如何训练和磨制精密蜗杆？

一、工艺准备

1.分析图样

图3-9所示为精密蜗杆，蜗杆形式为阿基米德螺旋线，模数m=4mm，右旋双头蜗杆，蜗杆精度为7级（GB/T10089—1988）。蜗杆材料为45钢，齿部热处理淬火硬度52HRC。齿面表面粗糙度值为Ra0.4μm。

图3-9 精密蜗杆

主要技术要求分析如下：

1）蜗杆齿距极限偏差为±0.014mm。

2）蜗杆齿距累积偏差为±0.024mm。

3）齿槽径向圆跳动公差为0.018mm。

4）分头误差0.005mm。

5）齿顶圆径向圆跳动公差为0.01mm。

6）两端平面的垂直度公差为0.01mm。

2.加工工艺

精密蜗杆的加工工艺见表3-20。

表3-20 精密蜗杆的加工工艺

（续）

精密蜗杆的磨削工艺分析如下：

1）蜗杆的齿面留有余量0.35⁰_-0.05mm。齿部经热处理淬火后硬度为52HRC。热处理后蜗杆分粗、精磨削。粗磨采用砂轮双面磨削，精磨采用单面磨削，以满足齿形精度要求。

2）轴向直廓蜗杆磨削加工较困难。由于蜗杆的导程大，齿面又相当深，故砂轮圆锥面对齿面的干涉比较严重。砂轮与齿面干涉的原因是蜗杆齿顶圆直径，齿根圆直径与分度圆处的导程角不相等，故当按分度圆处调整砂轮倾角后，砂轮锥面会在顶圆和齿根圆处发生干涉，使齿形磨成凸鼓形。当导程角大于4°时，会发生明显干涉现象。减少齿形误差的方法是重新调整砂轮架倾角，并重新补偿修整砂轮，以减少干涉。

3）S7332型螺纹磨床采用反靠法修整器作补偿修整。首先，使用反靠法修整器将砂轮一侧修成凸锥面，然后再用靠模样板装置修磨螺纹磨床修整器的样板，使样板修磨成呈中凹面形。修磨样板后，将两块样板装入修整器，即可将砂轮两侧修成中凸形锥面，从而可补偿蜗杆的齿形误差。SA7520型万能螺纹磨床采用特殊结构修整器，修改后的修整器可获得近似椭圆的修整轨迹，将砂轮两侧修成中凸锥面。在其他螺纹磨床上磨削蜗杆时，可采用专用修整弯尺修整砂轮，以减少砂轮对齿面的干涉。

4）蜗杆磨削的主要工艺参数如下：磨削前机床空运转1h；背吃刀量0.002～0.05mm，粗磨取a_p=0.03mm，精磨取a_p=0.002mm；工件转速n_W=2～10r/min，粗磨取n_W=4～10r/min，精磨取n_W=2～3r/min。

3.工件的定位夹紧

内圆磨削工件用自定心卡盘装夹。

外圆磨削工件用心轴装夹。

蜗杆磨削工件用心轴装夹。

4.砂轮的选择

选择内圆、外圆砂轮。螺纹磨削砂轮按表3-21选择。

内圆磨削砂轮：WAF46K6V。

外圆磨削砂轮：PAF80K6V。

蜗杆磨削砂轮：WAF100J5V。

表3-21 螺纹磨削砂轮选择

5.设备选择

M1432B型万能外圆磨床，S7332型螺纹磨床或数控蜗杆磨床。(https://www.xing528.com)

二、工件磨削步骤及注意事项

1）磨φ45H6内孔至尺寸。工件用自定心卡盘装夹，找正外圆径向圆跳动误差在0.02mm内，磨φ45H6内孔至尺寸。工艺要求φ45H6内孔的圆柱度误差小于0.002mm。

2）磨外圆φ79⁰_-0.2mm至尺寸。工件用心轴装夹，磨外圆φ79⁰_-0.2mm至尺寸，径向圆跳动误差小于0.014mm。磨两端面至尺寸100mm，垂直度公差为0.01mm。

3）在S7332型螺纹磨床上装交换齿轮。S7332型螺纹磨床的交换齿轮公式为

多头蜗杆应按导程计算交换齿轮。本例导程p_z=zp=4mm×2×π=25.1328mm。查交换齿轮表3-22得

将交换齿轮装在交换齿轮架上。

表3-22 S7332型螺纹磨床单头蜗杆交换齿轮表

（续）

4）修整单线砂轮。S7332型螺纹磨床采用专用自动修整器修整砂轮。修整时调整样板座的角度，按式tanα_n=tanα_xcosγ=tan20°×cos10.3°=0.3581，得α_n=19°42′。先使用反靠法修整器及靠模样板装置修正样板的形状，然后再将单线砂轮两侧修成中凸锥面。修整砂轮外圆，使砂轮宽度小于蜗杆牙底的宽度（e_f=0.697m=0.697mm×4=2.788mm）。

5）调整砂轮架倾斜角。调整时松开砂轮架下体壳的偏心压紧轴，转动手轮使砂轮架倾斜γ=10.3°。调整后将偏心压紧，以防止砂轮架振动。

6）螺纹对线。先在停机时作粗对线。然后对线，转动砂轮横向进给手轮，使砂轮逐渐进入螺旋槽中。调整对线手轮，作精对线，使砂轮对正螺旋槽的齿侧。再退出砂轮，工作台回程切入砂轮，复查砂轮位置是否正确。

7）粗磨蜗杆并分度，分别粗磨两螺旋槽齿侧。采用齿侧双面多行程磨削法。留精磨余量0.15～0.20mm。

8）精磨蜗杆至尺寸要求。精磨采用单面多行程磨削，以满足齿形精度要求。

注意事项：

1）螺纹磨床的交换齿轮的齿数要核对正确，各齿轮的安装位置也要正确。

2）检查螺纹磨床螺距扩大机构捏手位置，使其符合加工要求。

3）分度时分度刻线要对准，以防止产生分度误差。

4）磨削时注意减小磨削热对蜗杆精度的影响。

5）精磨时，单面磨削的背吃刀量要均衡，使齿两侧磨去相同的余量。

6）注意防止烧伤工件表面。磨钝的砂轮要及时修整，以恢复砂轮的磨削性能，减小磨削热。

7）工件采用心轴装夹，注意夹具的误差对磨削加工精度的影响。

三、精度检验及误差分析

1.三针测量蜗杆分度圆直径

钢针直径按下式计算

d₀=0.533p_x=0.533×4mm×3.1416=6.6978mm

千分尺读数为

M=d₁+3.924d₀-1.374p_x=44mm+3.924×6.6978mm-1.374×4mm×3.1416

=53.015mm

2.齿距和压力角的检验

蜗杆齿距和压力角使用万能工具显微镜测量。

影响蜗杆齿距误差的因素是主轴的径向圆跳动误差和螺纹磨床丝杠的传动误差等，其中主要因素是螺纹磨床螺距传动链误差。同时，磨削力和磨削热也有一定的影响。

由于蜗杆的齿距含有π这个无理数，故经交换齿轮以后，存在着理论齿距误差。要减小蜗杆齿距的周期误差较困难。螺纹磨床传动链中特别是主动齿轮的影响较大。