[发明专利]高精度直廓环面蜗杆副的加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种蜗杆副的加工方法，特别是一种精密分度传动的高精度直廓环面蜗杆副的加工方法。

背景技术

由于直廓环面蜗杆副啮合齿数多，与现有的圆柱蜗杆副相比，具有传动效率高、精度保持性好、寿命长、承载能力高等显著优点，所以在矿山、航空、汽车、船舶和轧钢等重型机械传动中得到广泛应用。正是由于直廓环面蜗杆副承载能力高，可用于重载传动，如果能解决精密分度传动，直廓环面蜗杆副将产生重大应用突破，所以如何加工出高精度直廓环面蜗杆副是世界各国工程技术人员努力方向。

1876年英国人Hindley首先研制出世界上第一副蜗杆副，称为Hindley环面蜗杆副。在Hindley环面蜗杆副的基础上，美国人对其进行了一系列的改进，发展成为今天的“ConeDrive”系列直廓环面蜗杆。“ConeDrive”蜗杆不能淬火磨削，蜗轮滚刀也无法制作，只能采用飞刀加工，因此其齿面误差很大，齿面硬度不高，其工艺性很差，但是它具有传动效率高、承载能力大的特点。至今，“ConeDrive” 系列直廓环面蜗杆占据了国际市场的很大份额。

平面包络环面蜗杆副是1922年美国格里森公司总工程师Wildhaber研制的一种精密蜗轮和可磨削的直平面包络环面蜗杆，以平面作为蜗轮齿面的平面齿包络环面蜗杆传动，称为威德哈卜（Wildhaber）蜗杆，后来也被称为平面一次包络环面蜗杆。该蜗杆可以用平面砂轮合理磨削，可淬火，因此其工艺性大大优于“ConeDrive” 蜗杆，由于其蜗轮的齿面与蜗轮轴线是平行的平面，能测量出每个平面齿的齿距误差，通过修研的方法消除，因此可得到较高的传动精度。日本东京工业大学佐藤申一教授和日本植田公司在威氏蜗杆（WildhaberWorm）传动的基础上，于1951年提出了将轴线倾斜一个β角的斜平面齿轮包络成形的环面蜗杆传动，称为“PlanaWorm”。1937德国尼曼教授研究出著名的“CaverWorm”，经过德国富兰德公司的持续改进以及系列化，已经成为现在著名的“CaverWorm”。日本的三菱重工公司也引进了尼曼蜗杆的专利技术，在国际市场上也占有一席之地。随着科学技术的发展，新材料、新技术不断涌现，蜗杆传动技术也取得了很大的发展。“ConeDrive”环面蜗杆传动和“CaverWorm”蜗杆传动在当今世界机械传动领域应用广泛。

蜗杆副的加工包括蜗轮和蜗杆的加工，各个国家都对直廓环面蜗杆副加工方法及如何提高精度进行了大量研究，近年来日本、美国、德国等发达国家研制出各种磨削装置，以及我国重庆机床、郑州机械研究所、秦川机床、南京二机床借助检测仪增加了研磨工艺，都成功研制出精高精度的直廓环面蜗杆副。特别是重庆机床1985年提出的“刀对刀”加工工艺，即“倾斜刀对刀”加工方法，但是该技术对蜗轮的加工仅用了飞刀这种近似的粗加工工艺，齿形误差较大，该误差不仅影响传动精度，也妨碍装配时蜗杆进入正确位置，由于装配难度大，目前精度已远达不到1985年国家科技进步一等奖获奖时的三级精度水平（原参照标准JB162-60，现参照标准GB10089-88）。

由于采用上述方法，工艺非常复杂，加工和安装也非常不便，刀刃的间隙很难控制，难于加工出高精度直廓环面蜗杆副，从而影响了我国基础核心部件技术进步。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种高精度直廓环面蜗杆副的加工方法，能有效消除蜗轮和蜗杆的加工误差，便于加工，加工周期短，成本低，啮合精度高。

本发明的技术方案是：一种高精度直廓环面蜗杆副的加工方法，包括蜗轮和蜗杆的加工，方法的核心是采用两把同齿形（与蜗轮或蜗杆）的直刃刀具，且两把直刃刀具的切削刀刃方向均与直廓环面蜗轮和蜗杆啮合中心线平行，切削过程中配合动测仪动态监测。动测仪用于检测采用加工方法生产的蜗杆副是否符合精度要求，把动测仪安装在蜗杆副检测台或机床上，能在蜗杆副运动状态下在线检测，通过频谱分析找出误差产生的原因。

高精度直廓环面蜗轮的加工方法，包括蜗轮的粗加工和蜗轮的精加工，其中蜗轮的粗加工采用飞刀，剃齿或珩齿工艺，蜗轮的精加工采用两把与蜗轮同齿形的直刃刀具，且保持两把同齿形直刃刀具的切削刀刃方向均与直廓环面蜗轮和蜗杆啮合中心线平行，在动测仪监测下完成切削加工。

高精度直廓环面蜗杆的加工方法，采用两把与蜗杆同齿形的直刃刀具，且两把同齿形直刃刀具的切削刀刃方向均与直廓环面蜗轮和蜗杆啮合中心线平行，切削时切削刀刃沿母线分段进刀，并在动测仪监测下完成加工。

所述高精度直廓环面蜗轮和蜗杆的加工采用蜗轮母机或滚齿机来实现。