专利名称:凹面齿圆柱蜗杆齿纹面磨削装置的制作方法
本实用新型是一种工艺装备的结构设计。它涉及用圆环面砂轮包络磨削凹面齿圆柱蜗杆齿纹面的磨削装置。把这一磨削装置，按照一定的几何关系安装在卧式滚齿机上(或铲齿车床、螺纹车床、蜗杆磨床以及其它能实现螺旋导程运动的机床上)，就可以按蜗杆设计参数的要求，用砂轮包络出各种型式的凹面齿圆柱蜗杆齿纹面。
凹面齿圆柱蜗杆传动与普通阿基米德圆柱蜗杆传动相比，具有效率高，承载能力大，寿命长等显著优点。早在六十年代末，我国就开始制造凹面齿圆柱蜗杆。当时这种蜗杆的轴向截形被设计成圆弧。按照包络法原理，轴向截形为圆弧的蜗杆，必须使用轴向截面为非圆曲线的砂轮才能包络出来。由于非圆曲线的砂轮难以修整，因而这种蜗杆齿纹面就难以用包络法进行加工。至今，仍采用轴向截形为圆弧的砂轮；按照蜗杆轴向齿形样板，将蜗杆齿纹面逐渐修磨出来的加工方法。这种方法使齿形精度和生产效率都受到一定的影响。近几年，国内也有在普通蜗杆磨床上，把机床砂轮修整装置的样板作成圆弧形，利用机床所带修整装置将砂轮修成圆弧形后对蜗杆进行包络磨削的。但这种方法，样板制造和安装精度不易保证；不同参数的蜗杆需要作不同规格的样板使成本增加；由于只能按照样板形状修整砂轮，就不能通过微调修整装置，消除工艺因素误差对初始接触区的不利影响。
本实用新型的目的是设计一种可在平面坐标系中任意调整修砂轮圆弧金刚笔回转中心位置的结构。利用这一结构，就可根据给定的凹面齿圆柱蜗杆型式和齿形参数(砂轮工作圆压力角αW和砂轮圆弧半径ρW)，在工艺装备设计结构给定的范围内，对砂轮进行符合蜗杆设计原理的准确修整，从而包络磨削出满足设计要求的蜗杆。由于金刚笔修砂轮圆弧的回转中心，在平面坐标系中可按需要调整到任何位置，因此本实用新型的设计结构具有调整方便准确的特点。它可以磨削各种型式的凹面齿圆柱蜗杆，所以该装置具有万能性。
为了阐明本实用新型的设计结构及磨削装置砂轮修整器的调整计算实例，本说明给出如下的附图图1是磨削I型凹面齿圆柱蜗杆的原理图。
图2是磨削装置砂轮修整原理图。
图3是铲齿车床上所用的磨削装置关键结构简图。
图4是卧式滚齿机上所用磨削装置结构实例。
下面按图1对I型凹面齿圆柱蜗杆的磨削原理加以叙述。凹面齿圆柱蜗杆〔1〕是用旋转的圆环面砂轮〔2〕包络磨削出来的。加工时，砂轮〔2〕与蜗杆〔1〕安装的相互位置，必须使蜗杆轴线与砂轮轴线为两条异面直线，其在空间的交错角等于蜗杆节圆柱上的螺旋升角λ，两轴线之最短距离线应在砂轮工作圆Dw所在的平面上。砂轮参加磨削的廓形，在其轴向截面上是一段半径ρW和工作圆压力角αW已知的圆弧。当旋转砂轮按图1中位置沿旋转蜗杆的轴线方向，在螺旋面的导程内移动时，砂轮旋转曲面就包络磨削出蜗杆的齿纹面。根据这一原理，要磨出蜗杆齿纹面，除需要能够满足上述相对运动的机床外，还必须准确地将砂轮按给定的设计参数(砂轮工作圆压力角αw砂轮工作圆直径DW，砂轮圆弧半径ρw，砂轮齿头高hf)修成特定的形状。当砂轮磨钝重新修整后，仍应保持砂轮圆弧半径，砂轮工作圆压力角和砂轮齿头高不变。本实用新型的设计结构，完全可以满足上述要求。
图2是砂轮修整原理图。在图2中选定平面坐标系XoY，其中砂轮〔2〕的轴线为X坐标，砂轮工作圆直径为Y坐标，X和Y的交点O即为坐标原点。在图2中，修砂轮圆弧金刚笔〔14〕固定在转臂〔11〕上，转臂的回转中心位于轴〔8〕上，其在XOY坐标系中的位置，可按给定的齿形参数(砂轮圆弧半径ρW，砂轮工作圆上的压力角αw)进行计算。
转臂回转中心坐标X＝ρw·CosαwY＝Dw／2－ρw·Sinαw式中Dw——砂轮工作圆直径按照上式计算的坐标值，可正确调整修砂轮圆弧金刚笔回转中心〔8〕的位置。调X坐标时，可转动丝杆〔4〕并经螺母〔3〕带动滑架座〔6〕在架体〔5〕上面沿X轴方向移动。调Y坐标时，可转动丝杠〔10〕并经螺母〔9〕带动大滑架〔7〕在滑架座〔6〕上沿Y轴方向移动。轴〔8〕的回转中心在XOY坐标系中的位置，可通过精密刻度尺读数。金刚笔〔14〕尖端至回转中心〔8〕的距离(即砂轮圆弧半径ρw)，可沿金刚笔轴向进行调整。砂轮外圆半径Ru与砂轮工作圆半径Rw之差值，由图2中可以看出，其值必须等于蜗杆的齿根高hf。只有这样，参加磨削的砂轮工作面，才能够既把蜗杆齿纹面全部包络出来，又不会使砂轮切入蜗杆齿根圆以内。为此，还必须有一个修砂轮外圆的金刚笔〔13〕，以保证Ru－Rw＝hf。金刚笔〔13〕的尖端与轴〔8〕回转中心在Y轴上的坐标差值(ρwSinαw＋hf)，可通过小滑架〔12〕在大滑架〔7〕上的移动，使其始终保持不变。当砂轮需要修整时，可将图2中轴〔8〕中心沿(－Y)方向(即沿砂轮径向)移动Δ值，然后用金刚笔〔13〕和〔14〕分别修整砂轮的外圆和圆弧面，经修整后的砂轮，其外圆半径减小Δ值，工作圆半径也减小Δ值，因而砂轮轴线和蜗杆轴线间的距离也相应减小Δ值。理论分析和生产实践证明砂轮直径有限度的减小，对蜗杆齿形的影响是非常微小的。
图3是铲齿车床上磨削装置的关键结构简图。图中〔2〕为砂轮，〔1〕为蜗杆。砂轮轴夹持在磨轮座〔15〕的孔中。磨轮座〔15〕与架体〔5〕做成一体，用空心螺栓〔16〕固定在支座〔17〕上，并可绕空心螺栓〔16〕旋转，以便按刻线〔18〕调整与蜗杆轴的交错角。支座〔17〕用螺栓固定在小刀架〔19〕上，空心螺栓〔16〕中插入测针〔20〕，并以针尖为基准，按需要尺寸调整砂轮轴的轴向位置，使测针针尖尽量对准砂轮工作圆的平面，以缩短修整砂轮的时间。砂轮轴的中心高，用调节螺丝〔21〕进行调整。修砂轮圆弧金刚笔〔14〕的回转中心〔8〕的X坐标值，借助于与水平面倾斜成一定角度的滑架座〔6〕在架体〔5〕上的移动来调整，并由刻度尺〔22〕读数。修砂轮圆弧金刚笔〔14〕的回转中心〔8〕的Y坐标值，由大滑架〔7〕在滑架座〔6〕上的移动进行调整，按刻度尺〔23〕读数。修砂轮外圆金刚笔夹持在回转臂〔24〕上，金刚笔的位置，用移动小滑架〔12〕来调整，并按刻度尺〔25〕读数。修圆弧金刚笔尖至转臂〔11〕回转中心〔8〕的距离，通过移动调距夹头〔26〕进行调整，并按其上的刻度尺〔27〕读数。
图4是卧式滚齿机上所用的磨削装置。这里按图4的装置，给出在磨削I型凹面齿圆柱蜗杆时的砂轮修整及磨削装置调整计算实例1.蜗杆参数1.1 中心距 a＝360 1.2 蜗杆头数 Z＝11.3 轴向模数 ma＝14.5 1.4 蜗杆齿根高 hf＝17.41.5 蜗杆节圆直径 dm＝1271.6 节圆柱上升角λ＝6°30′48″1.7 螺旋方向 右旋 1.8 砂轮圆弧半径 ρw＝801.9 砂轮工作圆压力角 αw＝24°
110砂轮初始外圆直径 Du＝3502.调整计算21 砂轮轴与蜗杆轴交错角(刻度尺w)w＝λ＝6°30’48”(右)22 砂轮轴与蜗杆轴初始中心距(刻度尺Au)Au＝1／2(dm＋Du－2hf)＝221.10mm23 修圆弧金刚笔尖回转半径(刻度尺R)R＝ρw＝80mm24 小滑架刻度尺VV＝ρw·Sinaw＋hf＝49.94mm25 大滑架初始值(刻度尺D)D＝Du／2－V＝125.06mm26 砂轮圆弧曲率中心水平坐标(刻度尺A)A＝ρw·cosαw＝73.08mm27 修砂轮外圆金刚笔夹持臂长度(刻度尺L)L＝K2+R2+V2]]>＝254.145mm式中K－设计结构常数(K＝236)上述调整计算是以砂轮初始直径为依据的，当砂轮磨损后需要修整锋利时，可逐渐降低大滑架减小刻度尺D的值，使金刚笔相对砂轮作进给。大滑架下降Δ值后，为保证磨削蜗杆时砂轮与蜗杆的固定几何关系，中心距Au也应减小相同的数值，这可从刻度尺的精密读数得到保证。
权利要求
1.凹面齿圆柱蜗杆齿纹面磨削装置由磨头和砂轮修整器组成。本实用新型的特征是砂轮修整器上有一个架体[5]它与磨轮座[15]固定在一起，在滑架座[6]上有一个修砂轮圆弧的金刚笔装置，它是由大滑架[7]、转臂[11]、调距夹头[26]、金刚笔[14]组成的。在大滑架[7]上有一个修砂轮外圆的金刚笔装置，它是由小滑架[12]、转臂[24]和金刚笔[13]组成的。
2.根据权利要求
1所述磨削装置，其特征是滑架座〔6〕装在架体〔5〕的导轨上，大滑架〔7〕装在滑架座〔6〕的导轨上，小滑架〔12〕装在大滑架〔7〕的导轨上，调距夹头〔26〕装在转臂〔11〕的滑槽中，滑架座〔6〕上的导轨面其纵向与水平面倾斜成一个角度。
3.根据权利要求
1所述磨削装置，其特征是转臂〔11〕的孔中固定一个轴，该轴装在大滑架〔7〕的孔中，并用螺母在轴向固定，转臂〔24〕的孔中固定一个轴，该轴装在小滑架〔12〕的孔中，可使转臂〔11〕在大滑架〔7〕的孔中转动，转臂〔24〕在小滑架〔12〕的孔中转动。
4.根据权利要求
1、2所述磨削装置，其特征是架体〔5〕上装有一根丝杆，相配的螺母固定在滑架座〔6〕上，滑架座〔6〕上装有一根丝杆，相配的螺母固定在大滑架〔7〕上，大滑架〔7〕上装有一根丝杆，相配的螺母固定在小滑架〔12〕上，分别转动丝杆推动螺母就可使滑架座〔6〕、大滑架〔7〕、小滑架〔12〕沿导轨移动，调距夹头〔26〕用螺钉固定在转臂〔11〕的滑槽中，松开螺钉可用手移动调距夹头〔26〕，上述移动，可使修圆弧金刚笔的回转中心在平面坐标系中调整到任何位置。
5.根据权利要求
1、2、3所述磨削装置，其特征是修外圆金刚笔夹在转臂〔24〕的开口孔中，修圆弧金刚笔〔14〕夹在调距夹头〔26〕的开口孔中，金刚笔在开口孔中的伸出长度用硬质合金制成的定距块定位，用手转动转臂〔11〕和〔24〕，砂轮圆弧和外圆就得到修整。
专利摘要
本实用新型为磨削凹面齿圆柱蜗杆齿纹面提供了一种新颖的工艺装备的结构设计。它能在平面坐标系中，任意调整修砂轮金刚笔的位置，使磨削蜗杆的砂轮得到准确的修整，从而能包络磨削出各种型式的凹面齿圆柱蜗杆。本实用新型的显著特点是结构独特，调整方便，重复调整精度高，能磨削各种型式的凹面齿圆柱蜗杆因而具有万能性。
文档编号B23F13/00GK86205863SQ86205863
公开日1987年6月3日 申请日期1986年8月16日
发明者王守中 申请人:大连重型机器厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan