长丝滚丝轮的设计

长丝滚丝轮的设计

王秋云

摘要：重点研究了轴向进给滚丝轮设计的两种方式，即螺旋齿轴向进给滚轮的设计和环形齿轴向进给滚轮的设计。

关键词：滚丝轮；轴向设计；方法

滚丝轮滚压螺纹有两种方法被广泛地应用于机械行业中，即径向滚压与轴向滚压。径向滚压的方法，设计中滚丝轮的头数必须与工件头数成比例，并且其轴线相平行。滚压过程中只有径向运动，没有其它方向的运动，此种方法能够保证工件限定的有效长度，同时还要保证滚丝机加工出螺纹的有效长度相结合。这样，此种加工方法及工艺性就有了一定的局限性。因此，为解决用户的需求，更深一步地研究了第二种加工方法，即滚丝轮轴向进给的加工方法。此种方法，不同于径向加工方法，区别在于设计轴向滚丝轮时，应考虑的是滚压工件与滚丝轮有一个轴向进给的运动方式。而由于部分滚丝机不能搬角度，滚丝轮是轴线平行的，因此，工件的轴向进给运动是依赖于螺纹的螺旋母线运动而产生的。轴向进给滚压方法设计过程中，必须考虑的是工件与滚丝轮之间可以不存在头数成比例的关系，否则工件与滚丝轮的轴向运动使一对滚丝轮的滚压痕迹不重合，破坏了螺纹齿型的完整啮合。这样，既影响了工件的螺纹精度和质量，又降低了滚丝轮的寿命。此种方法仅适用于螺距很小的螺纹加工。

目前，能够搬角度这种结构的滚丝机越来越多，因此，对于研制大牙距轴向进给滚丝轮提供了方便条件。

在研制轴向进给滚丝轮时，要考虑的是工件与滚丝轮轴线相交于一定的角度，由此使工件产生了轴向运动。这种方法加工出的工件螺纹长度没有局限性，特别注意的是此工件必须保证平直，不能凹凸不平或有轴台。轴向进给滚丝轮设计有二种方式：

1螺旋齿轴向进给滚轮的设计

滚丝轮和工件的螺旋升角不同，这种方式中有两个方法。

1.1工件的螺旋升角（λ件）大于滚丝轮的螺旋

升角（λ轮），那么，滚丝轮轴线的倾斜角度（r）

r=λ轮-λ件（即滚丝机负搬度）

1.2工件的螺旋升角（λ件）小于滚丝轮的螺旋升角(λ轮)，那么，滚丝轮轴线的倾斜角（r）

r=λ轮-λ件（即滚丝机正搬度）

第二种方法较第一种方法容易使工件和滚丝轮啮合。

2环形齿轴向进给滚轮的设计

即工件的螺旋升角（λ件）与滚丝轮轴线倾斜角（r）相等，即：r=λ件搬度角为工件的螺纹升角。

另外，设计轴向进给滚丝轮时，要考虑入切角和退出角及螺纹校准齿的选择。工作锥角（∮）普通螺纹在1°50′~3°之间，梯型螺纹在2°50′~5°之间。轴向进给滚丝轮的校准齿在4~6螺距之间，根据被加工产品的需要而定。轴向进给滚丝轮的厚度是根据入切角而定，设计加工中还与滚丝机的转速及机床的压力等参数有一定的比例关系。

螺旋齿滚丝轮滚压螺纹时工件轴向速度用下式表达：

u=v·sinr=（πDn/60°）sin(λ件-λ轮)

式中v——滚丝轮的圆周速度，毫米/秒；

n——滚丝轮的旋转速度，转/分。

由于λ轮、λ件比较小，

故sin（λ件-λ轮）≈tgλ件-tgλ轮≈t/π（Z件/d-Z轮/D）；

式中t－工件螺距（毫米）；

Z件、Z轮－工件和滚丝轮的头数；

d、D－工件和滚丝轮中径。

环形齿滚轮工件的轴向速度公式如下：

V=（nt/60）（Z件·D/d-Z轮）

式中：工件中径（d）的确定按螺纹标准定。

滚丝轮中径D=Z轮t/πtg（λ件+λ）

3轴向进给滚轮螺距的选取

由于受滚轮搬度角的影响滚轮的制造螺距P1与工件螺距P的关系可由如下公式计算：

螺旋齿轴向进给滚轮：

K=P.Sinα.Sin（α/2+r）/Sin（90°-α/2）Sin（90°-r）