巧妙搶制正變位大蝸輪

曹德剛

(攀成鋼四川省冶金機械廠，四川成都 610500)

1 引言

攀成鋼公司180連軋機組固定機架近期出現故障，經查是傳動機構中的正變位大蝸輪齒部損壞，需要緊急修復(見圖1)。

而配合蝸桿為標準圓弧齒圓柱蝸桿，比較完好(見圖2)。

經分析:蝸輪套為銅件，經多年使用，齒部已嚴重磨損，在正常使用情況下，勉強滿足要求，但在咬入軋制階段或軋卡事故時的相對較大沖擊下，蝸輪套齒部已經超過強度極限而造成齒部斷裂，從而導致停機。為了減少維修時間，只有重復利用磨損較小的輪轂，重新制作銅件輪緣。返修工藝為:中頻爐澆注蝸輪套銅坯件—蝸輪套精加工內孔，其余留余量—取下利舊輪轂—蝸輪套與輪轂熱套后精車各部符合圖—加工蝸輪齒—去刺，包裝入庫。

圖1 蝸輪結構

圖2 蝸桿結構

ZC1蝸桿傳動(園弧圓柱蝸桿)蝸桿為阿基米德螺旋線，法向圓弧，即尼曼蝸桿可以磨削加工。其蝸輪常規的加工方法是用相應的蝸輪滾刀在滾齒機上滾切或在有飛刀頭的滾齒機上用飛刀加工，但由于我廠沒有此種滾刀，重新定制一把滾刀周期要近兩個月，即無法保證工期，費用也很高，為此必須另辟蹊徑解決問題。根據蝸輪蝸桿副嚙合原理，并借鑒滾齒機上用飛刀加工的原理可以利用我廠現有的HB－130數控龍門銑床進行單齒銑削方式加工(示意圖見圖3)。

單齒加工蝸輪齒的思路是刀具延X向直線運動距離和數控分度頭旋轉角度匹配，保持傳動比要求，即保證刀具沿X向，每移動(πm)3.14*16=50.24時，分度頭旋轉角度為360°/40=9°，就能保證該蝸輪付的嚙合關系。加工刀具采用齒形盤銑刀，可以利用我廠現有的一把舊的模數M=16齒形盤形銑刀改制，經過計算給出刀具樣板圖，修磨前刀面、鏟背，用樣板檢查刀刃合格后使用(見圖4)。

圖3 加工示意

圖4 齒形盤銑刀

具體加工時的工藝控制要點是:齒形盤銑刀裝在萬向彎頭的刀桿上，刀桿調整傾斜角度為蝸桿分度圓螺旋升角，用百分表檢查誤差小于0.01。刀具中心參考點要通過對刀塊擦刀來精確確定與蝸輪中心的準確位置關系。加工程序編制要在Y向一次進刀的情況下，用循環程序加工完所有的齒形，然后再手動延Y向加刀，直到刀桿中心距離蝸輪中心為400 mm時Y向加刀完成。由于蝸輪為正變位，蝸桿為標準，雖然單齒加工中心距到位，但齒厚單側仍需要減薄1.57 mm(2*0.625*3.14*6/40=1.57)，故此時刀具Y向不變，X正、負兩向各偏移1.57進行“減薄”加工。此時由于吃刀面積較大，選擇較小的吃刀量進行光刀比較適宜，從而保證精加工后的齒面精度和粗糙度。精加工時，由于利舊蝸桿有磨損，在有少量余量的情況下，要將蝸桿裝夾在機床上和蝸輪按裝配關系嚙合后檢查實際中心距和嚙合狀況，邊檢查邊進刀加工，直到檢查合格后才算加工完成(加工過程見圖5)。

圖5 加工過程

經過幾天的緊張搶制，蝸輪在要求時間內完成，在180軋機上現場順利裝配，經試車，設備傳動間隙、溫升、噪音完全滿足使用要求，取得了較好效果。此種蝸輪加工方法雖為特例，但這種快速加工蝸輪的方法既滿足了設備維修中的特殊要求，也為類似情況下的蝸輪制造提供了借鑒(加工后的成品見圖6)。

圖6 成品