CN103331495A - 蜗轮齿部的加工方法 - Google Patents

Abstract

本专利涉及一种蜗轮齿部的加工方法，包括：S1、蜗轮齿部圆弧加工；S2、计算滚刀搬角及滚刀中心至蜗轮中心的中心距；S3、蜗轮齿部粗滚齿加工；S4、蜗轮齿部半精滚齿加工；S5、蜗轮齿部精滚齿加工；S6、蜗轮齿部垳麽加工；其中，S3、S4、S5、S6均在滚齿机上完成，并采用同一基准面；S3、S4、S5中的蜗轮齿部滚齿加工使用的蜗轮滚刀为大直径蜗轮滚刀。优点是：本发明方法加工出的蜗轮精度高、传动平稳、配接触面容易且轮齿耐磨性好、抗弯强度高。

Description

蜗轮齿部的加工方法

技术领域

本专利属于机械零件加工技术领域，尤其涉及一种蜗轮齿部的加工方法。 

背景技术

精密蜗轮副是齿轮机床的关键零件，它的质量如何将直接影响机床加工齿轮的精度。铣齿机、插齿机等齿轮机床几乎每种产品都有两对这种精度的蜗轮副，它是齿轮机床中的重要的关键件之一，因此精密蜗轮副中的蜗轮齿部加工很关键。 

目前，精密蜗轮副蜗轮齿部的加工是单个零件加工，其使用的刀具也是普通蜗轮滚刀。普通蜗轮滚刀的参数如：模数、压力角、分度圆直径、头数、螺旋升角等，与配偶的蜗杆参数完全一致，因此从理论上说蜗轮与蜗杆的啮合是完全正确的。但由于滚刀的制造误差、加工时的中心距误差以及温度变化等，以及箱体的制造误差、安装误差和工作时的受力变形及热变形等多种因素影响，不可避免地因接触区偏移而影响蜗轮副啮合传动及使用寿命等，特别是在配接触面时，需花费大量时间，且给生产造成很大困难。采用上述刀具和加工工艺，操作费时、费力，生产效率低，所以满足精密蜗轮副蜗轮齿部的精度要求对操作者来说确实是一个考验。 

发明内容

本专利为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种蜗轮齿部的加工方法，该方法加工出的蜗轮齿抗弯强度高。 

本专利为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是： 

一种蜗轮齿部的加工方法，包括： 

S1、蜗轮齿部圆弧加工； 

S2、计算滚刀搬角及滚刀中心至蜗轮中心的中心距； 

S3、蜗轮齿部粗滚齿加工； 

S4、蜗轮齿部半精滚齿加工； 

S5、蜗轮齿部精滚齿加工； 

S6、蜗轮齿部垳磨加工； 

其中，S3、S4、S5、S6均在滚齿机上完成，并采用同一基准面； 

S3、S4、S5中的蜗轮齿部滚齿加工使用的蜗轮滚刀为大直径蜗轮滚刀，所述大直径蜗轮滚刀分度圆直径比与蜗轮相配合的蜗杆节圆直径加大2%-3%。 

本专利还可以采用如下技术方案： 

优选的S2中， 

计算滚刀搬角的步骤包括： 

A、计算蜗杆节圆直径d_杆节： 

式中：L：蜗轮蜗杆啮合中心距、M轴：蜗轮的轴向模数、Z：蜗轮齿数； 

B、计算蜗杆节圆位置法向齿厚S_杆节：， 

式中：S_杆分：蜗杆分度圆位置法向齿厚、d_杆分:蜗杆分度圆直径、d_杆节:蜗杆节圆直径、a_左：蜗杆法向齿厚左侧压力角、a_右：蜗杆法向齿厚右侧压力角； 

C、计算滚刀节圆直径d_刀节： 

式中：S_刀节：滚刀节圆位置法向齿厚、S_刀分：滚刀分度圆位置法向齿厚、 

d_刀分：滚刀分度圆直径； 

D、计算蜗杆节圆位置公称螺旋升角λf_杆： 

E、计算蜗杆节圆位置公称螺旋升角λf_刀： 

F、角度补偿： 

λf_杆－λf_刀； 

补偿滚刀中心至蜗轮中心的中心距L_刀的计算为： 

中心距补偿为

本专利具有的优点和积极效果是： 

本专利采用了以上技术方案后，特别是使用大直径蜗轮滚刀加工的蜗轮齿部，轮齿曲率半径稍大于蜗杆的曲率半径，使得蜗轮齿面与蜗杆呈鼓形接触，接触区较短且在齿部中间接触，这样加上负荷后由于弹性变形，使接触面加长，同时接触点首先是齿的中心位置，随着载荷的增加而接触区逐渐加长并向齿的两端扩展，故轮齿两端受力好，抗弯强度高，接触面容易形成油膜，提高了齿面的抗胶合能力和耐磨性，使其运动精度、平稳性精度、接触精度明显提高，同时也使装配时配接触面更加容易，从而不但提高了工艺水平和操作能力并降低了成本，而且缩短了生产周期。 

附图说明

图1是表示被加工的蜗轮； 

图2是与图1相啮合的蜗杆示意图； 

图3是图2的齿形法向示意图； 

图4是本发明使用的大直径蜗轮滚刀示意图； 

图5是图4的齿形法向示意图。 

具体实施方式

为能进一步了解本专利的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下： 

请参阅图1至图5，其中图2中向左的箭头表示齿厚的增厚方向，向右的箭头表示齿厚减薄的方向，向左的箭头和向右的箭头的根部的竖线表示装配时的啮合中心，图5中的齿形为测量的基准齿形。 

图1所示被加工蜗轮的参数及技术要求是：1、主要参数：蜗轮副中心距：156±0.02、轴向模数4.958、齿数50、公称节圆螺旋升角4°25′22″、螺旋方向左、压力角15°、相啮合的蜗杆节圆直径φ64.1、相啮合的蜗杆头数1、精度等级4－D；2、技术要求：a、相邻周节极限差值0.0055；b、周节的 极限累积误差0.022；c、相啮合蜗杆接触面在齿长上不下于75%，齿高上不下于60%；本段中，除了齿数以外，未注明单位的数字的单位均为mm。 

蜗轮齿部的加工方法包括以下步骤： 

一、蜗轮齿部圆弧加工 

使用数控车床，车R26.5至图纸要求； 

二、计算滚刀搬角及滚刀中心至蜗轮中心的中心距 

计算滚刀搬角的步骤包括： 

A、计算蜗杆节圆直径d_杆节： 

式中：L：蜗轮蜗杆啮合中心距、M轴：蜗轮的轴向模数、Z：蜗轮齿数； 

B、计算蜗杆节圆位置法向齿厚S_杆节：， 

式中：S_杆分：蜗杆分度圆位置法向齿厚、d_杆分:蜗杆分度圆直径、d_杆节:蜗杆节圆直径、a_左：蜗杆法向齿厚左侧压力角、a_右：蜗杆法向齿厚右侧压力角； 

C、计算滚刀节圆直径d_刀节： 

式中：S_刀节：滚刀节圆位置法向齿厚、S_刀分：滚刀分度圆位置法向齿厚、 

d_刀分：滚刀分度圆直径； 

D、计算蜗杆节圆位置公称螺旋升角λf_杆： 

E、计算蜗杆节圆位置公称螺旋升角λf_刀： 

F、角度补偿： 

λf_杆－λf_刀； 

补偿滚刀中心至蜗轮中心的中心距L_刀的计算为： 

中心距补偿为

三、蜗轮齿部粗滚齿加工 

以蜗轮下面为基面：找正外圆，对准中心高，使用大直径蜗轮滚刀在滚齿机床上根据计算好的角度补偿和中心距补偿安装刀具，进行粗滚齿，节圆齿厚留量1.5㎜； 

四、蜗轮齿部半精滚齿加工 

为了确保精度要求，减少与工作台主轴的装配误差将粗滚齿后的蜗轮与工作台主轴装在一起进行后序加工。 

以工作台底面为基面：找正外圆，对准中心高，保证中心距155±0.02尺寸，使用大直径蜗轮滚刀，进行半精滚齿，节圆齿厚留量1㎜； 

五、蜗轮齿部精滚齿加工 

以工作台底面为基面：找正外圆在±0.005以内，外锥跳动在0.005以内，对准中心高，保证中心距155±0.02尺寸，使用大直径蜗轮滚刀精滚齿至要求； 

六、蜗轮齿部垳磨加工 

以工作台主轴下端面为基面找正外圆在±0.005以内，外锥跳动在0.005以内，对准中心高，保证中心距155±0.02尺寸，使用垳磨蜗杆垳磨齿部，与配偶蜗杆配接触面至图纸要求。 

采用本发明的加工方法，蜗轮齿部的半精加工、精加工和垳磨加工均与工作台主轴装在一起进行加工，为确保精度要求，减少与工作台主轴的装配误差提供了保证；特别是使用大直径蜗轮滚刀加工的蜗轮齿部，轮齿曲率半径稍大于蜗杆的曲率半径，使得蜗轮齿面与蜗杆呈鼓形接触，接触区较短且在齿部中间接触，这样加上负荷后由于弹性变形，使接触面加长，同时接触点首先是齿的中心位置，随着载荷的增加而接触区逐渐加长并向齿的两端扩展，故轮齿两端受力好，抗弯强度高，接触面容易形成油膜，提高了齿面的抗胶合能力和耐磨性，使其运动精度、平稳性精度、接触精度明显提高，同时也使装配时配接触面更加容易，从而不但提高了工艺水平和操作能力并降 低了成本，缩短了生产周期；而且达到了设计要求。从而使精密蜗轮副的接触面、传动噪音及承载能力等精度都得到显著提升，各项指标均达标，得到了预期的效果。 

尽管上面结合附图对本专利的优选实施例进行了描述，但是本专利并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本专利的启示下，在不脱离本专利宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本专利的保护范围之内。 

Claims (2)

1.一种蜗轮齿部的加工方法，包括： 

S1、蜗轮齿部圆弧加工； 

S2、计算滚刀搬角及滚刀中心至蜗轮中心的中心距； 

S3、蜗轮齿部粗滚齿加工； 

S4、蜗轮齿部半精滚齿加工； 

S5、蜗轮齿部精滚齿加工； 

S6、蜗轮齿部垳麽加工； 

其中，S3、S4、S5、S6均在滚齿机上完成，并采用同一基准面； 

S3、S4、S5中的蜗轮齿部滚齿加工使用的蜗轮滚刀为大直径蜗轮滚刀，所述大直径蜗轮滚刀分度圆直径比与蜗轮相配合的蜗杆节圆直径加大2%-3%。 

2.根据权利要求1所述的蜗轮齿部的加工方法，其特征是：S2中， 

计算滚刀搬角的步骤包括： 

A、计算蜗杆节圆直径d_杆节： 

式中：L：蜗轮蜗杆啮合中心距、M轴：蜗轮的轴向模数、Z：蜗轮齿数； 

B、计算蜗杆节圆位置法向齿厚S_杆节：， 

式中：S_杆分：蜗杆分度圆位置法向齿厚、d_杆分:蜗杆分度圆直径、d_杆节:蜗杆节圆直径、a_左：蜗杆法向齿厚左侧压力角、a_右：蜗杆法向齿厚右侧压力角； 

C、计算滚刀节圆直径d_刀节： 

式中：S_刀节：滚刀节圆位置法向齿厚、S_刀分：滚刀分度圆位置法向齿厚、 

d_刀分：滚刀分度圆直径； 

D、计算蜗杆节圆位置公称螺旋升角λf_杆： 

E、计算蜗杆节圆位置公称螺旋升角λf_刀： 

F、角度补偿： 

λf_杆－λf_刀； 

补偿滚刀中心至蜗轮中心的中心距L_刀的计算包括：中心距补偿

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