Yleiskatsaus
Kierukkavaihteisto koostuu
mato ja matopyörä, joita käytetään siirtämään liikettä ja voimaa risteävien akselien välillä, tyypillisesti 90 asteen leikkauskulmalla. Yleisissä kierukkavaihteistoissa mato on käyttökomponentti.
Ulkonäöltään mato muistuttaa pulttia, kun taas matopyörä näyttää kierteiseltä lieriömäiseltä hammaspyörältä.
Käytön aikana kierukkapyörän hampaat liukuvat ja rullaavat kierteen muotoista pintaa pitkin.
Kierukka on hammaspyörä, jossa on yksi tai useampi kierukkamainen hammas ja joka osuu kierukkapyörään ja muodostaa risteävän akselin hammaspyöräparin. Sen jakopinta voi olla sylinterimäinen, kartiomainen tai toroidinen.
Niitä on neljää tyyppiä: Archimedean mato, involuuttinen mato, normaali suora{0}}profiilimato ja kartiomainen-suljettu lieriömäinen mato.
Kuten langat, madot voivat olla oikeakätisiä-tai vasenkätisiä-, joita kutsutaan vastaavasti oikean-kätisiksi ja vasemman-madoiksi.
Hampaiden kosketuksen parantamiseksi matopyörä tehdään kaaren muotoiseksi hampaan leveyssuunnassa ja sulkee osan matosta. Tämä tarkoittaa, että kierukkavaihde kiinnittyy linjakosketuksen, ei pistekosketuksen kautta.
Kierukkavaihteiston haitat:
✦ Koska kaksi akselia ovat kohtisuorassa ja kahden vaihteen nousulinjan nopeudet ovat kohtisuorassa, suhteellinen liukunopeus on erittäin korkea, mikä johtaa lämmön muodostumiseen ja kulumiseen.
✦ Alhainen hyötysuhde, tyypillisesti välillä 0,7 - 0,8; itselukittuvilla-kierukkavaihteilla on vieläkin pienempi hyötysuhde, yleensä alle 0,5.
04. Laskentakaavat matovaihteille ja matoille
1. Voimansiirtosuhde=Kierukkapyörän hampaiden lukumäärä ÷ Kierukkakierteiden lukumäärä
2. Keskipisteen etäisyys=(kierukkavaihteen halkaisija + kierukkavälin halkaisija) ÷ 2
3. Kierukkavaihteen halkaisija=(hampaiden lukumäärä + 2) × moduuli
4. Kierukkapyörän halkaisija=moduuli × hampaiden lukumäärä
5. Kierukkavälin halkaisija=Kierukan ulkohalkaisija - 2 × moduuli
6. Kierukkajohto=π × moduuli × lankojen lukumäärä
7. Kierrekulma (johtokulma) tanB=(moduuli × kierteiden lukumäärä) ÷ kierteen nousun halkaisija
8. Matojohto=π × moduuli × lankojen lukumäärä
9. Moduuli=Pitch ympyrän halkaisija / hampaiden lukumäärä
Kierteiden määrä kierteessä: yksi-kierteinen mato (vain yksi kierre kierteessä, eli yksi kierrekierros vastaa kierukkapyörän yhden hampaan kiertoa); Kaksinkertainen-kierremato (kaksi kierrettä matossa, eli yksi kierrekierros vastaa kierukkapyörän kahta hammaskiertoa). Moduuli viittaa ruuvin kierteen kokoon; mitä suurempi moduuli, sitä suurempi heliksi.
Halkaisijakerroin viittaa ruuvin paksuuteen.
Moduuli: Vaihteen nousuympyrä on vertailukohta sen eri osien mittojen suunnittelussa ja laskemisessa. Jakoympyrän ympärysmitta=πd=zp, joten jakoympyrän halkaisija on d=zp/π. Koska π on irrationaalinen luku yllä olevassa kaavassa, ei ole kätevää sijoittaa jakoympyrää referenssiksi. Laskennan, valmistuksen ja tarkastuksen helpottamiseksi suhde p/π määritellään keinotekoisesti yksinkertaiseksi numeeriseksi arvoksi, ja tätä suhdetta kutsutaan moduuliksi, jota merkitään m:llä.
05 Kierukkavaihdekäyttöjen tyypit
Madon muodon mukaan madot voidaan jakaa sylinterimäisiin kierukkavaihteisiin, toroidisiin kierukkavaihteisiin ja kartiomaisiin kierukkavaihteisiin. Niistä sylinterimäiset kierukkavaihteet ovat yleisimmin käytettyjä.
Tavalliset lieriömäiset kierukkapyörät työstetään tyypillisesti sorvissa käyttämällä leikkaustyökalua, jossa on suora generatrix-leikkausreuna. Työkalun asennusasennosta ja käytetyn työkalun tyypistä riippuen voidaan saada neljää tyyppiä kierukkahammaspyörää, joilla on erilainen hammasprofiili poikki-akseliin nähden kohtisuorassa poikkileikkauksessa: kierukkahammaspyörä (ZI-tyyppi), Arkhimedoksen kierukkapyörä (ZA-tyyppi), normaali suora{2}}hammaspyörä (profiili{N{}-tyyppi), sylinterimäinen kierukkavaihde (ZK-tyyppi).
Kierukkapyörä (ZI-tyyppi) – Leikkaustaso on tangentti kierteen pohjasylinterille ja päätypinnan hampaat ovat kierteiset. Sopii suuremmille nopeuksille ja suuremmalle teholle.
Arkhimedeen kierukkapyörä (ZA-tyyppi) – Akselitasoon nähden kohtisuorassa oleva hampaan profiili on arkhimedelainen spiraali, kun taas akselin läpi kulkevan tason hampaan profiili on suora. Yksinkertainen koneistettava, mutta pienemmällä tarkkuudella. (Aksiaalinen suora{2}}profiilikierukka).
Normaali suora-profiilikierukkapyörä (ZN-tyyppi) – Voidaan hioa muokatulla hiomalaikalla, suhteellisen helppo työstää, käytetään usein moni-käynnistyskierukkavaihteissa, siirtoteho on jopa 0,9.
Kartiomainen vaippainen lieriömäinen mato (ZK) – Tämä on ei--lineaarinen kierteinen mato. Sitä ei voi työstää sorvilla; sitä voidaan jyrsiä vain jyrsinkoneella ja hioa hiomakoneella. Tämän tyyppinen mato on helppo jauhaa, sillä on suuri tarkkuus ja sitä käytetään yhä enemmän.
06 Metallimatojen työstöprosessi
1. Aihion materiaalin määrittäminen
⑴ Erinomainen työstettävyys, hyvä pintakäsittely ja alhainen sisäinen jäännösjännitys, minimoi työkalun kulumisen.
⑵ Vetolujuus on yleensä vähintään 588 MPa.
⑶ Hyvä lämpökäsittelyprosessoitavuus, hyvä kovettuvuus, ei helposti murtua sammutuksen aikana, tasainen mikrorakenne, pieni lämpökäsittelyn muodonmuutos ja korkea kovuus, mikä varmistaa madon kulutuskestävyyden ja mittojen pysyvyyden.
⑷ Tasainen materiaalin kovuus ja standardien mukainen metallografinen rakenne. Yleisesti käytettyjä materiaaleja ovat: T10A, T12A, 45, 9Mn2V, CrMn jne.. 9Mn2V:llä on hyvä prosessoitavuus ja stabiilisuus, mutta huono karkaisu. Sen etuna on pieni muodonmuutos lämpökäsittelyn jälkeen, joten se soveltuu erittäin-tarkkuusosien valmistukseen, mutta se on alttiina halkeilemaan ja sen hionnan prosessoitavuus on huono. Korkeampi matokovuus lisää kulutuskestävyyttä, mutta sitä on vaikea hioa valmistuksen aikana.
2. Työstöpaikannuspisteen valinta
Matojen paikannustiedot: Rakenteellisesti matoja on kahdessa muodossa: sovitetut matot ja kiinteät matot. Asennetut matot käyttävät sisäreikää työstön peruspisteenä, joten sisäreikä tulee ensin työstää tarkasti ja sen jälkeen työstää ulkohalkaisija ja tukitappi käyttämällä sisäreikää peruspisteenä. Kierteen työstyksessä käytetään myös sisäreikää peruspisteenä, joten tarvitaan kara. Yleensä tarkkuusindeksointimatojen sisäreiän tarkkuusvaatimukset ovat erittäin korkeat, ja jotkut vaativat hiontaa tarkkuuden varmistamiseksi.
Yleensä tarkkuusindeksointimadon sisäreiän tarkkuuden tulee olla vähintään luokkaa 1, pinnan karheuden vähintään 0,12 ja sisemmän reiän päätypinnan ulostulon vähintään 0,005 mm. Kun työstetään karaan asennettua kierukkapyörää, on ensin tarkistettava molemmissa päissä olevien olakkeiden säteittäinen vääntö sen varmistamiseksi, että se on määritellyn toleranssin sisällä. Tämä tarkistus on suoritettava jokaisen seuraavan toimenpiteen jälkeen. Samoin kierukkavaihteen asennuksen yhteydessä on tarkastettava molemmissa päissä olevien olkapäiden säteittäinen vääntö. Karan tarkkuuden tulee olla yhtä suuri tai suurempi kuin kierukkavaihteeseen liitetyn akselin tarkkuus.
Integroitu kierukkavaihteisto käyttää keskireikää työstön peruspisteenä. Keskireiän vaatimukset ovat erittäin korkeat; sen pään tulee olla kartiomainen pinnan viimeistelyn ja kosketuspinnan varmistamiseksi. Keskireikä tulee tarkistaa ja korjata ennen jokaista toimenpidettä. Tukitapin tulee varmistaa koaksiaalisuus keskireiän kanssa ja oma geometrinen tarkkuus. Ennen puoliviimeistely- ja viimeistelytoimenpiteitä tukitapin päätypinnan säteittäinen, säteittäinen ja aksiaalinen juoksu tulee tarkistaa sen varmistamiseksi, että ne ovat toleranssin sisällä.
Karkeaa peruspistettä valittaessa on keskityttävä varmistamaan riittävä varoitus jokaiselle työstetylle pinnalle, jotta koneistamattoman peruspisteen ja koneistetun pinnan mitat ja paikat vastaavat piirustuksen vaatimuksia.
Karkean peruspisteen valinnan tulee täyttää seuraavat vaatimukset:
(1) Karkean peruspisteen tulee perustua koneistettuun pintaan. Tällä varmistetaan koneistettujen ja koneistamattomien pintojen välisen sijaintisuhteen tarkkuus. Jos työkappaleessa on useita työstöä vaatimattomia pintoja, tulee karkeaksi peruspisteeksi valita pinta, jolla on korkein paikannustarkkuusvaatimus koneistettuun pintaan nähden. Tällä pyritään saavuttamaan tasainen seinämän paksuus, symmetrinen muoto ja vähemmän kiinnitystoimintoja.
⑵ Valitse karkeaksi peruspisteeksi tärkeä pinta, jossa on tasainen työstövara.
⑶ Valitse karkeaksi peruspisteeksi pinta, jossa on pienin työstövara. Näin varmistetaan, että pintaan jää riittävästi työstövaraa.
⑷ Valitse karkeaksi peruspisteeksi tasainen, sileä pinta, jolla on riittävän suuri pinta-ala varmistaaksesi tarkan paikantamisen ja luotettavan kiinnityksen. Pintoja, joissa on portit, nousuputket, jäysteet tai karkeat reunat, ei pidä valita karkeiksi peruspisteiksi, ja ne on esi-koneistettava tarvittaessa.
⑸ Vältä karkean peruspisteen uudelleenkäyttöä, koska useimmat karkeat peruspistepinnat ovat epäsäännöllisiä ja toistuva käyttö vaikeuttaa paikannustarkkuuden takaamista ulkopintojen välillä.
Karkean peruspisteen valintaperiaatteita noudattaen, ulkoympyrän kiinnittäminen ja suurimman osan pinnan työstäminen yhdellä kiinnitysoperaatiolla varmistaa ulkokehän ja sisäreiän koaksiaalisuuden sekä päätypinnan kohtisuoran akseliin nähden.
Metallikeruuvaihteiden työstöprosessin reitti
⑴ Karkaisematon integroitu matovaihde
Materiaalin valmistelu – Normalisointi – Karkea sorvaus – (Karkaisu) – Ulkohalkaisijan puoliviimeistelysorvaus, kierteisen pinnan karkea sorvaus – Keinotekoinen vanheneminen – Sisäpäätypinnan viimeistelysorvaus (hienohionta) – Kiilauran sisäänsyöttö – Kierukkapinnan puoli-viimeistelysorvaus – Kierrepinnan halkaisijan puoliviimeistely – Kiinnitys (korjaus)}–poisto – Kierteisen pinnan hienohionta – Matala-lämpötilavanhentaminen – Keskireiän hionta – Ulkohalkaisijan hienohionta – Kierteisen pinnan hienohionta
⑵ Hiiletetty ja sammutettu integroitu matovaihde
Takominen – Hehkutus – Karkea sorvaus – Normalisointi – Ulkohalkaisijan ja kierteisen pinnan puoli-viimeistelysorvaus – Kiinnitys (epätäydellisten hampaiden korjaus) – Hiiletys – Ulkohalkaisijan viimeistelysorvaus (hiilettämättömien osien irrotus) – Karkaisu ja karkaisu – Keskireiän hionta – Teräslangan jyrsintä – Jyrsintä{1} ulkohalkaisijan hionta – Kierteisen pinnan puoliviimeistely-hionta – Matala-lämpövanhentaminen – Keskireiän hionta – Ulkorenkaan ja päätypinnan hienohionta – Kierteisen pinnan hienohionta
Materiaalin aihio: Vakiovaatimusten mukaan aihiolle on suoritettava taontakäsittely hyvän metallikuiturakenteen saamiseksi.
Karkea sorvaus: Varmista koaksiaalisuus ja salli sopiva viimeistelyvara.
Lämpökäsittely (HRC28-32), puoliviimeistelysorvaus: Jätä 0,5 mm viimeistelyvara jokaiselle osalle puoliviimeistelysorvauksen aikana. Käännä kierukkaosa ja kevennysurat molemmissa päissä vaadittujen määritysten mukaan. Madon karkea sorvaus joko kerros- tai pohjaleikkausmenetelmillä on hyväksyttävää.
Mittaa syöttö keskihalkaisijalta-. Puoli{2}}kääntövara tarjoaa hyvän pohjan hyvälle viimeistelylle.
Hidas-kierto kolmelta puolelta vaadittujen määritysten mukaisesti: Työkalun on oltava terävä ja leikkuureunan karheuden on oltava hyvä, mikä varmistaa tasaisen viimeistelyn molemmilla puolilla. Viimeistele kaikkien osien kääntäminen vaadittujen eritelmien mukaisesti koaksiaalisuuden varmistamiseksi.
Jos tavallinen lieriömäinen kierukka työstetään sorvassa suoralla leikkuuterällä, työkalun asennusasennosta riippuen, tuloksena oleva mato voidaan luokitella Arkhimedeen matoksi (ZA), evoluutiomatoksi (ZI) tai normaaliksi suoraprofiilimatoksi (ZN) jne. ZA Archimedean mato: leikataan sorvin leikkuureunataso, leikataan työkalulla tai akselilla leikataan tai leikataan työkalulla tai akselilla. kulma 2 =40 astetta . Tuloksena olevalla matolla on suora hammasprofiili aksiaalisessa tasossa ja hammasprofiilin normaali leikkaus on ulospäin kupera käyrä. Päätypinnan hampaan profiilikäyrä on arkhimedelainen spiraali, mistä johtuu nimi Archimedean mato. Tämän tyyppinen mato on suhteellisen helppo koneistaa ja mitata, ja siksi sitä käytetään laajasti.
Työstö on kuitenkin vaikeaa, kun johtokulma on liian suuri. Tarkkoja hammasprofiileja on vaikea hioa hiomalaikalla, mikä heikentää siirtotarkkuutta ja tehokkuutta.
ZI Evoluuttinen mato: Sorvin terän taso on tangentti kierteen pohjasylinteriin nähden. Tuloksena olevalla matolla on aksiaalisessa tasossa kupera profiilikäyrä ja akseliin nähden kohtisuorassa päätypinnassa oleva hammasprofiili on involuutio, mistä johtuu nimi involuutiomato. Tämän tyyppinen mato voidaan hioa, mikä parantaa lähetyksen tarkkuutta ja tehokkuutta, sopii massatuotantoon ja suuren-tehon,-nopean tarkkuusvaihteiston.
ZN:n normaali suoraprofiilikierukka: Kun kierukan johtokulma on suuri, leikkuutyökalun kohtuullisten kallistus- ja välyskulmien saamiseksi leikkuutyökalun leikkuureunataso asetetaan kierukkakierteen normaalille tasolle kääntämisen aikana. Tällä tavalla leikatussa matossa on suora hammasprofiili normaalissa osassa, mistä johtuu nimi normaali suoraprofiilimato. Hampaan profiilikäyrä akseliin nähden kohtisuorassa päätypinnassa on pidennetty evoluutio, joten sitä kutsutaan myös pidennetyksi evoluuttimatoksi. Tämän tyyppisellä matolla on hyvä leikkausteho, se on hyödyllinen moni-käynnistysmatojen työstämiseen, ja se voidaan hioa hiomalaikoilla, joita käytetään yleisesti työstökoneiden moni-käynnistystarkkuusmatokäytöissä. Teknologian ja tuotevaatimusten kehittyessä leikkausnopeutta tarvitaan edelleen, mikä luo pullonkaulaa sorvausmenetelmiin, mikä johtaa pyörrejyrsinnän kehittymiseen. Tämä tarkoittaa pyörivän leikkaustyökalun käyttöä leikkausnopeuden lisäämiseksi (jopa 400 metriä minuutissa), kun taas työkappaleen ei tarvitse pyöriä suurella nopeudella.
Matojen pyörrejyrsintämenetelmät jaetaan kahteen tyyppiin: sisäinen pyörteily ja ulkoinen jyrsintä.
Sisäinen sykloni: Työkappaleen ympärysmitta on sisäisesti tangentti terän hampaan ympärysmittaan nähden (kierukkapyörä leikkurin pään sisällä). Tarkkuus DIN7 Ra0.8 asti. Ulkoinen sykloni: Työkappaleen ympärysmitta on ulkoisesti tangentti terän hampaan ympärysmittaan nähden (kierukkapyörä leikkurin pään ulkopuolella). Tarkkuus DIN6 Ra0.4 asti.
