环面蜗杆砂轮磨齿啮合原理分析及磨削试验

iopm2005

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。
7 X* A( L5 J0 E5 i: o7 Z) ^4 c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。
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) \/ |5 l9 G$ J$ E& ]图1 坐标系示意图
2 啮合原理分析
+ V" b/ u; i3 B/ N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SⅠ包络出蜗杆砂轮齿面SⅡ，再用SⅡ包络出工件齿 面SⅢ。
' }- R: k5 U: V$ l+ c% r坐标系的建立
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( G/ {& d% b) E; j: U9 b% K/ j% l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S(0