环面蜗杆砂轮磨齿啮合原理分析及磨削试验.doc

环面蜗杆砂轮磨齿啮合原理分析及磨削试验 1 引言为满足现代机械传动高速、重载、低噪声、高寿命等要求，高精度硬齿面齿轮的应用日益广泛，硬齿面齿轮的精密加工技术成为齿轮制造技术的主要发展方向之一磨齿是目前首选的硬齿面加工工艺，而蜗杆砂轮磨齿法是其中效率最高的加工方法，NZA、RZA等蜗杆砂轮磨齿机在国内应用广泛 为进一步降低加工成本，提高加工效率，瑞士赖斯豪尔公司推出了RZP环面蜗杆砂轮磨齿机，其加工原理为：将一个与被加工齿轮形状完全相同的金刚石滚轮置于被加工工件位置上，通过啮合运动将蜗杆砂轮修整为环面，然后用此环面蜗杆砂轮磨削工件采用该方法可大大简化砂轮修形过程，缩短修整时间(均摊到每个工件的修整时间仅为2～3秒)，且砂轮与工件之间为线接触(圆柱蜗杆为点接触)，多齿同时参与磨削，接触系数大，在保持原有精度的基础上，可使生产效率有较大幅度提高，大部分工件的磨削时间可缩短到一分钟以内 本文对环面蜗杆砂轮磨齿法的啮合原理进行了分析，在此基础上自制了金刚石修形滚轮，并在NZA蜗杆砂轮磨齿机上进行了磨削试验2 啮合原理分析环面蜗杆砂轮磨齿法的啮合原理是基于渐开面二次包络理论，即用金刚石修形滚轮的渐开面 Ⅰ包络出蜗杆砂轮齿面Ⅱ ，再用 Ⅱ 包络出工件齿 面Ⅲ。

坐标系的建立 如图1所示，S(O-i，j ，k)和Sp (Op-jp，jp，kp )为两个固定空间坐标系，其中，Z轴与齿轮的回转轴线重合，ZP轴与蜗杆砂轮的回转轴线重合，两轴正向之间的夹角为(00时，修整轮齿面上存在两条啮合界限线，且沿z1轴的相互距离 为2A½cos b( 图2 接触线示意图b为基圆柱面上的螺旋角，cosb=p/(p2+Rb2)) ；当A1或< 2时 ，修整轮齿面上无啮合界限线，加工出的工件 齿面为螺旋渐开面3 磨削试验试验条件 机床型号：大连机床厂齿轮分厂使用的瑞士赖斯豪尔NZA蜗杆砂轮磨齿机；砂轮规格：294.5mm×104mm(长×宽)，单头右旋，已动平衡；试件：m=3mm ，z=42，=25°，B=20mm，=20°，材料为40Cr ，挤齿后已淬火；金刚石滚轮：山东科技大学机电学院研制，粒度80#，几何参数同试件试验步骤 根据上述分析，选取适当的中心距a， 计算出不出现啮合界限线的轴交角；调整机床，先用金刚石滚轮修整砂轮，直到砂 轮进给到理论中心距a(见图 3)，然后用砂 轮磨削试件试验结果表明，试件的齿形、齿向误差均有较大改善4 结论环面蜗杆砂轮磨齿法的啮合原理为渐开面二次包络，可能会出现二次接触现象； 选择适当的中心距a 和轴交角 ，可将 啮合界限线排除齿面之外，获得理想的被加工齿面； 环面蜗杆砂轮磨齿法加工效率高，齿形精度好，具有良好的应用前景。

图3 修整后的砂轮。