01 Přehled
Šnekový převod se skládá z a
šneku a šnekového kola, používané k přenosu pohybu a výkonu mezi protínajícími se hřídeli, obvykle s úhlem průsečíku 90 stupňů. U obecně šnekových převodů je šnek hnacím prvkem.
Vzhledově se šnek podobá šroubu, zatímco šnekové kolo je velmi podobné spirálovému válcovému ozubenému kolu.
Během provozu zuby šnekového kola kloužou a odvalují se po šroubové ploše šneku.
Šnek je ozubené kolo s jedním nebo více spirálovitými zuby, které zabírá se šnekovým kolem a tvoří -dvojici ozubených kol se zkříženou osou. Jeho roztečný povrch může být válcový, kuželový nebo toroidní.
Existují čtyři typy: Archimédův červ, evolventní červ, normální rovný-profilový červ a kónický obalující válcový červ.
Stejně jako vlákna se i červi dělí na pravostranné-a levostranné-typy, které se nazývají pravostranné-červy a červi pro levou{3}}ruku.
Pro zlepšení kontaktu mezi zuby je šnekové kolo vyrobeno do obloukového tvaru ve směru šířky zubu, takže částečně obepíná šnek. To má za následek liniový kontakt mezi šnekem a šnekovým kolem během záběru spíše než bodový kontakt.
02Výhody šnekových převodů
✦ Velký jednostupňový{0}}převodový poměr, obecně i=10~100. V indexovacích mechanismech pro přenos energie může dosáhnout více než 1500.
✦ Síť je v kontaktu s čárou, což mu umožňuje vydržet větší výkon.
✦ Kompaktní konstrukce, hladký přenos a nízká hlučnost.
✦ Když je úhel stoupání šneku menší než ekvivalentní úhel tření mezi ozubenými koly, má samosvorné{0}}vlastnosti v opačném směru, což znamená, že šnek může pohánět šnekové kolo, ale šnekové kolo nemůže pohánět šnek.
03 Nevýhody šnekových převodů
✦ Protože jsou dva hřídele kolmé a rychlosti uzlových čar obou ozubených kol jsou kolmé, relativní rychlost posuvu je velmi vysoká, což vede k tvorbě tepla a opotřebení.
✦ Nízká účinnost, obecně 0,7 ~ 0,8; šneková kola se samosvornými{2}}vlastnostmi mají ještě nižší účinnost, obecně nižší než 0,5.
04Výpočtové vzorce pro šneková kola a šneky
1. Přenosový poměr=Počet zubů šnekového kola ÷ Počet závitů šneku
2. Středová vzdálenost=(roztečný průměr šnekového kola + roztečný průměr šneku) ÷ 2
3. Vnější průměr šnekového kola=(počet zubů + 2) × modul
4. Průměr rozteče šnekového ozubeného kola=Modul × Počet zubů
5. Průměr stoupání šneku=Vnější průměr šneku - 2 × modul
6. Šnekový vývod=π × Modul × Počet závitů
7. Úhel šroubovice (Úhel stoupání) tgB=(Modul × Počet závitů) ÷ Průměr stoupání šneku
8. Šnekový vývod=π × Modul × Počet závitů
9. Modul=Průměr roztečné kružnice / Počet zubů
Počet závitů šneku: Šnek s jednoduchým{0}}závitem (pouze jedna spirálová čára na šneku, což znamená, že šnek se otočí o jednu otáčku a šnekové kolo otočí jeden zub); Šnek s dvojitým{1}}závitem (dvě spirálové čáry na šneku, což znamená, že šnek se otočí o jednu otáčku a šnekové kolo otočí dva zuby).
Modul se vztahuje k velikosti spirálové čáry na šroubu; čím větší je modul, tím větší je spirálová čára na šroubu.
Koeficient průměru se vztahuje k tloušťce šroubu.
Modul: Roztečná kružnice ozubeného kola je základem pro návrh a výpočet rozměrů různých částí ozubeného kola. Obvod roztečné kružnice ozubeného kola=πd=zp, takže průměr roztečné kružnice je
d = z p/π
Protože π je ve výše uvedeném vzorci iracionální číslo, je nepohodlné jej používat jako referenci pro umístění roztečné kružnice. Pro usnadnění výpočtu, výroby a kontroly je poměr p/π uměle definován jako nějaké jednoduché hodnoty a tento poměr se nazývá modul reprezentovaný m.
05Typy šnekových převodů
Podle tvaru šneku lze šnekové převody rozdělit na válcové šnekové převody, toroidní šnekové převody a kuželové šnekové převody. Mezi nimi jsou nejvíce používané válcové šnekové převody. Obyčejná válcová šneková kola se většinou obrábějí na soustruhu pomocí řezného nástroje s rovným břitem. V závislosti na montážní poloze nástroje a typu použitého nástroje lze získat čtyři typy šnekových soukolí s různými profily zubů v průřezu kolmém k ose -: evolventní šnekové kolo (typ ZI), Archimédovo šnekové kolo (typ ZA), šnekové kolo s normálním přímým -profilem (ZN) a kuželové soukolí s evolventou
Evolventní šnekové kolo (typ ZI) – Rovina břitu je tečnou k základnímu válci šnekového kola a zuby na čelní straně jsou evolventní, vhodné pro vyšší rychlosti a větší výkon.
Archimedovo šnekové kolo (typ ZA) – Profil zubu v rovině kolmé k ose je Archimedova spirála a profil zubu v rovině procházející osou je přímka. Snadno se vyrábí, ale má nižší přesnost (axiální přímé-profilové šnekové kolo).
Šnekové kolo s normálním přímým-profilem (ZN) – Lze brousit upraveným brusným kotoučem, takže zpracování je relativně jednoduché. Často se používá pro více-startovací šnekové převody a účinnost převodu může dosáhnout 0,9.
Kuželové válcové šnekové kolo (ZK) – Jedná se o ne-lineární šnekové kolo se spirálovým povrchem. Nelze jej obrábět na soustruhu a lze jej pouze frézovat na frézce a brousit na brusce. Tento typ šnekového převodu se snadno brousí, což má za následek vyšší přesnost a jeho použití je stále rozšířenější.
06Technologie zpracování kovových šnekových převodů
1. Určení materiálu polotovaru
⑴ Vynikající obrobitelnost, výsledkem je dobrá povrchová úprava a malé zbytkové vnitřní pnutí s menším opotřebením řezných nástrojů.
⑵ Pevnost v tahu obecně ne menší než 588 MPa.
⑶ Dobré vlastnosti tepelného zpracování, dobrá prokalitelnost, není náchylný k kalení trhlin, rovnoměrná struktura, malá deformace tepelného zpracování a je schopen získat vysokou tvrdost, čímž je zajištěna odolnost proti opotřebení a rozměrová stabilita šnekového kola.
⑷ Jednotná tvrdost materiálu a metalografická struktura splňující normy. Mezi běžně používané materiály patří: T10A, T12A, 45, 9Mn2V, CrMn atd. Mezi nimi má 9Mn2V lepší zpracovatelnost a stabilitu, ale špatnou prokalitelnost; jeho výhodou je malá deformace po tepelném zpracování, vhodný pro výrobu vysoce-přesných dílů, ale je náchylný k praskání a má špatné brusné vlastnosti. Čím vyšší je tvrdost šnekového soukolí, tím je odolnější{11}}opotřebení, ale při výrobě je obtížnější jej brousit. 2. Výběr povrchů referenčního obrábění
Vztažné povrchy šnekového soukolí: Konstrukčně se šneková kola dodávají ve dvou formách: sestavená šneková kola a integrovaná šneková kola. Sestavená šneková kola používají vnitřní vrtání jako vztažnou plochu obrábění. Proto by mělo být nejprve přesně obrobeno vnitřní vrtání a poté by měl být obroben vnější průměr a nosné čepy s použitím vnitřního vrtání jako vztažné plochy. Obrábění závitu také používá vnitřní vrtání jako vztažnou plochu, takže vyžaduje trn. Obecně je přesnost vnitřního vrtání přesných šnekových převodů velmi vysoká a některá vyžadují broušení, aby byla zajištěna přesnost.
Vnitřní vrtání obecně-přesných indexovacích šnekových převodů by mělo mít přesnost alespoň 1. stupně, drsnost povrchu alespoň 0,12 a házení na čelní straně minimálně 0,005 mm. Při obrábění šnekového kola na vřetenu by se mělo nejprve zkontrolovat radiální házení obou koncových osazení, aby bylo zajištěno, že je ve specifikované toleranci. To by mělo být kontrolováno při každém dalším procesu. Při montáži šnekového soukolí by se mělo také zkontrolovat radiální házení obou koncových osazení. Přesnost vřetena musí být stejná nebo vyšší než přesnost hřídele, která se spojí s namontovaným šnekovým kolem.
Integrální šneková kola používají středový otvor jako základní povrch obrábění. Požadavky na středový otvor jsou velmi vysoké; měl by mít zúžení, aby byla zajištěna hladkost a kontaktní plocha. Středový otvor by měl být před každým procesem zkontrolován a opraven. Nosné čepy by měly zajistit souosost se středovým otvorem a vlastní geometrickou přesnost. Před polodokončovacími a dokončovacími procesy je třeba zkontrolovat radiální házení a axiální házení podpěrných čepů, aby bylo zajištěno, že jsou v toleranci.
Při volbě hrubého vztažného bodu je hlavním hlediskem, jak zajistit, aby měl každý obrobený povrch dostatečný přídavek na obrábění, aby rozměry a polohy mezi neobrobeným vztažným povrchem a obrobeným povrchem odpovídaly požadavkům výkresu.
Výběr hrubého základu by měl splňovat následující požadavky:
(1) Hrubý vztažný bod by měl být vybrán z obrobeného povrchu. To má zajistit přesnost relativního polohového vztahu mezi obrobeným povrchem a neobrobeným povrchem. Pokud je na obrobku několik povrchů, které nevyžadují obrábění, měl by být jako hrubý vztažný bod zvolen povrch s nejvyššími požadavky na relativní polohovou přesnost s obrobeným povrchem. To má zajistit rovnoměrnou tloušťku stěny, symetrický tvar a méně upínacích operací.
(2) Jako hrubý základ vyberte důležitý povrch s jednotnými požadavky na přídavek na obrábění.
(3) Jako hrubý základ by měl být vybrán povrch s nejmenším přídavkem na obrábění. Tím je zajištěno, že povrch má dostatečný přídavek na obrábění. (4) Jako hrubý základ by měl být zvolen pokud možno rovný, hladký povrch s dostatečně velkou plochou, aby bylo zajištěno přesné umístění a spolehlivé upnutí. Povrchy s hradly, nálitky, záblesky nebo otřepy by neměly být vybrány jako hrubé základny; v případě potřeby je nutné předběžné opracování.
(5) Je třeba se vyhnout opakovanému použití hrubého nulového bodu, protože většina povrchů hrubého nulového bodu je drsná a nepravidelná a opakované použití znesnadňuje zaručení přesnosti polohy mezi vnějšími povrchy.
Podle principu hrubého výběru vztažného bodu může upnutí vnější kružnice a obrobení většiny povrchu v jedné upínací operaci zajistit souosost vnější kružnice a vnitřního otvoru, stejně jako kolmost čelní plochy k ose.
Trasa procesu obrábění kovového šneku
(1) Ne-kalené sestavené šnekové kolo
Příprava materiálu-Normalizace-Hrubové soustružení-(Popouštění)-Polodokončovací soustružení vnějšího průměru, hrubé soustružení šroubovitého povrchu-Umělé stárnutí-Dokončovací soustružení (dokončovací broušení) vnitřního otvoru a čelní plochy-Klíčové soustružení{4}Klíčové 9}řezání povrch-Pilování (ořezávání neúplných zubů)-Polodokončení{12}}broušení vnějšího průměru-Dokončovací broušení spirálové plochy-Nízko{15}}stárnutí při nízkých teplotách-Lapování středového otvoru-Dokončovací průměr{1 broušení povrchu
(2) Nauhličované a kalené integrované šnekové kolo
Kování-Žíhání-Hrubé soustružení-Normalizace-Polo{4}}dokončovací soustružení vnějšího průměru a spirálové plochy-Filkování (ořezávání neúplných zubů)-Cuhličování-Dokončování soustružení vnějšího průměru (odstraňování nauhličování dílů)}8 nepotřebné{4}pilování temperování-Lapování středového otvoru-Soustružení upevňovacích závitů-Frézování drážek{12}}Polo{13}}broušení vnějšího průměru-Polodokončení{15}}broušení šroubovicové plochy-Nízké{{17}Lapování středění}8{1}teplota otvor-Dokončete broušení vnějšího kroužku a čelní plochy-Dokončete broušení spirálové plochy
Blanking: Podle předpisů musí být polotovar kován, aby se získala dobrá kovová vláknitá struktura.
Hrubé soustružení: Zajistěte souosost a ponechte odpovídající množství pro dokončení.
Tepelné zpracování a temperování HRC28-32, polodokončovací soustružení, každá část ponechává 0,5 mm pro dokončovací soustružení, část šnekového soukolí a dva konce odlehčovací drážky jsou soustruženy podle požadovaných specifikací, řezání šnekovým kolem, hrubování, ať už pomocí vrstvené metody nebo metody řezání atd. jsou přijatelné.
Změřte přídavek na středním průměru, přídavek na polo{0}}obrábění načisto poskytuje dobrý základ pro dokončovací obrábění. Nízká{2}}rychlost dokončování je vyžadována na všech třech površích a řezný nástroj musí být ostrý s dobrou drsností ostří. Každý povrch musí být dokončen samostatně. Pro zajištění soustřednosti je vyžadováno přesné soustružení všech dílů.
Obyčejná válcová šneková kola, když jsou obráběna na soustruhu pomocí přímé řezné hrany, lze v závislosti na montážní poloze řezného nástroje rozdělit na Archimedova šneková kola (ZA), evolventní šneková kola (ZI) a normální přímá -profilová šneková kola (ZN). ZA Archimedova šneková kola: Rovina řezného nástroje prochází osou šnekového kola a šnekové kolo řezané s úhlem řezné hrany 2 =40 stupně má přímý profil zubu v axiální rovině a profil zubu normálního řezu je konvexní křivka. Křivka profilu zubu na čelní ploše je Archimédova spirála, odtud název Archimédské šnekové kolo. Tento typ šnekového převodu je poměrně snadno obrobitelný a měřitelný, proto je široce používán.
Obrábění je však obtížné, když je úhel náběhu příliš velký. Je obtížné brousit přesný profil zubu brusným kotoučem, takže přesnost a účinnost převodu jsou nízké. Evolventní šneková kola ZI: Rovina břitu řezného nástroje je tečnou k základnímu válci šnekového kola. Výsledné šnekové kolo má v axiální rovině konvexní profilovou křivku a profil zubu na čelní ploše kolmé k ose je evolventní křivka, odtud název evolventní šnekové kolo. Tento typ šnekového soukolí lze brousit, takže má vyšší přesnost a účinnost převodů a je vhodný pro hromadnou výrobu a vysoce{4}}výkonné, vysokorychlostní{5}}přesné převody.
Šnekové soukolí s normálním přímým{0}}profilem ZN: Když je úhel stoupání šnekového kola velký, za účelem dosažení přiměřeného úhlu čela a úhlu podbroušení řezného nástroje je rovina řezného nástroje umístěna během obrábění na normální rovinu šroubovice šnekového kola. Výsledné šnekové kolo má v normální části přímý profil zubu, odtud název normální rovné-profilové šnekové kolo. Křivka profilu zubu na čelní ploše kolmé k ose je prodloužená evolventní křivka, proto se také nazývá prodloužené evolventní šnekové kolo. Tento typ šnekového převodu má lepší řezný výkon, je vhodný pro obrábění více-šnekových převodů a lze jej brousit brusným kotoučem. Často se používá ve více-přesných šnekových převodovkách v obráběcích strojích. S pokrokem technologie a požadavků na výrobky vyvstala potřeba dále zvyšovat řeznou rychlost a způsob soustružení narazil na úzké místo, což vedlo k rozvoji vířivého frézování. Tato metoda využívá rotační řezný nástroj pro zvýšení řezné rychlosti (až 400 metrů za minutu), přičemž obrobek se nemusí otáčet vysokou rychlostí.
Existují dva způsoby víření šnekového převodu: vnitřní víření a vnější víření.
Vnitřní víření: Obvod obrobku je interně tečný k obvodu řezného nástroje (šnekové kolo je uvnitř hlavy frézy). Přesnost může dosáhnout DIN7 Ra0,8.
Vnější víření: Obvod obrobku je tečný k obvodu řezného nástroje externě (šnekové kolo je mimo hlavu frézy). Přesnost může dosáhnout DIN6 Ra0,4.
