CN86107189A - 封闭曲面包络环面蜗杆的加工方法 - Google Patents

Abstract

一种以封闭曲面的球台面为最佳砂轮曲面磨削成型的包络环面蜗杆的加工方法。有两种形式：一种是与平面二包一样的球面包络环面蜗杆的加工方法；另一种是在磨削中复合一个螺旋运动而形成圆弧螺旋面包络环面蜗杆的加工方法。其特点是既保持了环面磨削硬齿面蜗杆的全部优点，而且可实现多头小速比传动。在蜗杆喉部螺旋升角≤45°时，可使传动比达到1∶1。

圆弧螺旋面包络环面蜗杆的加工方法可实现标准和系列化生产，并有蜗轮加工简便，装配工艺性好及传动效率高，重量轻等优点。

Description

本发明涉及到在加工环面蜗杆时当头数较多，传动比较小时环面蜗杆的螺旋齿面的磨削问题。

图1为现行的平面二次包络环面蜗杆原理图

在平面二次包络环面蜗杆传动中，蜗杆1是环面的一部分，利用平面组成齿面的母面蜗轮g在要求的中心距a_g及传动比i_1g下形成蜗杆1的环面螺旋齿面，母面蜗轮g的平面齿面可以用一个砂轮平面体现，因此，蜗杆1的齿面是用平面砂轮磨削成型的。这个蜗杆自然是可以和这个母面蜗轮共轭啮合的，这就是一次包络环面蜗杆传动（简称平面一包传动）;把这个由母面蜗轮g成形的蜗杆1做成滚刀一样的刀具再去成型蜗轮2的齿形，当采用的中心距a＝ag，i₁₂＝i_1g时，称为典型的平面二次包络环面蜗杆传动;当采用的中心距a＜a_g，i₁₂＜i_1g时，称为一般型平面二次包络环面蜗杆传动，这种蜗杆可以和以它作为刀具用对偶法加工的蜗轮正确啮合（简称平面二包传动）。

图2为平面砂轮磨削蜗杆时的加工方法

蜗杆1装在滚齿机刀架上，滚齿机的工作台2按磨削蜗杆1所要求的中心距a_g调整好，蜗杆1与工作台2按要求的传动比i_1g＝ω₁/ω_g迥转，装有体现母面蜗轮的平面砂轮3的磨头安装在滚齿机工作台2上，砂轮平面体现母面蜗轮齿面，即要求砂轮平面按设计的倾角β搬度并在沿蜗杆轴线K-K截面内切于要求的齿形园d_b。

为了形成蜗杆齿面，砂轮还高速旋转，并有圆周进给保证要求的齿厚，体现母平面的砂轮直径经过调整复盖要求的一包啮合接触区。

这种平面砂轮磨削成形的环面蜗杆由于工艺上的限制，蜗杆的线数目前做到6个，一般用于传动比＞8的蜗杆传动中，当线数多于6、传动比＜8时，磨削蜗杆齿面时就会出现齿面根切和齿顶变尖问题，虽然在啮合参数选择上会有所改善但不会有大的潜力，所以不得不采用加大蜗杆喉部直径的办法，以解决上述问题，特别对于传动比＜5时尤为明显。

鉴于在已有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于研究一种可磨削的多线、小速比环面蜗杆传动的加工方法，并且当蜗杆喉部螺旋升角不大于45°时，使传动比达到1∶1。

为了达到这一目的，本发明提出把体现母平面蜗轮齿面的平面砂轮换成封闭曲面砂轮。即：具有迥转轴线的球面，椭球面等，尤其以球面砂轮最为适用简单。球面和平面相比，都具有曲率相等的共性，但作为封闭曲面，却与平面不同。在实际应用上采用的砂轮是球的一部分，即球台。其发明特点在于：将磨削环面蜗杆用的平面砂轮换成球面砂轮来磨削环面蜗杆的加工方法。另在用球面砂轮磨削蜗杆的过程中，增加了一个复合螺旋运动，形成了圆弧螺旋面包络环面蜗杆的加工方法。这两种加工方法都可以完全避免上述多线小速比蜗杆传动蜗杆加工中的齿顶变尖和齿面根切问题（参考啮合原理方面资料）。

图3为本发明的实施例

采用平面砂轮的磨头，将平面砂轮换成球面砂轮3，其啮合及几何参数除加工平面包络环面蜗杆的运动参数和机床调整参数外，还有球面半径R_g及球心位置γ_o和C，这些参数由蜗杆设计所确定，这样磨削成形的蜗杆用的是球面包络环面蜗杆的加工方法，属于球面包络环面蜗杆传动形式。

球面是一个封闭曲面，在运动中可形成管状曲面，利用这一特性，通过工艺手段得到其他传动形式。在磨削环面蜗杆的基础上，即不改变磨削的运动和调整关系的条件下，装在刀架上的蜗杆作垂直上下运动S，滚齿机工作台附加一个迥转运动ωS，这样在磨削球面蜗杆的过程中，球面砂轮形成了管状螺旋面，当工作台附加的迥转运动为零时，球面砂轮形成直圆柱面。用这种磨削方式得到的蜗杆用的是圆弧螺旋面（包括直圆柱面）包络环面蜗杆的加工方法。

上述两种由球面砂轮磨削成形的环面蜗轮传动形式，和平面包络环面蜗杆传动一样，在理论上具有一包传动和二包传动，也具有一般型和典型传动两种形式，但在实践上球面包络环面蜗杆传动目前因为还无法加工出齿面是部分球面的蜗轮，因此无法实现一包传动形式;而圆弧螺旋面包络环面蜗杆传动和平面二包一样在实践上具有一包传动形式，其一包蜗轮是一个在外形上像斜齿轮（包括直齿轮）那样的圆弧螺旋面蜗轮，在法向模数，法向压力角及球面半径相等的条件下可以利用滚刀加工同模数不同齿数的一包蜗轮，有利于批量生产。

根据图3的实施例的加工步骤：

1、将要磨削的环面蜗杆1（已粗车齿）装在滚齿机刀架上，并使蜗杆轴线平行于工作台面2，蜗杆喉部对中（指蜗杆齿部的对称中心切面通过工作台的迥转轴线），按一包要求调整工作台2达到要求的中心距a_g。

2、工作台2装上磨头，磨头上装有设计规定的球面半径的球台砂轮3，球台厚度应保证磨出全齿深（最好是砂轮装在磨头上后再打成规定的球面半径）。

3、砂轮主轴倾斜搬度，搬度角β_g以用球面磨削齿面时，砂轮的另一面不损伤非磨削齿面为原则，一般按接近蜗杆喉部升角的整度搬度。

4、测定砂轮的外径d_ge，按球心要求的位置γ_o、C，根据球面半径R_g，砂轮外径d_ge以及搬度角β_g调整砂轮，既保证球心在正确要求的位置上，又保证砂轮的外径正好磨在蜗杆的齿根环面上。

5、按加工斜齿轮方式调整机床，分齿挂轮按要求的传动比调整，差动挂轮按母面蜗轮圆弧螺旋面的螺旋角调整。

6、磨削时，由于磨头装在工作台上，采用在60度范围内来回转动，蜗杆作正反迥转运动，在工作台来回反向时利用手动机构实现刀架的垂直上下走刀，通过差动运动练使工作台增加一个附加的迥转运动。以实现圆弧螺旋面的包络蜗杆的磨削加工;当按直齿轮方式调整机床时，刀架上下走刀，工作台不产生附加迥转运动时得到的是直圆柱面包络蜗杆的磨削方法;在磨削时，刀架不进行上下走刀，也不增加附加迥转运动，得到的是球面包络蜗杆的磨削方法。

7、磨完一侧齿面后，蜗杆调头对中后按上述方法磨另一侧齿面。

8、与蜗杆配对的蜗轮是二次包络蜗轮时，则完全按照磨削蜗杆的方法，磨出滚刀齿形，再用滚刀按二次包络形式加工出蜗轮齿面;圆弧螺旋面蜗轮（包括直圆柱蜗轮）的加工和斜齿轮（包括直齿轮）的加工方法相同，使用的刀具是形成该螺旋面的刀具。

如上所述，按照本发明的加工方法，用封闭曲面球面砂轮磨削蜗杆，可得到两种蜗杆传动形式，即：球面包络蜗杆传动;圆弧螺旋面包络蜗杆传动（包括直圆柱面包络蜗杆传动）。这种球面砂轮磨削蜗杆由于线数多，可实现小速比传动，又由于齿面光洁度，硬度和精度高，提高了啮合性能和承载能力。在小传动比时，由于没有自锁性能，传动效率高，可作为增速传动使用。

Claims (3)

1、一种封闭曲面包络环面蜗杆的加工方法，蜗杆与体现母面的砂轮作共轭运动，同时，砂轮作高速旋转运动，并相对于蜗杆齿形作进给运动，本发明的特征在于环面蜗杆是用封闭曲面砂轮以磨削形式包络而成。

2、根据权利要求1所述的加工方法，其特征是该封闭曲面砂轮可以是球面的，椭球面的，其中以球面的有限球台面砂轮磨削蜗杆最为适用简单。

3、根据权利要求1和2所述的加工方法，其特征在于磨削蜗杆过程中，再复合一个螺旋运动，即：刀架带动蜗杆作垂直运动，同时与封闭曲面砂轮磨头装在一起的工作台增加一个附加的迥转运动。

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