01개요
웜 기어 드라이브는 다음으로 구성됩니다.
일반적으로 교차 각도가 90도인 교차 샤프트 사이에 운동과 동력을 전달하는 데 사용되는 웜 및 웜 휠. 일반적인 웜기어 드라이브에서는 웜이 구동 부품입니다.
외관상 웜은 볼트와 유사하고 웜휠은 나선형 원통형 기어와 매우 유사합니다.
작동 중에 웜휠의 톱니가 웜의 나선형 표면을 따라 미끄러지면서 굴러갑니다.
웜은 웜휠과 맞물려 교차축 기어 쌍을 형성하는 하나 이상의 나선형 톱니가 있는 기어입니다. 피치 표면은 원통형, 원추형 또는 환상형일 수 있습니다.
네 가지 유형이 있습니다: 아르키메데스 웜, 인벌류트 웜, 일반 직선-프로파일 웜, 원추형 외피 원통형 웜.
스레드와 마찬가지로 웜은 오른쪽-및 왼쪽-유형으로 구분되며 각각 오른쪽-핸드 웜과 왼쪽-핸드 웜이라고 합니다.
치간 접촉을 좋게 하기 위해 웜휠을 치폭방향을 따라 원호형으로 제작하여 부분적으로 웜을 감싸줍니다. 이로 인해 맞물림 중에 점 접촉이 아닌 웜과 웜 휠 사이에 선 접촉이 발생합니다.
02웜기어 구동의 장점
✦ 큰 단일{0}}단 변속비는 일반적으로=10~100입니다. 동력 전달을 위한 인덱싱 메커니즘에서는 1500개 이상에 도달할 수 있습니다.
✦ 맞물림은 선 접촉이므로 더 큰 힘을 견딜 수 있습니다.
✦ 구조가 콤팩트하고 전송이 원활하며 소음이 적습니다.
✦ 웜 리드각이 기어 사이의 등가 마찰각보다 작은 경우 역방향으로 자동 잠금 특성을 갖게 됩니다. 즉, 웜은 웜휠을 구동할 수 있지만 웜휠은 웜을 구동할 수 없습니다.
03웜기어 구동의 단점
✦ 두 축이 수직이고 두 기어의 절점선 속도가 수직이므로 상대 미끄럼 속도가 매우 높아 발열 및 마모가 발생합니다.
✦ 낮은 효율, 일반적으로 0.7~0.8; 자동 잠금 특성이 있는 웜 기어는 효율이 훨씬 낮으며 일반적으로 0.5 미만입니다.
04웜기어 및 웜의 계산식
1. 전동비=웜기어 잇수 ¼ 웜 나사산 수
2. 중심 거리=(웜기어 피치 직경 + 웜 피치 직경) ¼ 2
3. 웜기어 외경=(잇수 + 2) × 모듈
4. 웜기어 피치 직경=모듈 × 잇수
5. 웜 피치 직경=웜 외부 직경 - 2 × 모듈
6. 웜 리드=π × 모듈 × 스레드 수
7. 나선각(리드각) tgB=(모듈 × 나사산 수) ¼ 웜 피치 직경
8. 웜 리드=π × 모듈 × 스레드 수
9. 모듈=피치 원 직경 / 톱니 수
웜 스레드 수: 단일- 스레드 웜(웜에 단 하나의 나선형 선만 있음, 즉 웜이 1회전하고 웜 기어가 하나의 톱니를 회전함을 의미함) 이중-스레드 웜(웜에 있는 두 개의 나선형 선, 즉 웜이 1회전하고 웜 기어가 두 개의 톱니를 회전함을 의미함).
모듈은 나사의 나선형 선 크기를 나타냅니다. 모듈이 클수록 나사의 나선형 선이 커집니다.
직경 계수는 나사의 두께를 나타냅니다.
모듈: 기어의 피치원은 기어의 다양한 부품의 치수를 설계하고 계산하는 기초입니다. 기어 피치원의 원주=πd=zp이므로 피치원 직경은 다음과 같습니다.
d = z p/π
위 수식에서 π는 무리수이기 때문에 피치원의 위치를 잡는 기준으로 사용하는 것은 불편합니다. 계산, 제작, 검사를 용이하게 하기 위해 p/π 비율을 인위적으로 간단한 값으로 정의하고, 이 비율을 모듈이라고 하며 m으로 표시합니다.
05웜기어 구동의 종류
웜의 모양에 따라 웜 기어 드라이브는 원통형 웜 기어 드라이브, 토로이드 웜 기어 드라이브 및 원추형 웜 기어 드라이브로 나눌 수 있습니다. 그중 원통형 웜 기어 드라이브가 가장 널리 사용됩니다. 일반 원통형 웜기어는 대부분 직선형 절삭날이 있는 절삭 공구를 사용하여 선반에서 가공됩니다. 공구의 장착 위치와 사용되는 공구 유형에 따라 인벌류트 웜 기어(ZI 유형), 아르키메데스 웜 기어(ZA 유형), 일반 직선- 프로파일 웜 기어(ZN) 및 원추형 외피 원통형 웜 기어(ZK)의 네 가지 유형의 웜 기어가 축에 수직인 단면-에서 서로 다른 치형을 갖는 것을 얻을 수 있습니다.
인벌류트 웜기어(ZI형) – 절삭날 평면이 웜기어 베이스 실린더에 접하고 끝면 톱니가 인벌류트이므로 더 높은 속도와 더 큰 출력에 적합합니다.
아르키메데스 웜기어(ZA형) - 축에 수직인 평면의 치형은 아르키메데스 나선이고, 축을 통과하는 평면의 치형은 직선입니다. 제조가 용이하지만 정확도가 낮습니다(축방향 직선-프로파일 웜기어).
일반 직선-프로파일 웜 기어(ZN) – 수정된 연삭 휠을 사용하여 연삭할 수 있어 처리가 상대적으로 간단합니다. 다중 시동 웜 기어에 자주 사용되며 전송 효율은 0.9에 도달할 수 있습니다.
원추형 외피 원통형 웜 기어(ZK) – 이는 비선형 나선형 표면 웜 기어입니다.- 선반에서는 가공할 수 없으며 밀링 머신에서 밀링하고 연삭기에서만 연삭할 수 있습니다. 이 유형의 웜기어는 연삭이 용이하여 정밀도가 높아 적용 범위가 점점 더 확대되고 있습니다.
06메탈웜기어 가공기술
1. 블랭크의 재질 결정
⑴ 가공성이 우수하여 표면 조도가 양호하고 잔류 내부 응력이 적으며 절삭 공구의 마모가 적습니다.
⑵ 인장 강도는 일반적으로 588 MPa 이상입니다.
⑶ 우수한 열처리 특성, 우수한 경화성, 담금질 균열이 발생하지 않고 균일한 구조, 작은 열처리 변형 및 높은 경도를 얻을 수 있어 웜 기어의 내마모성과 치수 안정성을 보장합니다.
⑷ 표준에 맞는 균일한 재료 경도와 금속 조직 구조. 일반적으로 사용되는 재료에는 T10A, T12A, 45, 9Mn2V, CrMn 등이 있습니다. 그 중 9Mn2V는 가공성과 안정성이 우수하지만 경화성이 낮습니다. 열처리 후 변형이 적고 고정밀 부품 제조에 적합하다는 장점이 있지만 균열이 발생하기 쉽고 연삭 특성이 좋지 않습니다. 웜기어의 경도가 높을수록 내마모성은 높아지지만-제조 시 연삭이 더 어렵습니다.. 2. 가공 데이텀 표면 선택
웜 기어 데이텀 표면: 구조적으로 웜 기어는 조립된 웜 기어와 일체형 웜 기어의 두 가지 형태로 제공됩니다. 조립된 웜기어는 내부 보어를 가공 데이텀 표면으로 사용합니다. 따라서 내경을 먼저 정밀가공한 후, 내경을 기준면으로 하여 외경과 지지저널을 가공해야 합니다. 나사 가공에서는 내부 보어를 데이텀 표면으로 사용하므로 맨드릴이 필요합니다. 일반적으로 정밀 인덱싱 웜 기어의 내부 보어 정확도는 매우 높으며 일부는 정확도를 보장하기 위해 연삭이 필요합니다.
일반-정밀 인덱싱 웜기어의 내경은 정밀도 1등급 이상, 표면 거칠기 0.12 이상, 단면 흔들림 0.005mm 이상이어야 합니다. 맨드릴에서 웜 기어를 가공할 때 두 끝 숄더의 반경 방향 흔들림이 지정된 공차 내에 있는지 먼저 확인해야 합니다. 이는 이후의 각 프로세스에서 확인되어야 합니다. 웜 기어를 조립하는 동안 양쪽 끝 숄더의 방사형 런아웃도 확인해야 합니다. 맨드릴 정확도는 조립된 웜 기어와 결합되는 샤프트의 정확도와 같거나 높아야 합니다.
일체형 웜 기어는 중심 구멍을 가공 데이텀 표면으로 사용합니다. 중앙 구멍에 대한 요구 사항은 매우 높습니다. 부드러움과 접촉 면적을 보장하기 위해 테이퍼가 있어야 합니다. 각 공정 전에 중앙 구멍을 확인하고 수정해야 합니다. 서포트 저널은 중앙 구멍과의 동축성과 자체 기하학적 정확성을 보장해야 합니다. 준정삭 및 정삭 공정 전에 서포트 저널의 반경방향 런아웃과 축방향 런아웃이 공차 내에 있는지 확인해야 합니다.
대략적인 데이텀을 선택할 때 주요 고려 사항은 가공되지 않은 데이텀 표면과 가공된 표면 사이의 치수와 위치가 도면 요구 사항을 충족하도록 가공된 각 표면에 충분한 가공 여유가 있는지 확인하는 방법입니다.
대략적인 데이텀 선택은 다음 요구 사항을 충족해야 합니다.
(1) 거친 기준점은 가공된 표면에서 선택해야 합니다. 이는 가공된 표면과 가공되지 않은 표면 사이의 상대적인 위치 관계의 정확성을 보장하기 위한 것입니다. 가공물에 가공이 필요하지 않은 표면이 여러 개 있는 경우 가공된 표면과의 상대 위치 정확도에 대한 요구 사항이 가장 높은 표면을 대략적인 데이텀으로 선택해야 합니다. 이는 균일한 벽 두께, 대칭적인 모양 및 더 적은 수의 클램핑 작업을 보장하기 위한 것입니다.
(2) 가공 여유 요구 사항이 균일한 중요한 표면을 대략적인 데이텀으로 선택합니다.
(3) 가공 여유가 가장 작은 면을 대략적인 기준점으로 선택해야 합니다. 이렇게 하면 표면에 충분한 가공 여유가 보장됩니다. (4) 정확한 위치 지정과 안정적인 클램핑을 보장하기 위해 가능한 한 충분히 넓은 면적의 평평하고 매끄러운 표면을 대략적인 기준으로 선택해야 합니다. 게이트, 라이저, 플래시 또는 버가 있는 표면은 대략적인 데이텀으로 선택하면 안 됩니다. 필요한 경우 예비 가공이 필요합니다.
(5) 거친 데이텀의 표면은 대부분 거칠고 불규칙하며 반복 사용하면 외부 표면 사이의 위치 정확도를 보장하기 어렵기 때문에 반복 사용을 피해야 합니다.
대략적인 데이텀 선택 원리에 따라 한 번의 클램핑 작업으로 외부 원을 클램핑하고 대부분의 표면을 가공하면 외부 원과 내부 구멍의 동축성은 물론 축에 대한 끝면의 직각도를 보장할 수 있습니다.
메탈 웜기어 가공 공정 경로
(1) 비-경화 조립 웜기어
소재 준비-노멀라이징-황삭{2}}(템퍼링)-반-외경 정삭, 헬리컬 표면 황삭 터닝-인공 시효-내경 및 단면 정삭(정삭)-키홈 절삭-준-헬리컬 정삭 터닝 표면-파일링(불완전한 치아 다듬기)-준-외경 마무리 연삭-나선형 표면 마무리 연삭-저{15}}온도 노화-중심 홀 래핑-외경 마무리 연삭-나선형 표면 마무리 연삭
(2) 침탄경화 일체형 웜기어
단조-어닐링-황삭 터닝-노멀라이징-준-외경 및 나선형 표면 정삭 터닝-파일링(불완전한 치아 트리밍)-침탄-외경 정삭 터닝(침탄이 필요 없는 부분 제거)-담금질 및 템퍼링-중심 래핑 구멍-고정 나사 선삭-홈 밀링-외경 준정삭 연삭-나선형 표면 준정삭 연삭-저-온도 노화-중심 홀 래핑-외경 및 단면 정삭-정삭 나선형 표면 연삭
블랭킹: 규정에 따라 좋은 금속 섬유 구조를 얻으려면 블랭크를 단조해야 합니다.
황삭 : 동축성을 확보하고 적당량 남겨 마무리합니다.
열처리 및 템퍼링 처리 HRC28-32, 준정삭 터닝, 각 부품은 마무리 터닝을 위해 0.5mm를 남기고 웜기어 부품과 릴리프 홈의 두 끝은 필요한 사양으로 회전되며 웜기어 절단, 거친 절단, 레이어드 방법 또는 절단 방법 사용 여부 등이 모두 허용됩니다.
중간 직경의 여유를 측정합니다. 준정삭 절삭 여유는 마무리 가공을 위한 좋은 기초를 제공합니다. 세 표면 모두 저속 정삭이 필요하며 절삭 공구는 가장자리 거칠기가 좋고 날카로워야 합니다. 각 표면은 개별적으로 마감 처리되어야 합니다. 동심도를 보장하려면 모든 부품을 정밀하게 선삭해야 합니다.
일반 원통형 웜기어는 직선 절삭날을 사용하여 선반에서 가공할 때 절삭 공구의 장착 위치에 따라 아르키메데스 웜기어(ZA), 인벌류트 웜기어(ZI), 일반 직선-프로파일 웜기어(ZN)로 분류할 수 있습니다. ZA 아르키메데스 웜기어: 절삭 공구의 평면이 웜 기어의 축을 통과하고 절삭날 각도 2 =40도로 절단된 웜 기어는 축 평면에서 직선 치형을 가지며 일반 단면 치형은 볼록한 곡선입니다. 끝면의 치형 곡선은 아르키메데스 나선형이므로 아르키메데스 웜기어라는 이름이 붙었습니다. 이러한 유형의 웜 기어는 가공 및 측정이 상대적으로 쉽기 때문에 널리 사용됩니다.
그러나 리드각이 너무 크면 가공이 어렵다. 연삭휠로는 정확한 치형을 연삭하기 어렵기 때문에 전달정도와 효율이 낮다. ZI 인벌류트 웜 기어: 절삭 공구의 절삭날 평면은 웜 기어의 베이스 실린더에 접합니다. 결과 웜기어는 축 평면에 볼록한 프로파일 곡선을 가지며 축에 수직인 끝면의 치형 프로파일은 인벌류트 곡선이므로 인벌류트 웜 기어라는 이름이 붙습니다. 이러한 종류의 웜기어는 연삭이 가능하므로 전달정확도와 효율이 높고, 대량생산 및 고{4}}전력, 고속-정밀 전달에 적합합니다.
ZN 일반 직선-프로파일 웜 기어: 웜 기어 리드각이 큰 경우 절삭 공구에 대한 합리적인 경사각과 릴리프 각도를 얻기 위해 절삭 공구 평면은 가공 중에 웜 기어 나선의 일반 평면에 배치됩니다. 결과 웜 기어는 일반 단면에 직선 톱니 프로파일을 가지므로 일반 직선-프로파일 웜 기어라는 이름이 붙습니다. 축에 수직인 단면의 치형 곡선은 확장된 인벌류트 곡선이므로 확장된 인벌류트 웜기어라고도 합니다. 이 유형의 웜기어는 절삭 성능이 더 좋고 다-시작 웜기어 가공에 적합하며 연삭 휠로 연삭할 수 있습니다. 공작 기계의 다중 시작 정밀 웜 기어 변속기에 자주 사용됩니다. 기술 및 제품 요구 사항이 발전함에 따라 절삭 속도를 더욱 높여야 할 필요성이 대두되었고 선삭 방법에 병목 현상이 발생하여 회오리 바람 밀링이 개발되었습니다. 이 방법은 회전하는 절삭 공구를 사용하여 절삭 속도(분당 최대 400미터)를 높이는 동시에 공작물을 고속으로 회전할 필요가 없습니다.
웜기어 훨링에는 내부 훨링과 외부 훨링의 두 가지 방법이 있습니다.
내부 훨링: 공작물 원주는 내부적으로 절삭 공구 원주에 접합니다(웜 기어는 커터 헤드 내부에 있음). 정확도는 DIN7 Ra0.8에 도달할 수 있습니다.
외부 훨링: 공작물 원주가 외부적으로 절삭 공구 원주에 접합니다(웜 기어가 커터 헤드 외부에 있음). 정확도는 DIN6 Ra0.4에 도달할 수 있습니다.
