CN106909729B - 双锥面包络环面蜗杆砂轮的调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及二次包络环面蜗杆副制造技术领域，公开了一种双锥面包络环面蜗杆砂轮的调整方法，在加工环面蜗杆齿面时，通过调整双锥砂轮和环面蜗杆之间的砂轮距以及双锥砂轮两侧母线到左、右侧基准面的偏置距，确定双锥砂轮和环面蜗杆的相对位置，使双锥砂轮和环面蜗杆按照给定的传动比相对运动，即可获得双锥面包络环面蜗杆齿面，采用齿形角相同、直径不同的双锥砂轮，可实现不同参数环面蜗杆齿面的加工。

Description

双锥面包络环面蜗杆砂轮的调整方法

技术领域

本发明属于二次包络环面蜗杆副制造技术领域，具体涉及一种双锥面包络环面蜗杆砂轮的调整方法。

背景技术

在环面蜗杆传动领域中，应用较广泛的是平面二次包络环面蜗杆副和双锥面二次包络环面蜗杆副，其中，双锥面二次包络环面蜗杆副中环面蜗杆齿面由双锥砂轮的两侧锥面分别加工，由于双锥砂轮两侧锥面都是加工面，当加工环面蜗杆不同侧齿面时，环面蜗杆或双锥砂轮不必掉头，可降低辅助时间，同时，在多头小传动比的情况下，由双锥砂轮加工出的环面蜗杆能够有效避免根切和边齿顶变尖的问题。董学朱编著的《环面蜗杆传动设计和修形》关于双锥面二次包络环面蜗杆的成形原理及修形理论，是目前双锥面二次包络环面蜗杆制造的理论基础；申请号为201010220134.6的专利“双锥面包络环面蜗杆数控磨床”中，公开了一种双锥面包络环面蜗杆的数控磨床，在加工具有倾角β修形的环面蜗杆齿面时，如图3(a)所示，通过控制磨头上的横向进给拖板沿A轴进给，确定双锥砂轮和环面蜗杆的相对位置。该专利的不足之处是在横向进给拖板沿A轴进给加工环面蜗杆齿面时，会同时产生垂直于环面蜗杆轴向上的Δb修形，因此，加工出的是具有倾角β和Δb综合修形的环面蜗杆齿面，无法实现单独β角修形的环面蜗杆齿面的加工。针对目前双锥面包络环面蜗杆副加工现状，本文提出一种双锥面包络环面蜗杆砂轮的调整方法，为双锥面二次包络环面蜗杆副标准化生产及推广应用提供技术支持。

发明内容

本发明的目的是要提供一种双锥面包络环面蜗杆砂轮的调整方法，通过调整双锥砂轮与环面蜗杆的相对位置，采用齿形角相同、直径不同的双锥砂轮磨削不同参数环面蜗杆齿面。

双锥面包络环面蜗杆砂轮的调整方法，包括：

环面蜗杆(1)由安装在基准台(3)上的双锥砂轮(2)的母线形成的产形面展成出左、右侧齿面，其中基准台(3)上设置有左侧基准面(4)、右侧基准面(5)和后基准面(6)，与环面蜗杆(1)相啮合的蜗轮主基圆直径为d_b、蜗轮分度圆直径为d₂，环面蜗杆(1)的喉部根圆直径为d_f1、喉部分度环面法向齿槽宽为e_n1，环面蜗杆副的中心距为a、传动比为i₁₂，所用双锥砂轮(2)的齿形角为α_d、直径为d_d；

设定环面蜗杆(1)的旋转轴线为S₁，双锥砂轮(2)的自转轴线为S₀，由两平行轴线S₀和S₁确定基面M，与环面蜗杆(1)相啮合的蜗轮主基圆位于基面M内，圆心为O₂，过O₂点且垂直于基面M确定轴线S₂，过O₂点且垂直于轴线S₁确定环面蜗杆喉部中间平面N，平面N与轴线S₀相交于O点、与轴线S₁相交于O₁点，O₁O₂的距离为中心距a，O₁O的距离为砂轮距b，如图1所示，砂轮距b的计算公式如下：

基准台(3)上的左侧基准面(4)和右侧基准面(5)垂直于基面M并关于环面蜗杆喉部中间平面N对称、且两侧基准面的夹角为2α_d，后基准面(6)垂直于直线OO₂、由给定O点与后基准面(6)的距离c确定，后基准面(6)同基面M的交线与左侧基准面(4)和右侧基准面(5)分别相交于P点和Q点，P点与Q点距离为d，由参数2α_d、c和d确定基准台(3)上的左侧基准面(4)和右侧基准面(5)，双锥砂轮(2)在基面M内的两侧母线到左侧基准面(4)和右侧基准面(5)的距离相等、均为偏置距δ，如图1所示，偏置距δ的计算公式如下：

根据计算出的砂轮距b值，沿O₁O₂直线调整双锥砂轮(2)，确定磨削深度，根据计算出的偏置距δ值，沿轴线S₀调整双锥砂轮(2)，满足双锥砂轮(2)的母线与蜗轮主基圆相切的环面蜗杆齿面成形原理，加工左、右侧齿面时，使双锥砂轮(2)在基面M内的两侧母线与相应侧基准面的偏置距δ相等，保证环面蜗杆喉部齿槽的对称性；

通过调整砂轮距b和偏置距δ，确定双锥砂轮(2)与环面蜗杆(1)的相对位置后，环面蜗杆(1)以角速度ω₁绕轴线S₁旋转，双锥砂轮(2)和基准台(3)一起以角速度ω₂＝ω₁/i₁₂绕轴线S₂旋转，当双锥砂轮(2)绕自转轴线S₀以角速度ω₀旋转时，即可由双锥砂轮(2)的母线形成的产形面展成环面蜗杆(1)的左、右侧齿面，获得双锥面包络环面蜗杆齿面。

上述的双锥面包络环面蜗杆砂轮的调整方法，加工环面蜗杆(1)时，使双锥砂轮(2)和基准台(3)一起绕直线OO₂旋转倾角β，当加工右旋环面蜗杆(1)时，双锥砂轮(2)的倾角β>0°，当加工左旋环面蜗杆(1)时，双锥砂轮(2)则反方向旋转，此时倾角β<0°，通过调整砂轮距b、偏置距δ和倾角β，确定双锥砂轮(2)与环面蜗杆(1)的相对位置，获得具有倾角β修形的双锥面包络环面蜗杆齿面，可增大环面蜗杆副啮合接触区，提高啮合质量，图2是加工右旋环面蜗杆(1)时，双锥砂轮(2)沿O₂到O方向的投影剖视图，图中倾角β>0°。

当环面蜗杆副的中心距增大时，环面蜗杆(1)的喉部根圆直径及全齿高相应增大，为了加工出环面蜗杆(1)的全齿面，双锥砂轮(2)的齿形角α_d保持不变、直径d_d相应增加，实现齿形角相同、直径不同的双锥砂轮磨削不同参数环面蜗杆齿面的目的。

上述的双锥面包络环面蜗杆砂轮的调整方法，由齿形角α_d、直径d_d的双锥盘铣刀代替双锥砂轮(2)，通过调整砂轮距b、偏置距δ和倾角β，确定双锥盘铣刀与环面蜗杆(1)的相对位置，可实现环面蜗杆(1)左、右侧齿面的铣削加工，获得双锥面包络环面蜗杆齿面，这种铣削加工双锥面包络环面蜗杆齿面的方法，可取代精车工序，节省加工时间，提高产品生产效率。

本发明的有益效果是提供了一种双锥面包络环面蜗杆砂轮的调整方法，通过调整双锥砂轮与环面蜗杆间的砂轮距以及偏置距，确定双锥砂轮和环面蜗杆的相对位置，使双锥砂轮和环面蜗杆按照传动比i₁₂相对运动，采用齿形角相同、直径不同的双锥砂轮，实现不同参数环面蜗杆齿面的磨削加工，有利于产品的标准化和系列化。

附图说明

图1为本发明双锥面包络环面蜗杆砂轮的调整方法原理图；

图2为本发明双锥面包络环面蜗杆砂轮的调整方法砂轮倾角调整原理图；

图3为已有技术与本发明双锥砂轮倾角调整原理对比示意图；

图中：1--环面蜗杆，2--双锥砂轮，3--基准台，4--左侧基准面，5--右侧基准面，6--后基准面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

图1所示的双锥面包络环面蜗杆砂轮的调整方法原理图，本实施例所用的环面蜗杆已经完成齿面的粗加工，双锥面包络环面蜗杆砂轮的调整方法，包括：

环面蜗杆(1)由安装在基准台(3)上的双锥砂轮(2)的母线形成的产形面展成出左、右侧齿面，其中基准台(3)上设置有左侧基准面(4)、右侧基准面(5)和后基准面(6)，与环面蜗杆(1)相啮合的蜗轮主基圆直径为d_b、蜗轮分度圆直径为d₂，环面蜗杆(1)的喉部根圆直径为d_f1、喉部分度环面法向齿槽宽为e_n1，环面蜗杆副的中心距为a、传动比为i₁₂，所用双锥砂轮(2)的齿形角为α_d、直径为d_d；

实施例1：环面蜗杆副的中心距a＝240mm、传动比i₁₂＝40，环面蜗杆(1)头数Z₁＝1、旋向为右旋、喉部根圆直径d_f1＝61mm、喉部分度环面法向齿槽宽e_n1＝17.58mm，与其相啮合的蜗轮齿数Z₂＝40、端面模数m_t＝10mm、主基圆直径d_b＝153.20mm、分度圆直径为d₂＝400mm，双锥砂轮(2)的齿形角α_d＝20°、直径d_d＝160mm；

设定环面蜗杆(1)的旋转轴线为S₁，双锥砂轮(2)的自转轴线为S₀，由两平行轴线S₀和S₁确定基面M，与环面蜗杆(1)相啮合的蜗轮主基圆位于基面M内，圆心为O₂，过O₂点且垂直于基面M确定轴线S₂，过O₂点且垂直于轴线S₁确定环面蜗杆喉部中间平面N，平面N与轴线S₀相交于O点、与轴线S₁相交于O₁点，O₁O₂的距离为中心距a，O₁O的距离为砂轮距b，如图1所示，砂轮距b的计算公式如下：

通过上式计算出的砂轮距b＝129.5mm；

基准台(3)上的左侧基准面(4)和右侧基准面(5)垂直于基面M并关于环面蜗杆喉部中间平面N对称、且两侧基准面的夹角为2α_d，后基准面(6)垂直于直线OO₂、由给定O点与后基准面(6)的距离c确定，后基准面(6)同基面M的交线与左侧基准面(4)和右侧基准面(5)分别相交于P点和Q点，P点与Q点距离为d，由参数2α_d、c和d确定基准台(3)上的左侧基准面(4)和右侧基准面(5)，双锥砂轮(2)在基面M内的两侧母线到左侧基准面(4)和右侧基准面(5)的距离相等、均为偏置距δ，如图1所示，偏置距δ的计算公式如下：

基准台(3)的设计参数：左侧基准面(4)和右侧基准面(5)的夹角为2α_d＝40°，设定O点与后基准面(6)的距离为c＝240mm，给定P点与Q点距离为d＝280mm，根据上式计算出的偏置距δ＝10.602mm；

根据计算出的砂轮距b值，沿O₁O₂直线调整双锥砂轮(2)，确定磨削深度，依据《环面蜗杆传动设计和修形》关于双锥面二次包络环面蜗杆的成形原理，根据计算出的偏置距δ值，沿轴线S₀调整双锥砂轮(2)，满足双锥砂轮(2)的母线与蜗轮主基圆相切的环面蜗杆齿面成形原理，分别加工左、右侧齿面时，使双锥砂轮(2)在基面M内的两侧母线与相应侧基准面的偏置距δ相等，保证环面蜗杆喉部齿槽的对称性(如图1所示)。

通过调整砂轮距b和偏置距δ，确定双锥砂轮(2)与环面蜗杆(1)的相对位置后，环面蜗杆(1)以角速度ω₁绕轴线S₁旋转，双锥砂轮(2)和基准台(3)一起以角速度ω₂＝ω₁/i₁₂绕轴线S₂旋转，当双锥砂轮(2)绕自转轴线S₀以角速度ω₀旋转时，即可由双锥砂轮(2)的母线形成的产形面展成环面蜗杆(1)的左、右侧齿面，获得双锥面包络环面蜗杆齿面(如图1所示)。

图2所示的双锥面包络环面蜗杆砂轮的调整方法砂轮倾角调整原理图，加工环面蜗杆(1)时，使双锥砂轮(2)和基准台(3)一起绕直线OO₂旋转倾角β，当加工右旋环面蜗杆(1)时，双锥砂轮(2)的倾角β>0°，图2是加工右旋环面蜗杆(1)时，双锥砂轮(2)沿O₂到O方向的投影剖视图，图中倾角β>0°；当加工左旋环面蜗杆(1)时，双锥砂轮(2)则反方向旋转，此时倾角β<0°；依据《环面蜗杆传动设计和修形》关于双锥面二次包络环面蜗杆的修形理论，现有技术，申请号为201010220134.6的专利“双锥面包络环面蜗杆数控磨床”中，公开了一种双锥面包络环面蜗杆的数控磨床，在加工具有倾角β修形的环面蜗杆齿面时，如图3(a)所示，通过控制磨头上的横向进给拖板沿A轴进给，确定双锥砂轮和环面蜗杆的相对位置，在横向进给拖板沿A轴进给加工环面蜗杆齿面时，会同时产生垂直于环面蜗杆轴向上的Δb修形，因此，加工出的是具有倾角β和Δb综合修形的环面蜗杆齿面，无法实现单独β角修形的环面蜗杆齿面的加工。针对该问题，本发明双锥面包络环面蜗杆砂轮的调整方法，通过调整双锥砂轮(2)沿其自转轴线S₀移动，确定双锥砂轮和环面蜗杆相对位置，如图3(b)所示，避免了Δb修形，可实现单独β角修形的环面蜗杆齿面的加工。

对于实施例1中的右旋环面蜗杆(1)，为提高环面蜗杆副啮合质量，选取双锥砂轮(2)旋转倾角β＝10°，此时，蜗轮主基圆直径d_b＝155.03mm和喉部分度环面法向齿槽宽为e_n1＝17.31发生变化，环面蜗杆(1)其余参数不变，计算出砂轮距b＝129.5mm，偏置距δ＝10.727mm，按照上述相同的方法，通过调整砂轮距b、偏置距δ和倾角β，确定双锥砂轮(2)与环面蜗杆(1)的相对位置，获得具有倾角β修形的双锥面包络环面蜗杆齿面，可增大环面蜗杆副啮合接触区，提高啮合质量。

当环面蜗杆副的中心距增大时，环面蜗杆(1)的喉部根圆直径及全齿高相应增大，为了加工出环面蜗杆(1)的全齿面，双锥砂轮(2)的齿形角α_d保持不变、直径d_d相应增加，实现齿形角相同、直径不同的双锥砂轮磨削不同参数环面蜗杆齿面的目的。

实施例2：增大环面蜗杆副的中心距a＝400mm、传动比i₁₂＝40，环面蜗杆(1)头数Z₁＝1、旋向为右旋、喉部根圆直径d_f1＝110.3mm，与其相啮合的蜗轮齿数Z₂＝40、端面模数m_t＝16.5mm、分度圆直径为d₂＝660mm，双锥砂轮(2)的齿形角α_d＝20°、直径d_d＝350mm，选取双锥砂轮(2)的倾角β＝10°，计算出环面蜗杆(1)喉部分度环面法向齿槽宽e_n1＝28.59mm、蜗轮主基圆直径d_b＝259.50mm，基准台(3)的参数2α_d、c和d保持不变，计算出砂轮距b＝169.85mm，偏置距δ＝1.889mm，按照上述相同的调整方法，通过调整砂轮距b、偏置距δ和倾角β，确定双锥砂轮(2)与环面蜗杆(1)的相对位置，获得双锥面包络环面蜗杆齿面。

图1所示的双锥面包络环面蜗杆砂轮的调整方法原理图，对于实施例2，由齿形角α_d＝20°、直径d_d＝350mm的双锥盘铣刀代替双锥砂轮(2)，根据实施例2中计算出的砂轮距b＝169.85mm、偏置距δ＝1.889mm和选取的倾角β＝10°，确定双锥盘铣刀与环面蜗杆(1)的相对位置，环面蜗杆(1)以角速度ω₁绕轴线S₁旋转，双锥盘铣刀和基准台(3)一起以角速度ω₂＝ω₁/i₁₂绕轴线S₂旋转，当双锥盘铣刀绕自转轴线S₀以角速度ω₀旋转时，即可由双锥盘铣刀铣削出环面蜗杆(1)的左、右侧齿面，获得双锥面包络环面蜗杆齿面，可实现环面蜗杆(1)左、右侧齿面的铣削加工，获得双锥面包络环面蜗杆齿面，这种铣削加工双锥面包络环面蜗杆齿面的方法，可取代精车工序，节省加工时间，提高产品生产效率。

Claims (3)

1.双锥面包络环面蜗杆砂轮的调整方法，其特征在于，包括：

环面蜗杆(1)由安装在基准台(3)上的双锥砂轮(2)的母线形成的产形面展成出左、右侧齿面，其中基准台(3)上设置有左侧基准面(4)、右侧基准面(5)和后基准面(6)，与环面蜗杆(1)相啮合的蜗轮主基圆直径为d_b、蜗轮分度圆直径为d₂，环面蜗杆(1)的喉部根圆直径为d_f1、喉部分度环面法向齿槽宽为e_n1，环面蜗杆副的中心距为a、传动比为i₁₂，所用双锥砂轮(2)的齿形角为α_d、直径为d_d；

设定环面蜗杆(1)的旋转轴线为S₁，双锥砂轮(2)的自转轴线为S₀，由两平行轴线S₀和S₁确定基面M，与环面蜗杆(1)相啮合的蜗轮主基圆位于基面M内，圆心为O₂，过O₂点且垂直于基面M确定轴线S₂，过O₂点且垂直于轴线S₁确定环面蜗杆喉部中间平面N，平面N与轴线S₀相交于O点、与轴线S₁相交于O₁点，O₁ O₂的距离为中心距a，O₁ O的距离为砂轮距b，砂轮距b的计算公式如下：

基准台(3)上的左侧基准面(4)和右侧基准面(5)垂直于基面M并关于环面蜗杆喉部中间平面N对称、且两侧基准面的夹角为2α_d，后基准面(6)垂直于直线OO₂、由给定O点与后基准面(6)的距离c确定，后基准面(6)同基面M的交线与左侧基准面(4)和右侧基准面(5)分别相交于P点和Q点，P点与Q点距离为d，由参数2α_d、c和d确定基准台(3)上的左侧基准面(4)和右侧基准面(5)，双锥砂轮(2)在基面M内的两侧母线到左侧基准面(4)和右侧基准面(5)的距离相等、均为偏置距δ，偏置距δ的计算公式如下：

根据计算出的砂轮距b值，沿O₁O₂直线调整双锥砂轮(2)，确定磨削深度，根据计算出的偏置距δ值，沿轴线S₀调整双锥砂轮(2)，满足双锥砂轮(2)的母线与蜗轮主基圆相切的环面蜗杆齿面成形原理，加工左、右侧齿面时，使双锥砂轮(2)在基面M内的两侧母线与相应侧基准面的偏置距δ相等，保证环面蜗杆喉部齿槽的对称性；

通过调整砂轮距b和偏置距δ，确定双锥砂轮(2)与环面蜗杆(1)的相对位置后，环面蜗杆(1)以角速度ω₁绕轴线S₁旋转，双锥砂轮(2)和基准台(3)一起以角速度ω₂＝ω₁/i₁₂绕轴线S₂旋转，当双锥砂轮(2)绕自转轴线S₀以角速度ω₀旋转时，即可由双锥砂轮(2)的母线形成的产形面展成环面蜗杆(1)的左、右侧齿面，获得双锥面包络环面蜗杆齿面。

2.根据权利要求1所述的双锥面包络环面蜗杆砂轮的调整方法，其特征在于，加工环面蜗杆(1)时，使双锥砂轮(2)和基准台(3)一起绕直线OO₂旋转倾角β，当加工右旋环面蜗杆(1)时，双锥砂轮(2)的倾角β>0°，当加工左旋环面蜗杆(1)时，双锥砂轮(2)则反方向旋转，此时倾角β<0°，通过调整砂轮距b、偏置距δ和倾角β，确定双锥砂轮(2)与环面蜗杆(1)的相对位置，获得具有倾角β修形的双锥面包络环面蜗杆齿面。

3.根据权利要求1所述的双锥面包络环面蜗杆砂轮的调整方法，其特征在于，由齿形角α_d、直径d_d的双锥盘铣刀代替双锥砂轮(2)，可实现环面蜗杆(1)左、右侧齿面的铣削加工，获得双锥面包络环面蜗杆齿面。

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