蜗杆磨削工艺分析

2023-06-28 理论教育版权反馈

【摘要】：蜗杆的齿形磨削余量为0.30～0.35mm。蜗杆在螺纹磨床上用单线法磨削。磨削工艺主要包括交换齿轮、砂轮架调整、砂轮修整及补偿修整等。测量时，以蜗杆的齿顶圆直径为基准。齿距和齿形角的测量蜗杆的齿距和齿形角可用万能工具显微镜测量。图15-15b所示为蜗杆齿形角测量的目镜影像。

蜗杆的齿形磨削余量为0.30～0.35mm。蜗杆在螺纹磨床上用单线法磨削。磨削工艺主要包括交换齿轮、砂轮架调整、砂轮修整及补偿修整等。

1.交换齿轮计算

在S7332型螺纹磨床上装交换齿轮。S7332型螺纹磨床的单头蜗杆交换齿轮公式为

或

多头蜗杆交换齿轮公式为

由于蜗杆尺寸有π这一无理数，所以在计算交换齿轮时会产生一定的误差，影响加工精度。查阅蜗杆交换齿轮表，可减小计算误差。S7332型螺纹磨床单头蜗杆交换齿轮表见表15-6。

表15-6 S7332型螺纹磨床单头蜗杆交换齿轮表

(续)

例2:已知双头蜗杆，模数m＝4mm，求交换齿轮计算值。查交换齿轮选取手册求交换齿轮。

解:按公式(15-6)计算

查交换齿轮表，得交换齿轮a＝94，b＝72，c＝72，d＝95。

2.调整砂轮架倾斜角

蜗杆的导程角较大，需将砂轮架倾斜，导程角按下式计算

调整时松开砂轮架下体壳的偏心压紧轴，转动手轮使砂轮架倾斜γ。调整后将偏心压紧，以防止砂轮架振动。

例3:已知双头蜗杆d₁＝ϕ44mm，模数m＝4mm求导程角。

解: 按公式(15-7)计算

得

3.砂轮的修整

按齿型修整砂轮。S7332型螺纹磨床采用专用自动修整器修整砂轮。如图15-5所示，修整时调整样板座的角度以及外圆和侧面的修整速度，使修整砂轮的宽度小于蜗杆牙底的宽度，轴向直廓蜗杆齿根槽宽可按公式计算

e_f＝0.687m(15-8)

样板座的调整角度为蜗杆的法向齿形角，按下式计算

tanα_n＝tanα_xcosγ(15-9)式中 α_n——法向齿形角(°)；

α_x——轴向齿形角(°)；

γ——导程角(°)。

例4:已知双头蜗杆，模数m＝4mm，导程角γ＝10.3°，求蜗杆齿根槽宽度及样板座调整角度。

解:按公式(15-8)得

e_f＝0.697m＝0.697×4mm＝2.788mm

样板座调整角度按公式(15-9)计算

4.砂轮的补偿修整

磨削时，由于轴向直廓蜗杆的导程大，齿面又相当深，故砂轮对齿面的干涉比较严重。砂轮对齿面干涉的原因是蜗杆齿顶圆直径、齿根圆直径和分度圆处的导程角不相等，故当按分度圆处调整砂轮倾角后，砂轮的锥面会在齿顶圆和齿根圆处发生干涉，使齿形磨成凸鼓形(图15-9)。当导程角大于4°时，就会明显发生干涉现象。减少齿形干涉的方法是重新调整砂轮架倾角，并重新修整砂轮，以减小齿形的凸形误差。产生齿形误差的另一原因是砂轮处于法向位置。有条件的可采用专用修整器样板修整砂轮，以提高齿形精度。

图15-10所示为采用专用修整弯尺修正砂轮。金刚石固定在弯尺上，弯尺沿着定位圆柱移动，通过调整弯尺夹角α，即可将砂轮修整成凸形锥面(要修整砂轮两面)，以减小蜗杆齿形的凸形误差。此结构简单，使用方便。

图15-9 蜗杆的齿形误差

图15-10 采用专用修整弯尺修正砂轮

1—金刚石 2—弯尺 3—圆柱 4—底板

要获得较好的效果，就要使用机床附件。S7332型螺纹磨床备有的附件是反靠法修整器及靠模样板装置。

图15-11所示为S7332型螺纹磨床反靠法修整器。修整架固定在螺纹磨床头架及尾座顶尖间。修整时，修整架由头架传动低速回转，且随工作台作螺旋运动。其螺距交换齿轮与被磨蜗杆一致。转动手柄1使装有金刚石夹持器3的滑枕4沿V形导轨前后移动修整砂轮一侧。修整器调整是在修整器定位块6与定位柱7间垫入量块，以调整修整角度，量块尺寸M按下式计算

图15-11 S7332型螺纹磨床反靠法修整器

1—手柄 2—修整器 3—金刚石夹持器 4—滑枕 5—圆柱 6—定位块 7—定位柱

M＝80sinα(15-10)

式中 M——量块尺寸(mm)；

α——修整角(°)。

轴向直廓蜗杆修整角按法向齿形角计算。

调整金刚石尖端离顶尖中心线高度e，可使金刚石尖端获得不同的修正轨迹。

轴向直廓蜗杆金刚石尖端调整高度e＝0。

按上述调整后即可修整砂轮一侧，然后用靠模样板装置修磨螺纹磨床修整器的样板。靠模样板装置如图15-12所示。将靠模样板装置固定在螺纹磨床两顶尖间，由水平仪调整装置于水平位置。将被修磨样板用螺钉固定后，按刻度板3使样板回转一个蜗杆的导程角γ，用修整好的砂轮采用纵向切入法磨样板。修磨样板后，将修磨的两块样板代替修整器中原有的样板，安装在螺纹磨床修整器上。经修磨的样板为中凹形面，砂轮再经反靠修整后，砂轮两侧为中凸的锥面，以减小蜗杆的齿形误差。

5.精度检验及误差分析

(1)三针测量分度圆直径图15-13所示为用三针测量蜗杆分度圆直径的方法。千分尺读数可按下式计算

图15-12 S7332型螺纹磨床靠摸样板装置

1—水平仪 2—被修磨的样板 3—刻度板

图15-13 三针测量蜗杆分度圆直径

式中 M——千分尺读数(mm)；

d₁——蜗杆分度圆直径(mm)；

d_m——量针直径(mm)；

α——蜗杆齿形角(°)；

p_x——蜗杆齿距(mm)。

量针直径可按下式计算

由于导程角γ的影响，使三针测量的读数相应受到影响。当γ>5°时需加以修正。即三针测量的读数为

M₁＝M＋ΔM(15-13)

修正计算公式为

ΔM＝d_mtan²γcosαcotα/2(15-14)

式中 M₁——修整后千分尺读数(mm)；

ΔM——修正量(mm)；

d_m——量针直径(mm)

α——齿形角(°)；

γ——导程角(°)。

蜗杆的修正计算公式为ΔM＝1.2909d_mtan²γ(15-15)

(2)单针测量分度圆直径图15-14所示，蜗杆的分度圆直径也可用单针测量。测量时，以蜗杆的齿顶圆直径为基准。千分尺读数M₀可按下式计算

式中 M₀——单针测量千分尺读数(mm)；

d_a1——蜗杆齿顶圆直径(mm)；

M——三针测量千分尺读数(mm)。

(3)齿距和齿形角的测量蜗杆的齿距和齿形角可用万能工具显微镜测量。图15-15a所示为万能工具显微镜，该仪器是利用光学系统进行测量。光学系统由光源发出的光经聚光镜、滤色片、透镜、光阑、反射镜、透镜和玻璃工作台，将工件轮廓经物镜、反射棱镜投射到目镜的焦平面上，从而在目镜中观察放大的轮廓影像。图15-15b所示为蜗杆齿形角测量的目镜影像。测量时，转动纵向和横向千分尺并调节目镜手轮，使目镜中的A-A虚线与蜗杆投影的一侧牙型重合。此时，角度读数(目镜中显示的读数)即为该齿侧的齿形角。