巧妙抢制正变位大蜗轮

曹德刚

(攀成钢四川省冶金机械厂，四川成都 610500)

1 引言

攀成钢公司180连轧机组固定机架近期出现故障，经查是传动机构中的正变位大蜗轮齿部损坏，需要紧急修复(见图1)。

而配合蜗杆为标准圆弧齿圆柱蜗杆，比较完好(见图2)。

经分析:蜗轮套为铜件，经多年使用，齿部已严重磨损，在正常使用情况下，勉强满足要求，但在咬入轧制阶段或轧卡事故时的相对较大冲击下，蜗轮套齿部已经超过强度极限而造成齿部断裂，从而导致停机。为了减少维修时间，只有重复利用磨损较小的轮毂，重新制作铜件轮缘。返修工艺为:中频炉浇注蜗轮套铜坯件—蜗轮套精加工内孔，其余留余量—取下利旧轮毂—蜗轮套与轮毂热套后精车各部符合图—加工蜗轮齿—去刺，包装入库。

图1 蜗轮结构

图2 蜗杆结构

ZC1蜗杆传动(园弧圆柱蜗杆)蜗杆为阿基米德螺旋线，法向圆弧，即尼曼蜗杆可以磨削加工。其蜗轮常规的加工方法是用相应的蜗轮滚刀在滚齿机上滚切或在有飞刀头的滚齿机上用飞刀加工，但由于我厂没有此种滚刀，重新定制一把滚刀周期要近两个月，即无法保证工期，费用也很高，为此必须另辟蹊径解决问题。根据蜗轮蜗杆副啮合原理，并借鉴滚齿机上用飞刀加工的原理可以利用我厂现有的HB－130数控龙门铣床进行单齿铣削方式加工(示意图见图3)。

单齿加工蜗轮齿的思路是刀具延X向直线运动距离和数控分度头旋转角度匹配，保持传动比要求，即保证刀具沿X向，每移动(πm)3.14*16=50.24时，分度头旋转角度为360°/40=9°，就能保证该蜗轮付的啮合关系。加工刀具采用齿形盘铣刀，可以利用我厂现有的一把旧的模数M=16齿形盘形铣刀改制，经过计算给出刀具样板图，修磨前刀面、铲背，用样板检查刀刃合格后使用(见图4)。

图3 加工示意

图4 齿形盘铣刀

具体加工时的工艺控制要点是:齿形盘铣刀装在万向弯头的刀杆上，刀杆调整倾斜角度为蜗杆分度圆螺旋升角，用百分表检查误差小于0.01。刀具中心参考点要通过对刀块擦刀来精确确定与蜗轮中心的准确位置关系。加工程序编制要在Y向一次进刀的情况下，用循环程序加工完所有的齿形，然后再手动延Y向加刀，直到刀杆中心距离蜗轮中心为400 mm时Y向加刀完成。由于蜗轮为正变位，蜗杆为标准，虽然单齿加工中心距到位，但齿厚单侧仍需要减薄1.57 mm(2*0.625*3.14*6/40=1.57)，故此时刀具Y向不变，X正、负两向各偏移1.57进行“减薄”加工。此时由于吃刀面积较大，选择较小的吃刀量进行光刀比较适宜，从而保证精加工后的齿面精度和粗糙度。精加工时，由于利旧蜗杆有磨损，在有少量余量的情况下，要将蜗杆装夹在机床上和蜗轮按装配关系啮合后检查实际中心距和啮合状况，边检查边进刀加工，直到检查合格后才算加工完成(加工过程见图5)。

图5 加工过程

经过几天的紧张抢制，蜗轮在要求时间内完成，在180轧机上现场顺利装配，经试车，设备传动间隙、温升、噪音完全满足使用要求，取得了较好效果。此种蜗轮加工方法虽为特例，但这种快速加工蜗轮的方法既满足了设备维修中的特殊要求，也为类似情况下的蜗轮制造提供了借鉴(加工后的成品见图6)。

图6 成品