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    1. 正基元齒輪蝸輪、蝸桿的加工方法(一)

      阿基米德蝸桿的車削(ZA蝸桿)
      阿基米德蝸桿是在普通車床上采用直線刃廓車刀車削而成。加工時,車刀的直線刃廓置于蝸桿軸面內,車刀刃廓夾角為蝸桿齒形角a的兩倍。車削成型原理如圖11-30a所示。車刀形狀如圖11-30b所示。加工齒距較小,導程較小的蝸桿時,可同時加工齒槽兩側;加工導程角較大蝸桿時,則必須增大左右切削刃刀具角β1和β2的差值。

      齒輪工藝 - 齒輪知識:正基元

      法向直廓蝸桿的車削(ZN蝸桿)
      法向直廓蝸桿是在普通車床上采用直線刃廓車刀車削而成。車削時,車刀的直線刃廓應置于蝸桿的法向截面的,若延長切削刃的直線,一般不與蝸桿軸線相交,而與以蝸桿軸線為中心的小圓柱(準圓柱)面相切。
      蝸桿法面齒形角an小于車刀刃廓夾角a0,因此,要獲得法面齒形角an=20時,應該通過理論計算對刀具角度加以修正。銑削或磨削加工時也要同樣進行修正。
      由于刀具的安裝位置不同,可以切出ZN1、ZN2、ZM3三種不同的蝸桿齒形(圖11-31)。

      齒輪工藝 - 齒輪知識:正基元

      齒輪工藝 - 齒輪知識:正基元漸開線蝸桿的車削(ZI蝸桿)
      漸開線蝸桿是在普通車床上用兩把直線刃車刀車削而成(圖11-32)。兩車刀的直線刃必須置在切于基圓柱面的兩相互平行的平面上,與螺旋面的直線形成線相吻合。隨著蝸桿基圓直徑的增大,相應地刀具安裝位置離開蝸桿中心線越遠,造成加工困難。為此可用成形車刀來加工,刀具的廓形應是理論計算的曲線,將其刀刃置于蝸桿軸截面內,同于阿基米德蝸桿車削。由于刀具設計和制造麻煩,故單件或小批量生產時的磨前加工,可將車刀作成直線刃,置于蝸桿軸截面內進行車削。這種加工方法簡單,但磨削余量不均勻,影響磨削精度。

      圓柱蝸桿的銑削
      對于阿基米德蝸桿、法向直廓蝸桿、漸開線蝸桿、K型蝸桿的銑削,可在普通萬能銑床、蝸桿銑床及旋風銑床上進行。采用圓盤形銑刀或錐形指狀銑刀,其切削刃必須是理論上所求的特定曲線。加工時,將銑刀軸線對蝸桿軸線傾斜一個導程角,即可銑切齒面。作為磨前加工的銑齒,均可采用直線刃廓刀具,以簡化刀具設計與制作。
      銑削蝸桿的優點是生產率高,適于批量生產。

      盤形錐面砂輪磨削圓柱蝸桿
      對于阿基米德蝸桿、法向直廓蝸桿、漸開線蝸桿、K型蝸桿,可在HSS350型或SNC35型蝸桿磨床上磨削,依照包絡原理成形。在磨床上借助于特殊的砂輪修正器,使金鋼鉆作出符合于被磨蝸桿螺旋面的空間運動,即可將砂輪兩側面修整到理論計算的砂輪形狀曲率。磨削時,調整砂輪軸線,相對于蝸桿軸傾斜一個導程角,即可進行磨削。在上述型號的機床上,可實現雙向磨削,生產率高。條件不具備時,也可在S7732型蝸桿磨床上加工,借助于砂輪校整器和磨樣板裝置,用反仿型法獲得所需要的砂輪型面。此機床不具備螺距補償裝置,只能單向磨削,故磨削效率較低。
      另外K型齒的磨削,可在普通螺紋磨床上進行,如S7520型螺紋磨床,修砂輪型面為直線廓形,修型簡單,應用普遍。見圖11-33。

      齒輪工藝 - 齒輪知識:正基元
      圖 11-33

      ZK型蝸桿切齒
      ZK蝸桿切齒法是將軸截面為梯形的錐面銑刀或砂輪安裝在萬能銑床、螺紋加工機床、蝸桿磨床上,刀具軸線相對于蝸桿軸線傾斜一個蝸桿導程角,切削蝸桿齒槽。這種由圓錐面包絡形成的曲面,在蝸桿軸平面、法平面和端平面上的齒廓均為凸形。按照不同的刀具可包絡出以下三種ZK蝸桿(圖11-34)。
      (1)ZK1蝸桿是用盤狀錐面銑刀或盤狀錐面砂輪加工的圓柱蝸桿。
      (2)ZK2蝸桿是用指狀錐面刀具加工的圓柱蝸桿。
      (3)ZK3蝸桿是用碟形端錐面刀具包絡成形的圓柱蝸桿。

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      平面砂輪磨削漸開線蝸桿
      該磨桿工藝可在英國霍爾羅伊德(Holrogd)公司出產的蝸桿磨床上,采用碟形或碗形砂輪的端平面磨削(圖11-35)。磨削時,一定要使砂輪平面切削刃相切于蝸桿直母線、工件一次安裝只磨削一個側齒面。
      這種磨齒法,可得到很高的制造精度。在設備條件不具備的情況下,可在C8955或C8950型鏟齒車床上進行磨削。

      圓弧齒圓柱蝸桿的車削
      圓弧齒圓柱蝸桿(ZC蝸桿)包括ZC1蝸桿、ZC2蝸桿、ZC3蝸桿。它們的齒形分別為齒形C1、齒形C2、齒形C3。三種齒形的車削,可在普通車床上,采用與ZC1、ZC2、ZC3蝸桿法截面凸形曲線相近的凸形圓弧刃刀具加工而成。加工時,將車刀的切削刃平面置于蝸桿的法向(或軸向)平面內,圍繞蝸桿軸線作相對的螺旋運動,即可加工出近似的三種齒形。圖11-36示出了ZC3軸向齒形。

      齒輪工藝 - 齒輪知識:正基元ZC1蝸桿的磨削
      是用具有圓環面的盤狀砂輪進行的磨削。蝸桿齒面為一圓環面的包絡曲面(圖11-37)。磨削時,砂輪軸線相對于蝸桿軸線偏轉一個蝸桿導程角γ,砂輪的軸截面齒形角a0與蝸桿的法面齒形角a1n相同,砂輪與蝸桿齒面的瞬時接觸線為一條空間曲線。因此,磨削過程中蝸桿齒面的形狀還取決于砂輪的直徑d0、圓環面的半徑ρ和圓心ob的位置。

      ZC2蝸桿的磨削
      ZC2蝸桿螺旋面的成型方法與ZC1蝸桿一樣,刀具仍然是一個具有圓環面的砂輪,但砂輪與蝸桿齒面的瞬時接觸線不是一條空間曲線,而是一條平面曲線,蝸桿截面中有一截面與砂輪母線重合,即為一段圓弧。因此,砂輪經過修磨后,直徑的減小并不影響蝸桿齒面形狀的變化,但對砂輪的安裝位置要求嚴格,安裝參數要經過特殊計算。
      砂輪軸線I-I安裝與蝸桿軸線相錯角為γ0,并且γ0≠γ1,應保證砂輪軸向輪廓圓弧中心0b在砂輪磨削時的嚙合軸線Ⅱ—Ⅱ上,Ⅱ—Ⅱ軸與蝸桿軸線的距離為A,相錯角為σ(圖11-38)。兩軸公垂線必須通過砂輪軸向輪廓圓弧中心ob。
      目前磨削ZC1、ZC2蝸桿,均采用大連重型機器廠設計的砂輪修整器,可以按一定的幾何關系安裝在鏟齒車床、螺紋磨床及蝸桿磨床上。其優點是修形可靠簡單,可提高齒形精度和生產效率。

      ZC3蝸桿的磨削
      ZC3蝸桿螺旋面的成形,可采用圓盤砂輪進行磨削,砂輪軸截面廓形應是理論上所求的特定曲線,該曲線難以修整,該齒面不能用包絡法加工。目前國內生產仍采用軸截面為圓弧的砂輪,磨削時,砂輪軸線相對于蝸桿軸線傾斜一個蝸桿導程角,即可進行磨削。磨削過程中按照蝸桿軸向圓弧齒形樣板反復測量被磨削蝸桿齒形,依照齒形誤差來修整砂輪,直到蝸桿齒面與齒形樣板相吻合為止。這種磨齒法可在C8950或C8955型鏟齒車床及C620或C630型普通車床上裝上磨頭部件,即可進行磨削加工。
      這種靠手工修整成型,齒形精度較低,為消除加工誤差,一般還要經過電解跑合加工。

      齒輪工藝 - 齒輪知識:正基元往復磨削蝸桿
      用蝸桿磨床磨削蝸桿時,除了砂輪旋轉方向和工件的旋轉方向以外,還有工作臺的移動方向。工作臺拖板在往復行程的移動中都進行磨削操作,沒有空行程,這種磨削方式稱為往復磨削。其優點是磨削效率高,但是機床必須具備雙向間隙消除裝置,同時由于砂輪磨削作用面的不同,對砂輪左右兩面的成型誤差必須限制在一定范圍之內,才能達到預定的齒形誤差。見圖11-39。

      單程磨削蝸桿
      蝸桿磨床磨削蝸桿時,工作臺拖板向左移動,磨削蝸桿左側齒面,磨削成形后再由工作臺拖板向右移動,磨削蝸桿右側齒面。在磨削每一齒面時,都有空返行程消耗,所以磨削效率低。這種磨削方式對于砂輪左右兩面的成形誤差,必須限制在一定范圍之內,才能得到所要求的齒形精度。

      車削多頭蝸桿移動小刀架分頭法
      車削多頭蝸桿時,當車完一條螺旋線后車床主軸不轉,移動小刀架,使車刀相對工件軸向移動px的距離(px=πm),即可加工出另一條螺旋線。這種分頭法,操作簡單,但分頭精度較低。

      車削多頭蝸桿脫開掛輪分頭法
      車削多頭蝸桿時,當車完一條螺旋線后,刀具不移動,使工件相對于刀具轉動,工件轉過齒輪工藝 - 齒輪知識:正基元,即可加工出另一條螺旋線。操作方法是將車床掛輪脫開,使主軸轉動,轉過的角度以掛輪轉過的齒數計算。此種分頭法精度高,但掛輪齒數必須能被分頭數整除。

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