Visió general
Un accionament d'engranatges sense fi consisteix en
un cuc i una roda de cuc, utilitzats per transmetre el moviment i la potència entre els eixos que s'intersequen, normalment amb un angle d'intersecció de 90 graus. En general, els engranatges de cuc, el cuc és el component de conducció.
Des del seu aspecte, el cuc s'assembla a un cargol, mentre que la roda de cuc sembla un engranatge cilíndric helicoïdal.
Durant el funcionament, les dents de la roda de cuc llisquen i roden al llarg de la superfície helicoïdal del cuc.
Un cuc és un engranatge amb una o més dents helicoïdals que engranen amb la roda de cuc per formar un parell d'engranatges d'eix que s'entrecreuen. La seva superfície de pas pot ser cilíndrica, cònica o toroidal.
N'hi ha quatre tipus: cuc d'Arquimede, cuc involutiu, cuc normal de-perfil recte i cuc-cilíndric tancat cònic.
Igual que els fils, els cucs poden ser de mà dreta-o esquerra-, anomenats cucs-de mà dreta i-cuc de mà esquerra, respectivament.
Per millorar el contacte de les dents, la roda de cuc es fa en forma d'arc al llarg de la direcció de l'amplada de la dent, tancant part del cuc. Això significa que l'engranatge de cuc s'engrana mitjançant un contacte de línia, no un contacte puntual.
Desavantatges dels engranatges de cuc:
✦ Com que els dos eixos són perpendiculars i les velocitats de la línia de pas dels dos engranatges són perpendiculars, la velocitat relativa de lliscament és molt alta, provocant la generació de calor i el desgast.
✦ Baixa eficiència, normalment entre 0,7 i 0,8; Els engranatges de cuc amb mecanismes d'auto-bloqueig tenen una eficiència encara més baixa, generalment inferior a 0,5.
04. Fórmules de càlcul d'engranatges i cucs
1. Relació de transmissió=Nombre de dents d'engranatge de cuc ÷ Nombre de fils de cuc
2. Distància central=(Diàmetre de pas de l'engranatge de cuc + Diàmetre de pas de cuc) ÷ 2
3. Diàmetre de pas de l'engranatge de cuc=(nombre de dents + 2) × mòdul
4. Diàmetre de pas de l'engranatge de cuc=Mòdul × Nombre de dents
5. Diàmetre de pas del cuc=Diàmetre exterior del cuc - 2 × mòdul
6. Plom de cuc=π × Mòdul × Nombre de fils
7. Angle de l'hèlix (angle d'entrada) tanB=(mòdul × nombre de fils) ÷ Diàmetre de pas del cuc
8. Plom de cuc=π × Mòdul × Nombre de fils
9. Mòdul=Diàmetre del cercle de pas / Nombre de dents
Nombre de fils en un cuc:-cuc de rosca única (només una hèlix al cuc, és a dir, una revolució del cuc correspon a la rotació d'una dent de l'engranatge de cuc); Cuc de doble-rosca (dues hèlixs al cuc, és a dir, una revolució del cuc correspon a dues rotacions de dents de l'engranatge de cuc). El mòdul fa referència a la mida de l'hèlix del cargol; com més gran és el mòdul, més gran és l'hèlix.
El coeficient de diàmetre es refereix al gruix del cargol.
Mòdul: El cercle de pas d'un engranatge és la referència per dissenyar i calcular les dimensions de les seves diferents parts. La circumferència del cercle de pas=πd=zp, per tant, el diàmetre del cercle de pas és d=zp/π. Com que π és un nombre irracional a la fórmula anterior, no és convenient col·locar el cercle de pas com a referència. Per facilitar el càlcul, la fabricació i la inspecció, la relació p/π es defineix artificialment com un valor numèric simple, i aquesta relació s'anomena mòdul, denotada per m.
05 Tipus d'accionaments d'engranatges sense fi
Segons la forma del cuc, els cucs es poden dividir en accionaments d'engranatges de cuc cilíndrics, accionaments d'engranatges de cuc toroidal i accionaments d'engranatges de cuc cònics. Entre ells, els accionaments d'engranatges sinc cilíndrics són els més utilitzats.
Els engranatges sinc cilíndrics normals es mecanitzen normalment en un torn mitjançant una eina de tall amb un tall de generatriu recte. Depenent de la posició de muntatge de l'eina i del tipus d'eina utilitzada, es poden obtenir quatre tipus d'engranatges sense fi amb diferents perfils de dents en la secció transversal-perpendicular a l'eix: engranatge sinc evolvent (tipus ZI), engranatge sinc d'Arquimede (tipus ZA), engranatge sinc normal de perfil recte (tipus ZN) i engranatge sinc{3}de desenvolupament cònic (tipus ZN) tipus).
Engranatge de cuc involut (tipus ZI): el pla de tall és tangent al cilindre base del cuc i les dents de la cara extrema són involutives. Apte per a velocitats més altes i potència més alta.
Engranatge de cuc d'Arquimedia (tipus ZA): el perfil de la dent perpendicular al pla de l'eix és una espiral d'Arquimedia, mentre que el perfil de la dent al pla que passa per l'eix és una línia recta. Fàcil de mecanitzar, però amb menor precisió. (Engranatge de cuc-perfil recte axial).
Engranatge sinc normal de-perfil recte (tipus ZN): es pot rectificar amb una mola modificada, relativament senzill de mecanitzar, que s'utilitza sovint per a engranatges sinc d'arrencada múltiple, amb una eficiència de transmissió de fins a 0,9.
Cuc cilíndric envoltant cònic (ZK): aquest és un cuc helicoïdal no-lineal. No es pot mecanitzar en un torn; només es pot fresar en una fresadora i esmolar en una rectificadora. Aquest tipus de cuc és fàcil de triturar, té una gran precisió i s'utilitza cada cop més.
06 Procés de mecanitzat de cucs metàl·lics
1. Determinació del material del blanc
⑴ Excel·lent mecanització, aconseguint un bon acabat superficial i una baixa tensió interna residual, minimitzant el desgast de l'eina.
⑵ La resistència a la tracció no és generalment inferior a 588 MPa.
⑶ Bona processabilitat del tractament tèrmic, bona enduriment, no es trenca fàcilment durant l'extinció, microestructura uniforme, petita deformació del tractament tèrmic i alta duresa, assegurant així la resistència al desgast i l'estabilitat dimensional del cuc.
⑷ Duresa del material uniforme i estructura metal·logràfica conforme als estàndards. Els materials que s'utilitzen habitualment inclouen: T10A, T12A, 45, 9Mn2V, CrMn, etc.. 9Mn2V té una bona processabilitat i estabilitat, però una pobra enduriment. El seu avantatge és la petita deformació després del tractament tèrmic, el que el fa adequat per a la fabricació de peces d'alta-precisió, però és propens a esquerdar-se i té una mala processabilitat de mòlta. Una duresa més alta del cuc augmenta la resistència al desgast, però és difícil de moldre durant la fabricació.
2. Selecció de la dada de posicionament del mecanitzat
Dada de posicionament del cuc: estructuralment, els cucs es presenten en dues formes: cucs ajustats i cucs integrals. Els cucs ajustats utilitzen el forat interior com a dada de mecanitzat, per tant, primer s'ha de mecanitzar amb precisió el forat interior i, després, el diàmetre exterior i el diàmetre de suport s'han de mecanitzar utilitzant el forat interior com a dada. El mecanitzat de rosques també utilitza el forat interior com a dada, per la qual cosa requereix un mandril. En general, els requisits de precisió del forat interior per als cucs d'indexació de precisió són molt alts i alguns requereixen mòlta per garantir la precisió.
En general, la precisió del forat interior d'un cuc d'indexació de precisió no ha de ser inferior al grau 1, la rugositat de la superfície no ha de ser inferior a 0,12 i la desviació de la cara final del forat interior no ha de ser inferior a 0,005 mm. Quan es mecanitza un engranatge de cuc muntat en un mandril, primer s'ha de comprovar la desviació radial de les espatlles als dos extrems per assegurar-se que es troba dins de la tolerància especificada. Aquesta comprovació s'ha de realitzar després de cada operació posterior. De la mateixa manera, durant el muntatge de l'engranatge de cuc, s'ha de comprovar la desviació radial de les espatlles als dos extrems. La precisió del mandril ha de ser igual o superior a la precisió de l'acoblament de l'eix amb l'engranatge de cuc.
L'engranatge sinc integral utilitza el forat central com a dada de mecanitzat. Els requisits per al forat central són molt elevats; hauria de tenir un extrem afilat per garantir l'acabat superficial i l'àrea de contacte. El forat central s'ha de comprovar i corregir abans de cada operació. El diari de suport ha de garantir la coaxialitat amb el forat central i la seva pròpia precisió geomètrica. Abans de les operacions de semi-acabat i acabat, s'haurien de comprovar la desviació radial, la desviació radial i la desviació axial de la cara extrema de la roda de suport per assegurar-se que es troben dins de la tolerància.
A l'hora de seleccionar una dada aproximada, l'atenció s'ha de centrar en assegurar una dotació suficient per a cada superfície mecanitzada perquè les dimensions i posicions entre la dada no mecanitzada i la superfície mecanitzada s'ajustin als requisits del dibuix.
La selecció d'una dada aproximada ha de complir els requisits següents:
(1) La dada aproximada s'ha de basar en la superfície mecanitzada. Això és per garantir la precisió de la relació posicional entre superfícies mecanitzades i no mecanitzades. Si la peça de treball té diverses superfícies que no requereixen mecanització, s'ha de seleccionar com a dada aproximada la superfície amb el requisit de precisió de posició més alt en relació amb la superfície mecanitzada. Això pretén aconseguir un gruix de paret uniforme, una forma simètrica i menys operacions de subjecció.
⑵ Seleccioneu una superfície important amb un marge de mecanitzat uniforme com a dada aproximada.
⑶ Seleccioneu la superfície amb el marge de mecanitzat més petit com a dada aproximada. Això garanteix que la superfície tingui suficient marge de mecanitzat.
⑷ Trieu una superfície plana i llisa amb una àrea prou gran com a dada rugosa per garantir un posicionament precís i una fixació fiable. Les superfícies amb reixes, contrapunts, rebaves o vores rugoses no s'han de seleccionar com a dades rugoses i s'han de pre-mecanitzar si cal.
⑸ Eviteu reutilitzar la dada rugosa, ja que la majoria de les superfícies de dades rugoses són irregulars i l'ús repetit dificulta garantir la precisió de posició entre les superfícies exteriors.
Seguint els principis de selecció de la dada rugosa, subjectar el cercle exterior i mecanitzar la major part de la superfície en una operació de subjecció garanteix la coaxialitat del cercle exterior i el forat interior, així com la perpendicularitat de la cara extrema a l'eix.
Ruta del procés de mecanitzat d'engranatges sense fi de metall
⑴ Engranatge de cuc integral no endurit
Preparació del material – Normalització – Tornejat en brut – (Revenit) – Tornejat semi-acabat del diàmetre exterior, tornejat en brut de la superfície helicoïdal – Envelliment artificial – Tornejat final (mòlta fina) de la cara interior interior – Inserció de la chaveta – Tornejat semi{-acabat de la superfície helicoïdal – Subjecció (reparació){2}} incompleta de diàmetre exterior – Mòlta fi de la superfície helicoïdal – Envelliment a baixa -temperatura – Mòlta del forat central – Mòlta fi del diàmetre exterior – Mòlta fi de la superfície helicoïdal
⑵ Engranatge de cuc integral carburat i apagat
Forja – Recuit – Tornejat desbast – Normalització – Tornejat semi-de diàmetre exterior i superfície helicoïdal – Subjecció (reparació de dents incompletes) – Carburació – Tornejat d'acabat del diàmetre exterior (eliminació de peces que no requereixen cementació) – Trempada i revenit – Rectificació del forat central – – Tornejat –{1}renturat de rosca rectificat del diàmetre exterior – Mòlta semi-de la superfície helicoïdal – Envelliment a baixa-temperatura – Mòlta del forat central – Mòlta fi de l'anell exterior i la cara final – Mòlta fi de la superfície helicoïdal
Material en brut: d'acord amb els requisits estàndard, el blanc ha de sotmetre's a un tractament de forja per obtenir una bona estructura fibrosa metàl·lica.
Tornejat en brut: Assegureu-vos la coaxialitat i permeteu un marge d'acabat adequat.
Tractament tèrmic (HRC28-32), tornejat semi-acabat: permeteu un marge d'acabat de 0,5 mm per a cada peça durant el tornejat semiacabat. Gireu la secció de cuc i les ranures de relleu als dos extrems segons les especificacions requerides. És acceptable un gir brusc del cuc, utilitzant mètodes de tall en capes o de fons.
Mesureu el marge al -diàmetre mitjà. El marge de gir de semi-acabat proporciona una bona base per a un bon acabat.
Acabat de baixa -velocitat girant per tres cares segons les especificacions requerides: l'eina ha de ser nítida i la rugositat del tall ha de ser bona, garantint un acabat suau a cada costat. Acabeu de girar totes les peces segons les especificacions requerides per garantir la coaxialitat.
Si un cuc cilíndric comú es mecanitza en un torn amb un tall recte, depenent de la posició d'instal·lació de l'eina, el cuc resultant es pot classificar com un cuc d'Arquimedia (ZA), un cuc evolvent (ZI) o un cuc normal de perfil recte (ZN), etc. angle de 2 =40 graus . El cuc resultant té un perfil de dent recte en el pla axial i la secció normal del perfil de la dent és una corba convexa exterior. La corba del perfil de la dent a la cara extrema és una espiral d'Arquimedia, d'aquí el nom de cuc d'Arquimede. Aquest tipus de cuc és relativament fàcil de mecanitzar i mesurar i, per tant, molt utilitzat.
No obstant això, el mecanitzat es fa difícil quan l'angle d'entrada és massa gran. És difícil rectificar perfils de dents precisos amb una mola, el que resulta en una precisió i eficiència de transmissió inferiors.
ZI Cuc involut: el pla de tall de l'eina de torn és tangent al cilindre base del cuc. El cuc resultant té una corba de perfil convex en el pla axial, i el perfil de la dent a la cara extrema perpendicular a l'eix és una evolvent, d'aquí el nom de cuc involutiu. Aquest tipus de cuc es pot mòlt, donant lloc a una major precisió i eficiència de la transmissió, adequats per a la producció en massa i una transmissió de precisió d'alta-potència i-velocitat.
Cuc de perfil recte normal ZN: quan l'angle d'orientació del cuc és gran, per obtenir angles raonables de rasclet i espai lliure per a l'eina de tall, el pla de tall de l'eina de tall es col·loca al pla normal de l'hèlix del cuc durant el gir. El cuc tallat d'aquesta manera té un perfil de dent recte a la secció normal, d'aquí el nom de cuc de perfil recte normal. La corba del perfil de la dent a la cara extrema perpendicular a l'eix és una evolvent estesa, per la qual cosa també s'anomena cuc evolvent estesa. Aquest tipus de cuc té un bon rendiment de tall, és beneficiós per mecanitzar cucs d'arrencada múltiple i es pot rectificar amb moles, que s'utilitzen habitualment en accionaments de cuc de precisió d'arrencada múltiple en màquines-eina. Amb els avenços en la tecnologia i els requisits del producte, es necessiten augments addicionals de la velocitat de tall, creant un coll d'ampolla en els mètodes de tornejat, donant lloc al desenvolupament del fresat giratori. Això implica utilitzar una eina de tall giratòria per augmentar la velocitat de tall (fins a 400 metres per minut), mentre que la peça no necessita girar a gran velocitat.
Els mètodes de fresat giratori per a cucs es divideixen en dos tipus: fresat giratori intern i fresat extern.
Cicló intern: la circumferència de la peça és tangent internament a la circumferència de la dent del tallador (engranatge de cuc dins del capçal del tallador). Precisió fins a DIN7 Ra0.8. Cicló extern: La circumferència de la peça és tangent externament a la circumferència de la dent del tallador (engranatge de cuc fora del capçal del tallador). Precisió fins a DIN6 Ra0.4.
