曼德里五軸雙導(dǎo)程蝸輪蝸桿測繪與加工

摘 要：曼德里五軸A軸修復(fù)，雙導(dǎo)程蝸輪、蝸桿已磨損。原設(shè)計(jì)采用雙導(dǎo)程蝸桿具有這種齒厚從蝸桿的一端到另一端逐漸增大或減少的特征，所以可用蝸桿的軸向移動(dòng)來調(diào)整蝸桿副的齒側(cè)間隙，使之得到要求的側(cè)隙，而無須增加新的結(jié)構(gòu)或改變中心距。通過測繪、計(jì)算，確定了蝸輪與蝸桿的幾何參數(shù)，消除蝸輪副間隙恢復(fù)精度功能；測繪時(shí)，一定要選在蝸輪、蝸桿未磨損或磨損輕微的部位進(jìn)行測量，多測幾個(gè)點(diǎn)，取其平均值，這樣可以縮小與原設(shè)計(jì)參數(shù)的誤差；重新加工蝸輪副的方法。

關(guān)鍵詞：雙導(dǎo)程蝸輪副 舊件測繪與計(jì)算 制定加工方法

中圖分類號(hào)：TG57 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）07（a）-0080-02

曼德里五軸A軸旋轉(zhuǎn)精度的高低主要取決于蝸輪、蝸桿的加工精度和嚙合間隙。經(jīng)長期使用，蝸輪、蝸桿已磨損，精度降低會(huì)影響加工精度，嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)由于反向間隙過大，使機(jī)床產(chǎn)生位置誤差過大，機(jī)床無法使用[1][2]。因此必須對(duì)已磨損的蝸輪、蝸桿進(jìn)行更換，外方通常蝸輪副價(jià)格在10萬元以上，通過測繪、計(jì)算，確定蝸桿類型及設(shè)計(jì)參數(shù)，選用適當(dāng)?shù)牡毒?，加工蝸輪，配加工蝸桿，重新調(diào)整間隙，以恢復(fù)原有精度。

1 雙導(dǎo)程蝸輪副一般傳動(dòng)知識(shí)

雙導(dǎo)程蝸輪副主要是蝸桿輪齒面導(dǎo)程數(shù)值不同，相應(yīng)的左右齒面模數(shù)值不同，相應(yīng)的左右齒面模數(shù)也存在一個(gè)差值，因而蝸桿的齒厚就不是定值，而是沿輪齒螺旋線方向逐漸變化。正是因?yàn)殡p導(dǎo)程蝸桿具有這種齒厚從蝸桿的一端到另一端逐漸增大或減少的特征，所以可用蝸桿的軸向移動(dòng)來調(diào)整蝸桿副的齒側(cè)間隙，使之得到要求的側(cè)隙，而無須增加新的結(jié)構(gòu)或改變中心距。

雙導(dǎo)程蝸輪副的嚙合原理與一般蝸輪副的嚙合原理相同，蝸桿的軸向截面相當(dāng)于基本齒條，蝸輪則相當(dāng)于與其嚙合的齒輪，雖然蝸桿齒左右側(cè)面具有不同的齒距（即不同的模數(shù)），但因同一側(cè)面的齒距相同，故沒有破壞嚙合條件，當(dāng)軸向移動(dòng)蝸桿后，也能保證良好嚙合。

2 雙導(dǎo)程蝸輪副的特點(diǎn)[1]

2.1 優(yōu)點(diǎn)

雙導(dǎo)程蝸輪副在具有旋轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)或分度運(yùn)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用廣泛，是因?yàn)槠渚哂幸韵峦怀鰞?yōu)點(diǎn)。

（1）嚙合間隙可調(diào)整得很小。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，側(cè)隙可調(diào)整至0.01～0.015 mm，而普通蝸輪副一般只能達(dá)到0.03～0.08 mm，再小就容易咬死。因此雙導(dǎo)程蝸輪副能在較小的側(cè)隙下工作，對(duì)提高數(shù)控傳動(dòng)精度非常有利。

（2）雙導(dǎo)程蝸桿是用修磨調(diào)整環(huán)來控制調(diào)整量，調(diào)整準(zhǔn)確，方便可靠。

（3）雙導(dǎo)程蝸輪副的蝸桿支承在支座上，只需保證支承中心線與蝸輪中截面重合，中心距公差可略微放寬，裝配時(shí)，用調(diào)整環(huán)來獲得合適的嚙合側(cè)隙。

2.2 缺點(diǎn)

蝸桿與蝸輪加工比較麻煩，加工蝸輪的滾刀也應(yīng)根據(jù)雙導(dǎo)程蝸桿的參數(shù)來設(shè)計(jì)制造。

3 測繪方法及程序[1] [3]

（1）從意大利引進(jìn)的MANDEL五軸加中心，發(fā)現(xiàn)加工的葉輪時(shí)超差，不能滿足生產(chǎn)工藝要求。經(jīng)對(duì)設(shè)備檢查發(fā)現(xiàn)，A軸蝸輪、蝸桿已磨損，重新制作必須確定蝸輪、蝸桿的參數(shù)。幾何參數(shù)的測量雙導(dǎo)程蝸輪副的下列幾項(xiàng)參數(shù)可以參照普通蝸輪副的測繪的方法測量。

①蝸桿的頭數(shù)Z1和蝸輪齒數(shù)Z2，及蝸桿的齒形ZA或ZN。

②蝸桿及蝸輪的齒頂圓直徑da1、da2。

③蝸桿齒高h(yuǎn)1，及左右齒面齒形角aL1、aR1。

⑤蝸桿左右齒面軸向齒距PxL、PxR，及中心距a。

3.1 除了上述參數(shù)外下列參數(shù)應(yīng)按照如下計(jì)算

3.1.1 公稱模數(shù)m的確定

雙導(dǎo)程蝸桿輪齒厚是變化的，而公稱齒距又不能進(jìn)行實(shí)際測量，這就使得測繪公稱模數(shù)比較困難，測繪設(shè)計(jì)就是根據(jù)數(shù)據(jù)來推導(dǎo)確定零件其基本參數(shù)，按此原則，一般我們可按如下進(jìn)行。

先測出左右齒距、，然后按照左右模數(shù)差對(duì)稱分布試算公稱模數(shù)：

再用核算測量中心距，試中Z2，都可實(shí)測出。將帶人下試：

3.2 測繪程序[1]

測定蝸桿及蝸輪齒數(shù)—測定蝸桿、蝸輪齒頂圓直徑—測定蝸桿左右齒面軸向齒距—測定嚙合中心距—測定左右齒形角—測定齒形—試算工程模數(shù)—按模數(shù)確定中心距。

經(jīng)反復(fù)測量，確定蝸桿、蝸輪參數(shù)及測繪圖紙，表1為蝸桿參數(shù)；圖1為蝸桿圖，圖2為蝸輪圖。

測繪時(shí)，一定要選在蝸輪、蝸桿未磨損或磨損輕微的部位進(jìn)行測量，多測幾個(gè)點(diǎn)，取其平均值，這樣可以縮小與原設(shè)計(jì)參數(shù)的誤差。

4 雙導(dǎo)程蝸輪副的加工

雙導(dǎo)程蝸桿的制造與普通蝸桿加工方法是相同的，只不過由于左右齒面的導(dǎo)程不同而必須分別按左右齒面導(dǎo)程來掛輪，對(duì)齒面逐側(cè)進(jìn)行加工。

蝸輪如果要精確的制造必須采用雙導(dǎo)程蝸輪滾刀進(jìn)行加工（滾刀的尺寸必須與蝸桿尺寸相同，只不過是外圓略有增加2c0m0）；如果制造雙導(dǎo)程滾刀困難可用雙導(dǎo)程蝸桿的左右齒面設(shè)計(jì)兩把刀頭或用一把薄刀按左右導(dǎo)程分別進(jìn)行加工，但一般分度及精傳動(dòng)蝸輪不能應(yīng)用此方法。

5 結(jié)論

測繪時(shí)，一定要注意測量記錄每一組尺寸，詳細(xì)查閱各國的蝸輪副標(biāo)準(zhǔn)，通過分析、計(jì)算，正確選擇模數(shù)、導(dǎo)程、中心距等主要參數(shù)，才能使得新制作或修復(fù)的蝸輪副符合原始設(shè)計(jì)和分度精度的要求。此次通過測繪、分析和采用國內(nèi)重做蝸輪、蝸桿的辦法，可以降低了國外采購的維修成本，解決了生產(chǎn)急需，并為其它采用雙導(dǎo)程蝸輪副分的測繪、修復(fù)提供了可資借鑒的參考。

參考文獻(xiàn)

[1]機(jī)械手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)機(jī)[M].械工業(yè)出版社，2004，5.

[2]虞和濟(jì)，韓慶大，李沈，等.設(shè)備故障診斷工程[M].冶金工業(yè)出版社，2001.

[3]曹可虎.雙導(dǎo)程蝸輪蝸桿測繪與計(jì)算[M].修理與改造，2007.