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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:ウォーム軸の材料にSUS303は適切ですか?)

ウォーム軸の材料にSUS303は適切ですか?

2023/10/18 12:19

このQ&Aのポイント
  • ウォーム軸にSUS303は適切かどうか懸念しています。SUS303と砲金の組み合わせの耐摩耗性については情報がありません。
  • SUS303製のウォーム軸を試作し、その精度や耐久性を評価しています。20時間の連続動作でも摩耗傷は見られず、現時点では問題はありません。
  • SUS303以外の材料についても検討しており、連続動作以外の懸案もチェックする予定です。カジリや焼付けなどの問題も社内で意見が分かれています。
※ 以下は、質問の原文です

ウォーム軸の材料にSUS303は適切ですか?

2011/11/11 17:57

現在、検査器の角度割出用の回転テーブルにウォームギアを使用しています。

材料は、軸にSKS-3(HRC55以上)、ホイールに砲金。
歯車はモジュール0.5、ギア比90 と分解能を重視。
ただし軸との高さ誤差をなくすため、ホイール歯はヘリカルにしています。

検査用の回転テーブルのため、水平設置で積載物も数kg以下です。
ベアリングによる摩擦係数は0.1以下、ホイール軸の回転は最大で5Hz。
精度等級は旧規格にて0級相当品に仕上げています。


このような仕様の回転テーブルですが、ホイール歯の初期摩耗が大きく、
ホイール歯の位置調整を何度も行なっています。
ユーザに納品後も、ホイール摩耗による問題が幾度か生じています。

積載荷重が無負荷でも磨耗してしまうため、歯車自体の設計ミスによる
ホイール歯の強度不足、特にアブレシブ摩耗が大きいと推測しています。

しかしこの問題解決として、ホイール歯の材質変更は諸事情から難しいため、
逆にウォーム軸の硬度を下げる事で対応できないかと考えています。


そこで質問なのですが、SUS303の生材はウォーム軸に適切でしょうか?

小原歯車工業の資料や、トライボロジーの参考書では、
SUS303と砲金の組合せがなく、耐摩耗性が不明です。

実際にSUS303製のウォーム軸を試作し、精度や耐久性を評価していますが、
SKS-3では肉眼でも摩耗変形が観察できた20時間の連続動作でも、
今のところ拡大鏡で摩耗傷が見られる程度で治まっているようです。

今後も連続動作を続けて評価をする予定ですが、
SUS303のウォーム軸の実績がないため、連続動作以外で懸案がないでしょうか?
またSUS303以外に、適切な材料があればそれも試す予定です。


社内では硬度低下によるカジリや焼付け等を疑問視する意見もあり、
また社内実績および参考資料がない組合せのため、不安要素が多くあります。

SUS303で問題があるのであれば、ホイール材質の変更になりますが、
今回のような高速回転や高負荷でないウォームギアであれば、
SUS303で対応できるかと考えています。

何卒ご意見や資料等ありましたら、ご教授願います。

回答 (7件中 1~5件目)

2012/03/23 11:39
回答No.7

ヘリカルギアとウォームの組み合わせに問題点が有ります。
この組み合わせでの噛み合い歯当りは、「点」又は「線」になります。
柔らかい歯面に硬い棒で傷を付けている様な物です。
通常のウォーム&ホイールは、面当りでなければなりません。
少々の材料強度を上げても磨耗に対しての対策は困難です。
対策案を下記します。
1.まずは当り面積を大きくする事が重要です。
  ヘリカルギアを使用しなければならない状況と思いますので
  ウォームのピッチ円直径を大きくして当り(線)の長さを伸ばす。
2.手回し程度の回転数で有ればウォーム、ホイール共に硬度を上げて磨耗を押さえる。
  (回転数が早ければ焼き付きの心配が有るので異質の材料が必要)
  (極端に言えばホイール側の硬度を高くしても良い)
3.潤滑剤は極圧添加材が多く含まれた物を使用する。
以上です。

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解決しない場合、新しい質問の投稿をおすすめします。

質問する
2011/11/15 20:22
回答No.6

PV値を算出してみて下さい

2011/11/15 14:45
回答No.5

小生も、ウォームホイールの強度不足(材質選定ミス)が原因と推測します。

> 積載荷重が無負荷でも磨耗してしまうため、歯車自体の設計ミスによるホイール歯の
> 強度不足、特にアブレシブ摩耗が大きいと推測しています。
URLにも記述しているフレッチング摩耗も考察下さい。

さて、
> ホイール歯の材質変更は諸事情から難しいため、逆にウォーム軸の硬度を下げる事で
> 対応できないかと考えています。
> そこで質問なのですが、SUS303の生材はウォーム軸に適切でしょうか?
理論上にて、材質を変更しても接触面圧力は変わらないので、ウォームホイール(砲金)
の摩耗も、軸側の表面(粗さ)状態が変わらないなら、同じようになることが予想され
るでしょう。
高速回転や高負荷でない使用方法であれば、SUS303は加工がし易いのですが、
SUS304やSUS316の表面の不動態膜(酸化膜)と表面粗さの向上にて、軸側の表面改質を
行ないウォームホイール(砲金)側の摩耗対策を検討した方がベターではないかと思います。
また、URLの“フレッティングコロージョン”にて記述の潤滑目的の表面改質や潤滑仕様の
変更にて同様の効果期待検討しても良いかと思います。

一番良いのは、ウォームホイール側の強度アップ目的の材質変更でしょうね。

下地の硬度は必要なので、ホイール側の砲金には使用できませんが、
ウォーム軸の表面改質には
http://www.nanotec-jp.com/coating/service/pvd/tin.html
≪TiN コーティング 窒化チタンコーティング≫
のような物も有効的と考えます。

iwanaiが、
理論上にて、材質を変更しても接触面圧力は変わらないので、ウォームホイール(砲金)
の摩耗も、軸側の表面(粗さ)状態が変わらないなら、同じようになることが予想され
るでしょう
の基本内容の考察ではなく、表面改質の一例に挙動しているのは????だ(大笑)

2011/11/14 11:07
回答No.4

他の回答者の方々も指摘されているように、ウオームホイルの強度不足が原因
のように思います。負荷の荷重を低減する方法を考える必要があるでしょう。
歯車がモーメントを直接受ける構造になっていませんか?もしそうなら、モー
メントを負担するガイドを追加設置することで、条件は良くなる可能性があり
ます。歯車周りの材料変更での対応では、大きな効果は期待できないように
思います。

2011/11/12 21:55
回答No.3

>ただし軸との高さ誤差をなくすため、ホイール歯はヘリカルにしています。
この文言が気に掛かります ヘリカルギヤで代用しているのですか?
それならば 摩耗は 当たり前です

お礼

2011/11/14 13:47

> ヘリカルギヤで代用しているのですか?
> それならば 摩耗は 当たり前です

当たり前ですか…
ただでさえ小さなモジュールなのに、点接触ですし…
私も初めて見たときには驚きました。

ただ極小モジュールのため、組立調整が楽になるのは長所です。
ご意見、ありがとうございました。

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