Prehľad
Šnekový prevod pozostáva z
závitovku a závitovkové koleso, ktoré sa používajú na prenos pohybu a výkonu medzi pretínajúcimi sa hriadeľmi, zvyčajne s uhlom priesečníka 90 stupňov. Vo všeobecných pohonoch so závitovkou je závitovka hnacím komponentom.
Šnek svojím vzhľadom pripomína skrutku, zatiaľ čo šnekové koleso vyzerá ako špirálové valcové ozubené koleso.
Počas prevádzky sa zuby šnekového kolesa posúvajú a odvaľujú po špirálovom povrchu šneku.
Závitovka je ozubené koleso s jedným alebo viacerými špirálovitými zubami, ktoré je v zábere so závitovkovým kolesom a vytvára pár pretínajúcich sa hriadeľov. Jeho rozstupová plocha môže byť valcová, kužeľová alebo toroidná.
Existujú štyri typy: Archimedovský červ, evolventný červ, normálny rovný -profilový červ a kužeľovitý- uzavretý valcový červ.
Podobne ako vlákna, aj červy môžu byť pravotočivé{0} alebo ľavotočivé-, označované ako pravoruké-červy a ľavotočivé-červy.
Na zlepšenie kontaktu zubov je závitovkové koleso vyrobené do oblúkového tvaru v smere šírky zuba, ktorý obklopuje časť závitovky. To znamená, že závitovkové koleso zaberá prostredníctvom líniového kontaktu, nie bodového kontaktu.
Nevýhody závitovkového prevodu:
✦ Pretože dva hriadele sú kolmé a rýchlosti rozstupovej čiary dvoch ozubených kolies sú kolmé, relatívna rýchlosť posuvu je veľmi vysoká, čo vedie k tvorbe tepla a opotrebovaniu.
✦ Nízka účinnosť, zvyčajne medzi 0,7 a 0,8; šnekové prevody so samosvorným{2}} mechanizmom majú ešte nižšiu účinnosť, vo všeobecnosti menej ako 0,5.
04. Výpočtové vzorce pre šnekové kolesá a šneky
1. Prevodový pomer=Počet zubov šnekového prevodu ÷ Počet závitov šneku
2. Stredová vzdialenosť=(priemer rozstupu závitovky + priemer rozstupu závitovky) ÷ 2
3. Priemer rozstupu šnekového prevodu=(počet zubov + 2) × modul
4. Priemer rozstupu závitovky=Modul × Počet zubov
5. Priemer rozstupu závitovky=Vonkajší priemer závitovky - 2 × modul
6. Šnekový vývod=π × Modul × Počet závitov
7. Uhol skrutkovice (uhol nábehu) tanB=(modul × počet závitov) ÷ priemer rozstupu závitovky
8. Vývod šneku=π × Modul × Počet závitov
9. Modul=Priemer rozstupovej kružnice / Počet zubov
Počet závitov v závitovke: Jednozávitová závitovka (iba jedna skrutkovica na závitovke, tj jedna otáčka závitovky zodpovedá otočeniu zuba závitovky); Dvojzávitová závitovka (dve skrutkovice na závitovke, tj jedna otáčka závitovky zodpovedá dvom otáčkam zubov závitovkového kolesa). Modul sa vzťahuje na veľkosť skrutkovice na skrutke; čím väčší modul, tým väčšia špirála.
Koeficient priemeru sa vzťahuje na hrúbku skrutky.
Modul: Rozstupová kružnica ozubeného kolesa je referenčným bodom pre návrh a výpočet rozmerov jeho rôznych častí. Obvod rozstupovej kružnice=πd=zp, preto je priemer rozstupovej kružnice d=zp/π. Pretože π je iracionálne číslo vo vyššie uvedenom vzorci, nie je vhodné umiestniť rozstupovú kružnicu ako referenciu. Na uľahčenie výpočtu, výroby a kontroly je pomer p/π umelo definovaný ako jednoduchá číselná hodnota a tento pomer sa nazýva modul, označený m.
05 Typy závitovkových prevodov
Podľa tvaru závitovky možno závitovky rozdeliť na valcové závitovkové pohony, toroidné závitovkové prevody a kužeľové závitovkové prevody. Spomedzi nich sú najviac používané valcové závitovkové prevody.
Obyčajné valcové závitovkové kolesá sa zvyčajne obrábajú na sústruhu pomocou rezného nástroja s reznou hranou s priamou tvoriacou čiarou. V závislosti od montážnej polohy nástroja a typu použitého nástroja je možné získať štyri typy závitovkových prevodov s rôznymi profilmi zubov v priečnom-reze kolmom na os: evolventné závitovkové koleso (typ ZI), Archimedovo závitovkové koleso (typ ZA), normálne rovné -profilové závitovkové koleso (typ ZN alebo 3) kužeľové{1}kolesové koleso (typ ZK).
Evolventná závitovka (typ ZI) – Rovina reznej hrany je dotyčnicou k základnému valcu závitovky a zuby na čelnej strane sú evolventné. Vhodné pre vyššie rýchlosti a vyšší výkon.
Archimedova závitovka (typ ZA) – Profil zuba kolmý na rovinu osi je Archimedova špirála, pričom profil zuba v rovine prechádzajúcej osou je priamka. Jednoduché opracovanie, ale s nižšou presnosťou. (Axiálny rovný-profil šnekového kolesa).
Normálne rovné-závitovkové koleso s profilom (typ ZN) – možno brúsiť pomocou upraveného brúsneho kotúča, relatívne jednoducho sa opracúva, často sa používa pre viac-šnekové súkolesie, s účinnosťou prenosu až 0,9.
Conical Enveloping Cylindrical Worm (ZK) – Toto je ne-lineárny špirálový červ. Nedá sa opracovať na sústruhu; dá sa iba frézovať na fréze a brúsiť na brúske. Tento typ šneku sa ľahko brúsi, má vysokú presnosť a je čoraz viac používaný.
06 Proces obrábania kovových červov
1. Určenie materiálu polotovaru
⑴ Vynikajúca opracovateľnosť, dosiahnutie dobrej povrchovej úpravy a nízke zvyškové vnútorné napätie, minimalizujúce opotrebovanie nástroja.
⑵ Pevnosť v ťahu nie je vo všeobecnosti menšia ako 588 MPa.
⑶ Dobrá spracovateľnosť pri tepelnom spracovaní, dobrá kaliteľnosť, pri kalení sa nedá ľahko prasknúť, rovnomerná mikroštruktúra, malá deformácia tepelného spracovania a vysoká tvrdosť, čím sa zaisťuje odolnosť proti opotrebovaniu a rozmerová stabilita závitovky.
⑷ Rovnomerná tvrdosť materiálu a metalografická štruktúra zodpovedajúca normám. Medzi bežne používané materiály patria: T10A, T12A, 45, 9Mn2V, CrMn atď. 9Mn2V má dobrú spracovateľnosť a stabilitu, ale slabú kaliteľnosť. Jeho výhodou je malá deformácia po tepelnom spracovaní, vďaka čomu je vhodný na výrobu-veľmi presných dielov, ale je náchylný na praskanie a má zlú spracovateľnosť pri brúsení. Vyššia tvrdosť šneku zvyšuje odolnosť proti opotrebeniu, ale pri výrobe sa ťažko brúsi.
2. Voľba obrábacieho bodu polohovania
Vzťažný bod šneku: Štrukturálne sa šneky dodávajú v dvoch formách: namontované šneky a integrálne šneky. Namontované závitovky používajú vnútorný otvor ako vzťažný bod obrábania, preto by sa mal najskôr presne opracovať vnútorný otvor a potom by sa mal obrábať vonkajší priemer a nosný čap s použitím vnútorného otvoru ako vzťažného bodu. Obrábanie závitu tiež používa vnútorný otvor ako základ, takže si vyžaduje tŕň. Vo všeobecnosti sú požiadavky na presnosť vnútorného otvoru pre presné indexovacie červy veľmi vysoké a niektoré vyžadujú brúsenie, aby sa zabezpečila presnosť.
Vo všeobecnosti by presnosť vnútorného otvoru presného indexovacieho šneku nemala byť nižšia ako 1. stupeň, drsnosť povrchu by nemala byť nižšia ako 0,12 a hádzanie na čelnej strane vnútorného otvoru by nemalo byť menšie ako 0,005 mm. Pri obrábaní závitovkového prevodu namontovaného na tŕni by sa malo najprv skontrolovať radiálne hádzanie nákružkov na oboch koncoch, aby sa zabezpečilo, že je v rámci špecifikovanej tolerancie. Táto kontrola by sa mala vykonať po každej ďalšej operácii. Podobne pri montáži závitovkového kolesa je potrebné skontrolovať radiálne hádzanie lopatiek na oboch koncoch. Presnosť tŕňa musí byť rovnaká alebo vyššia ako presnosť spojenia hriadeľa so závitovkovým kolesom.
Integrované závitovkové koleso používa stredový otvor ako vzťažný bod obrábania. Požiadavky na stredový otvor sú veľmi vysoké; mal by mať skosený koniec, aby sa zabezpečila povrchová úprava a kontaktná plocha. Pred každou operáciou je potrebné skontrolovať a opraviť stredový otvor. Nosný čap by mal zabezpečiť súososť so stredovým otvorom a vlastnú geometrickú presnosť. Pred polodokončovacími a dokončovacími operáciami by sa malo skontrolovať radiálne hádzanie, radiálne hádzanie a axiálne hádzanie na čelnej strane podperného čapu, aby sa zabezpečilo, že sú v rámci tolerancie.
Pri výbere hrubého nulového bodu by ste sa mali zamerať na zabezpečenie dostatočnej tolerancie pre každý obrobený povrch, aby rozmery a polohy medzi neobrobeným nulovým bodom a obrobeným povrchom zodpovedali požiadavkám výkresu.
Výber hrubého údaja by mal spĺňať nasledujúce požiadavky:
(1) Hrubý údaj by mal byť založený na obrobenom povrchu. To má zabezpečiť presnosť polohového vzťahu medzi obrobenými a neobrobenými povrchmi. Ak má obrobok niekoľko povrchov, ktoré nevyžadujú opracovanie, mal by sa ako hrubý základ zvoliť povrch s najvyššou požiadavkou na presnosť polohy vzhľadom na obrobený povrch. Cieľom je dosiahnuť rovnomernú hrúbku steny, symetrický tvar a menej upínacích operácií.
⑵ Ako hrubý základ vyberte dôležitý povrch s rovnomerným prídavkom na obrábanie.
⑶ Ako hrubý základ vyberte povrch s najmenším prídavkom na opracovanie. To zaisťuje, že povrch má dostatočný prídavok na opracovanie.
⑷ Vyberte si plochý, hladký povrch s dostatočne veľkou plochou ako hrubý základ, aby ste zaistili presné umiestnenie a spoľahlivé upnutie. Povrchy s bránami, stúpačkami, otrepami alebo drsnými hranami by sa nemali vyberať ako hrubé základne av prípade potreby by sa mali pred-opracovať.
⑸ Vyhnite sa opätovnému použitiu hrubého základu, pretože väčšina hrubých základových povrchov je nepravidelná a opakované použitie sťažuje zaručenie presnosti polohy medzi vonkajšími povrchmi.
Podľa princípov výberu hrubého nulového bodu upnutie vonkajšieho kruhu a opracovanie väčšiny povrchu v jednej upínacej operácii zaisťuje súosovosť vonkajšieho kruhu a vnútorného otvoru, ako aj kolmosť čelnej plochy na os.
Trasa procesu obrábania kovových závitoviek
⑴ Nekalené integrálne závitovkové koleso
Príprava materiálu – Normalizácia – Hrubé sústruženie – (Popúšťanie) – Polo{0}}dokončovacie sústruženie vonkajšieho priemeru, hrubé sústruženie špirálovej plochy – Umelé starnutie – Dokončovacie sústruženie (jemné brúsenie) vnútornej čelnej plochy – Vloženie klinovej drážky – Polo{1}}dokončovacie sústruženie špirálovej plochy – Upínanie (oprava neúplných zubov)} – Brúsenie vonkajšieho priemeru – Koncové brúsenie{2} Nízko-teplotné starnutie – Brúsenie stredového otvoru – Jemné brúsenie vonkajšieho priemeru – Jemné brúsenie špirálovej plochy
⑵ Nauhličované a kalené integrálne závitovkové koleso
Kovanie – Žíhanie – Hrubé sústruženie – Normalizácia – Polo{0}}dokončovacie sústruženie vonkajšieho priemeru a špirálovej plochy – Upínanie (oprava neúplných zubov) – Nauhličovanie – Povrchové sústruženie vonkajšieho priemeru (odstraňovanie dielov nevyžadujúcich nauhličovanie) – Kalenie a popúšťanie – Brúsenie stredového otvoru – Sústruženie upevňovacieho závitu –{1} Frézovacia drážka – vonkajší priemer Polo-brúsenie špirálovej plochy – Nízko{3}}teplotné starnutie – Brúsenie stredového otvoru – Jemné brúsenie vonkajšieho krúžku a čelnej plochy – Jemné brúsenie špirálovej plochy
Strihanie materiálu: Podľa štandardných požiadaviek musí polotovar prejsť kovaním, aby sa získala dobrá kovová vláknitá štruktúra.
Hrubé sústruženie: Zabezpečte súosovosť a počítajte s príslušným prídavkom na dokončenie.
Tepelné spracovanie (HRC28-32), polodokončovacie sústruženie: počas polodokončovacieho sústruženia povoľte 0,5 mm pre každú súčiastku. Otočte závitovkovú časť a odľahčovacie drážky na oboch koncoch na požadované špecifikácie. Prijateľné je hrubé sústruženie závitovky pomocou vrstvenia alebo spodného rezania.
Zmerajte prídavok v strednom-priemere. Prídavok na sústruženie do-dokončenia poskytuje dobrý základ pre dobrý výsledok.
Nízko{0}}rýchlostné dokončovacie sústruženie na troch stranách podľa požadovaných špecifikácií: Nástroj musí byť ostrý a drsnosť reznej hrany musí byť dobrá, aby sa zabezpečil hladký povrch na každej strane. Dokončite sústruženie všetkých častí podľa požadovaných špecifikácií, aby ste zabezpečili súosovosť.
Ak sa na sústruhu obrába bežný valcový závitovka s priamou reznou hranou, v závislosti od montážnej polohy nástroja môže byť výsledný závitok klasifikovaný ako Archimedova závitovka (ZA), evolventná závitovka (ZI) alebo normálna závitovka s priamym profilom (ZN) atď. okrajový uhol 2 =40 stupňa . Výsledná závitovka má priamy profil zuba v axiálnej rovine a normálna časť profilu zuba je smerom von konvexná. Krivka profilu zuba na čelnej strane je Archimedova špirála, odtiaľ názov Archimedov červ. Tento typ šneku sa dá pomerne ľahko obrábať a merať, a preto je široko používaný.
Obrábanie sa však stáva zložitým, keď je uhol nábehu príliš veľký. Brúsnym kotúčom je ťažké brúsiť presné profily zubov, čo má za následok nižšiu presnosť a účinnosť prevodu.
ZI Evolventná závitovka: Rovina reznej hrany sústružníckeho nástroja je dotyčnicou k základnému valcu závitovky. Výsledný červ má konvexnú profilovú krivku v axiálnej rovine a profil zuba na čelnej strane kolmej na os je evolventný, preto sa nazýva evolventný červ. Tento typ šneku je možné brúsiť, čo vedie k vyššej presnosti a účinnosti prenosu, vhodného pre sériovú výrobu a vysoko{2}}výkonných,-rýchlostných a presných prevodov.
Normálny rovný profil závitovky ZN: Keď je uhol nábehu závitovky veľký, aby sa dosiahli primerané uhly sklonu a vôle pre rezný nástroj, rovina reznej hrany rezného nástroja sa počas sústruženia umiestni na normálnu rovinu závitovky. Takto vyrezaná závitovka má na normálnom úseku rovný profil zuba, preto sa volá závitovka s normálnym rovným profilom. Krivka profilu zuba na čelnej ploche kolmej na os je predĺžená evolventa, preto sa nazýva aj predĺžená evolventná závitovka. Tento typ závitovky má dobrý rezný výkon, je výhodný na obrábanie viac-závitoviek a možno ho brúsiť brúsnymi kotúčmi, ktoré sa bežne používajú vo viac{4}}štartových presných závitovkových pohonoch na obrábacích strojoch. S pokrokom v technológiách a požiadavkách na produkty je potrebné ďalšie zvýšenie reznej rýchlosti, čo vytvára prekážku v metódach sústruženia, čo vedie k rozvoju vírivého frézovania. Ide o použitie rotujúceho rezného nástroja na zvýšenie reznej rýchlosti (až 400 metrov za minútu), pričom obrobok sa nemusí otáčať vysokou rýchlosťou.
Metódy vírivého frézovania pre závitovky sú rozdelené do dvoch typov: vnútorné vírivé frézovanie a vonkajšie frézovanie.
Vnútorný cyklón: Obvod obrobku je vnútorne dotyčný k obvodu zuba frézy (šnekové koleso vo vnútri hlavy frézy). Presnosť až do DIN7 Ra0,8. Externý cyklón: Obvod obrobku je externe dotyčnicou k obvodu zuba frézy (šnekové koleso mimo hlavy frézy). Presnosť až do DIN6 Ra0,4.
