نمای کلی
درایو چرخ دنده حلزونی شامل
یک کرم و یک چرخ کرم، که برای انتقال حرکت و قدرت بین محورهای متقاطع، معمولاً با زاویه تقاطع 90 درجه استفاده می شود. در درایوهای چرخ دنده کرمی، کرم جزء محرکه است.
از نظر ظاهری، کرم شبیه یک پیچ و مهره است، در حالی که چرخ کرم مانند یک چرخ دنده استوانه ای مارپیچ به نظر می رسد.
در حین کار، دندانه های چرخ کرم در امتداد سطح مارپیچ کرم می لغزند و می چرخند.
کرم چرخ دنده ای با یک یا چند دندانه مارپیچ است که با چرخ کرمی به هم متصل می شود و یک جفت چرخ دنده محور متقاطع را تشکیل می دهد. سطح گام آن می تواند استوانه ای، مخروطی یا حلقوی باشد.
چهار نوع وجود دارد: کرم ارشمیدسی، کرم در پیچ، کرم معمولی-پروفایل مستقیم و کرم استوانهای محصور مخروطی-.
کرمها نیز مانند نخها میتوانند راستدست یا چپدست باشند که به ترتیب بهعنوان کرمهای راست-و کرمهای دست چپ- شناخته میشوند.
برای بهبود تماس با دندان، چرخ کرم در امتداد جهت عرض دندان به شکل قوس در می آید و بخشی از کرم را در بر می گیرد. این بدان معنی است که چرخ دنده حلزونی از طریق تماس خط مش می شود، نه تماس نقطه ای.
معایب درایوهای چرخ دنده حلزونی:
✦ از آنجایی که دو شفت عمود بر هم هستند و سرعت خط گام دو چرخ دنده عمود بر هم هستند، سرعت لغزش نسبی بسیار زیاد است که منجر به تولید گرما و سایش می شود.
✦ راندمان پایین، معمولا بین 0.7 و 0.8. چرخدندههای حلزونی با مکانیسمهای{2}}خود قفل شونده حتی بازده کمتری دارند، معمولاً کمتر از 0.5.
04. فرمول های محاسبه برای چرخ دنده ها و کرم ها
1. نسبت انتقال=تعداد دندانههای چرخ دنده کرم ÷ تعداد رشتههای کرم
2. فاصله مرکزی=(قطر دور چرخ دنده کرم + قطر گام کرم) ÷ 2
3. قطر پیچ چرخ دنده کرم=(تعداد دندان + 2) × ماژول
4. قطر پیچ چرخ دنده کرم=ماژول × تعداد دندان
5. قطر پیچ کرم=قطر بیرونی کرم - 2 × ماژول
6. لید کرم=π × ماژول × تعداد رشته ها
7. زاویه مارپیچ (زاویه سرب) tanB=(ماژول × تعداد رشته ها) ÷ قطر گام کرم
8. لید کرم=π × ماژول × تعداد رشته ها
9. ماژول=قطر دایره / تعداد دندانها
تعداد رشتهها در یک کرم: کرم تک رشتهای- (فقط یک مارپیچ روی کرم، یعنی یک چرخش کرم مربوط به یک چرخش دندانه چرخدنده کرمی است). کرم دوتایی-(دو مارپیچ روی کرم، یعنی یک دور کرم مربوط به دو چرخش دندانه چرخ دنده کرمی است). ماژول به اندازه مارپیچ روی پیچ اشاره دارد. هرچه ماژول بزرگتر باشد، مارپیچ بزرگتر است.
ضریب قطر به ضخامت پیچ اشاره دارد.
ماژول: دایره گام چرخ دنده مرجع طراحی و محاسبه ابعاد قطعات مختلف آن است. محیط دایره گام=πd=zp، بنابراین قطر دایره گام d=zp/π است. از آنجایی که π در فرمول فوق یک عدد غیر منطقی است، برای قرار دادن دایره گام به عنوان مرجع مناسب نیست. برای تسهیل محاسبه، ساخت و بازرسی، نسبت p/π به طور مصنوعی به عنوان یک مقدار عددی ساده تعریف میشود و این نسبت ماژول نامیده میشود که با m نشان داده میشود.
05 انواع درایوهای چرخ دنده کرم
با توجه به شکل کرم، کرم ها را می توان به درایوهای چرخ دنده کرم استوانه ای، درایوهای چرخ دنده کرم حلقوی و درایوهای چرخ دنده کرم مخروطی تقسیم کرد. در میان آنها، درایوهای چرخ دنده حلزونی استوانه ای بیشترین استفاده را دارند.
چرخ دندههای کرمی استوانهای معمولی معمولاً با استفاده از ابزار برشی با لبه برش ژنراتیکس مستقیم بر روی ماشین تراشکاری میشوند. بسته به موقعیت نصب ابزار و نوع ابزار مورد استفاده، می توان چهار نوع چرخ دنده حلزونی با نیمرخ دندانه های مختلف در مقطع عمود بر محور را بدست آورد: چرخ دنده حلزونی (نوع ZI)، چرخ دنده حلزونی ارشمیدسی (نوع ZA)، معمولی مستقیم-نوع پروفیل. چرخ دنده حلزونی استوانه ای مخروطی-(نوع ZK).
چرخ دنده کرم پیچ خورده (نوع ZI) - صفحه لبه برش مماس بر استوانه پایه کرم است و دندانه های صورت انتهایی در پیچ هستند. مناسب برای سرعت های بالاتر و قدرت بالاتر.
چرخ دنده کرم ارشمیدسی (نوع ZA) - نمای دندان عمود بر صفحه محور یک مارپیچ ارشمیدسی است، در حالی که مشخصات دندان در صفحه ای که از محور عبور می کند یک خط مستقیم است. ماشینکاری ساده اما با دقت کمتر. (دنده کرم پروفیل مستقیم محوری).
چرخ دنده حلزونی معمولی-پروفایل (نوع ZN) - میتوان با چرخ آسیاب اصلاحشده، ماشینکاری نسبتاً ساده، که اغلب برای چرخدندههای حلزونی چند{1} استارت، با راندمان انتقال تا 0.9 استفاده میشود، آسیاب شود.
کرم استوانهای مخروطی پوشاننده (ZK) - این یک کرم مارپیچ غیرخطی- است. نمی توان آن را روی تراش ماشین کاری کرد. فقط می توان آن را روی دستگاه فرز آسیاب کرد و روی ماشین سنگ زنی آسیاب کرد. این نوع کرم به راحتی آسیاب می شود، دقت بالایی دارد و به طور فزاینده ای مورد استفاده قرار می گیرد.
06 فرآیند ماشینکاری کرم های فلزی
1. تعیین مواد خالی
⑴ ماشینکاری عالی، دستیابی به سطح خوب و تنش داخلی کم باقیمانده، به حداقل رساندن سایش ابزار.
⑵ استحکام کششی معمولاً کمتر از 588 مگاپاسکال نیست.
⑶ پردازش حرارتی خوب، سختی پذیری خوب، به راحتی در هنگام خاموش کردن ترک نمی خورد، ریزساختار یکنواخت، تغییر شکل عملیات حرارتی کوچک و سختی بالا، بنابراین مقاومت در برابر سایش و ثبات ابعادی کرم را تضمین می کند.
⑷ سختی مواد یکنواخت و ساختار متالوگرافی مطابق با استانداردها. مواد متداول مورد استفاده عبارتند از: T10A، T12A، 45، 9Mn2V، CrMn، و غیره{6}}Mn2V پردازش و پایداری خوبی دارد، اما سختی ضعیفی دارد. مزیت آن تغییر شکل اندک پس از عملیات حرارتی است که آن را برای ساخت قطعات با دقت بالا مناسب میسازد، اما مستعد ترکخوردگی است و فرآیند آسیاب ضعیفی دارد. سختی کرم بالاتر مقاومت در برابر سایش را افزایش می دهد، اما آسیاب کردن آن در طول تولید دشوار است.
2. انتخاب داده های موقعیت یابی ماشینکاری
منبع موقعیتیابی کرم: از نظر ساختاری، کرمها به دو شکل هستند: کرمهای نصبشده و کرمهای انتگرال. کرمهای نصبشده از سوراخ داخلی بهعنوان مبدأ ماشینکاری استفاده میکنند، بنابراین، ابتدا سوراخ داخلی باید با دقت ماشینکاری شود و سپس قطر بیرونی و ژورنال نگهدارنده باید با استفاده از سوراخ داخلی بهعنوان مبدأ ماشینکاری شوند. ماشینکاری رزوه نیز از سوراخ داخلی به عنوان مبنا استفاده می کند، بنابراین به یک سنبه نیاز دارد. به طور کلی، الزامات دقت سوراخ داخلی برای کرمهای نمایهسازی دقیق بسیار بالا است و برخی برای اطمینان از دقت نیاز به سنگ زنی دارند.
به طور کلی، دقت سوراخ داخلی یک کرم نمایه سازی دقیق نباید کمتر از درجه 1، زبری سطح کمتر از 0.12، و بیرون زدگی سطح انتهایی سوراخ داخلی کمتر از 0.005 میلی متر نباشد. هنگام ماشینکاری یک چرخ دنده حلزونی نصب شده بر روی سنبه، ابتدا باید خروجی شعاعی شانه ها در هر دو انتها بررسی شود تا اطمینان حاصل شود که در محدوده تحمل مشخص شده است. این بررسی باید پس از هر عملیات بعدی انجام شود. به طور مشابه، در هنگام مونتاژ چرخ دنده حلزونی، خروجی شعاعی شانه ها در هر دو انتها باید بررسی شود. دقت سنبه باید برابر یا بیشتر از دقت جفت شدن شفت با چرخ دنده حلزونی باشد.
چرخ دنده کرم انتگرال از سوراخ مرکزی به عنوان مبدأ ماشینکاری استفاده می کند. الزامات برای سوراخ مرکزی بسیار زیاد است. باید انتهای مخروطی داشته باشد تا سطح تماس و سطح تماس را تضمین کند. سوراخ مرکز باید قبل از هر عملیات بررسی و اصلاح شود. ژورنال پشتیبانی باید هم محوری با سوراخ مرکزی و دقت هندسی خود را تضمین کند. قبل از انجام عملیات نیمه تمام{4}}و تکمیل، خروجی شعاعی، خروجی شعاعی و خروجی محوری وجه انتهایی ژورنال پشتیبانی باید بررسی شود تا اطمینان حاصل شود که در محدوده تحمل هستند.
هنگام انتخاب یک مبدأ ناهموار، تمرکز باید بر اطمینان از فضای کافی برای هر سطح ماشینکاری شده باشد، به طوری که ابعاد و موقعیت های بین مبنا ماشینکاری نشده و سطح ماشینکاری شده مطابق با الزامات طراحی باشد.
انتخاب یک داده ناخالص باید شرایط زیر را برآورده کند:
(1) داده ناهموار باید بر اساس سطح ماشینکاری شده باشد. این برای اطمینان از صحت رابطه موقعیتی بین سطوح ماشینکاری شده و ماشینکاری نشده است. اگر قطعه کار دارای چندین سطح است که نیازی به ماشین کاری ندارند، سطحی که بالاترین دقت موقعیتی مورد نیاز نسبت به سطح ماشینکاری شده را دارد باید به عنوان مبدأ ناهموار انتخاب شود. هدف از این کار دستیابی به ضخامت دیواره یکنواخت، شکل متقارن و عملیات بستن کمتر است.
⑵ یک سطح مهم با کمک هزینه ماشینکاری یکنواخت را به عنوان داده ناهموار انتخاب کنید.
⑶ سطحی را با کمترین مقدار مجاز ماشینکاری به عنوان مبدأ ناهموار انتخاب کنید. این تضمین می کند که سطح از ظرفیت ماشینکاری کافی برخوردار باشد.
⑷ برای اطمینان از موقعیت یابی دقیق و بستن قابل اطمینان، یک سطح صاف و صاف با مساحت کافی بزرگ به عنوان مبدأ ناهموار انتخاب کنید. سطوح دارای دروازهها، برآمدگیها، سوراخها یا لبههای ناهموار نباید بهعنوان مبدأ ناهموار انتخاب شوند و در صورت لزوم باید از قبل ماشینکاری شوند.
⑸ از استفاده مجدد از مبدأ خشن خودداری کنید، زیرا بیشتر سطوح مبدأ ناهموار نامنظم هستند و استفاده مکرر تضمین دقت موقعیت بین سطوح بیرونی را دشوار می کند.
پیروی از اصول انتخاب مبنا ناهموار، بستن دایره بیرونی و ماشینکاری بیشتر سطح در یک عملیات بستن، هم محوری دایره بیرونی و سوراخ داخلی و همچنین عمود بودن وجه انتهایی به محور را تضمین می کند.
مسیر فرآیند ماشینکاری چرخ دنده کرم فلزی
⑴ چرخ دنده کرم یکپارچه سخت نشده
آماده سازی مواد - نرمال کردن - تراش خشن - (مرتپر کردن) - نیمه{0}}تراشکاری نیمه نهایی قطر بیرونی، چرخش خشن سطح مارپیچ - پیری مصنوعی - چرخش پایانی (خرد زنی) سطح انتهایی داخلی - درج کلید - نیمه{1}}تراشکاری پایانی سطح مارپیچ - گیره کردن سطح مارپیچ پایانی قطر بیرونی - آسیاب ریز سطح مارپیچ - سن{3}}درجه حرارت پایین - سنگ زنی سوراخ مرکزی - آسیاب ریز قطر بیرونی - سنگ زنی ریز سطح مارپیچ
⑵ چرخ دنده کرمی یکپارچه کربوره و خاموش شده
آهنگری - بازپخت - تراش خشن - نرمال کردن - نیمه{0} تراشکاری قطر خارجی و سطح مارپیچ - بستن (ترمیم دندانهای ناقص) - کربورسازی - پایان تراشکاری قطر بیرونی (حذف قطعاتی که نیازی به کربوریزه شدن ندارند) - کوئنچ و تمپر کردن - خرد کردن سوراخ مرکزی نیمه{1}}ساختن نیمه نهایی قطر بیرونی - نیمه-سابکاری سطح مارپیچ - سنزدگی کم-درجه حرارت - سنگزنی سوراخ مرکزی - آسیاب ریز حلقه بیرونی و سطح انتهایی - آسیاب ریز سطح مارپیچ
سفید کردن مواد: با توجه به الزامات استاندارد، برای به دست آوردن ساختار فیبری فلزی خوب، بلانک باید تحت عملیات آهنگری قرار گیرد.
چرخش ناهموار: از هم محوری اطمینان حاصل کنید و اجازه دهید برای تکمیل مناسب استفاده شود.
عملیات حرارتی (HRC28-32)، تراش نیمه-: اجازه تکمیل 0.5 میلیمتر برای هر قسمت در طول تراشکاری نیمه تمام را بدهید. قسمت کرم و شیارهای برجسته در دو انتها را به مشخصات مورد نیاز بچرخانید. چرخش خشن کرم با استفاده از روش های لایه بندی یا برش پایین قابل قبول است.
مقدار مجاز را با قطر{0} وسط اندازه گیری کنید. کمک هزینه تراش نیمه{2}}پایه خوبی برای پایان خوب است.
چرخش با سرعت پایین-از سه طرف مطابق با مشخصات لازم: ابزار باید تیز باشد و زبری لبه برش باید خوب باشد و از یک سطح صاف در هر طرف اطمینان حاصل کند. برای اطمینان از هم محوری، چرخاندن تمام قطعات را با مشخصات لازم به پایان برسانید.
اگر یک کرم استوانهای معمولی با استفاده از لبه برش مستقیم بر روی یک تراش ماشین کاری شود، بسته به موقعیت نصب ابزار، کرم حاصل را میتوان به عنوان کرم ارشمیدسی (ZA)، کرم پیچخورده (ZI) یا کرم نیمرخ معمولی (ZN) و غیره طبقهبندی کرد. کرم با زاویه لبه برش 2 =40 درجه بریده می شود. کرم به دست آمده دارای نیمرخ دندانی مستقیم در سطح محوری است و بخش نرمال پروفیل دندان یک منحنی محدب بیرونی است. منحنی پروفیل دندان در قسمت انتهایی یک مارپیچ ارشمیدسی است، از این رو کرم ارشمیدسی نامیده می شود. ماشین کاری و اندازه گیری این نوع کرم نسبتاً آسان است و به همین دلیل به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد.
با این حال، ماشینکاری زمانی که زاویه سرب خیلی بزرگ باشد، دشوار می شود. تراشیدن پروفیل های دقیق دندان با چرخ سنگ زنی دشوار است و در نتیجه دقت و کارایی انتقال کمتر می شود.
کرم در پیچ ZI: صفحه لبه برش ابزار تراش مماس بر استوانه پایه کرم است. کرم به دست آمده دارای یک منحنی نیم رخ محدب در صفحه محوری است و نیمرخ دندان در وجه انتهایی عمود بر محور یک پیچ در پیچ است، از این رو کرم در پیچ نامیده می شود. این نوع کرم را میتوان آسیاب کرد و در نتیجه دقت و کارایی انتقال بالاتر، مناسب برای تولید انبوه و انتقال با دقت بالا-قدرت و سرعت بالا.
کرم پروفیل مستقیم معمولی ZN: هنگامی که زاویه سرب کرم بزرگ است، برای بدست آوردن زوایای چنگک و فاصله مناسب برای ابزار برش، صفحه لبه برش ابزار برش در طول چرخش روی صفحه معمولی مارپیچ کرم قرار می گیرد. کرم برش داده شده به این روش دارای یک پروفیل دندانی مستقیم در قسمت معمولی است، از این رو کرم پروفیل مستقیم معمولی نامیده می شود. منحنی پروفیل دندان در قسمت انتهایی عمود بر محور، یک پیچ در پیچ گسترده است، بنابراین به آن کرم پیچ خورده گسترده نیز می گویند. این نوع کرم عملکرد برش خوبی دارد، برای ماشینکاری کرمهای چند{3}}راهاندازی مفید است، و میتوان آن را با چرخهای آسیاب آسیاب کرد، که معمولاً در درایوهای کرم دقیق چند{4}}روی ماشینابزار استفاده میشود. با پیشرفت تکنولوژی و الزامات محصول، افزایش بیشتری در سرعت برش مورد نیاز است که باعث ایجاد گلوگاه در روش های تراشکاری می شود که منجر به توسعه آسیاب چرخشی می شود. این شامل استفاده از ابزار برش دوار برای افزایش سرعت برش (تا 400 متر در دقیقه) است، در حالی که قطعه کار نیازی به چرخش با سرعت بالا ندارد.
روش های آسیاب چرخشی برای کرم ها به دو نوع چرخشی داخلی و فرز خارجی تقسیم می شوند.
سیکلون داخلی: محیط قطعه کار به صورت داخلی مماس بر محیط دندان کاتر (دنده کرم داخل سر کاتر) است. دقت تا DIN7 Ra0.8. سیکلون خارجی: محیط قطعه کار از بیرون مماس با محیط دندان کاتر (دنده کرمی خارج از سر کاتر) است. دقت تا DIN6 Ra0.4.
