检修故事之——蜗轮加工

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有事找同事商量，结果同事正在和外协加工厂的家伙电话交流蜗轮加工的情况。

因为对方说是图纸上蜗轮的喉口半径不清楚。这样没法采购滚刀。

同事的桌面上那张蜗轮图放着，瞧了一下。嘿，中心距在图上标着，蜗轮外径，根径什么的多存在，可以推算出来。没什么缺标漏标的。这是对方没仔细看图。

不过对方说是在刀具店购买，唔？蜗轮滚刀能直接采购到？立马让同事问对方，是齿轮滚刀还是专用蜗轮滚刀。毕竟能直接弄到参数相同的蜗轮滚刀得有多大的运气成份啊？

正规的批量蜗轮加工么采用专用蜗轮滚刀，或者量少时采用飞刀加工。现在如果用齿轮滚刀代用，不是完全不能用，而是看如何用，因为存在精度误差什么的啊。呵呵

再说了在刀具店购买时再问技术参数，说明对滚刀也不是很熟啊。估计又是一个知其然的家伙了。

看着这个，就想起了几年前也是外协蜗轮加工的事了。

某设备在维修中发现设备中的铜蜗轮磨损了，得重新制造加工。这没啥，有图啊，可以外协。

结果在装配时发现，安装不上啊。。。查，结果发现升角明显不对，和蜗杆相配后无法安装在箱体内。

为麻会不合格的外协零件会直接进入装配现场？

“这东西俺们厂子没法子检啊，最多量量外径喉径孔径的，再么点点齿数而已。别的多得有专用工具才行。现在天知道是什么。。。”质检的家伙一脸的委曲，直接就说了。毕竟这事是他的责职范围内出的问题。

将制造单位的家伙找来。问清加工是采用滚齿机，采用了齿轮滚刀。

但现在这种情况，齿数，模数没事，升角不对，这明显是加工时滚刀刀架角度没有搬对啊。

打退回去，重新制造加工吧。呵呵

蜗轮蜗杆传动用于交错轴间传递运动及动力，通常交错角Σ=90°。它的主要优点是传动比大，工作较平稳，噪声低。结构紧凑，可以自锁。缺点是少头数的蜗杆传动效率低，常需要贵重的减摩性有色金属。

普通的蜗轮加工原理如同蜗轮蜗杆工作时的啮合状态一样。在滚齿机上用蜗轮滚刀加工蜗轮和用齿轮滚刀加工齿轮基本相似。但也有不同之处。加工蜗轮时为径向进给和切向进给法加工蜗轮以及飞刀加工蜗轮，飞刀法在滚齿机或者在铣床上。高精度的可剃齿或珩齿。

在蜗轮蜗杆传动中，为了保证蜗杆与蜗轮的正确啮合传动，蜗轮通常是用具有与该蜗轮相啮合的蜗杆相同尺寸的蜗轮加工滚刀加工的，也就是说只要有一种尺寸的蜗轮，就得有一种对应的蜗轮滚刀，即加工蜗轮的滚刀，不仅其模数和压力角应与被加工蜗轮的模数和压力角一样，而且其头数和分度园直径也得相同。蜗轮滚刀的外径比实际蜗杆稍大一些，外径比蜗杆大约0.2m，以便调整到所需的蜗轮齿厚。滚切蜗轮时，蜗轮滚刀的搬转角度就是刀具的安装角度，理论上与加工斜齿轮一样。径向走刀量与加工齿轮不同，采用径向连续进刀，蜗轮轮齿的倾斜角（螺旋角）由齿轮滚刀螺旋角决定，在对滚时自然形成。

只要蜗轮滚刀和滚齿机精度高，就可以加工出高精度的蜗轮。但这种方法得有专用滚刀。而且是滚刀与蜗技术参数是一对一关系。但蜗轮滚刀是专用刀具，制造周期长，成本高，精度要求高。

因为蜗轮的端面模数m与蜗杆的特性系数q是有一定规定的，即每一m值相对应有一定的q。其目的是为了减少标准蜗轮滚刀的规格，便于各厂设计制造。但是即使这样，一般机械加工单位也不可能备有m和q值的全部蜗轮滚刀。一般只配备各种模数的齿轮滚刀，蜗轮滚刀很少甚至不配备。采用齿轮滚刀加工蜗轮就可以解决某些蜗轮滚刀暂缺

所以在单件小批量时，常借用齿轮滚刀代替专用蜗轮滚刀加工阿基米德蜗杆传动的蜗轮。

采用齿轮滚刀切削蜗轮，由于蜗轮不是在与滚刀轴线成直角的情况下切削，所以与之配合的蜗杆不再是阿基米德型了，而是在轴向截面齿形为中部凸起曲线，其凸起量一般在10-2mm数量级，在动力传动蜗杆中可忽略不计，因此仍可用阿基米德型蜗杆与之配合，这样蜗轮和蜗杆共轭时，已由线接触共轭蜕化成点接触共轭了。将蜗轮齿面上各接触点连接起来的曲线，即是蜗轮齿面上的理论接触轨迹。由于赫兹应力的缘故，蜗轮齿面上的实际接触轨迹形成倒靴状的一块面积。因此在齿长方向接触轨迹位于蜗轮中部，这样避免了对角干涉，在齿高方向上可以全接触。根据理论可知，该接触状不仅可以增加承载能力，而且可以延长蜗轮副使用寿命。

用齿轮滚刀加工蜗轮的理论依据

当用齿轮滚刀加工蜗轮时，其牙齿尺寸和螺旋方向等也取决于蜗杆尺寸，但这个蜗杆尺寸却由所选用的齿轮滚刀确定。所以用这种齿轮滚刀加工蜗杆必须使蜗杆与齿轮滚刀能满足下列条件：

1）蜗杆的法向模数等于齿轮滚刀的法向模数

2）蜗杆的法向压力角等于齿轮滚刀的法向压力角

3）蜗杆的分度园直径与齿轮滚刀的实际分度园直径一致

上述条件保证了这种蜗杆付啮合传动时的基节相等和正确的啮合传动

因此用齿轮滚刀加工蜗轮一般用于:

1)      单件小批量且是急需的蜗轮

2)      用于普通园柱蜗杆传动且是单头蜗杆传动

3)      传动效率和结构尺寸要求不严的一般设备

4)      精度等级要求不高的场合

用齿轮滚刀加工蜗轮的不足之处。

1)      从传动效率有时不够满意，结构上也不尽合理

2)      因滚刀的切削长度是固定的，当加工直径较大的蜗轮时，滚刀的切削长度不够，一端的刀齿受力大，磨损不境外，所以加工时径向走刀量不宜过大

3)      用齿轮滚刀加工蜗轮，其齿根高大于标准齿根高。

用齿轮滚刀加工蜗轮与阿基米德蜗杆啮合，理论上是点接触，接触面正好分布在齿面胶合区，润滑油被卷入瞬时接触部位，在两齿面滑动的相对速度方向有利于油膜形成，建立弹性流体动压油膜，提高承载能力。所以适用于润滑良好的闭式传动。且精度不高的蜗轮不必进么导程误差补偿。

因此在需要加工单件小批蜗轮或者修配蜗轮蜗杆传动副而又没有现成的合适蜗轮滚刀时，为避免设计制造专用蜗轮滚刀成本高，周期长问题，只要加工出蜗轮精度能满足一个维修周期的要求，即可采用代用齿轮滚刀加工蜗轮，可省去蜗轮滚刀的制造或外购，缩短生产周期。

因此对于一般机械传动，可用齿轮滚刀加工蜗轮。但对于运动精度要求较高或批量加工时应用专用蜗轮滚刀加工蜗轮。

注意点：

在没有专用蜗轮滚刀情况下，采用齿轮滚刀法代比飞刀加工提高工效，降低成本，提高精度。但此法受到蜗杆分度园螺旋升角影响较大。所以对蜗轮来说，螺旋角较大的不适用此法。

一般来说同模数标准齿轮滚刀分度园比相配蜗轮滚刀的分度园直径大一些。由于标准齿轮滚刀直径大多大于蜗杆直径，因此切制的蜗轮齿底径均大于原设计的底径。这样使蜗轮在齿长方向两端齿厚减薄。虽然有利于油膜形成减少磨损，但同时影响蜗轮强度。为避免蜗轮齿长方向两端齿厚不发生过薄现象，应使标准齿轮滚刀直径要小于2倍的蜗杆直径为宜。

需要指出的是用单头齿轮滚刀加工与多头蜗杆啮合的蜗轮，切出的齿形误差较大，与工作蜗杆啮合时，只有中间部分可以互相接触，工作蜗杆的头数越多，接触面积就越少。但不影响正确的啮合传动，只对蜗杆传动的使用寿命和承载能力有一定影响。

加工时应将刀具搬一角度，其值应等于多头蜗杆的螺旋升角减去单头滚刀的螺旋升角。并注意此时蜗轮和蜗杆要采用同一旋向。

当没有滚齿机或在一些特殊情况下，利用铣床也可加工出合格的蜗轮。在小批量或单件生产时可在万能铣床和滚齿机上用飞刀（展成法）和齿轮滚刀（滚切）加工，用齿轮滚刀加工时要求蜗轮与蜗杆精确啮合同，特别是当齿轮滚刀和蜗杆的直径和螺旋升角相差较大时，靠转动刀架角度办法满足不了精度要求。

资料表明在无专用设备时，采用一定的工装也能利用车床加工出适用的蜗轮，当然这种方式比较麻烦，效率也低。

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不少加工知识，学写了

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用铣刀，以前还有飞刀，都可以，