[发明专利]环面蜗杆成型方法

说明书

本发明涉及的是环面蜗杆的一种加工方法。

环面蜗杆(Hourglass)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，蜗杆旋转运动。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，油膜保持力减少，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50-19689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，采用由绕OZ轴旋转的偏置刀具在砂轮表面形成圆弧C-C、砂轮同时绕自身轴线旋转所形成的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；圆弧c-c的旋转轴线OZ与砂轮轴线a-a间、用于改变砂轮回转面∑(2)锥角的夹角γ：

-10°＜γ＜0°，0°＜γ＜90°

圆弧c-c的旋转轴线OZ与砂轮轴线a-a间，用于改变砂轮回转面∑(2)曲率的夹角δ：

-30°＜δ＜0°，0°＜δ＜30°。即可获得既无干涉现象，又具有较理想齿形的环面蜗杆。

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，不发生干涉现象既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。

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的俯视图；

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调整范围为：

-10°＜γ＜0°，0°＜γ＜90°

-30°＜δ＜0°，0°＜δ＜30°。