Нарезание червячных зубчатых колес

Червячная зубчатая передача – особый способ передачи вращательной силы от одной ортагональной перекрещивающейся оси к другой. Такая передача осуществляется двумя подвижными звеньями – червяком и зубчатым колесом. Червяк – это звено с наружной поверхностью в виде винта, а червячное колесо – кольцеобразная деталь, имеющая по всей длине окружности с наружной стороны косые зубья, зацепляющиеся с червяком.

Конструкционные особенности, принцип действия

Передача вращения на колесо осуществляется червяком благодаря давлению резьбовых нитей на эвольвенту зубьев в процессе скольжения этих плоскостей по отношению друг к другу. Как правило, оси вращения червяка и колеса расположены под 90°, но иногда сопряжённые детали находятся под 45°. Подобное расположение элементов применимо в чрезмерно нагруженной тихоходной передаче, передвижение внешних поверхностей которой составляет до 5 м/с.

Поскольку червячная передача предусматривает скольжение зубьев по эвольвенте в сторону вращения, наблюдается повышенное трение деталей с сильным нагревом. Поэтому важно обеспечить хорошую смазку сопряжённых деталей и придать им антифрикционные качества. Червяк зачастую изготавливается из хромистых марок закалённой стали с дальнейшей шлифовкой резьбы либо шугаровкой. Специальные инструменты вдавливают материал, способствуя созданию наклепа, делающего деталь прочной и обеспечивающего её гладкость.

Особенности изготовления венца

Для выполнения венца червячных колёс используются сравнительно мягкие материалы, устойчивые к истиранию – зачастую это оловянная бронза или латунь. Механизмы низкоскоростной передачи часто делают с чугунным венцом. Поскольку бронза имеет более высокую стоимость по сравнению со сталью, из неё изготавливают венцы деталей до 160 мм в диаметре. Основа более массивных колёс и червяков выполняется из стали, а бронзу используют только для венца. В этом случае венцы нагорячо сажаются на валы и закрепляют штифтами по всей длине во избежание прокручивания. После того как деталь полностью остывает, выполняют чистовую обработку колеса и нарезают зубья.

Определение диаметра колёс, ширины венца

Данный параметр рассчитывают, исходя из ширины зубьев и глубины паза. Расчёт наружного радиуса осуществляют теоретически – по окончании обработки он выходит за фактическую границу колёсного обода. Скольжение осуществляется по линиям, соотносимым к делительному диаметру (середина зубьев по высоте).

Ширину венцов зубчатых колёс рассчитывают, исходя из количества винтовых витков на основании следующей формулы: Z = 1 либо 2, то b = 0.355 aw; Z = 4, то b = 0.315 а,

• где b – значение ширины венцов;
• 0.315 / 0,355 – расчётные индексы;
• Z – заходы винтов резьбы;
• a – параметр межцентрового расстояния;
• aw – межцентровой шаг + смещение червяка к колесу (определяют по зазорам).

Технология нарезания зубчатых колёс

Изготовление червячных колёс начинается с проектирования и создания трёхмерной модели изделия с помощью специальных компьютерных программ. На этом этапе также определяется способ нарезания: с заходом фрезы снизу, торцевой метод. Торцевой способ предусматривает использование инструментов, точно повторяющих будущие червяки. Данная технология обеспечивает повышенную точность обработки. Если же рассматривать первый способ, то он характеризуется сложностью выставления фрезы, поскольку после обработки инструмент должен иметь точное положение по отношению к колесу в соответствии с червяком.

Как нарезаются зубья на венце

По наружной стороне червячного колеса находится углубление полукруглой формы, что обеспечивает более эффективное прилегание по эвольвенте и смещение оси для увеличения площади соприкосновения. При этом центральный радиус углубления и ось червяка обязательно совпадают.

Зубья колёс следует нарезать фрезами, имеющими идентичный внешний диаметр, как у червяков с тем лишь отличием, что линия резьбы заменяется рядами зубцов. Режущие инструменты имеют такую же форму, как нитка резьбы, однако их ширина немного больше (на значение зазора). В конечном итоге зубчатое колесо с максимальной точностью повторяет резьбовую форму, углубления которой идеально сопоставимы с выступами червяка.

При нарезании фрезу выставляют, с учётом плоскости оси червяка. Причём вращение венца осуществляется вокруг оправы либо своей оси, за счёт чего обеспечивается тангенциальная подача наружной поверхности по отношению к фрезе. Нарезка колеса осуществляется в процессе синхронного движения фрезы и заготовки при их вращении вокруг собственной оси. Интенсивность, с которой вращаются детали, определяется передаточным числом.

При любом обороте венец понемногу придвигают к фрезе. Инструмент может подаваться снизу либо сверху. Практически всегда применяется радиальное нарезание, поскольку этот вариант считается наиболее удобным и точным.

Особенности ремонтной нарезки червячных колёс

Нередко возникает необходимость изготовления одной детали для замены в редукторе. При этой крайне важно выбирать фрезы с подходящим нормализованным диаметром:

• Если нарезку червячного колеса выполнять фрезами бо́льшего диаметра, нежели радиус выступов червяка, то заметно ухудшиться степень прилегания и уменьшится площадь соприкосновения сопрягаемых деталей. В таком случае происходит смещение линии скольжения в вершине зубьев.
• Если же нарезать фрезой ме́ньшего диаметра, то на вершину выступа будет действовать бо́льшая нагрузка. Конечно, погрешность может быть скомпенсирована за счёт смещения режущего инструмента и регулировки межосевого расстояния. Однако сила трения и степень износа будут большими, что приведёт к снижению КПД.

Чтобы изготавливать одно либо несколько колёс нестандартных размеров, часто применяют оправку с резцами, форма которых идентична межзубным впадинам. Вращение рабочего инструмента и колеса осуществляется постоянно и синхронно. При каждом обороте резец проворачивают с учётом размера зуба и подвигают к оправке на глубину выполняемого реза. Но данный метод имеет один недостаток – длительность процесса.

Заказать нарезание червячных зубчатых колес можно в ООО «Примапартс». Мы имеем собственное производство, поэтому предлагаем только качественные промышленные комплектующие в Минске по наиболее приемлемым ценам.