蝸輪滾刀原理

蝸輪滾刀加工蝸輪，模擬著蝸桿與蝸輪的嚙合過(guò)程，因此蝸輪滾刀基本蝸桿的類型、主要尺寸等都要與原來(lái)的蝸桿相同：蝸桿是阿基米德的，蝸輪滾刀基本蝸桿也必須是阿基米德的；蝸桿是以軸向模數(shù)表示的，則蝸輪滾刀也必須以同樣的軸向模數(shù)來(lái)表示；滾刀的齒形角、螺紋升角、螺旋方向、頭數(shù)、齒距、分度圓柱直徑等也都與原蝸桿相等。

由于蝸輪滾刀的直徑受蝸桿的限制，當(dāng)蝸桿直徑較大時(shí)，滾刀的直徑也較大，此時(shí)滾刀可以制成帶孑L的；假如蝸桿直徑較小，則滾刀的直徑也較小，為了保持滾刀的強(qiáng)度和刀桿的剛度，此時(shí)滾刀只能制成帶柄的。

蝸輪滾刀是采用蝸桿與蝸輪嚙合原理工作的，所以蝸輪滾刀產(chǎn)形蝸桿的參數(shù)均應(yīng)與工作蝸桿相同。加工時(shí)蝸輪滾刀與蝸輪的軸交角、中心距也應(yīng)與蝸桿副工作狀態(tài)相同。

如圖1所示，阿基米德蝸桿與蝸輪嚙合時(shí)，通過(guò)中心的剖面O-O相當(dāng)于齒條齒輪嚙合。離中心的A-A、B-B剖面均為非漸開(kāi)線的共軛齒廓嚙合。各剖面中的嚙合點(diǎn)連成一條空問(wèn)曲線，就是蝸桿與蝸輪嚙合的接觸線。由于蝸桿與蝸輪嚙合呈曲線接觸，故滾刀工作時(shí)不允許有沿蝸輪軸向的移動(dòng)，也就是加工時(shí)只允許采用沿蝸輪的徑向或切向進(jìn)給。

在工廠中，廣泛使用著蝸桿蝸輪傳動(dòng)裝置。蝸桿通常采用車、銑工藝來(lái)加工；而蝸輪的齒形在大批生產(chǎn)條件下是用蝸輪滾刀加工的，只有在單件或小批生產(chǎn)時(shí)才用飛刀加工。

在蝸輪蝸桿傳動(dòng)副中，有一種做分度用的、精度要求很高而傳遞載荷不大的多頭蝸輪。對(duì)于這種多頭蝸輪，原則上應(yīng)該用與其頭數(shù)相等的多頭蝸輪滾刀來(lái)加工。但要制造高精度的多頭蝸輪滾刀是極其困難的。為了解決多頭蝸輪的制造問(wèn)題，某些工廠已有用單頭蝸輪滾刀加工多頭蝸輪的良好經(jīng)驗(yàn)，并取得了滿意的效果。這種滾刀不同于一般的蝸輪滾刀，因此必須進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。

此外，在一些機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，已采用了雙導(dǎo)程蝸桿蝸輪副傳動(dòng)。這種蝸輪一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)是極易調(diào)整其齒側(cè)嚙合間隙。對(duì)于雙導(dǎo)程蝸輪，則需要用專門的蝸輪滾刀或飛刀來(lái)加工。

由于在工廠生產(chǎn)中常常需要設(shè)計(jì)蝸輪滾刀，故透徹地了解蝸輪滾刀及蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)是非常必要的。

蝸輪滾刀是根據(jù)工作蝸桿副參數(shù)設(shè)計(jì)的專用滾刀。外形結(jié)構(gòu)上與齒輪滾刀比較有如下的特點(diǎn)。

(1)蝸輪滾刀產(chǎn)形蝸桿類型、分圓直徑、頭數(shù)、旋向、齒形角等參數(shù)均應(yīng)與工作蝸桿相等。

(2)由于直徑受工作蝸桿的制約，當(dāng)滾刀強(qiáng)度不足時(shí)可將鍵槽開(kāi)到端面上，而直徑再小的滾刀只能作成帶柄的形式。

(3)由于直徑受工作蝸桿的制約，往往螺旋升角較大，常用螺旋槽的結(jié)構(gòu)。一般又多采用零前角，以減少設(shè)計(jì)制造誤差。

(4)注意有切削錐的蝸輪滾刀，大多需用切向進(jìn)給的工藝。而且要驗(yàn)算蝸桿副的參數(shù)是否滿足徑向裝配條件。

加工蝸輪可以使用蝸輪飛刀代替蝸輪滾刀。飛刀相當(dāng)于切向進(jìn)給蝸輪滾刀的一個(gè)刀齒，屬于切向進(jìn)給加工蝸輪的刀具。

蝸輪飛刀需經(jīng)專門設(shè)計(jì)刃磨齒形，安裝在刀軸上，如圖2所示。

飛刀只能用非常小的進(jìn)刀量，切削效率較低。但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，刀具成本低。選用很小的進(jìn)給量也可使蝸輪的加工精度達(dá)到7～8級(jí)，適合單件生產(chǎn)。

常用的蝸輪加工刀具。蝸輪滾刀基本蝸桿(見(jiàn)蝸桿傳動(dòng))的類型和主要參數(shù)(模數(shù)﹑齒形角﹑分度圓直徑﹑螺旋升角和螺紋頭數(shù)等)應(yīng)當(dāng)與工作蝸桿相同﹐因此蝸輪滾刀常是專用的。當(dāng)外徑較大時(shí)﹐滾刀制成套裝式﹔外徑較小時(shí)將滾刀制成與心軸一體的帶柄式結(jié)構(gòu)(圖3 蝸輪滾刀 )。

非漸開(kāi)線展成滾刀 工作原理與齒輪滾刀相同?；ㄦI滾刀可用于加工矩形齒﹑漸開(kāi)線齒或三角形齒的花鍵軸﹐其加工精度和生產(chǎn)率較成形銑刀高。非漸開(kāi)線展成滾刀還可加工圓弧齒輪﹑擺線齒輪和鏈輪等。

定裝滾刀 各齒齒形不同﹐只有最后一個(gè)齒是精切齒。齒形和工件的齒槽相同﹐以成形銑削法切削工件的齒槽﹐因此定裝滾刀必須相對(duì)工件的軸線安裝在固定的位置上。滾刀上其馀的刀齒都是粗切齒。加工時(shí)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系與齒輪滾刀相同。成形滾刀可避免用展成刀具加工時(shí)齒根部產(chǎn)生的過(guò)渡曲線。棘輪滾刀是常用的定裝滾刀(圖4 定裝滾刀 )。

常用的加工外嚙合直齒和斜齒圓柱齒輪的刀具。加工時(shí)﹐滾刀相當(dāng)于一個(gè)螺旋角很大的螺旋齒輪﹐其齒數(shù)即為滾刀的頭數(shù)﹐工件相當(dāng)于另一個(gè)螺旋齒輪﹐彼此按照一對(duì)螺旋齒輪作空間嚙合﹐以固定的速比旋轉(zhuǎn)﹐由依次切削的各相鄰位置的刀齒齒形包絡(luò)成齒輪的齒形。常用的滾刀大多是單頭(見(jiàn)螺紋)的﹐在大量生產(chǎn)中﹐為了提高效率也常采用多頭滾刀。

刀轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)﹐齒輪繞本身軸線轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒﹔多頭滾刀轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)﹐齒輪轉(zhuǎn)過(guò)的齒數(shù)與滾刀頭數(shù)相等。蝸輪滾刀的滾刀在螺旋升角小于5°時(shí)﹐常制成直容屑槽﹐便于制造和刃磨﹔螺旋升角大的滾刀常制成螺旋容屑槽﹐以免刀齒的一側(cè)刃以大負(fù)前角(見(jiàn)刀具)切削的不利情況。 用高速鋼制造的中小模數(shù)齒輪滾刀一般采用整體結(jié)構(gòu)。模數(shù)在10毫米以上的滾刀﹐為了節(jié)約高速鋼﹑避免鍛造困難和改善金相組織﹐常采用鑲片結(jié)構(gòu)(圖1 齒輪滾刀 )。鑲片滾刀的結(jié)構(gòu)形式很多﹐常用的為鑲齒條結(jié)構(gòu)﹐即刀齒部分用高速鋼制成齒條狀﹐熱處理后緊固在刀體上。用硬質(zhì)合金制造滾刀﹐可以顯著提高切削速度和切齒效率。整體硬質(zhì)合金滾刀已在鐘表和儀器制造工業(yè)中廣泛地用于加工各種小模數(shù)齒輪。中等模數(shù)的整體和鑲片硬質(zhì)合金滾刀已用于加工鑄鐵和膠木齒輪。模數(shù)小于 3毫米的硬質(zhì)合金滾刀也用于 加工鋼齒輪。硬質(zhì)合金滾刀還可加工淬硬齒輪(硬度為 HRC50～62)。這種滾刀常采用單齒焊接結(jié)構(gòu)﹐制有30°的負(fù)前角﹐切削時(shí)刮去齒面的一層留量。 生產(chǎn)滾刀的廠家跟交易市場(chǎng)全國(guó)各地都有，如專業(yè)制作齒輪刀具的國(guó)營(yíng)企業(yè)：重慶工具廠、漢江工具廠、哈爾濱第一工具廠。浙江溫嶺等地則多為民營(yíng)企業(yè)，如《溫嶺市開(kāi)元工具廠》《浙江工量刃具交易市場(chǎng)》《重慶興旺工具制造廠》等。。國(guó)家把滾刀的精度等級(jí)分為 AA級(jí)﹑A級(jí)和 B級(jí)。一般國(guó)標(biāo)滾刀采用AA級(jí)。部標(biāo)跟企標(biāo)采用A級(jí)。鏈輪滾刀要求精度不高，一般采用B級(jí)。為了加工特別精密的齒輪﹐有的國(guó)家還有AAA級(jí)滾刀。在切齒過(guò)程中﹐滾刀的制造誤差主要影響齒輪的齒形誤差和基節(jié)偏差。 剃齒前加工齒輪齒形用的滾刀稱為剃前滾刀。剃前滾刀的齒形﹐要按剃齒馀量形式的要求制成特殊的形狀(圖2 剃前滾刀的齒形 )。齒頂帶凸角﹑齒根帶倒角的滾刀齒形是一種較常用的留剃形式﹐它使被加工齒輪的齒根處有些挖根﹐齒頂處有些倒角﹐中間部分剃齒馀量均勻。(見(jiàn)彩圖 硬齒面齒輪的精加工刀具──硬質(zhì)合金刮削滾刀 ﹑ 齒輪加工刀具──滾刀﹑插齒刀﹑剃齒刀)