曼德里五軸雙導程蝸輪蝸桿測繪與加工

摘 要：曼德里五軸A軸修復，雙導程蝸輪、蝸桿已磨損。原設計采用雙導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、計算，確定了蝸輪與蝸桿的幾何參數(shù)，消除蝸輪副間隙恢復精度功能；測繪時，一定要選在蝸輪、蝸桿未磨損或磨損輕微的部位進行測量，多測幾個點，取其平均值，這樣可以縮小與原設計參數(shù)的誤差；重新加工蝸輪副的方法。

關鍵詞：雙導程蝸輪副 舊件測繪與計算 制定加工方法

中圖分類號：TG57 文獻標識碼：A 文章編號：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，精度降低會影響加工精度，嚴重的時候會由于反向間隙過大，使機床產(chǎn)生位置誤差過大，機床無法使用[1][2]。因此必須對已磨損的蝸輪、蝸桿進行更換，外方通常蝸輪副價格在10萬元以上，通過測繪、計算，確定蝸桿類型及設計參數(shù)，選用適當?shù)牡毒撸庸の佪啠浼庸の仐U，重新調(diào)整間隙，以恢復原有精度。

1 雙導程蝸輪副一般傳動知識

雙導程蝸輪副主要是蝸桿輪齒面導程數(shù)值不同，相應的左右齒面模數(shù)值不同，相應的左右齒面模數(shù)也存在一個差值，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。正是因為雙導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于基本齒條，蝸輪則相當于與其嚙合的齒輪，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，當軸向移動蝸桿后，也能保證良好嚙合。

2 雙導程蝸輪副的特點[1]

2.1 優(yōu)點

雙導程蝸輪副在具有旋轉(zhuǎn)進給運動或分度運動的數(shù)控機床上應用廣泛，是因為其具有以下突出優(yōu)點。

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

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

（3）雙導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，用調(diào)整環(huán)來獲得合適的嚙合側(cè)隙。

2.2 缺點

蝸桿與蝸輪加工比較麻煩，加工蝸輪的滾刀也應根據(jù)雙導程蝸桿的參數(shù)來設計制造。

3 測繪方法及程序[1] [3]

（1）從意大利引進的MANDEL五軸加中心，發(fā)現(xiàn)加工的葉輪時超差，不能滿足生產(chǎn)工藝要求。經(jīng)對設備檢查發(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)的測量雙導程蝸輪副的下列幾項參數(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h1，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)應按照如下計算

3.1.1 公稱模數(shù)m的確定

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

先測出左右齒距、，然后按照左右模數(shù)差對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，一定要選在蝸輪、蝸桿未磨損或磨損輕微的部位進行測量，多測幾個點，取其平均值，這樣可以縮小與原設計參數(shù)的誤差。

4 雙導程蝸輪副的加工

雙導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程不同而必須分別按左右齒面導程來掛輪，對齒面逐側(cè)進行加工。

蝸輪如果要精確的制造必須采用雙導程蝸輪滾刀進行加工（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）；如果制造雙導程滾刀困難可用雙導程蝸桿的左右齒面設計兩把刀頭或用一把薄刀按左右導程分別進行加工，但一般分度及精傳動蝸輪不能應用此方法。

5 結(jié)論

測繪時，一定要注意測量記錄每一組尺寸，詳細查閱各國的蝸輪副標準，通過分析、計算，正確選擇模數(shù)、導程、中心距等主要參數(shù)，才能使得新制作或修復的蝸輪副符合原始設計和分度精度的要求。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，并為其它采用雙導程蝸輪副分的測繪、修復提供了可資借鑒的參考。

參考文獻

[1]機械手冊編委會.機械設計手冊機[M].械工業(yè)出版社，2004，5.

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

[3]曹可虎.雙導程蝸輪蝸桿測繪與計算[M].修理與改造，2007.