Самодельная червячная пара

[David]

Граждане телескопостроители, кто-нибудь занимался самостоятельным изготовлением червячных колсс с помощью метчика ? Интересует насколько приемлем результат применительно к телескопам. Насколько часто нужно вводить поправки при гидировании и какова на ваш взгляд общая ошибка позиционирования за счст неравномерности шага.

[Ernest]

Опишите, пожалуйста, техпроцесс или дайте ссылку - интересно.

Насколько я знаю, стандартный процесс нарезания червячной пары достаточно сложен (даже самой простой на основе архимедового винта, без шлифовки), едва-ли что-то из него можно выбросить не поплатившись.

[David]

http://scope.narod.ru/kor01/home_gear.html

[v.bobkin]

я делал. не получилось.
толщина заготовок была практически равна диаметру метчика. а метчик закреплен не жестко. поэтому зубья метчика, при врезании, цеплялись за край заготовки и заминали его внутрь канавки.
жаль. хотелось посмотреть как в конце "зуб на зуб" попадет.

[David]

Ну в общем то я не особо надеюсь что зуб на зуб попадёт. Из тех двух формул что в той статейке приведены
ни одна не является правильной. Причём правильную формулу для расчёта диаметра заготовки я думаю
никто не знает, уж слишком много там труднопросчитывамых моментов. Можно конечно методом тыка
подобрать диаметр, но и в этом случае точность оставит желать лучшего. Скорей всего придётся
ограничиться зубчатым сектором.

[Ernest]

Мне кажется, что предложенный (весьма остроумный) метод едва-ли способен дать приемлемого качетства замену нормальной червячной паре (во всяком случае на часовую ось для основного гидирования).

(1) Нарезка колес парой приведет к тому, что только одно из них (в которое метчик врезается снизу) будет обладать сколь-нибудь приемлимой чистотой - второе будет портиться стружкой от первого.

(2) 60 градусная метрическая резьба мало пригодна для червяка и образования эвольвентного профиля на колесе.

(3) Точность и шероховатость резьбы, которую производит метчик, ниже всякой критики

(4) Не знаю точно, но, думаю, что едва-ли возможно достать метчик для мелкомодульной резьбы сравнительно большого диаметра (около 10 мм). Малые-же диаметры, да еще при 60-градусной метрической резьбе не будут обеспечивать достаточной жесткости.

(6) Ну и, наконец, где взять хороший ходовой винт - нарезать плашкой?

(7) Проблема "сходимости" зубьев на полном колесе, едва-ли может быть решена без предварительного нарезания маркеров на делительной головке.

То есть для приводов наведения - еще куда ни шло, но в часовой привод не годится даже при хорошем автогиде.

Между прочим см. http://easyweb.easynet.co.uk/~chrish/worms.htm

[David]

По пунктам
1) Стружке при нарезании есть куда деваться, во всяком случае условия не хуже чем при нарезании в обычном отверстии.
2)Да 60 градусов - не полёт , но если получится достать метчик для трапециидальной резьбы с шагом 2мм ,то уже намного лучше (30 градусов при вершине зуба).
3)Вопрос спорный, шероховатость наверняка не хуже чем у фрезы или резца, а точность - смотря с каким методом нарезания "настоящего" колеса сравнивать.Если фрезой каждый зуб отдельно ,с поворотом в делительной головке ,то метчиком может получиться намного лучше, а если методом обкатки - то хуже .
4)Не понял в чём проблема. Выбор для метрических резьб весьма широк. м10, м12 , м16 даже с нормальным шагом (1.5 , 1.75 , 2) обеспечат более 360-400 зубьев при диаметрах 180-250 мм.С трапециидальной хуже , приемлем только шаг 2мм.
6) Ну можно и плашкой ,а можно резцом( не уверен что оно того стоит)
7) полностью согласен.
В конце концов никто не мешает притереть червяк к колесу с помощью алмазной пасты или другого абразива (так вроде и настоящие пары доводят).
При использовании автогида в принципе по барабану какова ошибка в редукторе, на то он и автогид. Другое дело при ручном ведении ,неохота по кнопкам коррекциии как пианист барабанить.Но и тут ситуация не безнадёжная.Главное чтоб ошибки стойкими были(всегда одинаковыми с каждым оборотом колеса).Даже если ошибка будет индивидуальной для каждого зуба,никто не мешает запомнить её такой. Ну будет таже коррекция периодической ошибки что у всех,только период не зуб,а оборот колеса. Память для хранения таблицы поправок в наше время почти бесплатная. Вся трудность - получить эту таблицу для полного оборота.Задача не лёгкая но посильная для любителя. А вот если ошибка с каждым оборотом колеса новая будет - придётся отойти в дальний окоп и застрелиться  

[Павел Бахтинов]

Согласен с Эрнестом, в кустарном изготовлении червячных пар смысла очень немного. То есть, среди любительских публикаций можно и не такое встретить, например, один зарубежный автор (ссылку сейчас не помню) сделал "червячное" колесо из разрезанного вдоль гофрированного садового шланга (!) уложенного вдоль окружности фанерного диска, но вот только зачем все это нужно?
Если уж нет возможности заказать (найти, купить...) настоящую червячную пару, то, на мой взгляд, лучше воспользоваться каким-либо другим техническим решением, например, фрикционным, тросовым или ленточным приводом и т.п., которые гораздо лучше приспособлены к полукустарной технологии изготовления. Качество их будет, возможно, хуже, чем у нормальной червячной пары, но заведомо лучше, чем у пары, нарезанной метчиком.

Про автогид: большинство выпускаемых устройств не рассчитаны на компенсацию слишком "быстрых" составляющих периодической ошибки и не будут работать с очень плохой механикой. Конечно, если делать автогид самому, его параметры можно оптимизировать под имеющуюся механику, но это уже совсем другая история...

[David]

Допустим я отказался от идеи резать червячную пару. Но чем-же лучше альтернативные решения? Тросовый/ленточный привод ,если я правильно его себе представляю это ходовой винт(возможно нарезанный плашкой/метчиком)и трос/лента намотанный на барабан.Трос/лента не является образцом жёсткости ,а самодельная винтовая пара не на много точнее самодельной шестерни.  Механизм Гамона ещё хуже по точности(профиль кулачков графически строится ,а потом напильником обрабатывается и опять присутствует ходовой винт).И оба варианта не позволяют сделать полный или почти полный оборот вокруг оси.  
Фрикционный вариант в силу небольшого передаточного отношения потребует введения дополнительной ступени-двух в редукторе (чего очень не хочется) плюс датчика положения разрядов хотя-бы на 8-10 для функции автоматического наведения на объект. И возможные проскальзывания в фрикционе меня не радуют.
Есть тут владельцы альтернативных систем систем наведения/гидирования ? Раскажите о своём опыте. Может всё не так мрачно?  

[Павел Бахтинов]

> Допустим я отказался от идеи резать червячную
> пару. Но чем же лучше альтернативные решения?

Технологичностью. Из всех перечисленных вариантов червячная пара наиболее чувствительна к погрешностям изготовления, а при "метчиковой" технологии ее ошибки будут просто ужасными. Ходовой винт в этом смысле намного лучше (особенно если его резать не плашкой ).

> Механизм Гамона ещё хуже по точности(профиль кулачков
> графически строится ,а потом напильником
> обрабатывается

Зачем же напильником? Вы же вроде собирались программно компенсировать сложнейшую периодику самодельного червячного колеса, так сделайте и здесь программное управление скоростью.

> И оба варианта не позволяют сделать полный или почти
> полный оборот вокруг оси

Это да. Здесь придется чем-то пожертвовать.

> Фрикционный вариант в силу небольшого
> передаточного отношения потребует введения
> дополнительной ступени-двух в редукторе (чего
> очень не хочется)

Без промежуточного редуктора и в случае с червячной парой не обойтись. Какое уж такое принципиальное значение может иметь дополнительная ступень?

PS. Прошу понять меня правильно. На самом деле я считаю червячную пару оптимальным решением для не слишком крупных любительских монтировок (особенно для предназначенных как для гидирования, так и автонаведения). Но резать пару таким способом - это полная дискредитация самой идеи...

[Ed_Trygudov]

Писал я сюда пару дней назад, но пост что-то не прошел. Повторю.
Червячную пару приемлемого качества  любитель может изготовить и вполне успешно. Но воспользоваться оборудованием придется...
Пару червяк-шестерня лучше делать "цветную" :червяк из качественной стали Сталь 40-45 лучше 12ХН3А, а венец червячной шестерни из бронзы Бр.ОЦС-6-3 или Бр.АЖ-9-4.  Обе заготовки должны пройти термообработку: зазотовка червяка - улучшение (закалка с высоким отпуском), а заготовка колеса - отжиг. Это позволит избавится от внутрених натяжений и улучшит чистоту обработки деталей.
Кратко(нет к сожалению времени на подробные объяснения)  процесс выглядит следующим образом.
1. Токарная обработка венца по расчетным размерам (кстати расчеты по Кругеру и другим источникам работают точно не надо ни какой самодеятельности в этом плане) с нанесением радиусной канавки по радиусу равному радиусу впадин нарезки червяка. Операция выполняется за один установ на оправке таким образом, чтобы центрировку можно было повторить при нарезке зубьев шестерни. Радиальное биение чем меньше, тем лучше. 0.01- 0.02 - это хороший результат(D шестерни~ 200мм). Оборудование: токарный станок, радиусный резец, шлифованная коническая оправка, центр.  
2. Вторая операция - предварительная нарезка зубьев шестерни. Выполняется на горизонтальном  фрезерном станке фасонной, модульной фрезой №8 заданного модуля (рекомендую от 0.5 до 1.0 мм. При этом заготовка шестерни устанавливается в делидельную головку(или стол) с контролем центрировки по соточному индикатору, а сама головка наклоняется в поперечном направлении на угол подъёма винтовой линии червяка (обычно это угол от 40' до 1.5 грд.- берётся из расчётов). Каждый зуб режется отдельно. Глубина врезания контролируется по соточнику или по упору. Необходимо оставлять припуск ~ 0.5 мм на последующую обработку. После нарезки всех зубьев производят прикатку зубчатого колеса ЧЕРВЯЧНОЙ, МОДУЛЬНОЙ ФРЕЗОЙ выбранного модуля(метчик можно засунуть...,понятно    куда - он не работает). Припуск оставить 0.03- 0.05 (на последующую притирку колеса). Если фреза новая и хорошо заточенная, то чистота  обработки зубьев  получается очень хорошей и припуск можно оставить минимальный. При прикатке деталь устанавливается на вращающийся стол, червяк которого размыкается с шестерней - так как необходимо свободное вращение детали самой модульной фрезой. Смазка при нарезке "веретенка" или МС20+50% керосина.
3. Если нет резьбошлифовального станка, то можно червяк изготовить на нераздолбаном токарном станке повышенной точности (типа 1Е62 и 16К20). Гитара станка предварительно набирается на нужный модуль. Обработка ведется  на "мертвых" центрах с приводом "мотыльком". Если модуль большой, то предварительная нарезка выполняется узким отрезным резцом с режущей кромкой уже вершины винта. Профиль режется резцом, заточка и размеры которого контролируются на инструментальном микроскопе. Это важная операция, так как ошибки профиля ухудшают работу пары. Шейки под подшипники обрабатываются одновременно с нарезкой. Съем на сторону нужно брать  от 0.1 в начале прорезки до 0.02 в конце, чтобы уменьшить деформации и отгибание червяка. После нарезки венца и червяка, пара собирается в узле и выполняется её притирка. Если припуск был большой, то начинать нужно с алмазной пасты 7-10 мкм. Если исходная чистота зубьев была хорошей и припуск был оставлен небольшой, то можно обойтись мелкой пастой ГОИ. Считаю, что эту операцию лучше выполнять в два перехода. Притирка производится с контролем "под краску"если площадь контакта получается порядка 70% положенного по сопряжению - притирку можно прекратить. Узел промывается и вновь собирается. Притирку нужно повторить обильно подавая в зону контакта керосин. Это  очищает детали от шаржированных зерен абразива. После, узел вновь промывают и он готов к окончательной установке.
Изготовленные таким образом  червячные пары обеспечивают точность позиционирования в 1 минуту дуги в любой точке колеса и периодическую ошибку на уровне 2-3 секунд дуги на оборот червяка(при диаметре шестерни 200-250 мм и диаметре червяка  25-40мм). Это хорошая точность и механизм можно считать вполне прецизионным.
Изготовленные на практике по описанной методе часовые приводы показали хорошие результаты. Один из них работает с инструментом в двух метровом  фокусе(диаметр шестерни 180мм модуль 1, д.червяка 28 мм). Изображения "стоят"  в течение 15-20 минут при визуальных наблюдениях вообще без поправок. А небольшая периодика (~3") позволяет снимать с длительными экспозициями вводя редкие коррекции для компенсации случайных ошибок из-за  изменения полож. телескопа(гнутие, рефракция и т.д. ).  Вторая шестерня(280мм) работает в целостате солнечного телескопа на проффесиональной  обсерватории отзывы отличные.
Вот такие краткие советы.  И в конце еще один небольшой совет: надо решать задачи, связанные с высокими точностями адекватными методами, а не пытаться "отлить пулю из дерьма" и в последсвии долго сокрушатся по поводу полученных результатов. Чудес не бывает. Мораль:хотите результат - поработайте  на него!

 Всем успехов. С ув.Эд.    
     

[David]

  Попробую поискать изготовителя или готовую пару.
Всем спасибо.

[Naumov]

Сейчас в Интернете можно найти множество публикаций (в основном, англоязычных) на тему изготовлеия червячных пар своими силами.

Хотите нарезать метчиком (не засовывая его в ..) - читайте http://pw1.netcom.com/~madyn/Metalworking/Gearmaking/Gear%20Making.htm

Хотите сделать червячную фрезу - читайте
http://easyweb.easynet.co.uk/~chrish/worms.htm

Тексты написаны на простом английском, без особенных наворотов в области технической лексики. Но мне понравился стиль уважаемого Эдуарда - грамотно и технически скрупулезно. Как раз этого и не хватает в вышеупомянутых ссылках.

Может ли кто-нибудь из специалистов посоветовать литературу (справочники етс.) по технологии изготовления червячных пар?

[stepan]

Как расчитать шестерню? Нашел изготовителя, отдельно за расчет много берет
Или киньте у кого есть, сюда готовые параметры ЧШ диаметром от 140 до 170мм.
Спасибо.

[Васильевич]

David, первое известное мне упоминание об изготовлении червячной пары метчиком описано в журнале "Радио" в рубрике "Обмен опытом", это 1971 год. С той поры я десятки раз изготавливал ходовые винты и зубчатые колеса таким образом. Использовались для разных случаев метчики и плашки от М2 до М8. Нарезалось все это с помощью стационированной ручной дрели.
Долговечность передачи зависит от нагрузки и составляла от четырех лет до ... по сей день. Самый длинный ходовой винт имел длину 250 мм.
Некоторые тонкости - если привод не имеет следящего привода, то лучше сделать люфтовыборную систему, или изготавливая червячную шестерню из подпружиненных двух половин, или подпружинивая ходовой винт, или несколько перекашивая его в подшипниках, или же (при тонких "червяках") надеванием на винт двух маточных гаек с натяжными пружинами.
Совпадение зубьев при нарезании легко устанавливается, если за процессом "подсматривать" с помощью штативной лупы (я использую микроскоп МБС-2) с окуляр-микрометром. Если этот момент пропустить, придется резать резьбу глубже, до следующего совпадения.
Червячная передача сталь-латунь при диаметре винта 3 мм с помощью мотора МД-250 легко проворачивает блок лазерных головок общей массой 6,5 кг. 

[Skyangel]

Как расчитать шестерню? Нашел изготовителя, отдельно за расчет много берет
Или киньте у кого есть, сюда готовые параметры ЧШ диаметром от 140 до 170мм.
Спасибо.

Могу поделиться чертежем в формате Автокад. А вообще, выбирайте число зубъев, умножайте на модуль, получайте диаметр шестеренки. Или наоборот.

[stepan]

Спасибо, мыло в профайле

А вообще, выбирайте число зубъев, умножайте на модуль, получайте диаметр шестеренки. Или наоборот.

А какой диаметр? внутренний, наружний? Он зараза как доколупался с распросами что аж в угол меня загнал Нерусский он наверное, соображалки что-ли нету? 10 раз ему объяснял что кол-во зубьев может колебаться +/- 10, мол делайте и черт с ним, т.к. шаговик, контроллер и т.п. - не понял он меня

[stepan]

У меня есть фреза, на ней написано следующее: М0.8 угол 20гр угол 1гр 3АР6М5КЛВ
Диаметр наружний - 1,25"
Пойдеть такая?

[Asafan]

Пойдет, если есть кому точить и резать. Сделаю чертеж, как будешь крепить к оси? Пример: m=0,8 , n=144 , d=120.

[Skyangel]

Спасибо, мыло в профайле
А какой диаметр? внутренний, наружний? Он зараза как доколупался с распросами что аж в угол меня загнал Нерусский он наверное, соображалки что-ли нету? 10 раз ему объяснял что кол-во зубьев может колебаться +/- 10, мол делайте и черт с ним, т.к. шаговик, контроллер и т.п. - не понял он меня

Получаем наружний диаметр. Внутренний выбирается исходя из посадочного диаметра оси. 0.8(модуль) х 144 (число зубов) = 115.2 (это диаметр). На самом деле, максимальный диаметр будет немного больше.

Чертежи скинул. Можете ими воспользоваться, изменять можно только посадочный диаметр и , возможно, в небольших пределах расстояние м\у подшипниками червячного винта.