重型设备(烧结机柔传减速机)蜗杆蜗条副的爬行修理

孟凡挺

摘要 ：蜗杆与蜗条是重型机床中比较常见的传动机构，是造成机床低速爬行的主要原因之一。本文针对蜗杆蜗条副的传动形式、测量和修理工艺进行了简单的介绍，所解决的方法和措施可供机床设计及维修人员参考。

关键词：工作台;爬行;蜗杆;蜗条;修配

在修理重型龙门铣床、高速铣床、端面铣床、卧式镗床、落地镗床、传动减速机等各种重型设备时，经常遇到蜗杆与蜗条传动的机构，这种机构如果修理得不好，工作台在低速进给时会形成爬行。机床产生低速爬行的原因，除了电气、导轨幅间的摩擦系数和传动机构的刚度等问题外，而蜗杆与蜗条的配合侧隙过大，是造成机床低速爬行的主要原因之一。

一、蜗杆蜗条副的传动形式

蜗杆蜗条的传动形式有两种：一种是蜗杆仅作旋转运动，而蜗条作直线往复运动;另一种是蜗杆作旋转运动外，又跟随滑座作往复运动，蜗条则固定不动。

图1所示是重型龙门铣床工作台，就是用蜗杆蜗条副传动的，是属于前一种传动形式。图2所示是重型落地镗床下滑座，图3是重型端面铣床下滑座，是用蜗杆蜗条副传动的，是属于后一种传动形式。

二、机床产生低速爬行原因的分析

由蜗杆蜗条副作传动的重型机床，在长期使用之后，由于蜗杆蜗条副的磨损（蜗杆是用ZQA19-4铝铁青铜浇铸的双金属蜗杆，蜗条材料用Ⅰ级铸铁），因此啮合侧隙增长。由于啮合侧隙过大，会引起机床工作台在低速移动时出现爬行现象。

因工作台在开始传动时，由静止状态转变为运动状态，如图4所示，先由蜗杆齿面a与蜗条齿面b接触，当蜗杆继续转动时，将使蜗条推动整个运动部件，克服导轨表面的摩擦阻力而向箭头方向移动。当由静摩擦转变为动摩擦的一瞬間，使运动部件产生了一个惯性，由于这个惯性促使工作台前进速度高于蜗杆的推进速度（因蜗杆转动速度是固定的），引起蜗条c面与蜗杆d面相撞或接触。为此，必须经过一个短时间才能使蜗杆a面再与b面接触。在这个短时间内，运动部件上的蜗条因失去蜗杆的推动力，而运动部件在导轨面摩擦阻力的作用下，停止运动而又处于静止状态。当使运动部件继续进给时，又重复上述过程，如此循环，所以运动部件在运动中产生时停时冲的爬行现象。

三、测量爬行与蜗条副啮合侧隙的方法

1、测量运动部件的爬行。为了检查工作台或滑座在床身上移动时有否爬行（或称之谓冲击状况和间歇运动）现象，可以用百分表固定在工作台或滑座上，将滑座低速按箭头方向移动，这时滑座的爬行现象可以全部反映在百分表的指针上，从百分表上可以看出一走一停的爬行现象。

2、测量蜗条副的啮合侧隙。为了消除产生爬行，首先必须消除蜗杆与蜗条之间的啮合侧隙。方法是，先将旧蜗杆与蜗条之间原有的啮合侧隙测量出来。在测量时，不能用测量蜗杆与蜗条的名义尺寸来确定侧隙的大小，应在机床预检时测量。或者是在工作台与床身等零部件全部修复合格后，将蜗杆、工作台、蜗条等全部装上进行测量才能正确。

测量方法是先将工作台移至一端，使蜗杆与蜗条在工作台端面露出，然后用两个百分表固定在床身上，第一个百分表的其测头顶在工作台端面上，第二个百分表的测头顶在蜗杆齿面上，用手转动传动轴（或电动机）。先使蜗杆齿面a与蜗条齿面b接触（如图4所示），将两个百分表的指针对到0位，然后反转传动轴，这时蜗杆也随着相反的方向移动，第二个百分表的指针开始跟着转动，直到第一个百分表的指针起动时为止，这时第二个百分表上的读书C即是蜗杆与蜗条之间的实际啮合侧隙。然后拆下蜗杆，测量出蜗杆原有齿厚S，新配蜗杆的齿厚S？应为：

            S'=S+C+△S-Cn

式中，    Cn  ——蜗杆蜗条副正常啮合侧隙

           △S ——蜗条面刮研余量（在蜗条中段测量时取0.01～0.02毫米，在蜗条两端测量时，视蜗条磨损的不均匀程度按实际情况决定）。

重型机床的工作台，大多数是多段连接结构，为了能测量出蜗条中段的啮合侧隙。在一般情况下，蜗条中段的啮合侧隙，要比两端大些，故应将工作台先卸下一段，这样就可以量出蜗条中段的啮合侧隙。

有的机床结构是蜗杆箱装在滑座底下，用百分表测量时必须要将滑座移至床身一端，人站在滑座下面进行测量，这样测量比较困难。此时，可用压铅丝的方法进行测量。先将滑座吊起一点，时蜗杆与蜗条脱开，在蜗条齿的法向放上软铅丝（直径为Φ1.5～Φ2毫米的保险熔丝）。然后落下滑座，使蜗杆与蜗条啮合，将铅丝在齿缝中压扁，然后再吊起滑座，取出压扁了的铅丝，用千分尺测量出铅丝被压扁处的厚度△t，一个齿隙中的两边厚度△t相加，就是蜗条与蜗杆之间的啮合侧隙。

四、蜗杆蜗条副的修配工艺

1、蜗杆的配车工艺。为了保证蜗杆蜗条副的啮合质量，可以先将备件蜗杆车成半成品入库，待蜗条齿间尺寸确定后再进行精车螺纹。同时，为了防止在利用蜗杆进行刮研蜗条面时拉毛新蜗杆齿面，可以将旧蜗杆螺纹再精车一刀利用，但必须和配置新蜗杆在同一台车床上车削螺纹。精车新旧蜗杆时，必须保证两个蜗杆的齿形半角一致，并达到Ⅲ级精度。在精车旧蜗杆时，齿厚尺寸没有要求，但螺纹表面光洁度需达▽6，齿形正确，一般可用样板透光法检查即可。

2、蜗条的配刮工艺。合研蜗条时先将精车后的旧蜗杆装上作研具进行配刮，刮到蜗条齿面接触率达到50%以上，再换上新蜗杆，再进行配刮，蜗条齿面接触率在齿高上达到70%，在齿长上达到60%即为合格，刮研蜗条面应在床身与工作台导轨配刮之后进行。在刮研时可利用机床本身动力或临时传动机构拖地工作台，进行合研蜗条面。然后再用图6所示方法测量新蜗杆与蜗条之间的啮合侧隙。新蜗杆与经过刮研后蜗条面之间的啮合侧隙应为0. 10～0.15毫米。

3、尺寸链的补偿。龙门铣床的床身或工作台、落地镗床的床身或下滑座，由于研伤、拉毛，通过精刨磨损和修刮后，因与导轨面关联的尺寸链有了变动。蜗条与蜗杆箱的尺寸链亦随之变动。可用图5调整蜗杆箱A、B两块等高垫的厚度S进行补偿。

参考文献：

[1]高德学，牟平生.机床工作台爬行现象问题的若干思考.[J].精密制造与自动化.2012年第3期.

[2]杨延水，董传军，孙学斌.数控磨床工作台爬行现象浅析.[J].金属加工（冷加工）.2009年第5期.

[3]杨晓东，李伟明.数控龙门镗铣床工作台爬行分析.[J].机械工程师2009年第7期.

（作者单位：常州中天钢铁第一烧结厂）