[发明专利]一种平面二次包络环面蜗轮蜗杆及其制造方法

说明书

本发明涉及一种平面二次包络环面蜗轮蜗杆及其制造方法，其特征在于，制造方法包括蜗杆制造步骤：将蜗杆至少分为左半段蜗杆和右半段蜗杆进行分段制造，分别基于相应的母面经过共轭运动包络形成各自的左蜗杆齿面和右蜗杆齿面。用于加工左半段蜗杆的第一磨具和用于加工右半段蜗杆的第二磨具以相同的切入角度和/或切入深度对绕着蜗杆旋转轴线转动的左半段蜗杆和右半段蜗杆的毛坯进行磨削以形成各自对应的一次加工件；第一磨具与第二磨具分别以相反的转动方向偏转一定角度对一次加工件进行磨削，以使得左蜗杆齿面的右侧齿面比其左侧齿面的磨削量更大，右蜗杆齿面的左侧齿面比其右侧齿面的磨削量更大；齿面结构不同的左/右半段蜗杆结合以形成蜗杆。

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种平面二次包络环面蜗轮蜗杆及其制造方法。

背景技术

蜗轮蜗杆传动方式被广泛应用，蜗轮和蜗杆均通过转轴、轴承等安装在机体上，蜗杆外侧加工有螺旋齿，蜗轮周边加工有与螺旋齿相配的蜗轮齿，驱动装置带动蜗杆转动，通过螺旋齿带动蜗轮转动，达到传递动力的目的。由于蜗轮蜗杆传动摩擦力较大，磨损严重，运行一定时间后螺旋齿与蜗轮齿之间会产生较大间隙，目前使用的蜗轮蜗杆结构无法调整上述间隙，使传动精度下降，噪声增大，运行不平稳。

在蜗杆传动中相比于圆柱蜗杆传动，平面二次包络蜗杆传动：在传动时候接触齿数多，使每一接触点的载荷较小，传动时润滑条件好，齿面接触应力小。所以环面蜗杆传动的承载力大，传动效率高。目前国内对于环面蜗杆的磨削加工的原理靠调整机床回转工作台的距离来适应不同中心距离的蜗杆，使得机床运动层面多，对机床的精度有更高的要求，传统的包络法加工蜗杆在精度上存在无法解决的缺陷，主要表现为：蜗杆齿形加工不均匀，经常会出现各种缺陷且加工效率不高。

CN104139219 A公开了一种平面包络环面蜗杆五轴联动砂轮磨削加工方法，采用的加工机床是五轴联动数控机床，按照平面包络环面蜗杆的成型原理，通过机床五轴联动，使得砂轮磨削平面与虚拟齿轮的齿面重合，并绕虚拟齿轮旋转轴线旋转，同时工件蜗杆绕自身轴线旋转，两者的旋转速度和方向通过蜗杆副的旋向和传动比确定，虚拟齿轮轴线与工件蜗杆轴线距离等于蜗杆副中心距，从而利用砂轮平面包络磨削出平面包络环面蜗杆齿面。该发明第一次将五轴联动加工技术应用于平面包络环面蜗杆的磨削加工中，利用五轴加工机床的柔性和精密性，可大幅度提高平面包络环面蜗杆的磨削范围和磨削精度。但是该技术方案对磨削精度提高的幅度不能回收其投入的成本，例如复杂的计算过程和冗长的加工时间。

CN104625663 A公开了一种平面二次包络蜗杆加工方法，首先根据零件材料和结构选择合适的侧铣刀具，随后根据选择的侧铣刀具确定侧铣工艺参数，接着五轴联动粗加工蜗杆，然后对粗加工后的蜗杆进行淬火热处理，最后五轴联动精加工蜗杆，其创新点在于：所述五轴联动粗加工蜗杆之后增加五轴联动半精加工蜗杆步骤，形成三级加工方法。该发明公开的平面二次包络蜗杆加工方法，解决了现有技术中改装机床加工精度较差，加工时间太长的难题，产品精度大大的提高，减少了装配的工时，提高了蜗杆承载力，使之传动效率得到大大提高，同时也提高锁紧块的使用寿命。但是该技术方案也不能解决运行一定时间后螺旋齿与蜗轮齿之间产生的较大间隙而造成的传动精度下降，噪声增大，运行不平稳的问题。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种平面二次包络环面蜗轮蜗杆及其制造方法，在新型制造方法中通过特定公式更精确的计算出制造时的工艺参数，以使得精确加工而成的蜗轮蜗杆可以消除其正反转过程中的齿侧间隙并极大程度提高蜗轮蜗杆承载能力。通过本发明的制造方法所制成的蜗轮蜗杆可以应用于石油装备、钻机、压裂装备、高压钻井泵等石油装备中，解决大功率高压石油装备的传动问题。在大扭矩、高精度等领域也有巨大的应用前景。