蜗轮蜗杆减速器传动中齿形的准确性分析

1.蜗轮蜗杆减速器齿形的分析

提高蜗轮蜗杆齿形的准确性，是有效提高蜗轮蜗杆的传动效率、降低传动噪声和温升的重要手段。首先，简单地分析蜗杆的齿形：蜗轮蜗杆传动中，一般有5种齿形：即ZA型、ZN型、ZI型、ZK型和ZC型，但在减速机行业中，最常见到的齿形一般有ZA型和ZN型2种。其中，ZA型也就是阿基米德螺线型，它的齿形主要特点是轴向直廓(图1)。而ZN型也就是延伸渐开线型，齿形主要特点是法向直廓，同时它又分齿直廓和槽直廓2种(图2)。ZA型齿形的蜗杆便于车削加工，但不便于磨削加工，齿形精度不高，直接影响传动精度；ZN型齿形虽然车削加工稍有不便，但磨削加工却很方便，蜗杆齿形精度可控制得很好，但其蜗轮滚刀的制造却十分困难，齿形很难控制，从而会使蜗轮齿形不准，同样会降低传动精度。而ZA型滚刀的制作却方便得多，齿形也更容易保证。因此，许多生产厂家都优先采用ZA型蜗轮蜗杆，这样，首先保证了蜗轮齿形的准确性，至于蜗杆的齿形问题再采用其他方法来予以修正，以保证蜗轮蜗杆传动的准确性。蜗轮蜗杆齿形不准，是造成蜗轮蜗杆传动产生振动、噪声、发热等传动缺陷的主要原因。当然，箱体加工精度、使用轴承精度也是一个重要因素。

2.提高蜗轮蜗杆减速器齿形的准确性分析

如何解决齿形问题，也是许多蜗轮蜗杆减速机厂家不断探索的课题。现在，我们针对ZA型蜗轮蜗杆齿形的加工工艺及齿形的成形加以分析和探讨，简单了解一下ZA型蜗轮蜗杆齿形传动中的问题和改善的方案。其实，从图1中可以看出，ZA型蜗轮蜗杆的齿形在沿蜗杆轴向截面内，其齿形就像梯形槽，组成齿形的轮廓线均为直线，这对车加工很有利，只要使车刀主偏角的后角大于蜗杆的螺旋升角就可以了，但为了进一步提高齿形表面精度，往往需要采用磨削加工。由于蜗杆的螺旋升角不可能为0°，所以砂轮在磨削蜗杆齿面时，磨头也必须转过一个与螺旋升角相同的角度，这样，砂轮才能既磨削到需要磨削的齿面而又不会破坏已磨过的齿面，但问题也就此产生，如图3所示。因为砂轮旋转过一个角度后，它已经无法磨削到蜗杆轴向齿面位置，真正磨削到的是蜗杆法向齿面，此时磨出的齿形并非轴

向直廓的ZA型，而是法向槽直廓的ZN型，这与蜗轮的ZA型齿形是不匹配的，这样2种齿型不同的蜗轮蜗杆进行啮合时，其传动平稳性就会大大下降，随之而来的噪声、振动、发热、效率低下等缺陷就会大大增加，直接影响蜗轮蜗杆减速机的品质。

3.改善蜗轮蜗杆齿形准确性的方案

改善这种状况的办法无非两种：一种就是将蜗轮的齿型也加工为ZN型。但这一点我们前面已讲过，由于ZN型滚刀制造困难，齿形很难控制。所以，多数厂商都采用第二种方法，设法修整磨削蜗杆的砂轮的齿形，使它能够通过磨削蜗杆法向齿面，磨出轴向齿面为ZA型的齿形。以北京产S7525螺杆磨床为例，它自身带有一套直线砂轮修整器，用它来修出ZA型齿形的砂轮非常困难，即使是使用仿形样本靠模，磨出的齿形也是很不准确的，这是因为一来金刚石笔尖走的轨迹和靠模样本并不完全符合，二来靠模本身也易磨损变样，而对数控修整器来讲，这些缺点都不存在。拖板在2台相互垂直的数控电动机的联合驱动下，可以走各种各样的曲线，而将修整器置于其上的话，修整器即可修出各种各样的砂轮曲线，以满足磨削蜗杆时所需要的砂轮齿形，确保齿形的准确性。当然，这种结构的螺杆磨床还可用一套五轴三联动数控系统进行控制，实现整个磨削过程的全自动化控制加工，使产品的性能更加稳定。