专利名称：硬齿面环面蜗杆渐开线齿轮副的环面蜗杆剃齿方法
技术领域：
本发明涉及一种硬齿面环面蜗杆渐开线齿轮副的环面蜗杆剃齿方法，属于渐开面
包络环面蜗杆的精加工方法。由此得到的硬齿面渐开面包络环面蜗杆与硬齿面渐开线斜齿 圆柱齿轮啮合传动，形成硬齿面环面蜗杆渐开线齿轮副。
背景技术：
为了提高环面蜗杆传动的承载能力并降低成本，采用硬齿面环面蜗杆渐开线齿轮 副。硬齿面环面蜗杆渐开线齿轮副的环面蜗杆齿面有三种加工方法，第一种是用渐开线刀 齿按双自由度运动包络而成，这种方法是刘宗辅在1995年《机械》第22巻第5期的"渐开 线斜齿轮包络蜗杆副的研制"中提出的，这种方法铣削的是锡青铜环面蜗杆，只有相配的渐 开线斜齿轮是硬齿面，所以只能用于精密分度蜗杆传动，而且对于加工出的环面蜗杆和渐 开线齿轮需要配对跑合。 第二种是用渐开线齿轮形修磨轮按单自由度运动磨削硬齿面环面蜗杆的方法， 是由《Mechanism and Machine Theory》2002年第37巻第7期的文章"Tooth contact analysis of toroidal involute wormmating with involute helical gear，，提出的，因 为蜗杆和渐开线齿轮形修磨轮的相对速度较低，使修磨轮上金刚石颗粒容易脱落，效果较 差。为了避免这种现象，《中国科学E辑》2005年第35巻第7期的文章"精确磨削包络TI 蜗杆的方法"中提出采用盘形砂轮磨削蜗杆的方法，砂轮除具有磨削主运动之外，还具有两 个相互垂直的运动圆周进给运动和垂直进给运动。砂轮轴截面廓线不是渐开线，这样砂轮 本身制造麻烦，而且机床运动复杂，生产效率低，从而增加制造成本难以得到工艺应用。
第三种方法是采用渐开线齿轮形珩磨轮相对蜗杆的双自由度运动珩磨环面蜗杆， 是由申请号为200810101196.8的中国专利"硬齿面环面蜗杆渐开线齿轮副的环面蜗杆加 工方法"提出的，这种珩磨方法可以得到很高的精度，但对蜗杆螺旋面粗加工的精度要求较 高。
发明内容
本发明的目的是要提供一种硬齿面环面蜗杆渐开线齿轮副的环面蜗杆剃齿方法， 是硬齿面环面蜗杆的精加工方法。粗加工是采用渐开线刀齿按双自由度运动加工出环面蜗 杆的螺旋面并留有剃齿余量，然后，通过渐开线齿轮形剃齿刀的双自由度运动对环面蜗杆 进行剃齿，得到的环面蜗杆与渐开线斜齿圆柱齿轮啮合传动，形成硬齿面环面蜗杆渐开线 齿轮副。 为了达到本发明的目的所采取的技术方案包括环面蜗杆1、渐开线斜齿圆柱齿轮 2、渐开线齿轮形剃齿刀3、蜗杆轴线4、齿轮轴线5，渐开线斜齿圆柱齿轮2和渐开线齿轮形 剃齿刀3具有相同几何参数和同一回转轴线即齿轮轴线5，蜗杆轴线4和齿轮轴线5固定 并垂直交错，环面蜗杆1和渐开线齿轮形剃齿刀3的中心距等于环面蜗杆1和渐开线 斜齿圆柱齿轮2啮合传动的中心距a，当环面蜗杆1绕蜗杆轴线4转动角度^时，渐开线齿轮形剃齿刀3沿齿轮轴线5移动s并绕齿轮轴线5转动^dc，转角^k由两部分合成， 一部分 是由环面蜗杆1与渐开线斜齿圆柱齿轮2啮合传动的传动比112得到的转角9^'12，另一部分 是由其轴向位移s引起的附加转角S/pd， pd为渐开线齿轮形剃齿刀3即渐开线斜齿圆柱齿 轮2的螺旋参数，^k-伊/z'i2+s/Ai，^和s是两个独立的运动参数，s在零点附近一定范围内 的正负区间取值，渐开线齿轮形剃齿刀3以双自由度运动对环面蜗杆1进行剃齿，形成硬齿 面环面蜗杆渐开线齿轮副的环面蜗杆剃齿方法(如图l)，该加工方法可以在普通滚齿机上 实施。 上述的硬齿面环面蜗杆渐开线齿轮副的环面蜗杆剃齿方法中，渐开线齿轮形剃齿 刀3沿齿轮轴线5的移动是单向一次或往复多次的。 上述的硬齿面环面蜗杆渐开线齿轮副的环面蜗杆剃齿方法中，渐开线斜齿圆柱齿
轮2及与其具有相同几何参数的渐开线齿轮形剃齿刀3是标准齿轮或变位齿轮。 本发明提出了一种硬齿面环面蜗杆渐开线齿轮副的环面蜗杆剃齿方法，解决了硬
齿面环面蜗杆渐开线齿轮副的精密加工问题，为硬齿面环面蜗杆渐开线齿轮副的制造提供
了一种新的加工方法。
图1为硬齿面环面蜗杆渐开线齿轮副的环面蜗杆剃齿方法原理图。
具体实施例方式
下面根据附图对本发明的实施例进行描述。 硬齿面环面蜗杆渐开线齿轮副的环面蜗杆剃齿方法可以在普通滚齿机上实施。设 计硬齿面环面蜗杆渐开线齿轮副为标准硬齿面环面蜗杆渐开线齿轮副，环面蜗杆1和渐开 线斜齿圆柱齿轮2均右旋，渐开线斜齿圆柱齿轮2为标准渐开线齿轮，它们具有相同的模数 nin和压力角an，渐开线斜齿圆柱齿轮2的齿数、分度圆直径和分度圆螺旋角分别为Z2、4和
|32，环面蜗杆1的头数为zp传动比i12 = vX，中心距a，渐开线斜齿圆柱齿轮2螺旋参数 pd = d2/(2tanP 2)。 环面蜗杆l的材料选为38CrMoAl，经常规工艺流程，根据渐开线斜齿圆柱齿轮2选 择具有同样参数的渐开线刀齿(如插齿刀)，在滚齿机上按双自由度运动粗加工环面蜗杆 l，并预留剃齿余量。 对环面蜗杆1的精加工，采用本发明的剃齿方法。如图1所示，将经过粗加工的 环面蜗杆1装在滚刀架上(图1蜗杆轴线4位置)，使喉部中间平面通过滚齿机工作台中 心并紧固；渐开线齿轮形剃齿刀3紧固在滚齿机工作台上，蜗杆轴线4与齿轮轴线5垂直 交错。由滚刀架转动得到环面蜗杆1的转角P，滚刀架沿立柱(平行于齿轮轴线5)移动， 相当于渐开线齿轮形剃齿刀3与之方向相反、位移相同相对于环面蜗杆1的移动位移s， 按环面蜗杆1和渐开线斜齿圆柱齿轮2的传动比i12计算滚比交换齿轮得到^T^/Z'i2，由滚 齿机的差动装置得附加转角A^^S/Ai，两者合成工作台(即渐开线齿轮形剃齿刀3)的转角 ^df^i+A伊。取s = O，搭上垂直进给和差动挂轮，进给中心距，调整渐开线齿轮形剃齿刀3 齿的两侧与环面蜗杆1有相等的剃齿量。退中心距，将滚刀架快速降至使蜗杆轴线4低于 渐开线齿轮形剃齿刀3的下端面，调整工作台使中心距0"2 = a，作为渐开线齿轮形剃齿刀3对环面蜗杆l进行剃齿的初始位置。启动机床，使滚刀架逐步沿工作台轴向提升，直至渐 开线齿轮形剃齿刀3离开环面蜗杆1为止，这样就剃出环面蜗杆1的所有齿面。加工过程 中渐开线齿轮形剃齿刀3相对环面蜗杆1产生^和s是两个独立的运动，s由正值经零点到 负值变化，渐开线齿轮形剃齿刀以双自由度运动剃出环面蜗杆1的所有齿面。
渐开线斜齿圆柱齿轮2的材料选为40Cr，经热处理后，磨齿可得到精度达到6级 以上的硬齿面渐开线斜齿圆柱齿轮2与采用本方法剃出加工出的硬齿面环面蜗杆1啮合传 动，再配以极压润滑油(准双曲面齿轮油)润滑，构成硬齿面环面蜗杆渐开线齿轮副。
权利要求
硬齿面环面蜗杆渐开线齿轮副的环面蜗杆剃齿方法，其特征在于，包括环面蜗杆(1)、渐开线斜齿圆柱齿轮(2)、渐开线齿轮形剃齿刀(3)、蜗杆轴线(4)、齿轮轴线(5)，渐开线斜齿圆柱齿轮(2)与渐开线齿轮形剃齿刀(3)具有相同几何参数和同一回转轴线即齿轮轴线(5)，蜗杆轴线(4)和齿轮轴线(5)固定并垂直交错，环面蜗杆(1)和渐开线齿轮形剃齿刀(3)的中心距O1O2等于环面蜗杆(1)和渐开线斜齿圆柱齿轮(2)啮合传动的中心距α，环面蜗杆(1)和渐开线斜齿圆柱齿轮(2)的传动比为i12，渐开线斜齿圆柱齿轮(2)的螺旋参数为pd，当环面蜗杆(1)绕蜗杆轴线(4)转动角度时，渐开线齿轮形剃齿刀(3)沿齿轮轴线(5)移动位移s并绕齿轮轴线(5)转动转角环面蜗杆(1)的转角和s是两个独立的运动参数，渐开线齿轮形剃齿刀(3)相对环面蜗杆(1)作双自由度运动加工出硬齿面环面蜗杆(1)。F2009102353454C0000011.tif,F2009102353454C0000012.tif,F2009102353454C0000013.tif
2. 根据权利要求1所述的硬齿面环面蜗杆渐开线齿轮副的环面蜗杆剃齿方法，其特征 在于，渐开线齿轮形剃齿刀(3)沿齿轮轴线(5)的移动是单向一次或往复多次的。
3. 根据权利要求1所述的硬齿面环面蜗杆渐开线齿轮副的环面蜗杆剃齿方法，其特征 在于，取s = 0时，渐开线齿轮形剃齿刀(3)沿齿轮轴线(5)没有移动，渐开线齿轮形剃齿 刀(3)以单自由度运动对环面蜗杆(1)进行剃齿。
4. 根据权利要求1所述的硬齿面环面蜗杆渐开线齿轮副的环面蜗杆剃齿方法，其特征 在于，渐开线斜齿圆柱齿轮(2)及与其具有相同几何参数的渐开线齿轮形剃齿刀(3)是标 准齿轮或变位齿轮。
全文摘要
本发明公开了一种硬齿面环面蜗杆渐开线齿轮副的环面蜗杆剃齿方法，属于渐开面包络环面蜗杆的精加工方法。技术方案包括环面蜗杆1及蜗杆轴线4、渐开线斜齿圆柱齿轮2及与其具有相同几何参数和齿轮轴线5的渐开线齿轮形剃齿刀3，蜗杆轴线4和齿轮轴线5固定并垂直交错，中心距为a，渐开线齿轮形剃齿刀3相对于环面蜗杆1沿齿轮轴线5移动s并绕齿轮轴线5转动渐开线齿轮形剃齿刀3以双自由度运动对环面蜗杆1进行剃齿。本发明提出的硬齿面环面蜗杆渐开线齿轮副的环面蜗杆剃齿方法，解决了硬齿面环面蜗杆渐开线齿轮副的精密加工问题，为硬齿面环面蜗杆渐开线齿轮副提供了一种新的加工方法。
文档编号B23F13/00GK101700587SQ20091023534
公开日2010年5月5日 申请日期2009年10月21日 优先权日2009年10月21日
发明者李海涛, 董学朱, 董李扬, 魏文军 申请人:中国农业大学