双头蜗杆

用反滚法轧制轧辊是一种最合理的工艺,它不仅可以节省螺纹磨床的昂贵费用,而且可提高齿形强度,使轧辊寿命提高。反滚的操作是将两个加工好的轧辊毛坯装在冷轧机主轴上,在轧辊之间的托脚上顺次放上粗滚母螺杆和精滚母螺杆,开车后轧辊毛坯慢慢进给,依次进行反滚。模数mn=0.6;螺旋头数n=4.粗滚母螺杆:d粗外=14.4mm;d粗中=13.2mm;d粗内=11.76mm;粗滚螺旋角β=10°。精滚母螺杆:d精外=15.6mm;d精中=14.4mm;d精内=12.96mm;粗滚螺旋角β=9°28′。制造一副轧辊连装卸在内只要半小时。轧辊制造工艺如下:(1)锻造毛坯经三次锻打,锻打温度1030～1100℃,锻造时要防止碳化物的偏析。(2)毛坯退火处理将毛坯装入具有70生铁屑及30碎木炭的10mm厚铁板箱子里,毛坯与箱壁距离20～25mm,上面用生铁屑封闭进行等温退火,温度升到850～870℃时保温2～3h,然后缓慢冷却到600～700℃保温3～4h,接着自然冷却。退火后硬度HB200～230.(3)车毛坯外径至D中 0.4,内孔至53.6 0.10,厚度30 0.5,倒角插键槽。(4)磨两端面。(5)以端面定位磨内孔。(6)套心轴磨外圆到D中 0.1.(7)粗反滚齿形。(8)磨外径,消除齿顶不均匀处。(9)精反滚至齿顶尖锐。(10)按图纸磨倒角。(11)热处理预热温度850～900℃,加热温度为1000～1040℃。在油中冷却至150～200℃后空冷至室温。硬度HRC60～64.最后以250～270℃回火,保温2～2.5h,出油后空冷,喷砂。(12)磨两端平面。(13)精磨内孔。(14)研磨内孔。(15)研磨齿形将轧辊装在机床上,并将标准蜗杆放在轧辊之间开车研磨。研磨蜗杆的材料是铸铁。研磨时放入少量的600～700号研磨粉。(16)打印,退磁。4　冷轧效果　与切削法比较,采用冷轧法生产蜗杆主要的效果有如下方面:(1)可提高劳动生产率50多倍,而且一次调整并检验合格后,一般技工都可操作,减轻劳动强度。(2)质量显著提高。用冷轧加工的蜗杆表面粗糙度可达Ra0.4μm,同时由于它的金相组织得到改善,使强度、耐磨性和抗蚀性都显著提高,表面硬度相对切削法加工的蜗杆提高20%～35%.(3)节约了金属和切削工具,用轧制法比车制法节约材料15%,同时也节省刀具材料。

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朱震午.齿轮的少无切削加工.机械工业出版社,1975.h,接着自然冷却。退火后硬度HB200～230.(3)车毛坯外径至D中 0.4,内孔至53.6 0.10,厚度30 0.5,倒角插键槽。(4)磨两端面。(5)以端面定位磨内孔。(6)套心轴磨外圆到D中 0.1.(7)粗反滚齿形。(8)磨外径,消除齿顶不均匀处。(9)精反滚至齿顶尖锐。(10)按图纸磨倒角。(11)热处理预热温度850～900℃,加热温度为1000～1040℃。在油中冷却至150～200℃后空冷至室温。硬度HRC60～64.最后以250～270℃回火,保温2～2.5h,出油后空冷,喷砂。(12)磨两端平面。(13)精磨内孔。(14)研磨内孔。(15)研磨齿形将轧辊装在机床上,并将标准蜗杆放在轧辊之间开车研磨。研磨蜗杆的材料是铸铁。研磨时放入少量的600～700号研磨粉。(16)打印,退磁。4　冷轧效果　与切削法比较,采用冷轧法生产蜗杆主要的效果有如下方面:(1)可提高劳动生产率50多倍,而且一次调整并检验合格后,一般技工都可操作,减轻劳动强度。(2)质量显著提高。用冷轧加工的蜗杆表面粗糙度可达Ra0.4μm,同时由于它的金相组织得到改善,使强度、耐磨性和抗蚀性都显著提高,表面硬度相对切削法加工。

是一样的,而螺纹的滚压是以搓丝板搓丝的原理为依据的,下面用一实例来说明蜗杆冷轧工艺的具体实施:mn=0.6;ms=0.609;齿距t=1.88;螺旋升角β=9°28′(左旋);头数z=2;d中=7.2mm;8级精度。1　冷轧工艺1.1　毛坯直径的选择工件毛坯外径的正确选择,直接影响到轧制后蜗杆的精度。直径过大时,多余金属在轧辊间挤压产生很大抗力,引起震动,使齿形不正,甚至使轧辊齿形崩裂;过小则轧不出完整的齿形。理想的是轧辊压入毛坯后,所涨出的金属体积和挤出体积相等。但通过实践证明,金属并不完全向径向流动,有部分向轴向流动,使全长伸长了0.15～0.2mm.同时冷轧速度、进给量和轧制的蜗杆长度,也影响着毛坯直径的正确选择。经过现场试验,用下式可轧出完整的齿形d毛坯=d中-0.12mn=7.120-0.031.2　轧制的主要工艺过程(1)车毛坯蜗杆毛坯直径(d毛坯)留磨量0.1mm,并两端倒1×30°,以免在冷轧时头部被挤出而胀大。同时为抵消冷轧时伸长,故在车毛坯时将原长缩短为46.350-0.42.(2)磨毛坯外圆控制毛坯外径公差及外径圆跳动误差在0.02mm以内,以保证轧制质量。(3)冷轧齿形将坯料2放在托脚3上,两个轧辊1以相同方向旋转,且右面的轧辊逐渐径向进给,使工件轧制到预定的中径为止。安装两个轧辊时,必须保证一个轧辊的凸出部分和另一个轧辊的凹部相结合,否则会出现乱头。同时要保证两个轧辊中心线平行,否则轧出的蜗杆是深而尖的。被辊轧制出的蜗杆精度和质量是由工件对于两个轧辊的中心位置所决定的。如果工件低于两个轧辊的中心,那么就会发生齿顶变尖或碎裂现象;如果工件高出两个轧辊中心,那么毛坯被向上挤出。如果托脚在垂直旋转轴线的平面内有各种不同的扭曲,那么轧制出的蜗杆会产生锥度并改变它的螺旋角。托脚的高度,应使工件中心低于轧辊中心线0.2～0.3mm.托脚宽度B采用(0.5～0.7)d外(d外是蜗杆外径)。托脚须镶嵌硬质合金片,以增加托脚使用寿命,同时可减少工件材料因粘附在托脚上而影响表面粗糙度。工件表面最好先经正火处理,以保证足够的塑性。1.3　轧制速度及进给速度选择正确选择轧辊的圆周速度及径向进给速度是很重要的,它影响着齿形的质量。轧制时应保证金属有足够的塑性变形时间,以免金属因流动不均而产生齿顶折痕等缺陷。因此,轧辊的圆周速度是由被轧制蜗杆的尺寸、精度和毛坯材料性质所决定的。一般在轧制碳钢毛坯蜗杆时可采用40～70m/min的速度,对于轧制具有σb>785MPa和延伸率δ≥10的热处理合金钢毛坯,其轧辊转数n辊用经验公式决定n辊=1.8d名义(r/min)式中　d名义为被轧制蜗杆的名义直径,mm.然后再根据v辊=πD外n辊1000(m/min)计算出轧辊圆周速度。进给速度的选择,应使被轧制的零件在轧辊30～40转内轧出全部的蜗杆的齿廓为准,本例所采用的进给速度为0.03mm/r.在轧制工件中,需采用冷却液,如锭子油、硫化切削油等,可使被轧齿面获得较好的表面粗糙度。2　轧辊的设计与计算设计轧辊的基本原则是使轧辊和工件(蜗杆)的螺旋升角相等,方向相反。为了改善轧制条件和轧辊的使用寿命,轧辊的中径应大于蜗杆中径,所以是多头的。轧辊中径大小受设备限制,本例受设备限制,取轧辊中径约比工件大15倍,头数为30.为了制造方便,通常采用端面模数ms作为蜗杆标准模数,故设计轧辊亦以ms为计算基础(轧辊中径D中D中=nmstgβ=110mm式中　n为轧辊头数;β为蜗杆螺旋升角。(2)轧辊导程T=nπms=57.36mm轧辊螺旋升角tgφ=TπD中=0.166∴φ=9°28′=β,右旋。(4)轧辊外径D外D外=D中 2.4ms=111.46mm　(5)轧辊宽度B最小B=L (2～3)t式中　L为被滚压螺纹长度;t为螺纹螺距。(6)技术要求成套轧辊外径差不小于0.05mm;端面跳动及外径圆跳动均不允许超过0.02mm;在3个齿距上的极限累积误差为±0.01mm;热处理硬度HRC60～62.3

蜗杆概述

根据不同的齿廓曲线，普通圆柱蜗杆可分为阿基米德蜗杆(ZA蜗杆）、渐开线蜗杆(ZI蜗杆）、

法向直廓蜗杆（ZN蜗杆）和锥面包络圆柱蜗杆

（ZK蜗

杆）等四种。GB10085-88推荐采用ZI蜗杆和ZK蜗杆两种。现将上述四种普通圆柱蜗杆传动所用的蜗杆及配对的蜗轮齿形分别介绍于后：圆柱蜗杆的加工方法：旋风切削蜗杆

蜗杆阿基米德蜗杆

阿基米德蜗杆（ZA蜗杆）　这种蜗杆，在垂直于蜗杆轴线的平面（即端面）上，齿廓为阿基米德螺旋线（图1），在包含轴线的平面上的齿廓（即轴向齿廓）为直线，其齿形角α0=20°。它可在车床上用直线刀刃的单刀（当导程角γ≤3°时）或双刀（当γ>3°时）车削加工。安装刀具时，切削刃的顶面必须通过蜗杆的轴线，如图1所示。这种蜗杆磨削困难，当导程角较大时加工不便。见动画

蜗杆法向直廓蜗杆

法向直廓蜗杆（ZN蜗杆）　这种蜗杆的端面齿廓为延伸渐开线（图2），法面（N-N）齿廓为直线。ZN蜗杆也是用直线刀刃的单刀或双刀在车床上车削加工。刀具的安装形式如图2所示。这种蜗杆磨削起来也比较困难。见动画

蜗杆渐开线蜗杆

渐开线蜗杆（ZI蜗杆）　这种蜗杆的端面齿廓为渐开线，所以它相当于一个少齿数（齿数等于蜗杆头数）、大螺旋角的渐开线圆柱斜齿轮。ZI蜗杆可用两把直线刀刃的车刀在车床上车削加工。刀刃顶面应与基圆柱相切，其中一把刀具高于蜗杆轴线，另一把刀具则低于蜗杆轴线。刀具的齿形角应等于蜗杆的基圆柱螺旋角。这种蜗杆可以在专用机床上磨削。

蜗杆锥面包络圆柱蜗杆

锥面包络圆柱蜗杆（ZK蜗杆）　这是一种非线性螺旋曲面蜗杆。它不能在车床上加工，只能在铣床上铣制并在磨床上磨削。加工时，除工件作螺旋运动外，刀具同时绕其自身的轴线作回转运动。这时，铣刀（或砂轮）回转曲面的包络面即为蜗杆的螺旋齿面，在I-I及N-N截面上的齿廓均为曲线。这种蜗杆便于磨削，蜗杆的精度较高，应用日渐广泛。至于与上述各类蜗杆配对的蜗轮齿廓，则完全随蜗杆的齿廓而异。蜗轮一般是在滚齿机上用滚刀或飞刀加工的。为了保证蜗杆和蜗轮能正确啮合，切削蜗轮的滚刀齿廓，应与蜗杆的齿廓一致；深切时的中心距，也应与蜗杆传动的中心距相同。

蜗杆概述

普通圆柱蜗杆的齿面（除ZK型蜗杆外）一般是在车床上用直线刀刃的车刀车制的。根据车刀安装位置的不同，所加工出的蜗杆齿面在不同截面中的齿廓曲线也不同。

蜗杆传动结构

蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮组成的，用于传递交错轴之间的运动和动力，通常两轴交错角为90°。在一般蜗杆传动中，都是以蜗杆为主动件。从外形上看，蜗杆类似螺栓，蜗轮则很像斜齿圆柱齿轮。工作时，蜗轮轮齿沿着蜗杆的螺旋面作滑动和滚动。为了改善轮齿的接触情况，将蜗轮沿齿宽方向做成圆弧形，使之将蜗杆部分包住。这样蜗杆蜗轮啮合时是线接触，而不是点接触。

圆柱蜗杆传动是蜗杆分度曲面为圆柱面的蜗杆传动。其中常用的有阿基米德圆柱蜗杆传动和圆弧齿圆柱蜗杆传动。

①阿基米德蜗杆的端面齿廓为阿基米德螺旋线，其轴面齿廓为直线。阿基米德蜗杆可以在车床上用梯形车刀加工，所以制造简单，但难以磨削，故精度不高。在阿基米德圆柱蜗杆传动中，蜗杆与蜗轮齿面的接触线与相对滑动速度之间的夹角很小，不易形成润滑油膜，故承载能力较低。

②弧齿圆柱蜗杆传动是一种蜗杆轴面(或法面)齿廓为凹圆弧和蜗轮齿廓为凸圆弧的蜗杆传动。在这种传动中，接触线与相对滑动速度之间的夹角较大，故易于形成润滑油膜，而且凸凹齿廓相啮合，接触线上齿廓当量曲率半径较大，接触应力较低，因而其承载能力和效率均较其他圆柱蜗杆传动为高 。