Überblick
Ein Schneckengetriebe besteht aus
eine Schnecke und ein Schneckenrad, die zur Übertragung von Bewegung und Kraft zwischen sich kreuzenden Wellen verwendet werden, typischerweise mit einem Schnittwinkel von 90 Grad. Bei allgemeinen Schneckengetrieben ist die Schnecke das Antriebselement.
Vom Aussehen her ähnelt die Schnecke einem Bolzen, während das Schneckenrad wie ein schrägverzahntes zylindrisches Zahnrad aussieht.
Während des Betriebs gleiten und rollen die Zähne des Schneckenrads entlang der spiralförmigen Oberfläche der Schnecke.
Eine Schnecke ist ein Zahnrad mit einem oder mehreren Schrägzähnen, das mit dem Schneckenrad kämmt und so ein sich kreuzendes Wellenzahnradpaar bildet. Seine Teilungsfläche kann zylindrisch, konisch oder toroidförmig sein.
Es gibt vier Arten: Archimedische Schnecke, Evolventenschnecke, normale Schnecke mit geradem -Profil und konische -umschlossene zylindrische Schnecke.
Wie Fäden können Würmer rechts-drehend oder links-drehend sein und werden als rechts-drehende Würmer bzw. links-drehende Würmer bezeichnet.
Um den Zahnkontakt zu verbessern, ist das Schneckenrad entlang der Zahnbreitenrichtung bogenförmig gestaltet und umschließt einen Teil der Schnecke. Das bedeutet, dass das Schneckenrad durch Linienkontakt und nicht durch Punktkontakt kämmt.
Nachteile von Schneckenradantrieben:
✦ Da die beiden Wellen senkrecht zueinander stehen und die Wälzliniengeschwindigkeiten der beiden Zahnräder senkrecht zueinander stehen, ist die relative Gleitgeschwindigkeit sehr hoch, was zu Wärmeentwicklung und Verschleiß führt.
✦ Geringe Effizienz, typischerweise zwischen 0,7 und 0,8; Schneckengetriebe mit selbsthemmenden Mechanismen haben einen noch geringeren Wirkungsgrad, im Allgemeinen weniger als 0,5.
04. Berechnungsformeln für Schneckenräder und Schnecken
1. Übersetzungsverhältnis=Anzahl der Schneckenradzähne ÷ Anzahl der Schneckengänge
2. Achsabstand=(Schneckenrad-Steigungsdurchmesser + Schnecken-Steigungsdurchmesser) ÷ 2
3. Teilungsdurchmesser des Schneckenrads=(Anzahl der Zähne + 2) × Modul
4. Teilungsdurchmesser des Schneckenrads=Modul × Anzahl der Zähne
5. Schneckensteigungsdurchmesser=Schneckenaußendurchmesser - 2 × Modul
6. Schneckensteigung=π × Modul × Anzahl der Threads
7. Spiralwinkel (Steigungswinkel) tanB=(Modul × Anzahl der Gewindegänge) ÷ Schneckensteigungsdurchmesser
8. Schneckensteigung=π × Modul × Anzahl der Threads
9. Modul=Teilkreisdurchmesser / Anzahl der Zähne
Anzahl der Gewindegänge in einer Schnecke: Einzelgewindeschnecke (nur eine Spirale auf der Schnecke, d. h. eine Umdrehung der Schnecke entspricht einer Zahnumdrehung des Schneckenrads); Doppelte --Gewindeschnecke (zwei Spiralen auf der Schnecke, d. h. eine Umdrehung der Schnecke entspricht zwei Zahnumdrehungen des Schneckenrads). Das Modul bezieht sich auf die Größe der Spirale auf der Schraube; Je größer das Modul, desto größer die Helix.
Der Durchmesserkoeffizient bezieht sich auf die Dicke der Schraube.
Modul: Der Teilkreis eines Zahnrads ist die Referenz für die Konstruktion und Berechnung der Abmessungen seiner verschiedenen Teile. Der Umfang des Teilkreises=πd=zp, daher beträgt der Durchmesser des Teilkreises d=zp/π. Da π in der obigen Formel eine irrationale Zahl ist, ist es nicht geeignet, den Teilkreis als Referenz zu positionieren. Um die Berechnung, Herstellung und Prüfung zu erleichtern, wird das Verhältnis p/π künstlich als einfacher numerischer Wert definiert, und dieses Verhältnis wird als Modul bezeichnet und mit m bezeichnet.
05 Arten von Schneckengetrieben
Je nach Form der Schnecke können Schnecken in zylindrische Schneckengetriebe, toroidale Schneckengetriebe und konische Schneckengetriebe unterteilt werden. Unter ihnen sind zylindrische Schneckengetriebe am weitesten verbreitet.
Gewöhnliche zylindrische Schneckenräder werden typischerweise auf einer Drehmaschine mit einem Schneidwerkzeug mit einer geraden Erzeugendenschneide bearbeitet. Abhängig von der Montageposition des Werkzeugs und der Art des verwendeten Werkzeugs können vier Arten von Schneckengetrieben mit unterschiedlichen Zahnprofilen im Querschnitt senkrecht zur Achse erhalten werden: Evolventenschneckengetriebe (ZI-Typ), archimedisches Schneckengetriebe (ZA-Typ), normales Schneckengetriebe mit geradem Profil (ZN-Typ) und konisches{3}umhüllendes zylindrisches Schneckengetriebe (ZK-Typ).
Evolventenschneckengetriebe (ZI-Typ) – Die Schneidkantenebene verläuft tangential zum Basiszylinder der Schnecke und die Endflächenzähne sind Evolventen. Geeignet für höhere Geschwindigkeiten und höhere Leistung.
Archimedisches Schneckengetriebe (ZA-Typ) – Das Zahnprofil senkrecht zur Achsenebene ist eine archimedische Spirale, während das Zahnprofil in der durch die Achse verlaufenden Ebene eine gerade Linie ist. Einfach zu bearbeiten, aber mit geringerer Präzision. (Axiales Schneckengetriebe mit geradem -Profil).
Normales Schneckengetriebe mit geradem-Profil (ZN-Typ) – Kann mit einer modifizierten Schleifscheibe geschliffen werden, ist relativ einfach zu bearbeiten und wird oft für mehrgängige Schneckenräder verwendet, mit einem Übertragungswirkungsgrad von bis zu 0,9.
Konisch umhüllende zylindrische Schnecke (ZK) – Dies ist eine nicht-lineare Spiralschnecke. Es kann nicht auf einer Drehmaschine bearbeitet werden; Es kann nur auf einer Fräsmaschine gemahlen und auf einer Schleifmaschine geschliffen werden. Dieser Schneckentyp ist leicht zu schleifen, weist eine hohe Präzision auf und wird immer häufiger eingesetzt.
06 Bearbeitungsprozess von Metallwürmern
1. Bestimmen des Materials des Rohlings
⑴ Hervorragende Bearbeitbarkeit, gute Oberflächengüte und geringe Eigenspannung, wodurch der Werkzeugverschleiß minimiert wird.
⑵ Die Zugfestigkeit beträgt im Allgemeinen nicht weniger als 588 MPa.
⑶ Gute Verarbeitbarkeit durch Wärmebehandlung, gute Härtbarkeit, keine leichten Risse beim Abschrecken, gleichmäßige Mikrostruktur, geringe Verformung durch Wärmebehandlung und hohe Härte, wodurch die Verschleißfestigkeit und Dimensionsstabilität der Schnecke gewährleistet wird.
⑷ Gleichmäßige Materialhärte und metallografische Struktur gemäß den Normen. Zu den häufig verwendeten Materialien gehören: T10A, T12A, 45, 9Mn2V, CrMn usw.. 9Mn2V ist gut verarbeitbar und stabil, aber schlecht härtbar. Sein Vorteil ist die geringe Verformung nach der Wärmebehandlung, wodurch es für die Herstellung hochpräziser Teile geeignet ist, aber es ist anfällig für Risse und lässt sich schlecht durch Schleifen verarbeiten. Eine höhere Schneckenhärte erhöht die Verschleißfestigkeit, lässt sich jedoch bei der Herstellung nur schwer schleifen.
2. Auswahl des Bearbeitungspositionierungsbezugspunkts
Schneckenpositionierungsdatum: Strukturell gibt es Schnecken in zwei Formen: angepasste Schnecken und integrierte Schnecken. Bei montierten Schnecken wird das Innenloch als Bearbeitungsbezugspunkt verwendet. Daher sollte zuerst das Innenloch präzisionsbearbeitet werden und anschließend der Außendurchmesser und der Stützzapfen unter Verwendung des Innenlochs als Bezugspunkt bearbeitet werden. Auch bei der Gewindebearbeitung wird das Innenloch als Bezugspunkt verwendet, weshalb ein Dorn erforderlich ist. Im Allgemeinen sind die Anforderungen an die Genauigkeit der Innenbohrung bei Präzisionsschaltschnecken sehr hoch, und einige erfordern ein Schleifen, um die Genauigkeit sicherzustellen.
Im Allgemeinen sollte die Genauigkeit der Innenbohrung einer Präzisionsschaltschnecke nicht unter Grad 1 liegen, die Oberflächenrauheit nicht unter 0,12 liegen und der Endflächenschlag der Innenbohrung nicht unter 0,005 mm liegen. Bei der Bearbeitung eines auf einem Dorn montierten Schneckenrads sollte zunächst der Rundlauf der Schultern an beiden Enden überprüft werden, um sicherzustellen, dass er innerhalb der angegebenen Toleranz liegt. Diese Prüfung sollte nach jedem weiteren Vorgang durchgeführt werden. Ebenso muss bei der Montage des Schneckengetriebes der Rundlauf der Schultern an beiden Enden überprüft werden. Die Genauigkeit des Dorns muss gleich oder höher sein als die Genauigkeit der Welle, die mit dem Schneckenrad zusammenpasst.
Das integrierte Schneckengetriebe nutzt die Mittelbohrung als Bearbeitungsbezugspunkt. Die Anforderungen an das Mittelloch sind sehr hoch; Es sollte ein konisches Ende haben, um die Oberflächengüte und den Kontaktbereich sicherzustellen. Das Mittelloch sollte vor jedem Arbeitsgang überprüft und korrigiert werden. Der Stützzapfen sollte die Koaxialität zum Mittelloch und seine eigene geometrische Genauigkeit gewährleisten. Vor Vor- und Endbearbeitungen sollten der Radialschlag, der Radialschlag und der Axialschlag der Endfläche des Stützzapfens überprüft werden, um sicherzustellen, dass sie innerhalb der Toleranz liegen.
Bei der Auswahl eines groben Bezugspunkts sollte der Schwerpunkt darauf liegen, ausreichend Aufmaß für jede bearbeitete Fläche sicherzustellen, damit die Abmessungen und Positionen zwischen dem unbearbeiteten Bezugspunkt und der bearbeiteten Fläche den Zeichnungsanforderungen entsprechen.
Die Auswahl eines groben Datums sollte folgende Anforderungen erfüllen:
(1) Der grobe Bezugswert sollte auf der bearbeiteten Oberfläche basieren. Dadurch soll die Genauigkeit der Positionsbeziehung zwischen bearbeiteten und unbearbeiteten Oberflächen sichergestellt werden. Wenn das Werkstück mehrere Oberflächen aufweist, die keiner Bearbeitung bedürfen, sollte die Oberfläche mit der höchsten Anforderung an die Positionsgenauigkeit relativ zur bearbeiteten Oberfläche als grober Bezugspunkt ausgewählt werden. Ziel ist es, eine gleichmäßige Wandstärke, eine symmetrische Form und weniger Spannvorgänge zu erreichen.
⑵ Wählen Sie eine wichtige Oberfläche mit gleichmäßiger Bearbeitungszugabe als Rohbezugspunkt.
⑶ Wählen Sie die Fläche mit der kleinsten Bearbeitungszugabe als Rohbezugspunkt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Oberfläche über ausreichend Bearbeitungszugabe verfügt.
⑷ Wählen Sie eine ebene, glatte Oberfläche mit ausreichend großer Fläche als groben Bezugspunkt, um eine genaue Positionierung und zuverlässige Klemmung zu gewährleisten. Flächen mit Anschnitten, Steigungen, Graten oder rauen Kanten sollten nicht als grobe Bezugspunkte ausgewählt werden und bei Bedarf vorbearbeitet werden.
⑸ Vermeiden Sie die Wiederverwendung des rauen Bezugspunkts, da die meisten rauen Bezugsflächen unregelmäßig sind und eine wiederholte Verwendung es schwierig macht, die Positionsgenauigkeit zwischen den Außenflächen zu gewährleisten.
Den Auswahlprinzipien des Rohbezugs folgend, stellt das Spannen des Außenkreises und die Bearbeitung des größten Teils der Oberfläche in einem Spannvorgang die Koaxialität des Außenkreises und des Innenlochs sowie die Rechtwinkligkeit der Endfläche zur Achse sicher.
Prozessroute für die Bearbeitung von Metallschneckengetrieben
⑴ Ungehärtetes integriertes Schneckengetriebe
Materialvorbereitung – Normalisieren – Schruppdrehen – (Anlassen) – Halbschlichtdrehen des Außendurchmessers, Schruppdrehen der helikalen Oberfläche – Künstliches Altern – Schlichtdrehen (Feinschleifen) der inneren Stirnfläche – Keilnuteneinfügung – Halbschlichtdrehen der helikalen Oberfläche – Spannen (Reparieren unvollständiger Zähne) – Halbschlichtschleifen des Außendurchmessers – Feinschleifen der helikalen Oberfläche – Alterung bei niedriger- Temperatur – Schleifen der Mitte Loch – Feinschleifen des Außendurchmessers – Feinschleifen der Spiralfläche
⑵ Aufgekohltes und vergütetes integriertes Schneckengetriebe
Schmieden – Glühen – Schruppdrehen – Normalisieren – Halb{0}}drehen des Außendurchmessers und der spiralförmigen Oberfläche – Spannen (Reparieren unvollständiger Zähne) – Aufkohlen – Fertigdrehen des Außendurchmessers (Entfernen von Teilen, die nicht aufgekohlt werden müssen) – Abschrecken und Anlassen – Schleifen des Mittellochs – Drehen des Befestigungsgewindes – Fräsen von Nuten – Halb-schleifen des Außendurchmessers – Halb-schleifen der spiralförmigen Oberfläche – Alterung bei niedriger-Temperatur – Schleifen des Mittellochs – Feinschleifen des Außenrings und der Stirnfläche – Feinschleifen der Helixoberfläche
Materialstanzen: Gemäß den Standardanforderungen muss der Rohling einer Schmiedebehandlung unterzogen werden, um eine gute Metallfaserstruktur zu erhalten.
Schruppdrehen: Koaxialität sicherstellen und entsprechendes Schlichtaufmaß berücksichtigen.
Wärmebehandlung (HRC28-32), Halb--Schlichtdrehen: Lassen Sie beim Halbschlichtdrehen für jedes Teil eine Schlichtaufmaß von 0,5 mm zu. Drehen Sie den Schneckenabschnitt und die Entlastungsnuten an beiden Enden auf die erforderlichen Spezifikationen. Ein grobes Drehen der Schnecke, entweder mit Schicht- oder Bodenschneideverfahren, ist akzeptabel.
Messen Sie die Toleranz in der Mitte-des Durchmessers. Die Halbfertigdrehzugabe bietet eine gute Grundlage für ein gutes Finish.
Niedrig-Schlichtdrehen auf drei Seiten gemäß den erforderlichen Spezifikationen: Das Werkzeug muss scharf sein und die Schnittkantenrauheit muss gut sein, um eine glatte Oberfläche auf jeder Seite zu gewährleisten. Fertigdrehen aller Teile gemäß den erforderlichen Spezifikationen, um die Koaxialität sicherzustellen.
Wenn eine gewöhnliche zylindrische Schnecke auf einer Drehmaschine mit einer geraden Schneidkante bearbeitet wird, kann die resultierende Schnecke abhängig von der Werkzeuginstallationsposition als archimedische Schnecke (ZA), Evolventenschnecke (ZI) oder normale Schnecke mit geradem Profil (ZN) usw. klassifiziert werden. ZA Archimedische Schnecke: Die Schneidkantenebene des Drehwerkzeugs verläuft durch die Schneckenachse, und die Schnecke wird mit einem Schneidkantenwinkel von 2 =40 Grad geschnitten. Die resultierende Schnecke weist in der Axialebene ein gerades Zahnprofil auf, und der normale Abschnitt des Zahnprofils ist eine nach außen konvexe Kurve. Die Zahnprofilkurve auf der Stirnfläche ist eine archimedische Spirale, daher der Name Archimedischer Wurm. Dieser Schneckentyp ist relativ einfach zu bearbeiten und zu messen und daher weit verbreitet.
Allerdings wird die Bearbeitung schwierig, wenn der Anstellwinkel zu groß ist. Es ist schwierig, präzise Zahnprofile mit einer Schleifscheibe zu schleifen, was zu einer geringeren Übertragungsgenauigkeit und -effizienz führt.
ZI-Evolventenschnecke: Die Schneidkante des Drehwerkzeugs verläuft tangential zum Grundzylinder der Schnecke. Die resultierende Schnecke hat eine konvexe Profilkurve in der Axialebene, und das Zahnprofil an der Stirnfläche senkrecht zur Achse ist eine Evolvente, daher der Name Evolventenschnecke. Dieser Schneckentyp kann geschliffen werden, was zu einer höheren Übertragungsgenauigkeit und -effizienz führt, sich für die Massenproduktion eignet und eine Übertragung mit hoher -Leistung und hoher Präzision- ermöglicht.
ZN-Schnecke mit normalem geradem Profil: Wenn der Steigungswinkel der Schnecke groß ist, wird die Schneidkantenebene des Schneidwerkzeugs beim Drehen auf der Normalebene der Schneckenspirale platziert, um angemessene Span- und Freiwinkel für das Schneidwerkzeug zu erhalten. Die auf diese Weise geschnittene Schnecke hat im normalen Abschnitt ein gerades Zahnprofil, daher der Name Normalschnecke mit geradem Profil. Die Zahnprofilkurve an der Stirnfläche senkrecht zur Achse ist eine verlängerte Evolventenschnecke, daher wird sie auch als verlängerte Evolventenschnecke bezeichnet. Dieser Schneckentyp weist eine gute Schneidleistung auf, eignet sich für die Bearbeitung von mehrgängigen Schnecken und kann mit Schleifscheiben geschliffen werden, die häufig in mehrgängigen Präzisionsschneckengetrieben von Werkzeugmaschinen verwendet werden. Aufgrund der Weiterentwicklung der Technologie und der Produktanforderungen sind weitere Steigerungen der Schnittgeschwindigkeit erforderlich, was zu einem Engpass bei den Drehverfahren führt und zur Entwicklung des Wirbelfräsens führt. Dabei wird ein rotierendes Schneidwerkzeug eingesetzt, um die Schnittgeschwindigkeit zu erhöhen (bis zu 400 Meter pro Minute), ohne dass das Werkstück mit hoher Geschwindigkeit rotieren muss.
Wirbelmahlverfahren für Schnecken werden in zwei Arten unterteilt: Innenwirbeln und Außenfräsen.
Interner Zyklon: Der Werkstückumfang verläuft innen tangential zum Fräserzahnumfang (Schneckengetriebe im Fräserkopf). Genauigkeit bis DIN7 Ra0,8. Außenzyklon: Der Werkstückumfang liegt außen tangential zum Fräserzahnumfang (Schneckengetriebe außerhalb des Fräskopfes). Genauigkeit bis DIN6 Ra0,4.
