01 Yleiskatsaus
Kierukkavaihdekäyttö koostuu a
mato ja matopyörä, joita käytetään siirtämään liikettä ja voimaa risteävien akselien välillä, yleensä 90 asteen leikkauskulmalla. Yleisissä kierukkavaihteistoissa mato on käyttökomponentti.
Ulkonäöltään mato muistuttaa pulttia, kun taas kierukkapyörä on hyvin samanlainen kuin kierukkamainen sylinterimäinen hammaspyörä.
Käytön aikana kierukkapyörän hampaat liukuvat ja pyörivät kierukkamaista pintaa pitkin.
Kierukka on hammaspyörä, jossa on yksi tai useampi kierukkamainen hammas ja joka osuu kierukkapyörään muodostaen ristikkäisen{0}}akselin hammaspyöräparin. Sen jakopinta voi olla sylinterimäinen, kartiomainen tai toroidinen.
Niitä on neljää tyyppiä: Archimedean mato, involuuttinen mato, normaali suora{0}}profiilimato ja kartiomainen vaipallinen lieriömäinen mato.
Kuten langat, madot jaetaan oikeanpuoleisiin-ja vasen-kätisiin tyyppeihin, joita kutsutaan vastaavasti oikean-madoiksi ja vasemman-madoiksi.
Hampaiden välisen kosketuksen parantamiseksi matopyörä tehdään kaaren muotoiseksi hampaan leveyssuunnassa siten, että se sulkee osittain maton sisäänsä. Tämä johtaa linjakosketukseen madon ja kierukkapyörän välillä ristikosketuksen aikana pistekosketuksen sijaan.
02 Kierukkavaihdekäyttöjen edut
✦ Suuri yksivaiheinen{0}}siirtosuhde, yleensä i=10~100. Voimansiirron indeksointimekanismeissa se voi nousta yli 1500:aan.
✦ Kiinnitys on linjakosketin, jonka ansiosta se kestää suurempaa tehoa.
✦ Kompakti rakenne, tasainen voimansiirto ja alhainen melu.
✦ Kun kierukan etukulma on pienempi kuin hammaspyörien välinen vastaava kitkakulma, sillä on itselukittuvia{0}}ominaisuuksia päinvastaisessa suunnassa, mikä tarkoittaa, että mato voi ajaa kierukkapyörää, mutta kierukkapyörä ei voi ajaa matoa.
03 Kierukkavaihdekäyttöjen haitat
✦ Koska kaksi akselia ovat kohtisuorassa ja molempien vaihteiden solmuviivan nopeudet ovat kohtisuorassa, suhteellinen liukunopeus on erittäin korkea, mikä johtaa lämmön muodostumiseen ja kulumiseen.
✦ Alhainen hyötysuhde, yleensä 0,7-0,8; itselukkiutuvilla-kierukkavaihteilla on vieläkin pienempi hyötysuhde, yleensä alle 0,5.
04Matovaihteiden ja matojen laskentakaavat
1. Voimansiirtosuhde=Kierukkapyörän hampaiden lukumäärä ÷ Kierukkakierteiden lukumäärä
2. Keskipisteen etäisyys=(kierukkavaihteen halkaisija + kierukkavälin halkaisija) ÷ 2
3. Kierukkavaihteen ulkohalkaisija=(hampaiden lukumäärä + 2) × moduuli
4. Kierukkapyörän halkaisija=moduuli × hampaiden lukumäärä
5. Kierukkavälin halkaisija=Maan ulkohalkaisija - 2 × moduuli
6. Kierukkajohto=π × moduuli × lankojen lukumäärä
7. Kierrekulma (johtokulma) tgB=(moduuli × kierteiden lukumäärä) ÷ kierteen nousun halkaisija
8. Matojohto=π × moduuli × lankojen lukumäärä
9. Moduuli=Pitch ympyrän halkaisija / hampaiden lukumäärä
Kierukkakierteiden määrä: Yksi{0}}kierteinen mato (ainoastaan yksi kierteinen viiva matossa, mikä tarkoittaa, että mato pyörii yhden kierroksen ja kierukkapyörä pyörittää yhtä hammasta); Kaksinkertainen-kierukka (kaksi kierukkamaista linjaa kierteessä, mikä tarkoittaa, että mato pyörii yhden kierroksen ja kierukkapyörä kaksi hammasta).
Moduuli viittaa ruuvin kierteisen linjan kokoon; mitä suurempi moduuli, sitä suurempi ruuvin kierreviiva.
Halkaisijakerroin viittaa ruuvin paksuuteen.
Moduuli: Vaihteen nousuympyrä on pohjana vaihteen eri osien mittojen suunnittelulle ja laskemiselle. Hammaspyörän jakoympyrän ympärysmitta=πd=zp, joten jakoympyrän halkaisija on
d = z p/π
Koska π on irrationaalinen luku yllä olevassa kaavassa, on hankalaa käyttää sitä viitearvona sävelkorkeuden sijoittelussa. Laskennan, valmistuksen ja tarkastuksen helpottamiseksi suhde p/π määritellään keinotekoisesti yksinkertaisiksi arvoiksi, ja tätä suhdetta kutsutaan moduuliksi, jota edustaa m.
05 Kierukkavaihteiston tyypit
Madon muodon mukaan kierukkapyöräkäytöt voidaan jakaa sylinterimäisiin kierukkavaihteisiin, toroidisiin kierukkavaihteisiin ja kartiomaisiin kierukkavaihteisiin. Niistä sylinterimäiset kierukkavaihteet ovat yleisimmin käytettyjä. Tavalliset lieriömäiset kierukkapyörät työstetään enimmäkseen sorvissa suoralla leikkuuterällä olevalla leikkuutyökalulla. Työkalun asennusasennosta ja käytetyn työkalun tyypistä riippuen voidaan saada neljää tyyppiä kierukkapyörää, joilla on eri hammasprofiilit poikki-akseliin nähden kohtisuorassa poikkileikkauksessa: kierukkapyörä (ZI-tyyppi), Arkhimedean kierukkapyörä (ZA-tyyppi), normaali suora-profiili-lindikaalinen kierukka- ja kierukkapyörä matovaihteisto (ZK).
Kierukkahammaspyörä (ZI-tyyppi) – Leikkaustaso on kierukkapyörän pohjasylinterin sivussa, ja päätypinnan hampaat ovat kierrehampaat, jotka sopivat suuremmille nopeuksille ja suuremmalle teholle.
Arkhimedeen kierukkapyörä (ZA-tyyppi) – Hammasprofiili akselia vastaan kohtisuorassa tasossa on arkhimedoksen spiraali ja hampaan profiili akselin läpi kulkevassa tasossa on suora. Se on helppo valmistaa, mutta sen tarkkuus on pienempi (aksiaalinen suora{1}}profiilikierukka).
Normaali suora{0}}profiilinen matopyörä (ZN) – Voidaan hioa muunnetulla hiomalaikalla, mikä tekee käsittelystä suhteellisen yksinkertaista. Sitä käytetään usein moni-käynnistyskierukkavaihteissa, ja voimansiirron tehokkuus voi olla 0,9.
Kartiomainen sylinterimäinen kierukkavaihde (ZK) – Tämä on ei--lineaarinen kierukkapintainen kierukkapyörä. Sitä ei voi työstää sorvilla ja se voidaan jyrsiä vain jyrsinkoneella ja hioa hiomakoneella. Tämän tyyppinen kierukkavaihteisto on helppo hioa, mikä parantaa tarkkuutta, ja sen käyttö on yleistymässä.
06 Metallikeruuvaihteiden käsittelytekniikka
1. Aihion materiaalin määrittäminen
⑴ Erinomainen työstettävyys, mikä johtaa hyvän pinnan viimeistelyyn ja pieneen sisäiseen jäännösjännitykseen ja vähentää leikkaustyökalujen kulumista.
⑵ Vetolujuus yleensä vähintään 588 MPa.
⑶ Hyvät lämpökäsittelyominaisuudet, hyvä karkaistuvuus, ei altis hiljentymiselle, yhtenäinen rakenne, pieni lämpökäsittelyn muodonmuutos ja pystyy saavuttamaan korkean kovuuden, mikä varmistaa kierukkavaihteen kulutuskestävyyden ja mittavakauden.
⑷ Tasainen materiaalin kovuus ja standardien mukainen metallografinen rakenne. Yleisesti käytettyjä materiaaleja ovat: T10A, T12A, 45, 9Mn2V, CrMn jne. Niistä 9Mn2V:llä on parempi prosessoitavuus ja stabiilisuus, mutta huono karkenevuus; Sen etuna on pieni muodonmuutos lämpökäsittelyn jälkeen, soveltuu erittäin-tarkkuusosien valmistukseen, mutta se on alttiina halkeilemaan ja sillä on huonot hiontaominaisuudet. Mitä korkeampi kierukkapyörän kovuus, sitä kulutusta kestävämpi se on,
Kierukkavaihteiden peruspinnat: Rakenteellisesti kierukkavaihteita on kahdessa muodossa: kootut kierukkavaihteet ja kiinteät kierukkavaihteet. Kootut kierukkavaihteet käyttävät sisäreikää työstön peruspintana. Siksi sisäporaus tulee ensin työstää tarkasti ja sitten ulkohalkaisija ja tukitapit koneistetaan käyttämällä sisäreikää peruspintana. Kierteen työstyksessä käytetään myös sisäporausta peruspintana, jolloin tarvitaan kara. Yleensä tarkkuusindeksoitujen kierukkavaihteiden sisäreiän tarkkuus on erittäin korkea, ja jotkut vaativat hiomista tarkkuuden varmistamiseksi.
Yleisen-tarkkuusindeksikierukkahammaspyörän sisäreiän tarkkuuden tulee olla vähintään luokkaa 1, pinnan karheuden vähintään 0,12 ja päätypinnan halkaisijan vähintään 0,005 mm. Kun kierukkapyörää työstetään tuurnalla, molempien päätyolakkeiden säteittäinen vääntö tulee ensin tarkistaa sen varmistamiseksi, että se on määritellyn toleranssin sisällä. Tämä on tarkistettava jokaisen seuraavan prosessin yhteydessä. Kierukkavaihteen asennuksen aikana on myös tarkistettava kahden päätyolakkeen säteittäinen juoksu. Karan tarkkuuden on oltava yhtä suuri tai suurempi kuin asennettuun kierukkavaihteeseen liittyvän akselin tarkkuus.
Integroidut kierukkavaihteet käyttävät keskireikää työstöpisteen pintana. Keskireiän vaatimukset ovat erittäin korkeat; sen tulee olla kartiomainen tasaisuuden ja kosketusalueen varmistamiseksi. Keskireikä tulee tarkistaa ja korjata ennen jokaista prosessia. Tukitappien tulee varmistaa koaksiaalisuus keskireiän kanssa ja oma geometrinen tarkkuus. Ennen puoliviimeistely- ja viimeistelyprosesseja tukitappien säteittäinen ja aksiaalinen juoksu tulee tarkistaa sen varmistamiseksi, että ne ovat toleranssin sisällä.
Karkean peruspisteen valinnassa huomioidaan ensisijaisesti se, miten varmistetaan, että jokaisella koneistetulla pinnalla on riittävästi työstövaraa, jotta koneistamattoman peruspisteen ja koneistetun pinnan väliset mitat ja paikat vastaavat piirustusvaatimuksia.
Karkean peruspisteen valinnan tulee täyttää seuraavat vaatimukset:
(1) Karkea peruspiste tulee valita työstetystä pinnasta. Tällä varmistetaan työstetyn pinnan ja koneistamattoman pinnan välisen suhteellisen sijaintisuhteen tarkkuus. Jos työkappaleessa on useita pintoja, jotka eivät vaadi koneistusta, tulee karkeaksi peruspisteeksi valita pinta, jolla on korkein vaatimus suhteelliselle paikannustarkkuudelle työstettyyn pintaan nähden. Tämä varmistaa tasaisen seinämän paksuuden, symmetrisen muodon ja vähemmän kiinnitystoimenpiteitä.
(2) Valitse karkeaksi peruspisteeksi tärkeä pinta, jolla on yhtenäiset työstövaravaatimukset.
(3) Karkeaksi peruspisteeksi tulee valita pinta, jolla on pienin työstövara. Näin varmistetaan, että pintaan jää riittävästi työstövaraa. (4) Karkeaksi peruspisteeksi tulee valita mahdollisimman tasainen, sileä pinta, jolla on riittävän suuri pinta-ala, jotta varmistetaan tarkka paikoitus ja luotettava kiinnitys. Pintoja, joissa on portit, nousuputket, salama tai purseet, ei tule valita karkeiksi peruspisteiksi. Tarvittaessa tarvitaan esikoneistus.
(5) Karkean peruspisteen toistuvaa käyttöä tulee välttää, koska suurin osa karkean peruspisteen pinnoista on karkeita ja epäsäännöllisiä, ja toistuva käyttö vaikeuttaa paikannustarkkuuden takaamista ulkopintojen välillä.
Karkean peruspisteen valinnan periaatteen mukaan ulkoympyrän kiinnittäminen ja suurimman osan pinnan työstäminen yhdellä kiinnitysoperaatiolla voi varmistaa ulkokehän ja sisäreiän koaksiaalisuuden sekä päätypinnan kohtisuoran akseliin nähden.
Metallikierukkakoneistusprosessin reitti
(1) Ei--karkaistu koottu matopyörä
Materiaalin valmistelu-Normalointi-Karkea sorvaus-(karkaisu)-Puoli-ulkohalkaisijan puoliviimeistelysorvaus, kierteisen pinnan karkea sorvaus-Keinotekoinen vanheneminen-Sisäreiän viimeistelysorvaus (viimeishionta) ja sisäreiän ja päädyn leikkaus kierteisen pinnan sorvaus-Viila (epätäydellisten hampaiden leikkaaminen)-Puoli-ulkohalkaisijan puoliviimeistely-Kierteisen pinnan viimeistely kierteisestä pinnasta
(2) Hiilitetty ja karkaistu kiinteä kierukkavaihde
Takominen-Hehkutus-Karkea sorvaus-Normalointi-Puoliviimeistely-ulkohalkaisijan ja kierteisen pinnan sorvaus-Viila (epätäydellisten hampaiden leikkaaminen)-Hiiletys-Ulkohalkaisijan viimeistelysorvaus-Osaiden viimeistely, jotka eivät vaadi halkaisijaa (poistaminen) karkaisu-Keskireiän limitys-Kiinnityskierteiden sorvaus-Urien jyrsintä-Puoli-ulkohalkaisijan hionta-Puoli-kierteisen pinnan puoliviimeistelyhionta-{}Matala{1}8} reikä-Viimeistele ulkorenkaan ja päätypinnan hionta-Viimeistele kierteisen pinnan hionta
Aihio: Määräysten mukaan aihio on taottu hyvän metallikuiturakenteen saamiseksi.
Karkea sorvaus: Varmista koaksiaalisuus ja jätä sopiva määrä viimeistelyyn.
Lämpökäsittely ja karkaisukäsittely HRC28-32, puoliviimeistelysorvaus, kussakin osassa jää 0,5 mm loppusorvausta varten, kierukkapyöräosa ja kevennysuran kaksi päätä on käännetty vaadittujen eritelmien mukaan, kierukkapyöräleikkaus, karkealeikkaus, joko kerrosmenetelmällä tai leikkausmenetelmällä jne., ovat kaikki hyväksyttäviä.
Mittaa leikkausvara keskihalkaisijasta, puoli{0}}viimeistelyvara tarjoaa hyvän pohjan viimeistelytyöstölle. Hidas-viimeistely vaaditaan kaikilla kolmella pinnalla, ja leikkuutyökalun on oltava terävä ja hyvä reunan karheus. Jokainen pinta on viimeisteltävä erikseen. Kaikkien osien tarkkuussorvaus vaaditaan samankeskisyyden varmistamiseksi.
Tavalliset lieriömäiset kierukkavaihteet, kun niitä työstetään sorvassa suoralla leikkuuterällä, voidaan luokitella arkhimedokaisiin kierukkavaihteisiin (ZA), kierukkavaihteisiin (ZI) ja normaaleihin suora-profiilikierukkavaihteisiin (ZN) leikkuutyökalun asennusasennosta riippuen. ZA Archimedean kierukkapyörät: Leikkuutyökalun taso kulkee kierukkapyörän akselin läpi, ja 2 =40 asteen leikkausreunakulmalla leikatulla kierukkapyörällä on suora hammasprofiili aksiaalisessa tasossa ja normaalileikkauksen hammasprofiili on kupera käyrä. Päätypinnan hampaan profiilikäyrä on arkhimedelainen spiraali, mistä johtuu nimi Archimedean matopyörä. Tämän tyyppinen matovaihteisto on suhteellisen helppo koneistaa ja mitata, joten sitä käytetään laajalti.
Työstö on kuitenkin vaikeaa, kun etukulma on liian suuri. Tarkkaa hammasprofiilia hiomalaikalla on vaikea hioa, joten voimansiirron tarkkuus ja tehokkuus ovat alhaisia. ZI kierukkapyörät: Leikkuutyökalun leikkuureunataso on tangentti kierukkapyörän pohjasylinteriin nähden. Tuloksena olevalla kierukkapyörällä on aksiaalisessa tasossa kupera profiilikäyrä ja akseliin nähden kohtisuorassa päätypinnassa oleva hammasprofiili on kierrekäyrä, mistä johtuu nimi kierukkapyörä. Tämän tyyppinen kierukkavaihde voidaan hioa, joten sillä on suurempi lähetystarkkuus ja tehokkuus, ja se soveltuu massatuotantoon sekä suuren-tehon ja{5}}nopean tarkkuusvaihteiston käyttöön.
Normaalit ZN-suora{0}}profiilikierukkapyörät: Kun kierukkapyörän etukulma on suuri, leikkuutyökalun kohtuullisen kallistuskulman ja helpotuskulman saavuttamiseksi leikkuutyökalun taso sijoitetaan kierukkapyörän kierteen normaalitasolle koneistuksen aikana. Tuloksena olevalla kierukkapyörällä on suora hammasprofiili normaalissa osassa, mistä johtuu nimi normaali suora{2}}profiilikierukka. Hampaan profiilikäyrä akseliin nähden kohtisuorassa päätypinnassa on laajennettu evoluutiokäyrä, joten sitä kutsutaan myös pidennetyksi kierukkapyöräksi. Tämän tyyppisillä kierukkavaihteilla on parempi leikkausteho, ne sopivat monikäynnisteisten kierukkavaihteiden työstämiseen, ja niitä voidaan hioa hiomalaikalla. Sitä käytetään usein moni-käynnistystarkkuuskierukkavaihteistoissa työstökoneissa. Tekniikan ja tuotevaatimusten kehittymisen myötä syntyi tarve kasvattaa lastuamisnopeutta entisestään ja sorvausmenetelmä kohtasi pullonkaulan, joka johti pyörrejyrsinnän kehittymiseen. Tämä menetelmä käyttää pyörivää leikkaustyökalua leikkausnopeuden lisäämiseen (jopa 400 metriä minuutissa), kun taas työkappaleen ei tarvitse pyöriä suurella nopeudella.
Kierukkapyörän pyörittämiseen on kaksi tapaa: sisäinen ja ulkoinen pyörre.
Sisäinen pyöritys: Työkappaleen ympärysmitta on tangentti leikkuutyökalun sisäkehän kanssa (kierukkapyörä on leikkurin sisällä). Tarkkuus voi olla DIN7 Ra0.8.
Ulkoinen pyörre: Työkappaleen ympärysmitta on tangentti leikkuutyökalun ulkokehän kanssa (kierukkapyörä on leikkurin pään ulkopuolella). Tarkkuus voi olla DIN6 Ra0.4.
