[其他]包络蜗杆蜗轮副的高效益加工方法及其使用的刀具、设备以及多次包络蜗轮副

说明书

本发明的方法属于对包络蜗杆蜗轮副的加工方法的改进。

包络蜗杆传动的蜗杆是由平面或曲面作母面按照包络法形成的蜗杆，它具有圆柱蜗杆，圆弧面蜗杆和锥蜗杆三种主要形式。为了提高包络蜗杆传动的精度和性能，需要对这种蜗杆施行完全符合其形成原理的精确磨削。参阅重庆大学机械系蜗杆传动科研组1975年编的《机械工程手册》包络蜗杆传动部分（初稿）第1至第7页以及沈蕴方、容尔谦、李寓年、冯德坤编著的《空间啮合原理及SG-71型蜗轮副》第61页、78页、129至132页。事实上，在实际加工包络蜗杆的过程中，确实都使用着淬火后精确磨削的工艺方法，这种精确磨削做起来既费力又费工，并且有一定的危险性，还要制造一系列的专用设备。参阅首钢机械厂、重庆大学、北京钢铁学院、乐山冶金轧辊厂、西安冶金机械厂编写的《首钢一71型蜗轮副》的第38页。曾经有人用一把普通的斜齿轮剃刀在滚齿机上剃削出一个用石膏制作的包络蜗杆模型来，虽然他们没有用这种方法制作实用的蜗杆，而且主张使用精磨的方法制造包络蜗杆。实际上根据形成原理，刀具只需要从母面的内侧来表达“形成齿”的整个齿廓面，一旦刀具的形状与形成齿轮的形状完全一致如剃齿刀，就能展成车削出精确的包络蜗杆来。参阅《新型球面蜗杆传动》蓝图本第3、4页。

实际生产中，磨前的蜗杆加工，多用切刀盘加工，工作时，蜗杆毛坯绕轴线以角速度ω1转动，刀盘也绕其中心以角速度ω2转动，并使ω1与ω2保持一定的速比关系，这样来切出弧面蜗杆。这种方法工效不高，特别是在加工角修正可展齿面弧面蜗杆时，由于工件轴与刀盘端面间存在相当大的角度，因此除了径向进刀外，还需要大幅度地在刀盘轴向方向上垂直进给走刀，这种走刀是断续的一层层的进刀，而进给量又不能太小，因此是不精确的，给磨加工留下了很大的余量。首钢-71型蜗轮副的蜗杆的磨前加工也是这样，仅仅车出了一根直线齿弧面蜗杆，而通过磨加工来完成最后的精确成型。指型铣刀，端面铣刀加工也有这样的问题，磨加工本身效率不太高，加上加工余量大，这就使包络蜗杆生产率难以提高，生产成本难以降低。参阅袁哲俊、刘华明、唐宜胜合编的《齿轮刀具设计》第59页至第67页。另外由目前的加工方法加工的弧面蜗杆蜗轮副洼坑展成区的贴合比率，还有待用电解跑合等方法来进行提高，从而进一步提高它们的传动指标。参阅《齿轮》杂志第8券第5期上王恩泽的文章《关于球面蜗杆副洼坑展成区的理论和实践》第40页，王恩泽在同一篇文章还指出：加工这种蜗杆时必须在刀具上下功夫，解决滚刀设计制造和刃磨的关键，并推荐用蜗轮剃齿刀来取代滚刀。

发明的任务：采用容易制造的高效刀具，改进现有的包络蜗杆蜗轮副的生产工艺方法，在保证足够精度或提高精度的前提下，降低包络蜗杆蜗轮副的造价。

发明的方法：改进现有多刀盘展成车削包络蜗杆的方法，采用形成蜗杆的螺旋齿面的母面上排列有多条切削刃线或磨粒点阵的“多切削层切刀盘”对蜗杆进行多切削层面的切削：包括车齿切削，剃齿切削，珩齿切削方式。

采用斜槽滚刀对蜗轮进行滚削。

采用磨削，金钢石或超硬质合金切削包括磨削，电火花或电解加工等方法对多切削层切刀盘的切削刃阵列面进行修形，把切削刃阵列面修正成二次包络的齿面状并用这种多切削层切刀盘对蜗杆精坯进行最终的展成车齿切削，包括精车剃齿和精车珩齿。称这种加工为对蜗杆的三次包络加工。

根据这种方法，可以对蜗轮或蜗杆进行包络次数大于三次的多次包络加工。其特征是将加工n次包络齿面的多切削层刀具（包括多切削层刀盘，蜗轮滚齿刀或蜗轮剃齿刀）的刃口阵列面加工成n-1次包络齿面的形状，对被加工件进行展成车齿切削或滚（剃）齿切削。

对包络蜗杆进行多切削层面切削方法加工蜗杆螺旋面的多切削层切刀盘的切刀，可采用单槽配置或精确分度的多槽配置。参阅上述《齿轮刀具设计》下册第63页至67页的多刀盘的结构形式。

多刀盘实际上是一把齿形不完全的展成车齿刀。