概要
ウォーム ギア ドライブは次のもので構成されます。
ウォームとウォーム ホイール。通常は 90 度の交差角度で交差するシャフト間で運動と動力を伝達するために使用されます。一般的なウォームギヤドライブでは、ウォームが駆動部品となります。
外観から、ウォームはボルトに似ており、ウォームホイールははすば円筒歯車のように見えます。
動作中、ウォームホイールの歯はウォームの螺旋面に沿って滑り、転がります。
ウォームは、ウォーム ホイールとかみ合って交差するシャフト ギアのペアを形成する、1 つ以上のはすば歯を持つギアです。そのピッチ面は、円筒形、円錐形、またはトロイダル形にすることができます。
アルキメデス ワーム、インボリュート ワーム、通常のストレート プロファイル ワーム、円錐形-で囲まれた円筒形ワームの 4 つのタイプがあります。
糸と同様に、ワームにも右巻きまたは左巻きがあり、それぞれ右巻きワームと左巻きワームと呼ばれます。-
歯当たりを良くするため、ウォームホイールを歯幅方向に沿って円弧状にし、ウォームの一部を包み込む形状としています。これは、ウォームギヤが点接触ではなく線接触で噛み合うことを意味します。
ウォームギアドライブの欠点:
✦ 2 つの軸が直交し、2 つの歯車のピッチ線速度が直交しているため、相対滑り速度が非常に速く、発熱や摩耗が発生します。
✦ 効率が低く、通常は 0.7 ～ 0.8。セルフロック機構を備えたウォームギア-の効率はさらに低く、一般に 0.5 未満です。
04. ウォームギヤとウォームの計算式
1. 伝達比=ウォームギヤの歯数 ÷ ウォームねじの数
2. 中心距離=(ウォームギヤピッチ直径 + ウォームピッチ直径) ÷ 2
3. ウォームギヤピッチ径=（歯数+ 2）×モジュール
4. ウォームギヤピッチ直径=モジュール × 歯数
5. ウォームピッチ直径=ウォーム外径 - 2 × モジュール
6. ワームリード=π × モジュール × スレッド数
7. ねじれ角（リード角）tanB=（モジュール×山数）÷ウォームピッチ径
8. ワームリード=π × モジュール × スレッド数
9. モジュール=ピッチ円直径 / 歯数
ウォームのネジ数: シングルスレッド ウォーム (ウォームの螺旋が 1 つだけ、つまり、ウォームの 1 回転がウォーム ギアの 1 つの歯の回転に対応します)。ダブルスレッド ウォーム (ウォーム上の 2 つの螺旋、つまり、ウォームの 1 回転はウォーム ギアの 2 つの歯の回転に相当します)。モジュールとは、ネジの螺旋のサイズを指します。モジュールが大きくなるほど、らせんも大きくなります。
直径係数はねじの厚さを指します。
モジュール: 歯車のピッチ円は、さまざまな部品の寸法を設計および計算するための基準です。ピッチ円の円周は=πd=zp であるため、ピッチ円の直径は d=zp/π です。上式のπは無理数なので、ピッチ円の基準としての位置決めには不便です。計算、製造、検査を容易にするために、比 p/π を単純な数値として人為的に定義し、この比をモジュールと呼び、m で表します。
05 ウォームギヤドライブの種類
ウォームは、その形状により円筒形ウォームギヤドライブ、トロイダルウォームギヤドライブ、円錐形ウォームギヤドライブに分けられます。その中で、円筒形ウォームギヤドライブが最も広く使用されています。
通常の円筒形のウォームギアは、直線母線の切れ刃を備えた切削工具を使用して旋盤で加工されます。工具の取付位置と使用工具の種類により、軸直角断面の歯形が異なるインボリュートウォームギヤ（ZI型）、アルキメデスウォームギヤ（ZA型）、普通ストレート歯形ウォームギヤ（ZN型）、円錐形円筒ウォームギヤ（ZK型）の4種類が得られます。
インボリュートウォームギヤ（ZI型） – 切刃面はウォーム基部円筒に接しており、端面歯はインボリュート形状です。高速化、高出力化に適しています。
アルキメデスウォームギヤ（ZA形） 軸平面に垂直な歯形はアルキメデス螺旋、軸を通る平面内の歯形は直線です。機械加工は簡単ですが、精度は低くなります。 (アキシャルストレート-プロファイルウォームギア)。
通常のストレートプロファイル ウォーム ギア (ZN タイプ) – 改良された砥石車で研削でき、機械加工が比較的簡単で、多始動ウォーム ギアによく使用され、伝達効率は最大 0.9 です。-
Conical Enveloping Cylindrical Worm (ZK) - これは非線形螺旋状ワームです。-旋盤では加工できません。フライス盤でフライス加工し、研削盤で粉砕することしかできません。このタイプのウォームは研削が容易で高精度であるため、使用範囲が広がっています。
06 メタルウォームの加工工程
1. ブランクの材質の決定
⑴ 被削性に優れ、良好な仕上げ面と低い残留内部応力を実現し、工具の摩耗を最小限に抑えます。
⑵ 引張強さは通常588MPa以上です。
⑶ 熱処理加工性が良く、焼入性が良く、焼入れ割れが発生しにくく、組織が均一で、熱処理変形が少なく、硬度が高いため、ウォームの耐摩耗性と寸法安定性が確保されます。
⑷ 規格に適合した均一な材料硬度と金属組織。一般的に使用される材料には、T10A、T12A、45、9Mn2V、CrMn などがあります。. 9Mn2V は加工性と安定性に優れていますが、焼入性が劣ります。熱処理後の変形が少ないという利点があり、高精度部品の製造に適していますが、割れが発生しやすく研削加工性が劣ります。ウォーム硬度が高くなると耐摩耗性は向上しますが、製造時の研磨が困難になります。
2. 加工位置決め基準の選定
ワームの位置決めデータ: 構造的に、ワームには 2 つの形式があります。フィット ウォームと一体型ウォームです。取り付けウォームは内穴を加工基準として使用するため、最初に内穴を精密加工し、次に内穴を基準として外径と支持ジャーナルを加工する必要があります。ねじ加工でも内穴を基準として使用するため、マンドレルが必要となります。一般に、精密割出しウォームの内穴精度要件は非常に高く、精度を確保するために研磨が必要なものもあります。
一般に、精密割出しウォームの内穴精度は1級以上、表面粗さは0.12以上、内穴端面振れは0.005mm以上となります。マンドレルに取り付けられたウォームギヤを加工する場合、最初に両端の肩部の半径方向の振れが指定された公差内にあることを確認する必要があります。このチェックは、後続の各操作の後に実行する必要があります。同様に、ウォームギヤの組立時に両端の肩部のラジアル振れをチェックする必要があります。マンドレルの精度は、ウォームギヤとの嵌合精度と同等以上である必要があります。
一体型ウォームギヤは中心穴を加工基準とします。センターホールの要件は非常に高いです。表面仕上げと接触面積を確保するために、先端が先細になっている必要があります。毎回の作業前に中心穴を確認し、修正する必要があります。サポートジャーナルは、中心穴との同軸性と独自の幾何学的精度を保証する必要があります。中仕上げおよび仕上げ加工の前に、サポート ジャーナルの端面のラジアル振れ、ラジアル振れ、およびアキシアル振れをチェックして、公差内であることを確認する必要があります。
大まかなデータムを選択するときは、未加工データムと機械加工面の間の寸法と位置が図面の要件に適合するように、各加工面に十分な余裕を確保することに重点を置く必要があります。
大まかなデータの選択は、次の要件を満たす必要があります。
(1) ラフデータムは加工面を基準とする必要があります。これは加工面と未加工面の位置関係の精度を確保するためです。ワークピースに機械加工を必要としない複数の表面がある場合は、機械加工された表面に対して位置精度要件が最も高い表面を粗基準として選択する必要があります。これは、均一な肉厚、対称的な形状、およびより少ないクランプ操作を実現することを目的としています。
⑵ 粗基準として取り代が均一な重要な面を選択します。
⑶ 取り代が最も小さい面を粗データとして選択します。これにより、表面に十分な取り代が確保されます。
⑷ 正確な位置決めと確実なクランプを確保するために、大まかな基準として十分な面積を持つ平らで滑らかな表面を選択してください。ゲート、ライザー、バリ、または粗いエッジのある表面は粗いデータムとして選択すべきではなく、必要に応じて事前に機械加工する必要があります。-
⑸ 粗データムの表面は凹凸が多く、繰り返し使用すると外面間の位置精度を保証することが困難となるため、荒データムの再利用は避けてください。
粗データムの選択原則に従って、外円をクランプし、表面の大部分を 1 回のクランプ操作で加工することで、外円と内穴の同軸性、および軸に対する端面の垂直性が保証されます。
金属ウォームギヤ加工工程ルート
⑴ 非硬化一体型ウォームギヤ
材料の準備 – 焼きならし – 荒旋削 – (焼き戻し) – 外径の中仕上げ旋削、ヘリカル面の荒旋削 – 人工時効処理 – 内端面の仕上げ旋削（精密研削） – キー溝挿入 – ヘリカル面の中仕上げ旋削 – クランプ（不完全な歯の修正） – 外径中仕上げ研削 – ヘリカル面の精密研削 – 低温時効処理 – 研削中心穴の精密研削 – 外径の精密研削 – ヘリカル面の精密研削
⑵ 浸炭焼き入れ一体型ウォームギヤ
鍛造 – 焼鈍 – 荒旋削 – 焼きならし – 外径およびヘリカル面の中仕上げ旋削加工 – クランプ（不完全な歯の修正） – 浸炭処理 – 外径仕上げ旋削加工（浸炭不要部分の除去） – 焼き入れおよび焼き戻し – 中心穴研削加工 – 締結ねじの旋削加工 – フライス溝加工 – 外径中仕上げ研削加工 – ヘリカル面中仕上げ研削加工表面 – 低温時効処理 – 中心穴の研削 – 外輪および端面の精密研削 – ヘリカル面の精密研削
材料のブランキング: 標準要件に従って、ブランクは良好な金属繊維構造を得るために鍛造処理を受ける必要があります。
荒加工：同軸度を確保し、適切な仕上げ代を考慮してください。
熱処理 (HRC28-32)、中仕上げ旋削: 中仕上げ旋削の際、各部品に 0.5 mm の仕上げ代を許容してください。ウォーム部と両端の逃げ溝を必要な仕様に回転させます。レイヤリングまたはボトムカットのいずれかの方法を使用して、ワームを荒く回転させることは許容されます。
中央直径の許容値を測定します。-中仕上げの旋削代は、良好な仕上げのための優れた基礎となります。-
要求される仕様に合わせた 3 面の低速仕上げ旋削: 工具は鋭く、刃先の粗さは良好で、各面が滑らかに仕上げられる必要があります。-すべての部品を必要な仕様に合わせて回転させ、同軸度を確保します。
一般的な円筒形ウォームを直線切刃を使用して旋盤で加工すると、工具の取り付け位置により、アルキメデス ウォーム (ZA)、インボリュート ウォーム (ZI)、通常のストレート形状ウォーム (ZN) などに分類されます。 ZA アルキメデス ウォーム: 旋盤工具の刃先面がウォーム軸を通過し、ウォームの刃先角度が 2 =40 度で切削されます。 。結果として得られるウォームは、アキシャル面において真っ直ぐな歯形を有し、歯形の通常の断面は外側に凸の曲線である。端面の歯形曲線がアルキメデスの螺旋であることから、アルキメデスのワームと呼ばれています。このタイプのウォームは加工や測定が比較的容易であるため、広く使用されています。
ただし、リード角が大きすぎると加工が困難になります。砥石で正確な歯形を研削することは難しく、伝達精度や効率が低下します。
ZI インボリュート ウォーム: 旋盤工具の刃先面がウォームのベース シリンダーに接しています。得られたウォームは、軸平面内で凸状の輪郭曲線を持ち、軸に垂直な端面の歯形はインボリュートであるため、インボリュート ウォームと呼ばれます。このタイプのウォームは研磨できるため、伝達精度と効率が向上し、大量生産や高出力、高速精度の伝達に適しています。-
ZN ノーマルストレートプロファイルウォーム: ウォームリード角が大きい場合、切削工具の適切なすくい角と逃げ角を得るために、旋削加工中に切削工具の切れ刃面がウォームヘリックスの法線面に配置されます。このようにカットされたウォームは、通常の断面の歯形が直線であるため、ノーマルストレートプロファイルウォームと呼ばれます。軸直角端面の歯形曲線が拡張インボリュートであるため、拡張インボリュートウォームとも呼ばれます。このタイプのウォームは優れた切削性能を備えており、多スタート ウォームの加工に有利であり、工作機械の多スタート精密ウォーム ドライブで一般的に使用される砥石車で研削することができます。-技術や製品要件の進歩に伴い、さらなる切削速度の向上が求められるため、旋削加工のボトルネックとなり、ワーリングミーリング加工が開発されました。これには、回転切削工具を使用して切削速度を上げる (最大 400 メートル/分) ことが含まれますが、ワークピースを高速で回転させる必要はありません。
ウォームのワーリング加工方法は、内旋加工と外旋加工の 2 種類に分けられます。
内部サイクロン: ワークの円周はカッター歯の円周 (カッターヘッド内のウォームギア) に内接します。精度はDIN7 Ra0.8まで。外部サイクロン: ワークピースの円周はカッター歯の円周 (カッターヘッドの外側のウォームギア) に外接します。精度はDIN6 Ra0.4まで。
