snijtoeslag biedt een goede basis voor nabewerking. Op alle drie de oppervlakken is nabewerking met een lage-snelheid vereist, en het snijgereedschap moet scherp zijn en een goede randruwheid hebben. Elk oppervlak moet afzonderlijk worden afgewerkt. Nauwkeurig draaien van alle onderdelen is vereist om concentriciteit te garanderen.
Gewone cilindrische wormwielen kunnen, wanneer ze op een draaibank worden bewerkt met een rechte snijkant, worden ingedeeld in Archimedische wormwielen (ZA), ingewikkelde wormwielen (ZI) en normale rechte -profielwormwielen (ZN), afhankelijk van de montagepositie van het snijgereedschap. ZA Archimedische wormwielen: het vlak van het snijgereedschap gaat door de as van het wormwiel, en het wormwiel dat is gesneden met een snijkanthoek van 2 =40 graden heeft een recht tandprofiel in het axiale vlak en het normale tandprofiel is een convexe curve. De tandprofielcurve op het kopvlak is een Archimedische spiraal, vandaar de naam Archimedische wormwiel. Dit type wormwiel is relatief eenvoudig te bewerken en te meten en wordt daarom veel gebruikt.
Bewerking is echter moeilijk als de inloophoek te groot is. Het is moeilijk om een nauwkeurig tandprofiel te slijpen met een slijpschijf, waardoor de nauwkeurigheid en efficiëntie van de transmissie laag zijn. ZI ingewikkelde wormwielen: het snijkantvlak van het snijgereedschap raakt de basiscilinder van het wormwiel. Het resulterende wormwiel heeft een convexe profielcurve in het axiale vlak en het tandprofiel op het eindvlak loodrecht op de as is een ingewikkelde curve, vandaar de naam ingewikkelde wormwiel. Dit type wormwiel kan worden geslepen, waardoor het een hogere transmissienauwkeurigheid en -efficiëntie heeft, en geschikt is voor massaproductie en precisietransmissie met hoog-vermogen en hoge- snelheid.
ZN normale rechte-wormwielen met profiel: wanneer de inloophoek van het wormwiel groot is, wordt, om een redelijke hellingshoek en ontlastingshoek voor het snijgereedschap te verkrijgen, het vlak van het snijgereedschap tijdens de bewerking op het normale vlak van de spiraal van het wormwiel geplaatst. Het resulterende wormwiel heeft een recht tandprofiel in het normale gedeelte, vandaar de naam normaal recht-wormwiel. De tandprofielcurve op het kopvlak loodrecht op de as is een verlengde ingewikkelde curve en wordt daarom ook wel een verlengde ingewikkelde wormwiel genoemd. Dit type wormwiel heeft betere snijprestaties, is bevorderlijk voor de bewerking van meer- wormwieloverbrengingen en kan worden geslepen met een slijpschijf. Het wordt vaak gebruikt in multi-precieze wormwieloverbrengingen in werktuigmachines. Met de vooruitgang van de technologie en de productvereisten ontstond de behoefte aan een verder verhoogde snijsnelheid, en de draaimethode stuitte op een knelpunt, wat leidde tot de ontwikkeling van wervelwindfrezen. Bij deze methode wordt gebruik gemaakt van een roterend snijgereedschap om de snijsnelheid te verhogen (tot 400 meter per minuut), terwijl het werkstuk niet op hoge snelheid hoeft te draaien.
Er zijn twee methoden voor het wervelen van wormwielen: intern wervelen en extern wervelen.
Interne werveling: De omtrek van het werkstuk raakt intern de omtrek van het snijgereedschap (het wormwiel bevindt zich in de snijkop). Nauwkeurigheid kan DIN7 Ra0.8 bereiken.
Externe werveling: De omtrek van het werkstuk raakt extern aan de omtrek van het snijgereedschap (het wormwiel bevindt zich buiten de snijkop). De nauwkeurigheid kan DIN6 Ra0.4 bereiken.
