曼德里五轴双导程蜗轮蜗杆测绘与加工

摘 要：曼德里五轴A轴修复，双导程蜗轮、蜗杆已磨损。原设计采用双导程蜗杆具有这种齿厚从蜗杆的一端到另一端逐渐增大或减少的特征，所以可用蜗杆的轴向移动来调整蜗杆副的齿侧间隙，使之得到要求的侧隙，而无须增加新的结构或改变中心距。通过测绘、计算，确定了蜗轮与蜗杆的几何参数，消除蜗轮副间隙恢复精度功能；测绘时，一定要选在蜗轮、蜗杆未磨损或磨损轻微的部位进行测量，多测几个点，取其平均值，这样可以缩小与原设计参数的误差；重新加工蜗轮副的方法。

关键词：双导程蜗轮副 旧件测绘与计算 制定加工方法

中图分类号：TG57 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）07（a）-0080-02

曼德里五轴A轴旋转精度的高低主要取决于蜗轮、蜗杆的加工精度和啮合间隙。经长期使用，蜗轮、蜗杆已磨损，精度降低会影响加工精度，严重的时候会由于反向间隙过大，使机床产生位置误差过大，机床无法使用[1][2]。因此必须对已磨损的蜗轮、蜗杆进行更换，外方通常蜗轮副价格在10万元以上，通过测绘、计算，确定蜗杆类型及设计参数，选用适当的刀具，加工蜗轮，配加工蜗杆，重新调整间隙，以恢复原有精度。

1 双导程蜗轮副一般传动知识

双导程蜗轮副主要是蜗杆轮齿面导程数值不同，相应的左右齿面模数值不同，相应的左右齿面模数也存在一个差值，因而蜗杆的齿厚就不是定值，而是沿轮齿螺旋线方向逐渐变化。正是因为双导程蜗杆具有这种齿厚从蜗杆的一端到另一端逐渐增大或减少的特征，所以可用蜗杆的轴向移动来调整蜗杆副的齿侧间隙，使之得到要求的侧隙，而无须增加新的结构或改变中心距。

双导程蜗轮副的啮合原理与一般蜗轮副的啮合原理相同，蜗杆的轴向截面相当于基本齿条，蜗轮则相当于与其啮合的齿轮，虽然蜗杆齿左右侧面具有不同的齿距（即不同的模数），但因同一侧面的齿距相同，故没有破坏啮合条件，当轴向移动蜗杆后，也能保证良好啮合。

2 双导程蜗轮副的特点[1]

2.1 优点

双导程蜗轮副在具有旋转进给运动或分度运动的数控机床上应用广泛，是因为其具有以下突出优点。

（1）啮合间隙可调整得很小。根据经验，侧隙可调整至0.01～0.015 mm，而普通蜗轮副一般只能达到0.03～0.08 mm，再小就容易咬死。因此双导程蜗轮副能在较小的侧隙下工作，对提高数控传动精度非常有利。

（2）双导程蜗杆是用修磨调整环来控制调整量，调整准确，方便可靠。

（3）双导程蜗轮副的蜗杆支承在支座上，只需保证支承中心线与蜗轮中截面重合，中心距公差可略微放宽，装配时，用调整环来获得合适的啮合侧隙。

2.2 缺点

蜗杆与蜗轮加工比较麻烦，加工蜗轮的滚刀也应根据双导程蜗杆的参数来设计制造。

3 测绘方法及程序[1] [3]

（1）从意大利引进的MANDEL五轴加中心，发现加工的叶轮时超差，不能满足生产工艺要求。经对设备检查发现，A轴蜗轮、蜗杆已磨损，重新制作必须确定蜗轮、蜗杆的参数。几何参数的测量双导程蜗轮副的下列几项参数可以参照普通蜗轮副的测绘的方法测量。

①蜗杆的头数Z1和蜗轮齿数Z2，及蜗杆的齿形ZA或ZN。

②蜗杆及蜗轮的齿顶圆直径da1、da2。

③蜗杆齿高h1，及左右齿面齿形角aL1、aR1。

⑤蜗杆左右齿面轴向齿距PxL、PxR，及中心距a。

3.1 除了上述参数外下列参数应按照如下计算

3.1.1 公称模数m的确定

双导程蜗杆轮齿厚是变化的，而公称齿距又不能进行实际测量，这就使得测绘公称模数比较困难，测绘设计就是根据数据来推导确定零件其基本参数，按此原则，一般我们可按如下进行。

先测出左右齿距、，然后按照左右模数差对称分布试算公称模数：

再用核算测量中心距，试中Z2，都可实测出。将带人下试：

3.2 测绘程序[1]

测定蜗杆及蜗轮齿数—测定蜗杆、蜗轮齿顶圆直径—测定蜗杆左右齿面轴向齿距—测定啮合中心距—测定左右齿形角—测定齿形—试算工程模数—按模数确定中心距。

经反复测量，确定蜗杆、蜗轮参数及测绘图纸，表1为蜗杆参数；图1为蜗杆图，图2为蜗轮图。

测绘时，一定要选在蜗轮、蜗杆未磨损或磨损轻微的部位进行测量，多测几个点，取其平均值，这样可以缩小与原设计参数的误差。

4 双导程蜗轮副的加工

双导程蜗杆的制造与普通蜗杆加工方法是相同的，只不过由于左右齿面的导程不同而必须分别按左右齿面导程来挂轮，对齿面逐侧进行加工。

蜗轮如果要精确的制造必须采用双导程蜗轮滚刀进行加工（滚刀的尺寸必须与蜗杆尺寸相同，只不过是外圆略有增加2c0m0）；如果制造双导程滚刀困难可用双导程蜗杆的左右齿面设计两把刀头或用一把薄刀按左右导程分别进行加工，但一般分度及精传动蜗轮不能应用此方法。

5 结论

测绘时，一定要注意测量记录每一组尺寸，详细查阅各国的蜗轮副标准，通过分析、计算，正确选择模数、导程、中心距等主要参数，才能使得新制作或修复的蜗轮副符合原始设计和分度精度的要求。此次通过测绘、分析和采用国内重做蜗轮、蜗杆的办法，可以降低了国外采购的维修成本，解决了生产急需，并为其它采用双导程蜗轮副分的测绘、修复提供了可资借鉴的参考。

参考文献

[1]机械手册编委会.机械设计手册机[M].械工业出版社，2004，5.

[2]虞和济，韩庆大，李沈，等.设备故障诊断工程[M].冶金工业出版社，2001.

[3]曹可虎.双导程蜗轮蜗杆测绘与计算[M].修理与改造，2007.