[发明专利]点接触包络环面蜗轮副加工方法

说明书

本发明涉及一种点接触包络环面蜗轮副的加工方法。

线接触包络环面蜗轮副的齿面接触状态和运动精度对制造误差很敏感。当存在制造误差时，齿面接触状态由线接触变为在齿面边缘的偏倚接触（实际上是齿面在边缘处的一种刮削），同时使蜗轮副产生运动误差，而且运动误差曲线不连续，引起蜗轮副运转过程中的冲击和振动。在实际蜗轮副的生产过程中，制造误差是不可避免的，所以投入使用的线接触包络环面蜗轮副最初都或轻或重地发生齿面边缘偏倚接触。只有在一段时间的运转（跑合）之后才能实现线接触。当齿面接触严重偏倚时，常常造成运转中的齿面失效破坏。为了降低线接触环面蜗轮副对制造误差的敏感性，人们根据点接触传动与线接触传动相比，对制造误差不敏感的原理，提出了新的传动形式，即点接触包络环面蜗轮副。这种新型蜗轮副在存在制造误差时，仍可不发生齿面边缘偏倚接触，减小了跑合过程中齿面失效破坏的可能性。这种点接触包络环面轮副，在经过一段时间运转以后，可实现齿面之间的线接触。

1979年和1981年日本学者牧充等人发表的研究报告“点接触环面蜗杆传动的研究（第1报和第2报）”（参见日本机械学会论文集第45卷400号和第47卷417号），论及的就是这类新型传动的两种形式，这也是讫今公开发表的与本发明最为接近的已有技术。这两种蜗轮副的蜗杆均由一平面工具展成，切制蜗轮的刀具均由一直线刃形成，所不同的只是该直线刃的具体设置方式和设置位置。蜗轮由上述蜗轮刀具切削而成。这两种形式的蜗轮副均能实现在齿面轮廓内的点接触，在存在制造误差时，仍能保持接触点位置的相对稳定，达到了提出该传动形式的目的。但由于这两种蜗轮副的蜗轮刀具都由一条线（而不是面）形成，不能进行符合展成原理的磨削，刀具只能做成装配式的，靠人工安装。结果：一是蜗轮刀具精度低，二是刀具的切削刃数目少，而且制作麻烦。由上述蜗轮刀具切制的蜗轮精度低，轮齿表面残留金属多，需经较长时间的跑合才能实现正常啮合，而且蜗轮的切削效率也很低。

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种点接触包络环面蜗轮副的加工方法，由该方法得到的蜗轮刀具切削刃数多，精度高，切得的蜗轮齿面残留金属少，达到正常接触所需的跑合时间短，同时切削蜗轮的效率高。

为了达到上述目的，本发明对原点接触包络环面蜗轮副的加工方法作了改进，将原来由直线刃形成的蜗轮刀具改成由一回转体锥面展成的滚刀，再用该滚刀加工蜗轮;为保证由滚刀切制的蜗轮能与原由平面展成的蜗杆实现点接触，在平面和锥面工具的安装上让两曲面（平面是曲面的一种）沿特定的母线相切，并使展成蜗杆的平面工具的安装参数满足特定的数学表达式。

本发明的具体加工方法和形成点接触的原理结合附图说明如下：

图1为在滚齿机上用平面磨轮加工蜗杆的示意图。

图2为在滚齿机上用回转体锥面磨轮加工滚刀的示意图。

图3为工具平面与工具回转体锥面的位置关系示意图。

图4为形成点接触的原理示意图。

图5为由本发明的加工方法得到的蜗轮副的接触状态图。

建立三个直角座标系O_e-e₁e₂n，O_o-X_oY_oZ_o，O_s-X_sY_sZ_s。O_e-e₁e₂n固定在平面工具上;O_o-X_oY_oZ_o固定在回转工作台上;O_s-X_sY_sZ_s固定在锥面工具上。

1.蜗杆的加工：蜗杆可在滚齿机上加工。如图1所示，蜗杆工件放在滚齿机刀架上，并绕工件转轴[1]以角速度ω₁转动，装有平面磨轮[2]的磨头放在滚齿机工作台上，并随工作台转轴[3]以角速度ω_o转动。ω₁/ω_o＝i为蜗轮副的传动比，ω₁的取值与加工平面包络蜗轮副时相同，A为蜗轮副的中心距。调整磨头，使磨轮平面[2]与工作台转轴[3]成β_o的夹角，并与含蜗杆转轴[1]的水平面内以工作台转轴为圆心，R_o为半径的圆相切。由此安装调整法便可加工出蜗杆齿面。