W poprzednim artykule omówiłem, jak kluczowa dla przetrwania przekładni ślimakowej jest nienaruszalność podziałki. Kolejnym, równie krytycznym parametrem geometrycznym, który decyduje o tym, czy elementy w ogóle ze sobą zazębią, jest kąt pochylenia linii zębów.
Podczas gdy w klasycznych kołach zębatych o zębach skośnych kąty pochylenia obu współpracujących kół są identyczne, o tyle w przekładni ślimakowej reguły gry dyktuje specyficzna, śrubowa geometria ślimaka. jak zatem prawidłowo wyznaczyć ten kąt dla ślimacznicy i o czym bezwzględnie trzeba pamiętać podczas ustawiania maszyny?
1. Wszystko zaczyna się od ślimaka
Sprawa z punktu widzenia czystej matematyki jest prosta: kąt pochylenia linii zębów ślimacznicy (β2) musi być dokładnie równy kątowi wzniosu linii śrubowej ślimaka (γ).
Ślimak jest w tym układzie elementem nadrzędnym. To jego skok oraz średnica podziałowa determinują, pod jakim kątem linia śrubowa owija się wokół wałka. Jeśli ten kąt wynosi np. 6°15′, to zęby współpracującej ślimacznicy muszą być nacięte dokładnie pod kątem 6°15′, aby idealnie wpasować się we wrąb ślimaka.
Sam wzór na kąt wzniosu ślimaka opiera się na trygonometrii trójkąta prostokątnego, który powstałby po „rozwinięciu” linii śrubowej na płaszczyznę:
Gdzie:
- Ph – skok linii śrubowej ślimaka,
- Dp – średnica podziałowa ślimaka,
- mx – moduł osiowy.
Mając na uwadze fakt, że zwykłym kalkulatorem na warsztacie taki wzór jest trudny w użyciu, pokażę jak liczę to w kilku prostych krokach:
- Jeśli jeszcze nie znam średnicy podziałowej Dp, zaczynam od jej obliczenia – wystarczy odjąć dwa razy moduł osiowy mx od średnicy zewnętrznej ślimaka D:
- W kolejnym kroku obliczam współczynnik średnicowy ślimaka q – dzielę średnicę podziałową Dp przez moduł osiowy mx:
- Ten krok wymaga od kalkulatora obsługi funkcji trygonometrycznych, ponieważ kątem jest arkus tangens ( symbol na kalkulatorze to „tan-1„) ze współczynnika średnicowego q podzielonego przez krotność ślimaka z1:
2. Pułapka na frezarce: Nie zapomnij o kącie freza!
Znamy już teorię, obliczyliśmy idealny kąt i przechodzimy do wykonania ślimacznicy na frezarce obwiedniowej lub uniwersalnej. I w tym momencie nie można zapomnieć o kolejnym ważnym parametrze.
Nacinając ślimacznicę metodą promieniową lub styczną za pomocą uniwersalnego freza ślimakowego, kąt ustawienia suwaka głowicy frezarki NIE JEST po prostu kątem β2.
Sam frez ślimakowy również jest przecież śrubą i posiada swój własny, fabryczny kąt wzniosu linii śruby (γf). Aby zęby ślimacznicy wyszły pod właściwym kątem, musimy dokonać korekcji ustawienia głowicy maszyny:
- Jeśli kierunek linii śruby ślimaka (i freza) oraz pochylenie zębów ślimacznicy są zgodne (np. oba elementy są prawoskrętne), kąt skręcenia głowicy frezarki wynosi:
- Jeśli kierunki są przeciwne, kąty należy do siebie dodać:
Zignorowanie fabrycznego kąta wzniosu freza i ustawienie głowicy „na wprost” lub czysto pod kąt β2 spowoduje, że frez wyfrezuje na wieńcu ślimacznicy zupełnie inny kąt niż ten, który posiada gotowy ślimak. Pominę tutaj oczywisty przypadek, gdy ślimacznica jest nacinana dedykowanym do konkretnego ślimaka frezem. Wtedy kąt pochylenia głowicy frezarki równy jest „0”
3. Automatyzacja obliczeń w EvoSpline NC Generator
Ręczne przeliczanie kątów, szczególnie gdy mamy do czynienia z dorabianiem detali o ułamkowych modułach lub nietypowych średnicach podziałowych, niesie za sobą ryzyko błędu zaokrągleń.
W środowisku EvoSpline NC Generator ten krok został całkowicie zautomatyzowany. Podczas parametryzacji obróbki toczenia ślimaka, program na podstawie wprowadzonych danych (modułu osiowego, średnic oraz krotności) na bieżąco oblicza i wyświetla dokładny kąt wzniosu linii śrubowej ślimaka (γ).
Dla technologa na warsztacie jest to informacja na wagę złota. Otrzymujesz gotowy, podany z dokładnością do ułamków minut kątowych parametr, który jest bezpośrednią wytyczną do nacinania ślimacznicy. Wystarczy przepisać tę wartość jako wyjściowy kąt β2, uwzględnić wspomniany wyżej parametr używanego freza ślimakowego i ustawić maszynę bez obaw o matematyczną pomyłkę.
Podsumowanie
Wytoczenie idealnego zarysu zęba to połowa sukcesu. Druga połowa to upewnienie się, że geometria ślimaka i ślimacznicy zamknie się w spójną całość pod względem kątowym. Wykorzystując automatyczne obliczenia w programie EvoSpline NC Generator, eliminujesz zgadywanie i zyskujesz pewność, że oba elementy przekładni spotkają się w obudowie z idealnym, podręcznikowym stykiem profili.
