Overzicht
Een wormwieloverbrenging bestaat uit
een worm en een wormwiel, gebruikt om beweging en kracht over te brengen tussen elkaar kruisende assen, meestal met een snijhoek van 90 graden. Bij wormwieloverbrengingen is de worm de drijvende component.
Qua uiterlijk lijkt de worm op een bout, terwijl het wormwiel op een spiraalvormig cilindrisch tandwiel lijkt.
Tijdens bedrijf glijden en rollen de tanden van het wormwiel langs het spiraalvormige oppervlak van de worm.
Een worm is een tandwiel met een of meer spiraalvormige tanden die in ingrijping zijn met het wormwiel en zo een kruisend astandwielpaar vormen. Het spoedoppervlak kan cilindrisch, conisch of toroïdaal zijn.
Er zijn vier typen: Archimedische wormen, ingewikkelde wormen, normale rechte-profielwormen en conische-omsloten cilindrische wormen.
Net als draadjes kunnen wormen rechts-of links-handig zijn, respectievelijk rechts-handwormen en links-handwormen genoemd.
Om het tandcontact te verbeteren, is het wormwiel in de tandbreedterichting in een boogvorm gemaakt, waardoor een deel van de worm wordt omsloten. Dit betekent dat het wormwiel ingrijpt via lijncontact en niet via puntcontact.
Nadelen van wormwieloverbrengingen:
✦ Omdat de twee assen loodrecht staan en de steeklijnsnelheden van de twee tandwielen loodrecht staan, is de relatieve glijsnelheid erg hoog, wat leidt tot warmteontwikkeling en slijtage.
✦ Laag rendement, doorgaans tussen 0,7 en 0,8; wormwieloverbrengingen met zelfvergrendelende mechanismen- hebben een zelfs nog lager rendement, doorgaans minder dan 0,5.
04. Berekeningsformules voor wormwielen en wormen
1. Overbrengingsverhouding=Aantal wormwieltanden ÷ Aantal wormdraden
2. Hartafstand=(diameter wormwielspoed + diameter wormspoed) ÷ 2
3. Diameter wormwielsteek=(aantal tanden + 2) × module
4. Diameter wormwielsteek=Module × aantal tanden
5. Diameter wormsteek=Buitendiameter worm - 2 × module
6. Wormleiding=π × Module × Aantal draden
7. Helixhoek (invoerhoek) tanB=(module × aantal draden) ÷ diameter wormspoed
8. Wormleiding=π × Module × Aantal draden
9. Module=Steekcirkeldiameter/aantal tanden
Aantal schroefdraden in een worm: worm met enkele- schroefdraad (slechts één schroef op de worm, dwz één omwenteling van de worm komt overeen met één tandrotatie van het wormwiel); Worm met dubbele-schroefdraad (twee spiralen op de worm, dwz één omwenteling van de worm komt overeen met twee tandrotaties van het wormwiel). De module verwijst naar de grootte van de helix op de schroef; hoe groter de module, hoe groter de helix.
De diametercoëfficiënt verwijst naar de dikte van de schroef.
Module: De steekcirkel van een tandwiel is de referentie voor het ontwerpen en berekenen van de afmetingen van de verschillende onderdelen. De omtrek van de steekcirkel=πd=zp, dus de diameter van de steekcirkel is d=zp/π. Omdat π een irrationeel getal is in de bovenstaande formule, is het niet handig om de steekcirkel als referentie te positioneren. Om berekeningen, productie en inspectie te vergemakkelijken, wordt de verhouding p/π kunstmatig gedefinieerd als een eenvoudige numerieke waarde, en deze verhouding wordt de module genoemd, aangegeven met m.
05 Soorten wormwielaandrijvingen
Afhankelijk van de vorm van de worm kunnen wormen worden onderverdeeld in cilindrische wormwieloverbrengingen, toroïdale wormwieloverbrengingen en conische wormwieloverbrengingen. Onder hen worden cilindrische wormwieloverbrengingen het meest gebruikt.
Gewone cilindrische wormwielen worden doorgaans op een draaibank bewerkt met behulp van een snijgereedschap met een rechte generatrix-snijkant. Afhankelijk van de montagepositie van het gereedschap en het gebruikte type gereedschap kunnen vier soorten wormwielen met verschillende tandprofielen in de dwars{1}}doorsnede loodrecht op de as worden verkregen: ingewikkelde wormwielen (ZI-type), Archimedische wormwielen (ZA-type), normale rechte-profielwormwielen (ZN-type) en conische-omhullende cilindrische wormwielen (ZK-type).
Evolutief wormwiel (ZI-type) - Het snijkantvlak raakt de basiscilinder van de worm en de tanden van het uiteinde zijn ingewikkeld. Geschikt voor hogere snelheden en hoger vermogen.
Archimedisch wormwiel (ZA-type) – Het tandprofiel loodrecht op het asvlak is een Archimedische spiraal, terwijl het tandprofiel in het vlak dat door de as gaat een rechte lijn is. Eenvoudig te bewerken, maar met lagere precisie. (Axiaal recht-profielwormwiel).
Normaal recht-wormwiel met profiel (ZN-type) – Kan worden geslepen met een aangepaste slijpschijf, relatief eenvoudig te bewerken, vaak gebruikt voor meer- wormwielen, met een transmissie-efficiëntie van maximaal 0,9.
Conische omhullende cilindrische worm (ZK) – Dit is een niet-lineaire spiraalvormige worm. Het kan niet op een draaibank worden bewerkt; het kan alleen op een freesmachine worden gefreesd en op een slijpmachine worden geslepen. Dit type worm is gemakkelijk te slijpen, heeft een hoge precisie en wordt steeds vaker gebruikt.
06 Bewerkingsproces van metaalwormen
1. Bepaling van het materiaal van de plano
⑴ Uitstekende bewerkbaarheid, goede oppervlakteafwerking en lage interne restspanning, waardoor gereedschapsslijtage wordt geminimaliseerd.
⑵ De treksterkte is over het algemeen niet minder dan 588 MPa.
⑶ Goede verwerkbaarheid door warmtebehandeling, goede hardbaarheid, niet gemakkelijk te barsten tijdens het afschrikken, uniforme microstructuur, kleine vervorming door warmtebehandeling en hoge hardheid, waardoor de slijtvastheid en maatvastheid van de worm worden gewaarborgd.
⑷ Uniforme materiaalhardheid en metallografische structuur conform de normen. Veelgebruikte materialen zijn onder meer: T10A, T12A, 45, 9Mn2V, CrMn, enz.. 9Mn2V heeft een goede verwerkbaarheid en stabiliteit, maar een slechte hardbaarheid. Het voordeel is de kleine vervorming na warmtebehandeling, waardoor het geschikt is voor de vervaardiging van onderdelen met hoge-precisie, maar het is gevoelig voor barsten en heeft een slechte verwerkbaarheid bij het slijpen. Een hogere wormhardheid verhoogt de slijtvastheid, maar is tijdens de productie moeilijk te slijpen.
2. Selectie van bewerkingspositioneringsreferentiepunt
Positioneringsdatum van de worm: Structureel zijn wormen er in twee vormen: passende wormen en integrale wormen. Passende wormen gebruiken het binnengat als bewerkingsreferentiepunt. Daarom moet het binnengat eerst nauwkeurig worden bewerkt en vervolgens moeten de buitendiameter en de ondersteunende tap worden bewerkt met behulp van het binnengat als referentiepunt. Bij draadbewerking wordt ook het binnengat als referentiepunt gebruikt, waardoor een doorn nodig is. Over het algemeen zijn de nauwkeurigheidseisen voor precisie-indexeringswormen in het binnengat erg hoog, en sommige vereisen slijpen om nauwkeurigheid te garanderen.
Over het algemeen mag de nauwkeurigheid van het binnengat van een precisie-indexeerworm niet lager zijn dan klasse 1, de oppervlakteruwheid niet lager dan 0,12 en de eindvlakslingering van het binnengat niet minder dan 0,005 mm. Bij het bewerken van een op een doorn gemonteerd wormwiel moet eerst de radiale slingering van de schouders aan beide uiteinden worden gecontroleerd om er zeker van te zijn dat deze binnen de gespecificeerde tolerantie valt. Deze controle moet na elke volgende operatie worden uitgevoerd. Op dezelfde manier moet tijdens de montage van het wormwiel de radiale slingering van de schouders aan beide uiteinden worden gecontroleerd. De nauwkeurigheid van de doorn moet gelijk zijn aan of hoger dan de nauwkeurigheid van de as die in het wormwiel past.
Het integrale wormwiel gebruikt het centrale gat als bewerkingsreferentiepunt. De eisen aan het middengat zijn zeer hoog; het moet een taps uiteinde hebben om de oppervlakteafwerking en het contactoppervlak te garanderen. Het middengat moet vóór elke operatie worden gecontroleerd en gecorrigeerd. De steuntap moet coaxialiteit met het middengat en zijn eigen geometrische nauwkeurigheid garanderen. Vóór semi-nabewerkingen en nabewerkingen moeten de radiale slingering, radiale slingering en axiale slingering van het eindvlak van de steuntap worden gecontroleerd om er zeker van te zijn dat deze binnen de tolerantie vallen.
Bij het selecteren van een ruw referentiepunt moet de nadruk liggen op het garanderen van voldoende ruimte voor elk bewerkt oppervlak, zodat de afmetingen en posities tussen het onbewerkte referentiepunt en het bewerkte oppervlak overeenkomen met de tekeningvereisten.
De keuze van een ruw referentiepunt moet aan de volgende eisen voldoen:
(1) Het ruwe referentiepunt moet gebaseerd zijn op het bewerkte oppervlak. Dit is om de nauwkeurigheid van de positionele relatie tussen bewerkte en onbewerkte oppervlakken te garanderen. Als het werkstuk meerdere oppervlakken heeft die geen bewerking behoeven, moet het oppervlak met de hoogste vereiste positionele nauwkeurigheid ten opzichte van het bewerkte oppervlak als ruw referentiepunt worden gekozen. Dit heeft tot doel een uniforme wanddikte, een symmetrische vorm en minder klembewerkingen te bereiken.
⑵ Selecteer een belangrijk oppervlak met een uniforme bewerkingstoeslag als ruw referentiepunt.
⑶ Selecteer als ruw referentiepunt het oppervlak met de kleinste bewerkingsovermaat. Dit zorgt ervoor dat het oppervlak voldoende bewerkingsruimte heeft.
⑷ Kies een vlak, glad oppervlak met een voldoende groot oppervlak als ruw referentiepunt om een nauwkeurige positionering en betrouwbare klemming te garanderen. Oppervlakken met gaten, stijgbuizen, bramen of ruwe randen mogen niet worden geselecteerd als ruwe referenties en moeten indien nodig voorbewerkt worden.
⑸ Vermijd hergebruik van het ruwe referentiepunt, aangezien de meeste ruwe referentieoppervlakken onregelmatig zijn en herhaald gebruik het moeilijk maakt om de positionele nauwkeurigheid tussen buitenoppervlakken te garanderen.
Door de selectieprincipes van het ruwe referentiepunt te volgen, zorgt het klemmen van de buitenste cirkel en het bewerken van het grootste deel van het oppervlak in één klemhandeling ervoor dat de coaxialiteit van de buitenste cirkel en het binnenste gat wordt gewaarborgd, evenals de loodrechtheid van het eindvlak op de as.
Bewerkingsproces van metaalwormtandwielen
⑴ Ongehard integraal wormwiel
Materiaalvoorbereiding – Normaliseren – Ruw draaien – (Tempereren) – Half-afdraaien van buitendiameter, ruw draaien van spiraalvormig oppervlak – Kunstmatige veroudering – Nabewerken (fijn slijpen) van binneneindvlak – Inbrengen van spiebaan – Half-afdraaien van spiraalvormig oppervlak – Klemmen (repareren van onvolledige tanden) – Half-nabewerken van buitendiameter – Fijn slijpen van spiraalvormig oppervlak – Veroudering bij lage- temperatuur – Slijpen van middengat – Fijn slijpen van de buitendiameter – Fijn slijpen van het spiraalvormige oppervlak
⑵ Gecarbureerd en gedoofd integraal wormwiel
Smeden – Gloeien – Ruw draaien – Normaliseren – Half-afdraaien van buitendiameter en spiraalvormig oppervlak – Klemmen (repareren van onvolledige tanden) – Carbureren – Afwerken van buitendiameter (verwijderen van onderdelen die geen carboneren vereisen) – Afschrikken en temperen – Slijpen van middengat – Draaien van bevestigingsdraad – Freesgroef – Half-afwerken van slijpen van buitendiameter – Half-aflakken van spiraalvormig oppervlak – Veroudering bij lage-temperaturen – Slijpen van middengat – Fijn slijpen van buitenring en kopvlak – Fijn slijpen van spiraalvormig oppervlak
Materiaalplano: Volgens de standaardvereisten moet het plano een smeedbehandeling ondergaan om een goede metaalvezelstructuur te verkrijgen.
Voordraaien: Zorg voor coaxialiteit en zorg voor de juiste nabewerkingstoeslag.
Warmtebehandeling (HRC28-32), semi--draaien: houd rekening met een nabewerkingstoeslag van 0,5 mm voor elk onderdeel tijdens het semi-nadraaien. Draai het wormgedeelte en de reliëfgroeven aan beide uiteinden naar de gewenste specificaties. Ruw draaien van de worm, waarbij gebruik wordt gemaakt van gelaagdheid of van onderaf snijden, is acceptabel.
Meet de tolerantie in het midden van de -diameter. De draaitoeslag voor semi-finish biedt een goede basis voor een goede afwerking.
Nabewerken met lage-snelheid aan drie zijden volgens de vereiste specificaties: het gereedschap moet scherp zijn en de ruwheid van de snijkant moet goed zijn, zodat aan elke kant een gladde afwerking wordt gegarandeerd. Voltooi het draaien van alle onderdelen volgens de vereiste specificaties om coaxialiteit te garanderen.
Als een gewone cilindrische worm op een draaibank wordt bewerkt met een rechte snijkant, kan de resulterende worm, afhankelijk van de installatiepositie van het gereedschap, worden geclassificeerd als een Archimedische worm (ZA), een ingewikkelde worm (ZI) of een normale worm met een recht profiel (ZN), enz. ZA Archimedische worm: het snijkantvlak van het draaibankgereedschap gaat door de wormas en de worm wordt gesneden met een snijkanthoek van 2 =40 graad. De resulterende worm heeft een recht tandprofiel in het axiale vlak, en het normale gedeelte van het tandprofiel is een naar buiten convexe curve. De tandprofielcurve op het kopvlak is een Archimedische spiraal, vandaar de naam Archimedische worm. Dit type worm is relatief eenvoudig te bewerken en te meten en wordt daarom veel gebruikt.
Het bewerken wordt echter moeilijk als de inloophoek te groot is. Het is moeilijk om precieze tandprofielen te slijpen met een slijpschijf, wat resulteert in een lagere transmissienauwkeurigheid en efficiëntie.
ZI Evolute-worm: Het snijvlak van het draaibankgereedschap raakt de basiscilinder van de worm. De resulterende worm heeft een convexe profielcurve in het axiale vlak en het tandprofiel op het eindvlak loodrecht op de as is een ingewikkelde worm, vandaar de naam ingewikkelde worm. Dit type worm kan worden geslepen, wat resulteert in een hogere nauwkeurigheid en efficiëntie van de transmissie, geschikt voor massaproductie en precisietransmissie met hoog-vermogen en hoge- snelheid.
ZN Normale rechte profielworm: wanneer de inloophoek van de worm groot is, wordt, om redelijke hellingshoeken en vrijloophoeken voor het snijgereedschap te verkrijgen, het snijkantvlak van het snijgereedschap tijdens het draaien op het normale vlak van de wormhelix geplaatst. De op deze manier gesneden worm heeft op het normale gedeelte een recht tandprofiel, vandaar de naam normale rechte profielworm. De tandprofielcurve op het eindvlak loodrecht op de as is een verlengde ingewikkelde worm, daarom wordt deze ook wel een verlengde ingewikkelde worm genoemd. Dit type worm heeft goede snijprestaties, is gunstig voor het bewerken van multi-wormen en kan worden geslepen met slijpstenen, die vaak worden gebruikt in multi-precisiewormaandrijvingen op werktuigmachines. Door de vooruitgang op het gebied van technologie en productvereisten zijn verdere verhogingen van de snijsnelheid nodig, waardoor er een knelpunt ontstaat in de draaimethoden, wat leidt tot de ontwikkeling van wervelfrezen. Hierbij wordt met een roterend snijgereedschap de snijsnelheid verhoogd (tot 400 meter per minuut), terwijl het werkstuk niet op hoge snelheid hoeft te draaien.
Wervelfreesmethoden voor wormen zijn onderverdeeld in twee typen: intern wervelen en extern frezen.
Interne cycloon: de omtrek van het werkstuk raakt inwendig de omtrek van de snijtand (wormwiel in de snijkop). Nauwkeurigheid tot DIN7 Ra0,8. Externe cycloon: De omtrek van het werkstuk raakt extern aan de omtrek van de freestand (wormwiel buiten de freeskop). Nauwkeurigheid tot DIN6 Ra0,4.
