本发明涉及回转面包络环面蜗杆副的加工工艺及其磨轮。 现有的平面二次包络蜗杆副，是以平面为母面包络得蜗杆齿面，又以蜗杆齿面为母面包络得蜗轮齿面，这样的一对蜗轮蜗杆相啮合，组成平面二次包络蜗杆副。其加工工艺过程参看附图3（本工艺流程见专著《平面二次包络环面蜗杆传动制造工艺》，杜厚金，江有渝编著，四川科学技术出版社，1988年1月）。平面二次包络蜗杆副啮合齿面的接触线在蜗轮齿面上的分布示意图参见附图4。随着啮合的继续，接触线按图中箭头所指的方向运动。显然，在啮合的后半部分，当接触线在蜗轮齿面上是一条完整的曲线时（对于典型传动，当两条接触线在蜗轮齿面上相交时），接触线在啮合齿面间围成一个半封闭的空间（参看附图5），该半封闭空间的开口处在蜗轮的齿根和蜗杆的齿顶处。随着啮合的继续进行，附图4中的接触线继续接箭头所指的方向运动，该半封闭空间的体积将逐渐减小，被围在该半封闭空间地润滑油将从开口处流出。由于半封闭空间的开口面积大，润滑油流出开口处产生的“挤压效应”不显著，故不能保证润滑油膜的形成，这就阻碍了蜗杆副承载能力的提高和使用寿命的延长。
本发明的目的在于提供一种具有高润滑性能，使得承载能力得以大幅度提高和使用寿命得以大大延长的回转面包络环面蜗杆副的加工工艺及其磨轮。
本发明的蜗轮蜗杆齿面是这样形成的，在现有的平面或锥面二次包络蜗杆副的蜗轮蜗杆齿面成形原理基础上，对原始母面的形状进行改进（参看附图1），即一条二次曲线段ab与另外的线段光滑连接所构成的平面曲线ac绕回转轴A-A旋转形成回转面，以该回转面为母面包络得蜗杆齿面，二次曲线段ab的长度为整条平面曲线ac长度的1/6-1/14，且二次曲线段ab上任意两点的切线矢量的夹角不大于90°。二次曲线段ab形成的回转面包络出蜗杆齿顶面与蜗杆齿顶齿面的交接处。再以蜗杆齿面为母面包络得蜗轮的齿面，这样的一对蜗轮蜗杆构成本发明的回转面包络环面蜗杆副。其特点是蜗杆齿顶面与蜗杆齿顶齿面的交接处为一曲面，蜗轮齿根面与蜗轮齿根齿面的交接处也是一曲面，这两曲面是一对共轭曲面，在啮合时有接触线存在。
本发明在现有的平面二次包络蜗杆副加工工艺（参看附图3）的基础上，对加工蜗杆的第8道工序（在滚齿机上粗磨蜗杆齿）和第13道工序（在滚齿机上精磨蜗杆齿）采用改进后的磨轮磨削面磨削蜗杆齿面。
在本发明的技术解决方案中，改进后的磨轮磨削面为一条二次曲线段与另外的线段光滑连接所构成的平面曲线绕磨轮中心回转轴旋转而形成的回转面，其中磨轮的二次曲线段回转面构成的磨削面分别粗磨、精磨出蜗杆的齿顶面与蜗杆齿顶齿面的交接处，同时，另外线段的回转面构成的磨削面分别粗磨、精磨出蜗杆其余齿面。再以该蜗杆齿面为母面包络出蜗轮齿面。上面提到的二次曲线段的长度为整条平面曲线长度的1/6-1/14，同时，二次曲线段上任意两点的切线矢量的夹角不大于90°，另外，二次曲线段为园弧或椭园弧或一段抛物线或一段双曲线。
在上述技术解决方案中，不考虑二次曲线段回转面构成的磨轮磨削面，则磨轮加工出的蜗杆副啮合齿面的接触线在蜗轮齿面上的分布仍如附图4所示，且接触线随啮合的继续仍按图中的箭头方向运动，故在蜗轮蜗杆齿啮合的后半部分，接触线仍在啮合齿面间围成一个半封闭的空间，且该半封闭空间的体积随啮合的继续进行而逐渐减小。现在，考虑二次曲线段回转面构成的磨轮磨削面加工出的蜗杆的齿顶面与蜗杆齿顶齿面交接处为一曲面，而蜗轮齿根面与蜗轮齿根齿面的交接处也是一曲面，且这两曲面是一对共轭曲面，因此，在蜗轮蜗杆齿啮合时，这对共轭曲面也有接触线存在，这样的结果是使得前面提到的半封闭空间的开口面积被大大减小了，因此，当该半封闭空间的体积随啮合的继续而逐渐变小时，被围在该半封闭空间中的润滑油从开口面积被大大减小的开口处流出时，产生了非常显著的“挤压效应”，使得润滑油膜十分容易形成，大大的改善了齿面的润滑状态，因此，本发明的回转面包络环面蜗杆副具有高润滑性能，使得承载能力得以大幅度的提高和使用寿命得以大大延长。
图1为本发明的回转面包络环面蜗杆副的蜗杆齿面成形原理示意图。其中A-A为形成回转面的转轴，B-B为蜗杆转轴，ab为二次曲线段，它与另外的线段光滑连接构成平面曲线ac。
图2为实施本发明的回转面包络环面蜗杆副的一种磨轮的结构图，A-A为磨轮的转轴，ab为园弧段，bc为垂直于A-A轴的直线段，ab与bc光滑连接构成平面曲线。
图3为现有平面二次包络蜗杆副加工工艺流程图。
图4为现有的二次包络蜗杆副啮合齿面的接触线在蜗轮齿面上分布示意图。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示在啮合的不同时刻的接触线。
图5为现有的二次包络蜗杆副啮合齿面间被接触线围成的半封闭空间示意图。
下面结合附图详细说明：
在附图2中，给出了实施本发明的回转包络蜗杆副的一种磨轮的结构图，包括磨轮、磨轮中心轴孔，A-A为磨轮的转轴，园弧段ab与垂直于转轴A-A的直线段bc光滑连接构成平面曲线，该平面曲线绕A-A轴旋转形成的回转面为磨轮的磨削面。其中园弧段ab的半径为2mm，园弧段ab所对的园心角为80°，磨轮外园直径为φ300mm，园弧段ab的园心构成的园的直径为φ279mm，磨轮厚度为18mm，磨轮中心轴孔的直径为φ75+0.030mm，磨轮的边缘厚度为5mm。在现有的平面二次包络蜗杆副加工工艺的基础上，在第8道工序（在滚齿机上粗磨蜗杆齿）和在第13道工序（在滚齿机上精磨蜗杆齿）时，用上述的磨轮对蜗杆进行加工，其中园弧段ab绕A-A轴旋转形成的回转面构成的磨削面，分别粗磨、精磨出蜗杆的齿顶面与蜗杆齿面的交接处，同时直线段bc的回转面构成的磨削面分别粗磨、精磨出蜗杆的其余齿面，再以该蜗杆齿面为母面包络出蜗轮齿面。