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二次包絡環面蝸桿加工原理分析

發布時間：2016/6/2 15:19:08 來源：海洋傳動

環面蝸桿砂輪磨齒法的嚙合原理是基于漸開面二次包絡理論，即用金剛石修形滾輪的漸開面SⅠ包絡出蝸桿砂輪齒面SⅡ，再用SⅡ包絡出工件齒面SⅢ。

為滿足現代機械傳動高速、重載、低噪聲、高壽命等要求，高精度硬齒面齒輪的應用日益廣泛，硬齒面齒輪的精密加工技術成為齒輪制造技術的主要發展方向之一。磨齒是目前首選的硬齒面加工工藝，而蝸桿砂輪磨齒法是其中效率最高的加工方法，NZA、RZA等蝸桿砂輪磨齒機在國內應用廣泛。

為進一步降低加工成本，提高加工效率，瑞士賴斯豪爾公司推出了RZP環面蝸桿砂輪磨齒機，其加工原理為：將一個與被加工齒輪形狀完全相同的金剛石滾輪置于被加工工件位置上，通過嚙合運動將蝸桿砂輪修整為環面，然后用此環面蝸桿砂輪磨削工件。采用該方法可大大簡化砂輪修形過程，縮短修整時間(均攤到每個工件的修整時間僅為2～3秒)，且砂輪與工件之間為線接觸(圓柱蝸桿為點接觸)，多齒同時參與磨削，接觸系數大，在保持原有精度的基礎上，可使生產效率有較大幅度提高，大部分工件的磨削時間可縮短到一分鐘以內。

本文對環面蝸桿砂輪磨齒法的嚙合原理進行了分析，在此基礎上自制了金剛石修形滾輪，并在NZA蝸桿砂輪磨齒機上進行了磨削試驗。
圖1 坐標系示意圖

2 嚙合原理分析

環面蝸桿砂輪磨齒法的嚙合原理是基于漸開面二次包絡理論，即用金剛石修形滾輪的漸開面S^Ⅰ包絡出蝸桿砂輪齒面S^Ⅱ，再用S^Ⅱ包絡出工件齒面S^Ⅲ。

坐標系的建立
如圖1所示，S(O-i，j，k)和S_p (O_p-j_p，j_p，k_p )為兩個固定空間坐標系，其中，Z軸與齒輪的回轉軸線重合，Z_P軸與蝸桿砂輪的回轉軸線重合，兩軸正向之間的夾角為S(0<S<p)；X軸與 X_P軸重合，它們的方向為兩軸線的最短距離方向；OO_P為最短距離，即中心距a。坐標系S₁(O₁-i₁， j₁，k₁)與齒輪固聯，坐標系S₂(O₂-i₂， j₂，k₂)與蝸桿砂輪固聯，在起始位置，它們分別與S及S_P重合。