雙頭蝸桿軋輥的制造工藝

用反滾法軋制軋輥是一種最合理的工藝,它不僅可以節(jié)省螺紋磨床的昂貴費用,而且可提高齒形強度,使軋輥壽命提高。反滾的操作是將兩個加工好的軋輥毛坯裝在冷軋機主軸上,在軋輥之間的托腳上順次放上粗滾母螺桿和精滾母螺桿,開車后軋輥毛坯慢慢進給,依次進行反滾。模數(shù)mn=0.6;螺旋頭數(shù)n=4.粗滾母螺桿:d粗外=14.4mm;d粗中=13.2mm;d粗內(nèi)=11.76mm;粗滾螺旋角β=10°。精滾母螺桿:d精外=15.6mm;d精中=14.4mm;d精內(nèi)=12.96mm;粗滾螺旋角β=9°28′。制造一副軋輥連裝卸在內(nèi)只要半小時。軋輥制造工藝如下:(1)鍛造毛坯經(jīng)三次鍛打,鍛打溫度1030～1100℃,鍛造時要防止碳化物的偏析。(2)毛坯退火處理將毛坯裝入具有70生鐵屑及30碎木炭的10mm厚鐵板箱子里,毛坯與箱壁距離20～25mm,上面用生鐵屑封閉進行等溫退火,溫度升到850～870℃時保溫2～3h,然后緩慢冷卻到600～700℃保溫3～4h,接著自然冷卻。退火后硬度HB200～230.(3)車毛坯外徑至D中 0.4,內(nèi)孔至53.6 0.10,厚度30 0.5,倒角插鍵槽。(4)磨兩端面。(5)以端面定位磨內(nèi)孔。(6)套心軸磨外圓到D中 0.1.(7)粗反滾齒形。(8)磨外徑,消除齒頂不均勻處。(9)精反滾至齒頂尖銳。(10)按圖紙磨倒角。(11)熱處理預(yù)熱溫度850～900℃,加熱溫度為1000～1040℃。在油中冷卻至150～200℃后空冷至室溫。硬度HRC60～64.最后以250～270℃回火,保溫2～2.5h,出油后空冷,噴砂。(12)磨兩端平面。(13)精磨內(nèi)孔。(14)研磨內(nèi)孔。(15)研磨齒形將軋輥裝在機床上,并將標(biāo)準(zhǔn)蝸桿放在軋輥之間開車研磨。研磨蝸桿的材料是鑄鐵。研磨時放入少量的600～700號研磨粉。(16)打印,退磁。4　冷軋效果　與切削法比較,采用冷軋法生產(chǎn)蝸桿主要的效果有如下方面:(1)可提高勞動生產(chǎn)率50多倍,而且一次調(diào)整并檢驗合格后,一般技工都可操作,減輕勞動強度。(2)質(zhì)量顯著提高。用冷軋加工的蝸桿表面粗糙度可達Ra0.4μm,同時由于它的金相組織得到改善,使強度、耐磨性和抗蝕性都顯著提高,表面硬度相對切削法加工的蝸桿提高20%～35%.(3)節(jié)約了金屬和切削工具,用軋制法比車制法節(jié)約材料15%,同時也節(jié)省刀具材料。

是一樣的,而螺紋的滾壓是以搓絲板搓絲的原理為依據(jù)的,下面用一實例來說明蝸桿冷軋工藝的具體實施:mn=0.6;ms=0.609;齒距t=1.88;螺旋升角β=9°28′(左旋);頭數(shù)z=2;d中=7.2mm;8級精度。1　冷軋工藝1.1　毛坯直徑的選擇工件毛坯外徑的正確選擇,直接影響到軋制后蝸桿的精度。直徑過大時,多余金屬在軋輥間擠壓產(chǎn)生很大抗力,引起震動,使齒形不正,甚至使軋輥齒形崩裂;過小則軋不出完整的齒形。理想的是軋輥壓入毛坯后,所漲出的金屬體積和擠出體積相等。但通過實踐證明,金屬并不完全向徑向流動,有部分向軸向流動,使全長伸長了0.15～0.2mm.同時冷軋速度、進給量和軋制的蝸桿長度,也影響著毛坯直徑的正確選擇。經(jīng)過現(xiàn)場試驗,用下式可軋出完整的齒形d毛坯=d中-0.12mn=7.120-0.031.2　軋制的主要工藝過程(1)車毛坯蝸桿毛坯直徑(d毛坯)留磨量0.1mm,并兩端倒1×30°,以免在冷軋時頭部被擠出而脹大。同時為抵消冷軋時伸長,故在車毛坯時將原長縮短為46.350-0.42.(2)磨毛坯外圓控制毛坯外徑公差及外徑圓跳動誤差在0.02mm以內(nèi),以保證軋制質(zhì)量。(3)冷軋齒形將坯料2放在托腳3上,兩個軋輥1以相同方向旋轉(zhuǎn),且右面的軋輥逐漸徑向進給,使工件軋制到預(yù)定的中徑為止。安裝兩個軋輥時,必須保證一個軋輥的凸出部分和另一個軋輥的凹部相結(jié)合,否則會出現(xiàn)亂頭。同時要保證兩個軋輥中心線平行,否則軋出的蝸桿是深而尖的。被輥軋制出的蝸桿精度和質(zhì)量是由工件對于兩個軋輥的中心位置所決定的。如果工件低于兩個軋輥的中心,那么就會發(fā)生齒頂變尖或碎裂現(xiàn)象;如果工件高出兩個軋輥中心,那么毛坯被向上擠出。如果托腳在垂直旋轉(zhuǎn)軸線的平面內(nèi)有各種不同的扭曲,那么軋制出的蝸桿會產(chǎn)生錐度并改變它的螺旋角。托腳的高度,應(yīng)使工件中心低于軋輥中心線0.2～0.3mm.托腳寬度B采用(0.5～0.7)d外(d外是蝸桿外徑)。托腳須鑲嵌硬質(zhì)合金片,以增加托腳使用壽命,同時可減少工件材料因粘附在托腳上而影響表面粗糙度。工件表面最好先經(jīng)正火處理,以保證足夠的塑性。1.3　軋制速度及進給速度選擇正確選擇軋輥的圓周速度及徑向進給速度是很重要的,它影響著齒形的質(zhì)量。軋制時應(yīng)保證金屬有足夠的塑性變形時間,以免金屬因流動不均而產(chǎn)生齒頂折痕等缺陷。因此,軋輥的圓周速度是由被軋制蝸桿的尺寸、精度和毛坯材料性質(zhì)所決定的。一般在軋制碳鋼毛坯蝸桿時可采用40～70m/min的速度,對于軋制具有σb>785MPa和延伸率δ≥10的熱處理合金鋼毛坯,其軋輥轉(zhuǎn)數(shù)n輥用經(jīng)驗公式?jīng)Q定n輥=1.8d名義(r/min)式中　d名義為被軋制蝸桿的名義直徑,mm.然后再根據(jù)v輥=πD外n輥1000(m/min)計算出軋輥圓周速度。進給速度的選擇,應(yīng)使被軋制的零件在軋輥30～40轉(zhuǎn)內(nèi)軋出全部的蝸桿的齒廓為準(zhǔn),本例所采用的進給速度為0.03mm/r.在軋制工件中,需采用冷卻液,如錠子油、硫化切削油等,可使被軋齒面獲得較好的表面粗糙度。2　軋輥的設(shè)計與計算設(shè)計軋輥的基本原則是使軋輥和工件(蝸桿)的螺旋升角相等,方向相反。為了改善軋制條件和軋輥的使用壽命,軋輥的中徑應(yīng)大于蝸桿中徑,所以是多頭的。軋輥中徑大小受設(shè)備限制,本例受設(shè)備限制,取軋輥中徑約比工件大15倍,頭數(shù)為30.為了制造方便,通常采用端面模數(shù)ms作為蝸桿標(biāo)準(zhǔn)模數(shù),故設(shè)計軋輥亦以ms為計算基礎(chǔ)(軋輥中徑D中D中=nmstgβ=110mm式中　n為軋輥頭數(shù);β為蝸桿螺旋升角。(2)軋輥導(dǎo)程T=nπms=57.36mm軋輥螺旋升角tgφ=TπD中=0.166∴φ=9°28′=β,右旋。(4)軋輥外徑D外D外=D中 2.4ms=111.46mm　(5)軋輥寬度B最小B=L (2～3)t式中　L為被滾壓螺紋長度;t為螺紋螺距。(6)技術(shù)要求成套軋輥外徑差不小于0.05mm;端面跳動及外徑圓跳動均不允許超過0.02mm;在3個齒距上的極限累積誤差為±0.01mm;熱處理硬度HRC60～62.3

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朱震午.齒輪的少無切削加工.機械工業(yè)出版社,1975.h,接著自然冷卻。退火后硬度HB200～230.(3)車毛坯外徑至D中 0.4,內(nèi)孔至53.6 0.10,厚度30 0.5,倒角插鍵槽。(4)磨兩端面。(5)以端面定位磨內(nèi)孔。(6)套心軸磨外圓到D中 0.1.(7)粗反滾齒形。(8)磨外徑,消除齒頂不均勻處。(9)精反滾至齒頂尖銳。(10)按圖紙磨倒角。(11)熱處理預(yù)熱溫度850～900℃,加熱溫度為1000～1040℃。在油中冷卻至150～200℃后空冷至室溫。硬度HRC60～64.最后以250～270℃回火,保溫2～2.5h,出油后空冷,噴砂。(12)磨兩端平面。(13)精磨內(nèi)孔。(14)研磨內(nèi)孔。(15)研磨齒形將軋輥裝在機床上,并將標(biāo)準(zhǔn)蝸桿放在軋輥之間開車研磨。研磨蝸桿的材料是鑄鐵。研磨時放入少量的600～700號研磨粉。(16)打印,退磁。4　冷軋效果　與切削法比較,采用冷軋法生產(chǎn)蝸桿主要的效果有如下方面:(1)可提高勞動生產(chǎn)率50多倍,而且一次調(diào)整并檢驗合格后,一般技工都可操作,減輕勞動強度。(2)質(zhì)量顯著提高。用冷軋加工的蝸桿表面粗糙度可達Ra0.4μm,同時由于它的金相組織得到改善,使強度、耐磨性和抗蝕性都顯著提高,表面硬度相對切削法加工。

蝸桿概述

根據(jù)不同的齒廓曲線，普通圓柱蝸桿可分為阿基米德蝸桿(ZA蝸桿）、漸開線蝸桿(ZI蝸桿）、

法向直廓蝸桿（ZN蝸桿）和錐面包絡(luò)圓柱蝸桿

（ZK蝸

桿）等四種。GB10085-88推薦采用ZI蝸桿和ZK蝸桿兩種?，F(xiàn)將上述四種普通圓柱蝸桿傳動所用的蝸桿及配對的蝸輪齒形分別介紹于后：圓柱蝸桿的加工方法：旋風(fēng)切削蝸桿

蝸桿阿基米德蝸桿

阿基米德蝸桿（ZA蝸桿）　這種蝸桿，在垂直于蝸桿軸線的平面（即端面）上，齒廓為阿基米德螺旋線（圖1），在包含軸線的平面上的齒廓（即軸向齒廓）為直線，其齒形角α0=20°。它可在車床上用直線刀刃的單刀（當(dāng)導(dǎo)程角γ≤3°時）或雙刀（當(dāng)γ>3°時）車削加工。安裝刀具時，切削刃的頂面必須通過蝸桿的軸線，如圖1所示。這種蝸桿磨削困難，當(dāng)導(dǎo)程角較大時加工不便。見動畫

蝸桿法向直廓蝸桿

法向直廓蝸桿（ZN蝸桿）　這種蝸桿的端面齒廓為延伸漸開線（圖2），法面（N-N）齒廓為直線。ZN蝸桿也是用直線刀刃的單刀或雙刀在車床上車削加工。刀具的安裝形式如圖2所示。這種蝸桿磨削起來也比較困難。見動畫

蝸桿漸開線蝸桿

漸開線蝸桿（ZI蝸桿）　這種蝸桿的端面齒廓為漸開線，所以它相當(dāng)于一個少齒數(shù)（齒數(shù)等于蝸桿頭數(shù)）、大螺旋角的漸開線圓柱斜齒輪。ZI蝸桿可用兩把直線刀刃的車刀在車床上車削加工。刀刃頂面應(yīng)與基圓柱相切，其中一把刀具高于蝸桿軸線，另一把刀具則低于蝸桿軸線。刀具的齒形角應(yīng)等于蝸桿的基圓柱螺旋角。這種蝸桿可以在專用機床上磨削。

蝸桿錐面包絡(luò)圓柱蝸桿

錐面包絡(luò)圓柱蝸桿（ZK蝸桿）　這是一種非線性螺旋曲面蝸桿。它不能在車床上加工，只能在銑床上銑制并在磨床上磨削。加工時，除工件作螺旋運動外，刀具同時繞其自身的軸線作回轉(zhuǎn)運動。這時，銑刀（或砂輪）回轉(zhuǎn)曲面的包絡(luò)面即為蝸桿的螺旋齒面，在I-I及N-N截面上的齒廓均為曲線。這種蝸桿便于磨削，蝸桿的精度較高，應(yīng)用日漸廣泛。至于與上述各類蝸桿配對的蝸輪齒廓，則完全隨蝸桿的齒廓而異。蝸輪一般是在滾齒機上用滾刀或飛刀加工的。為了保證蝸桿和蝸輪能正確嚙合，切削蝸輪的滾刀齒廓，應(yīng)與蝸桿的齒廓一致；深切時的中心距，也應(yīng)與蝸桿傳動的中心距相同。

蝸桿概述

普通圓柱蝸桿的齒面（除ZK型蝸桿外）一般是在車床上用直線刀刃的車刀車制的。根據(jù)車刀安裝位置的不同，所加工出的蝸桿齒面在不同截面中的齒廓曲線也不同。

蝸桿傳動結(jié)構(gòu)

蝸桿傳動是由蝸桿和蝸輪組成的，用于傳遞交錯軸之間的運動和動力，通常兩軸交錯角為90°。在一般蝸桿傳動中，都是以蝸桿為主動件。從外形上看，蝸桿類似螺栓，蝸輪則很像斜齒圓柱齒輪。工作時，蝸輪輪齒沿著蝸桿的螺旋面作滑動和滾動。為了改善輪齒的接觸情況，將蝸輪沿齒寬方向做成圓弧形，使之將蝸桿部分包住。這樣蝸桿蝸輪嚙合時是線接觸，而不是點接觸。

圓柱蝸桿傳動是蝸桿分度曲面為圓柱面的蝸桿傳動。其中常用的有阿基米德圓柱蝸桿傳動和圓弧齒圓柱蝸桿傳動。

①阿基米德蝸桿的端面齒廓為阿基米德螺旋線，其軸面齒廓為直線。阿基米德蝸桿可以在車床上用梯形車刀加工，所以制造簡單，但難以磨削，故精度不高。在阿基米德圓柱蝸桿傳動中，蝸桿與蝸輪齒面的接觸線與相對滑動速度之間的夾角很小，不易形成潤滑油膜，故承載能力較低。

②弧齒圓柱蝸桿傳動是一種蝸桿軸面(或法面)齒廓為凹圓弧和蝸輪齒廓為凸圓弧的蝸桿傳動。在這種傳動中，接觸線與相對滑動速度之間的夾角較大，故易于形成潤滑油膜，而且凸凹齒廓相嚙合，接觸線上齒廓當(dāng)量曲率半徑較大，接觸應(yīng)力較低，因而其承載能力和效率均較其他圓柱蝸桿傳動為高 。