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  • 蜗轮蜗杆传动中齿形的准确性分析

    发布时间:2020-05-27 15:29:05   来源:    浏览次数:

    1.蜗轮蜗杆齿形的分析

    提高蜗轮蜗杆齿形的准确性,是有效提高蜗轮蜗杆的传动效率、降低传动噪声和温升的重要手段。首先,简单地分析蜗杆的齿形:蜗轮蜗杆传动中,一般有5种齿形:即ZA型、ZN型、ZI型、ZK型和ZC型,但在减速机行业中,最常见到的齿形一般有ZA型和ZN型2种。其中,ZA型也就是阿基米德螺线型,它的齿形主要特点是轴向直廓(图1)。而ZN型也就是延伸渐开线型,齿形主要特点是法向直廓,同时它又分齿直廓和槽直廓2种(图2)。ZA型齿形的蜗杆便于车削加工,但不便于磨削加工,齿形精度不高,直接影响传动精度;ZN型齿形虽然车削加工稍有不便,但磨削加工却很方便,蜗杆齿形精度可控制得很好,但其蜗轮滚刀的制造却十分困难,齿形很难控制,从而会使蜗轮齿形不准,同样会降低传动精度。而ZA型滚刀的制作却方便得多,齿形也更容易保证。因此,许多生产厂家都优先采用ZA型蜗轮蜗杆,这样,首先保证了蜗轮齿形的准确性,至于蜗杆的齿形问题再采用其他方法来予以修正,以保证蜗轮蜗杆传动的准确性。蜗轮蜗杆齿形不准,是造成蜗轮蜗杆传动产生振动、噪声、发热等传动缺陷的主要原因。当然,箱体加工精度、使用轴承精度也是一个重要因素。

    2.提高蜗轮蜗杆齿形的准确性分析

    如何解决齿形问题,也是许多蜗轮蜗杆减速机厂家不断探索的课题。现在,大家针对ZA型蜗轮蜗杆齿形的加工工艺及齿形的成形加以分析和探讨,简单了解一下ZA型蜗轮蜗杆齿形传动中的问题和改善的方案。其实,从图1中可以看出,ZA型蜗轮蜗杆的齿形在沿蜗杆轴向截面内,其齿形就像梯形槽,组成齿形的轮廓线均为直线,这对车加工很有利,只要使车刀主偏角的后角大于蜗杆的螺旋升角就可以了,但为了进一步提高齿形表面精度,往往需要采用磨削加工。由于蜗杆的螺旋升角不可能为0°,所以砂轮在磨削蜗杆齿面时,磨头也必须转过一个与螺旋升角相同的角度,这样,砂轮才能既磨削到需要磨削的齿面而又不会破坏已磨过的齿面,但问题也就此产生,如图3所示。因为砂轮旋转过一个角度后,它已经无法磨削到蜗杆轴向齿面位置,真正磨削到的是蜗杆法向齿面,此时磨出的齿形并非轴

    向直廓的ZA型,而是法向槽直廓的ZN型,这与蜗轮的ZA型齿形是不匹配的,这样2种齿型不同的蜗轮蜗杆进行啮合时,其传动平稳性就会大大下降,随之而来的噪声、振动、发热、效率低下等缺陷就会大大增加,直接影响蜗轮蜗杆减速机的品质。

    3.改善蜗轮蜗杆齿形准确性的方案

    改善这种状况的办法无非两种:一种就是将蜗轮的齿型也加工为ZN型。但这一点大家前面已讲过,由于ZN型滚刀制造困难,齿形很难控制。所以,多数厂商都采用第二种方法,设法修整磨削蜗杆的砂轮的齿形,使它能够通过磨削蜗杆法向齿面,磨出轴向齿面为ZA型的齿形。以北京产S7525螺杆磨床为例,它自身带有一套直线砂轮修整器,用它来修出ZA型齿形的砂轮非常困难,即使是使用仿形样本靠模,磨出的齿形也是很不准确的,这是因为一来金刚石笔尖走的轨迹和靠模样本并不完全符合,二来靠模本身也易磨损变样,而对数控修整器来讲,这些缺点都不存在。拖板在2台相互垂直的数控电动机的联合驱动下,可以走各种各样的曲线,而将修整器置于其上的话,修整器即可修出各种各样的砂轮曲线,以满足磨削蜗杆时所需要的砂轮齿形,确保齿形的准确性。当然,这种结构的螺杆磨床还可用一套五轴三联动数控系统进行控制,实现整个磨削过程的全自动化控制加工,使产品的性能更加稳定。

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