CN1078931A - 环面蜗杆成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的是环面蜗杆的一种加工方法。它
在数控环面蜗杆磨床上,采用偏置圆弧回转面为母面
的砂轮包络环面蜗杆,并以变传动比方式修整成型,
它不发生干涉现象,既可加工大速比单头蜗杆,也可
加工小速比多头蜗杆,考虑了受载后,轮齿发生弹性
变形能在较大承载状态下工作,改善应力集中状态,
创造更好的油膜形成条件,其技术经济价值大大超过
常规加工方法。
Description
本发明涉及的是环面蜗杆的一种加工方法。
环面蜗杆(Hourg Lass)应用较为普遍的是切削成型的亨德利(Hlndley)蜗杆或称直线齿环面蜗杆。加工这种蜗杆的方法主要是采用直线刃切刀,,切刀的切削刃(延长线)与“主基圆”相切,并绕主基圆回转运动,蜗杆旋转动。为加工出整个螺旋面齿形还有纵向进给、横向进给运动,该方法所形成的蜗杆传动副齿面啮合区较小,一般在50%左右,油膜保持力减小,面压增大,产生局部磨损,降低耐用度和传动效率,直接影响承载能力。
在昭50-19688中公开了一种平面包络环面蜗杆的成型方法,它采用平面砂轮磨削成型,砂轮的母平面与“主基圆”相切,并绕此圆回转运动,蜗杆、砂轮绕各自的轴线旋转运动。加工中蜗杆与砂轮间的速比为定值,所成型的蜗杆传动副齿面有效接触区扩大,几乎布满全齿,大大提高了蜗杆与蜗轮的齿面承载能力,而且齿面可以淬硬磨削,齿面光洁度高、油膜形成条件好,但不足之处在于:加工小速比多头蜗杆时会发生干涉现象,蜗杆齿根有根切,齿顶也变尖,削弱了牙齿的强度。
本发明的目的在于避免现有技术的不足之处,而提供一种无干涉现象的环面蜗杆的成型方法。
可采取以下的技术方案实现目的。在数控环面蜗杆磨床上,采用偏置圆弧回转面为母面的砂轮包络环面蜗杆,并以变传动比方式修整成型,即可获得既无干涉现象,又具有较理想齿形的环面蜗杆。
结合附图实施例对本技术方案的内容作进一步详述。
图1是环面蜗杆包络成型示意图。
图2是形成偏置圆弧回转面砂轮示意图。
图3是图2的右侧视图。
图4是图2的顶视图。
图5(1)是蜗轮连续四齿有限元网络图。
图5(2)是蜗轮受载四齿位移对比图。
图6(1)是蜗杆有限元网络图。
图6(2)是蜗杆受载变形对比图。
图7是与本环面蜗杆啮合的蜗轮副第1齿受载变形图。
图8是与本环面蜗杆啮合的蜗轮副第2齿受载变形图。
图9是与本环面蜗杆啮合的蜗轮副第3齿受载变形图。
图10是与本环面蜗杆啮合的蜗轮副第4齿受载变形图。
图11-14分别是蜗轮副第1-4齿的齿面接触迹示意图。
图15-18是对应于蜗轮第1-4齿的蜗杆螺旋面受力状态示意图。
图19是本环面蜗杆螺旋面成型修整示意图。
本发明提出的蜗杆成型母面是一个偏置圆弧回转面∑(2),它们的坐标、运动关系如附图1所示。蜗杆工件以ω1角速度绕K1(O1)轴旋转,具有∑(2)母面的砂轮以ω2的角速度绕自身轴线旋转,砂轮的母平面与主基圆相切以ω3角速度绕主基圆[K2(O2)轴]回转。砂轮与蜗杆的相对位置及它们的运动关系遵从展成加工的要求。
为形成砂轮偏置圆弧回转面,可采用图2所示方式,绕OZ轴旋转的偏置刀具-金刚笔尖D在砂轮表面形成圆弧c-c,砂轮同时绕自身轴线a-a旋转,就能形成偏置圆弧c-c的回转面∑(2)采用其它方式,形成不同于图2的偏置圆弧回转面砂轮,用它们包络环面蜗杆均能满足本发明对砂轮刀具的要求。
如果在YOZ平面中调整圆弧c-c的旋转轴线OZ与砂轮轴线a-a间的夹角γ,则可改变砂轮偏置圆弧回转面∑(2)的锥角。
如果在XOZ平面中调整圆弧c-c的旋转轴线OZ与砂轮轴线a-a间的夹角δ,则可改变砂轮偏置圆弧回转面∑(2)的曲率。
通常γ、δ的调整范围为:
-10°<γ<0°,0°<γ<90°
-30°<δ<0°,0°<δ<30°。
采用偏置圆弧回转面(砂轮)作为母面的成型方法的磨削过程,充分考虑到受载后的变形,本发明以变传动比修整成型。图5(1)、5(2),图6(1)、6(2)分别为蜗轮、蜗杆受载前后对比图,它们是偏置圆弧回转面包络环面蜗轮副连续4齿受载情况下,按接触强度的有限元分析数值解的有限元网络图。根据这种分析,在额定载荷下同时受力的四个齿中,变形量最大的是第1齿,第2齿、第3齿、…依次减小,即蜗杆与蜗轮在受载接触时,第1齿的承载最大,依次递减,直至退出啮合。这些说明蜗杆蜗轮啮合时,轮齿发生弹性变形,必须在蜗杆成型时,注入一个修整量j,使加工成型的蜗杆承受重载时,齿面变形均匀化。
本成型方法在数控四轴联动蜗杆磨床上、配合蜗杆传动的接触强度有限元计算软件进行加工效果最为理想。设定蜗杆轴的旋转角为φ1,砂轮转角为φ2,它们间的速比为1=φ1/φ2。
当采用变传比修整成型时,速比遵循:
1=dφ1/dφ2
此时的φ2=f1(φ1)可依下式求解:
φ2=a+b( (φ1)/(N) )+c( (φ1)/(N) )2+d( (φ1)/(N) )3+e( (φ1)/(N) )4+f( (φ1)/(N) )5
式中N为蜗杆与蜗轮的传动比,系数a、b、c、d、e、f可通过解一元五次方程求得。根据蜗杆蜗轮接触强度的三维有限元法计算结果,加工时,给定一个蜗杆转角φ1,确定一个砂轮回转角φ2,蜗杆螺旋面沿法向方向修形,其修整量j自啮入端开始切削,在齿长方向逐渐减薄,呈楔形状修形。对应不同的蜗杆,j的范围为0.005mm-5mm之间。
例:中心距a=125mm,传动比N=40的环面蜗杆传动副,在受载状态下按三维有限元进行强度计算。蜗轮连续四齿及蜗杆受载前的网络如图5(1)、6(1)所示,其受载后变形如图5(2)及6(2)所示。图7-图10是与环面蜗杆啮合的蜗轮副的第1齿-第4齿的受载变形图,其齿面接触迹如图11-14所示。对应于蜗轮第1齿-第4齿蜗杆螺旋面受力状态如图15-18所示,对应的蜗轮轮齿变形位移量如下:(表A)
第一齿:
节点号 | 530 | 532 | 534 | 536 | 538 |
位移量△X | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 |
位移量△Y1 | 0.008 | 0.008 | 0.008 | 0.008 | 0.008 |
位称量△Z | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 |
第二齿:
节点号 | 549 | 551 | 553 | 555 | 557 |
位移量△X | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 |
位移量△Y2 | 0.003 | 0.004 | 0.003 | 0.000 | 0.002 |
位移量Z | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 |
第三齿:
节点号 | 568 | 570 | 572 | 574 | 576 |
位移量△X | 0.000 | 0.000 | 0.001 | 0.000 | 0.000 |
位移量△Y3 | 0.003 | 0.002 | 0.000 | 0.000 | 0.001 |
位移量△Z | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 |
第四齿:
节点号 | 587 | 589 | 591 | 593 | 595 |
位移量△X | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 |
位移量△Y4 | 0.002 | 0.001 | 0.001 | 0.000 | 0.001 |
位移量△Z | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 |
在额定载荷下,同时受力的四个齿中,第1齿沿y轴位移量最大0.008mm,其它齿依次递减,直至退出啮合。
相应的蜗轮齿面应力量值如下表:
第一齿齿面节点应力分布 (KG/CM2)
节点号 | 530 | 532 | 534 | 536 | 538 |
节点应力 | 23.0 | 30.5 | 25.0 | 49.0 | 67.0 |
节点号 | 454 | 456 | 458 | 460 | 462 |
节点应力 | 34.0 | 64.76 | 28.25 | 134.5 | 77.5 |
节点号 | 378 | 380 | 382 | 384 | 386 |
节点应力 | 113.0 | 158.25 | 74.5 | 393.0 | 123.5 |
节点号 | 302 | 304 | 306 | 308 | 310 |
节点应力 | 312.5 | 400.0 | 195.5 | 606.25 | 184.0 |
节点号 | 226 | 228 | 230 | 232 | 234 |
节点应力 | 443.5 | 493.25 | 379.25 | 673.5 | 459.5 |
节点号 | 161 | 162 | 163 | 164 | 165 |
节点应力 | 442.7 | 520.5 | 398.7 | 549.8 | 284.7 |
第二齿齿面节点应力分布 (KG/CM2)
节点号 | 549 | 551 | 553 | 555 | 557 |
节点应力 | 384.0 | 147.5 | 566.0 | 335.0 | 342.0 |
节点号 | 473 | 475 | 477 | 479 | 481 |
节点应力 | 642.5 | 227.0 | 644.0 | 335.0 | 287.5 |
节点号 | 397 | 399 | 401 | 403 | 405 |
节点应力 | 450.0 | 312.75 | 632.25 | 293.5 | 250.0 |
节点号 | 321 | 323 | 325 | 327 | 329 |
节点应力 | 475.0 | 248.0 | 734.5 | 364.75 | 267.5 |
节点号 | 245 | 247 | 249 | 251 | 253 |
节点应力 | 571.0 | 347.75 | 753.75 | 368.5 | 550.5 |
节点号 | 176 | 177 | 178 | 179 | 180 |
节点应力 | 550.7 | 245.8 | 576.3 | 283.7 | 419.7 |
第三齿齿面节点应力分布 (KG/CM2)
节点号 | 568 | 570 | 572 | 574 | 576 |
节点应力 | 60.0 | 142.5 | 231.0 | 217.5 | 105.0 |
节点号 | 492 | 494 | 496 | 498 | 500 |
节点应力 | 57.5 | 198.5 | 244.5 | 203.75 | 112.5 |
节点号 | 416 | 418 | 420 | 422 | 424 |
节点应力 | 91.0 | 197.0 | 266.75 | 203.0 | 150.0 |
节点号 | 340 | 342 | 344 | 346 | 348 |
节点应力 | 116.5 | 264.25 | 334.5 | 239.75 | 197.0 |
节点号 | 264 | 266 | 268 | 270 | 272 |
节点应力 | 117.0 | 292.5 | 400.0 | 271.5 | 149.0 |
节点号 | 191 | 192 | 193 | 194 | 195 |
节点应力 | 141.7 | 181.0 | 215.3 | 197.3 | 156.7 |
第四齿齿面节点应力分布 (KG/CM2)
节点号 | 587 | 589 | 591 | 593 | 595 |
节点应力 | 21.0 | 25.5 | 127.0 | 89.0 | 52.0 |
节点号 | 511 | 513 | 515 | 157 | 519 |
节点应力 | 17.5 | 38.8 | 119.75 | 107.8 | 48.0 |
节点号 | 435 | 437 | 439 | 441 | 443 |
节点应力 | 19.0 | 43.25 | 87.5 | 101.25 | 79.5 |
节点号 | 359 | 361 | 363 | 365 | 367 |
节点应力 | 49.5 | 81.0 | 119.0 | 108.0 | 74.0 |
节点号 | 283 | 285 | 287 | 289 | 291 |
节点应力 | 122.5 | 128.0 | 154.7 | 197.25 | 101.0 |
节点号 | 206 | 207 | 208 | 209 | 210 |
节点应力 | 135.0 | 137.3 | 223.0 | 226.0 | 121.33 |
在额定载荷下,同一瞬时蜗杆与蜗轮有多个齿进入啮合,但在各个轮齿上接触部位各不相同,蜗轮第1齿与蜗杆在位置1-1啮合,第二齿在2-2啮合,…蜗轮齿面第1齿受载后应力很大,且分布极不均匀,齿顶部位应力较小,齿根部应力较大。如蜗轮齿顶节点532、536,其齿面应力为30-50Kg/cm2,齿根节点162、164,其齿面应力为520-549Kg/cm2。对应蜗杆螺旋面则螺杆啮入端加载后应力分布较差,其螺旋齿顶应力分布较大,与蜗轮齿根部位对应,蜗杆螺纹齿顶受力状态如同悬臂梁,且h1>h2>h3>h4。因此,本环面蜗杆螺旋面的成型修整如图19所示。按表A所列举的数据,系数a、b、c、d、e、f的数值分别为:
a=-1175045
b=-1.028647×10-2
c=2.978511×10-4
d=2.642615×10-6
e=-2.529397×10-7
f=2.977254×10-9
蜗杆修整量j参照表A中的△Y对应修整,分别为:
j1=0.008、j2=0.005、j3=0.003、j4=0.001、…。
为加工出整个螺旋面齿形,还应有纵向进给,横向进给运动。
本技术方案相对现有技术具有如下优点:
1、由于它采用偏置圆弧回转面砂轮包络环面蜗杆,不发生干涉现象,即可加工大速比单头蜗杆也可加工小速比多头蜗杆。
2、受载后接触齿面能在较佳状态下工作,改善应力集中状态,创造更好的油膜形成条件,其技术经济价值大大超过常规加工方法。
Claims (3)
1、一种环面蜗杆的成型方法,蜗杆与砂轮作展成运动,其特征在于:它采用偏置圆弧回转面砂轮包络环面蜗杆,并以变传动比修整成型。
2、如权利要求1所述的环面蜗杆成型方法,其特征在于:砂轮的偏置圆弧回转面是由绕OZ轴旋转的偏置刀具D在砂轮表面形成圆弧c-c,砂轮同时绕自身轴线a-a旋转所形成的回转面∑(2);
圆弧c-c的旋转轴线与砂轮轴线间、改变砂轮回转面∑(2)锥角的夹角γ:
-10°<γ<0°,0°<γ<90°;
圆弧c-c的旋转轴线与砂轮轴线间、改变砂轮回转面∑(2)曲率的夹角δ:
-30°<δ<0°,0°<δ<30°。
3、如权利要求1、2所述的环面蜗杆成型方法,其特征在于:采用变传动比修整成型时,速比遵循:
1=dφ1/dφ2
N-蜗杆与蜗轮的传动比,
φ1-蜗杆轴的旋转角;
依下式求解φ2:
φ2=a+b( (φ1)/(N) )+c( (φ1)/(N) )2+d( (φ1)/(N) )3+e( (φ1)/(N) )4+f( (φ1)/(N) )5
a、b、c、d、e、f通过解一元五次方程求得;
蜗杆的螺旋面沿法线方向的修形量j自啮入端开始切削,在齿长方向逐渐减薄,呈楔形状修形。j=(0.005-5)mm。
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Country Status (1)
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CN (1) | CN1054562C (zh) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103273404A (zh) * | 2013-06-06 | 2013-09-04 | 萍乡市德博科技发展有限公司 | 一种涡轮增压器可变截面喷嘴环叶片的加工方法 |
CN103878446A (zh) * | 2013-01-23 | 2014-06-25 | 洛阳凯环精密机械有限公司 | 环面蜗杆小中心距磨削加工方法 |
CN105128289A (zh) * | 2015-09-09 | 2015-12-09 | 高精科技(苏州)有限公司 | 一种卷纸蜗杆及其注塑模具 |
CN105422794A (zh) * | 2015-11-25 | 2016-03-23 | 燕山大学 | 一种平面包络环面蜗杆β角变化曲线的确定方法 |
CN106064255A (zh) * | 2016-07-26 | 2016-11-02 | 上海合纵重工机械有限公司 | 一种均化平面包络环面蜗杆齿面磨削余量的方法 |
CN112296766A (zh) * | 2020-10-28 | 2021-02-02 | 西北工业大学 | 一种整体叶盘叶片型面的数控柔性抛光方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN86107189A (zh) * | 1986-10-13 | 1987-05-20 | 冶金部西安冶金机械厂 | 封闭曲面包络环面蜗杆的加工方法 |
JPH03223559A (ja) * | 1989-11-06 | 1991-10-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 鼓形ウオームギヤ |
-
1992
- 1992-05-16 CN CN92103572A patent/CN1054562C/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103878446A (zh) * | 2013-01-23 | 2014-06-25 | 洛阳凯环精密机械有限公司 | 环面蜗杆小中心距磨削加工方法 |
CN103878446B (zh) * | 2013-01-23 | 2016-03-02 | 洛阳凯环精密机械有限公司 | 环面蜗杆小中心距磨削加工方法 |
CN103273404A (zh) * | 2013-06-06 | 2013-09-04 | 萍乡市德博科技发展有限公司 | 一种涡轮增压器可变截面喷嘴环叶片的加工方法 |
CN103273404B (zh) * | 2013-06-06 | 2015-02-11 | 萍乡市德博科技发展有限公司 | 一种涡轮增压器可变截面喷嘴环叶片的加工方法 |
CN105128289A (zh) * | 2015-09-09 | 2015-12-09 | 高精科技(苏州)有限公司 | 一种卷纸蜗杆及其注塑模具 |
CN105128289B (zh) * | 2015-09-09 | 2017-07-18 | 高精科技(苏州)有限公司 | 一种卷纸蜗杆及其注塑模具 |
CN105422794A (zh) * | 2015-11-25 | 2016-03-23 | 燕山大学 | 一种平面包络环面蜗杆β角变化曲线的确定方法 |
CN106064255A (zh) * | 2016-07-26 | 2016-11-02 | 上海合纵重工机械有限公司 | 一种均化平面包络环面蜗杆齿面磨削余量的方法 |
CN106064255B (zh) * | 2016-07-26 | 2018-05-18 | 上海合纵重工机械有限公司 | 一种均化平面包络环面蜗杆齿面磨削余量的方法 |
CN112296766A (zh) * | 2020-10-28 | 2021-02-02 | 西北工业大学 | 一种整体叶盘叶片型面的数控柔性抛光方法 |
CN112296766B (zh) * | 2020-10-28 | 2022-06-10 | 西北工业大学 | 一种整体叶盘叶片型面的数控柔性抛光方法 |
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
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C15 | Extension of patent right duration from 15 to 20 years for appl. with date before 31.12.1992 and still valid on 11.12.2001 (patent law change 1993) | ||
OR01 | Other related matters | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
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