CN108058000B - 一种zc型蜗杆-蜗轮副的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种ZC型蜗杆‑蜗轮副的加工方法，蜗杆的加工包括：(a)加工蜗杆中心孔，以中心孔为定位基准，加工蜗杆的轴承安装位置；(b)以轴承安装位置为定位基准，加工蜗杆的各轴段，铣削蜗杆齿、粗磨并热处理；(c)以轴承安装位置为定位基准，对中心孔进行精磨；(d)以精磨后的中心孔为定位基准，精磨蜗杆的各轴段；蜗轮采用增径的滚刀进行加工，在蜗轮的啮合区形成容纳润滑油的油涵。与现有技术相比，本发明加工方法减少蜗杆的弯曲变形，提高蜗杆轴的对中性，充分保证加工的精度，提高蜗杆加工尺寸的准确度，蜗轮在蜗杆齿和蜗轮齿啮合中形成了油涵，保证润滑，提高传动效率和使用寿命。

Description

一种ZC型蜗杆-蜗轮副的加工方法
技术领域
本发明涉及蜗杆机械加工技术领域，尤其是涉及一种ZC型蜗杆-蜗轮副的加工方法。
背景技术
蜗杆减速器可实现空间交错轴之间的动力传递，特别是可实现空间垂直交错轴之间的动力传递，并且具有传动平稳无噪声、大传动比的特点，在现代工业和民用设施中应用广泛。蜗杆传动最大的缺点是效率低，自锁蜗杆的效率只有40％～45％，单头非自锁蜗杆的效率为70％～75％，双头非自锁蜗杆的效率为75％～82％，三头和四头蜗杆的效率在80％～92％，但三头和四头蜗杆加工困难、成本高，在市场上不具有价格竞争性。圆弧面蜗杆(ZC型)的效率高，理论传动效率达到85％～95％，但由于受到加工设备和加工方法的影响，在现有加工工艺下，ZC型蜗杆的效率大多在85％～88％之间，想进一步提高效率十分困难。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种传动效率高的ZC型蜗杆-蜗轮副的加工方法，采用本方法可使一级蜗杆减速器的效率提高到88％～95％。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种ZC型蜗杆-蜗轮副的加工方法，蜗杆的加工具体包括以下步骤：
(a)加工蜗杆两端面的中心孔，以中心孔为定位基准，加工蜗杆的轴承安装位置；
(b)以轴承安装位置为定位基准，加工蜗杆的各轴段，包括端面、退刀槽和越程槽，铣削蜗杆齿并对蜗杆齿面进行粗磨，再对蜗杆齿进行热处理；
(c)以轴承安装位置为定位基准，对蜗杆两端面的中心孔进行精磨；
(d)以精磨后的中心孔为定位基准，精磨蜗杆的各轴段，包括端面、退刀槽、越程槽、轴承安装位置、轴肩和蜗杆齿；
蜗轮采用增径的滚刀进行加工，在蜗轮的啮合区形成容纳润滑油的油涵。
加工过程包括粗车加工和半精加工。
步骤(b)蜗杆齿面进行粗磨，预留的粗磨余量为0.2-0.3mm。
步骤(b)的热处理采用渗碳淬火处理，渗碳淬火处理后渗碳层的厚度为0.8-1.5mm，硬度为58-62HRC。
精磨后蜗杆的轴承安装位置和蜗杆齿表面的粗糙度小于Ra0.4，蜗杆的其余磨削表面的粗糙度在Ra0.63以下。
步骤(b)铣削蜗杆齿采用旋风铣床。
粗磨后预留0.2-0.3mm的精磨余量，一方面可以减少渗碳淬火后精磨的加工量，另一方面保持适当的渗碳淬硬层厚度，保证精磨后蜗杆的表面硬度；渗碳淬火处理针对蜗杆齿进行，使蜗杆获得足够的精度和硬度，提高蜗杆-蜗轮副的寿命和传动效率，渗碳淬火后的渗碳层厚度0.8～1.5mm，减去预留0.2-0.3mm精磨余量，保证淬硬层的厚度在0.5mm以上。
精磨中心孔以轴承安装位置为定位基准，分别或同时对蜗杆两端的中心孔在中心孔磨床上进行精磨，该步骤是保障加工高效率蜗杆-蜗轮副的关键之一，通过该步骤可以减少加工中的弯曲变形，提高蜗杆轴的对中性。
蜗杆表面的硬度和粗糙度是影响效率的关键，本发明加工方法保证加工的蜗杆齿面保持良好的形状和尺寸精度，精磨各档外圆和端面，以蜗杆两端的中心孔为定位基准，精磨后各磨削表面粗糙度Ra0.63以下，轴承安装位置和蜗杆齿表面的粗糙度小于Ra0.4，保证精度。
蜗轮加工刀具相对于标准滚刀，进行了增径选择，从而在蜗杆齿和蜗轮齿啮合中形成了油涵，油涵在磨损过程中不会消失，可以在蜗杆-蜗轮副工作的全生命周期中保持啮合边有足够的润滑油进入啮合区。
与现有技术相比，本发明蜗杆的加工首先以粗加工的中心孔为定位基准加工轴承安装位置，再以轴承安装位置为定位基准粗加工蜗杆各轴段，对蜗杆齿进行热处理，之后再精加工中心孔，减少蜗杆因渗碳淬火而引起的弯曲变形对精磨齿的影响，最后再以精加工后的中心孔为定位基准精加工蜗杆各轴段，通过该步骤可以极大的减少加工中的弯曲变形，提高蜗杆轴的对中性，充分保证加工的精度，提高蜗杆加工的尺寸的准确度；蜗轮在蜗杆齿和蜗轮齿啮合中形成了油涵，保证润滑，进一步提高传动效率和使用寿命。此外，本发明方法简单可行，不用复杂的机械加工设备就可获得良好的加工精度和传动效率，应用价值高。
附图说明
图1为本发明方法加工的蜗杆结构示意图；
图2为本发明方法加工的蜗轮局部结构示意图；
图中：1-中心孔；2-轴承安装位置；3-蜗杆齿；4-端面；5-越程槽；6-退刀槽；7-轴肩；8-油涵。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种ZC型蜗杆-蜗轮副的加工方法，蜗杆的加工具体包括以下步骤：
(a)加工蜗杆两端面的中心孔1，以中心孔1为定位基准，加工蜗杆的轴承安装位置2；
(b)以轴承安装位置2为定位基准，加工蜗杆的各轴段，包括端面4、退刀槽6和越程槽5，采用旋风铣床铣削蜗杆齿3并对蜗杆齿面进行粗磨，预留的粗磨余量为0.2mm，再对蜗杆齿3进行热处理，采用渗碳淬火处理，渗碳淬火处理后渗碳层的厚度为0.8mm，硬度为58HRC；
(c)以轴承安装位置2为定位基准，对蜗杆两端面的中心孔1进行精磨；
(d)以精磨后的中心孔1为定位基准，精磨蜗杆的各轴段，包括端面4、退刀槽6、越程槽5、轴承安装位置1、轴肩7和蜗杆齿3，精磨后蜗杆的轴承安装位置2和蜗杆齿3表面的粗糙度为Ra0.35，蜗杆的其余磨削表面的粗糙度为Ra0.5。
蜗轮采用增径的滚刀进行加工，在蜗轮的啮合区形成容纳润滑油的油涵8。
对本实施例加工的蜗杆-蜗轮副进行使用测试，进行“自动扶梯和自动人行道驱动主机”型式试验，依据《电梯型式试验规则》(2012版)、GB16899-2011、EN115-1:2008对电机、减速箱和制动器使用的蜗杆-蜗轮副进行型式试验，试验项目全部合格，效率达到93～95％。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于步骤(b)中预留的粗磨余量为0.3mm，渗碳淬火处理后渗碳层的厚度为1.5mm，硬度为62HRC。采用型式试验对本实施例加工的蜗杆-蜗轮副进行测试，其传动效率在90％以上。

Claims (1)

1.一种ZC型蜗杆-蜗轮副的加工方法，其特征在于，蜗杆的加工具体包括以下步骤：
(a)加工蜗杆两端面的中心孔，以中心孔为定位基准，加工蜗杆的轴承安装位置；
(b)以轴承安装位置为定位基准，加工蜗杆的各轴段，包括端面、退刀槽和越程槽，铣削蜗杆齿并对蜗杆齿面进行粗磨，再对蜗杆齿进行热处理；
(c)以轴承安装位置为定位基准，对蜗杆两端面的中心孔进行精磨；
(d)以精磨后的中心孔为定位基准，精磨蜗杆的各轴段，包括端面、退刀槽、越程槽、轴承安装位置、轴肩和蜗杆齿；
蜗轮采用增径的滚刀进行加工，在蜗轮的啮合区形成容纳润滑油的油涵；
步骤(b)蜗杆齿面进行粗磨，预留的粗磨余量为0.2-0.3mm，粗磨后预留0.2-0.3mm的精磨余量，一方面减少渗碳淬火后精磨的加工量，另一方面保持适当的渗碳淬硬层厚度，保证精磨后蜗杆的表面硬度；
步骤(b)的热处理采用渗碳淬火处理，渗碳淬火处理后渗碳层的厚度为0.8-1.5mm，硬度为58-62HRC，渗碳淬火处理针对蜗杆齿进行，使蜗杆获得足够的精度和硬度，提高蜗杆-蜗轮副的寿命和传动效率，渗碳淬火后的渗碳层厚度0.8～1.5mm，减去预留0.2-0.3mm精磨余量，保证淬硬层的厚度在0.5mm以上；
精磨后蜗杆的轴承安装位置和蜗杆齿表面的粗糙度小于Ra0.4，蜗杆的其余磨削表面的粗糙度在Ra0.63以下；
步骤(b)铣削蜗杆齿采用旋风铣床；
蜗杆的加工首先以粗加工的中心孔为定位基准加工轴承安装位置，再以轴承安装位置为定位基准粗加工蜗杆各轴段，对蜗杆齿进行热处理，之后再精加工中心孔，减少蜗杆因渗碳淬火而引起的弯曲变形对精磨齿的影响，最后再以精加工后的中心孔为定位基准精加工蜗杆各轴段，极大减少加工中的弯曲变形，提高蜗杆轴的对中性，充分保证加工的精度，提高蜗杆加工的尺寸的准确度，蜗轮在蜗杆齿和蜗轮齿啮合中形成油涵，保证润滑，使传动效率达到93～95％。
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