蝸桿之種類

蝸 桿 之 製 作 方 式 主 要 可 以 分 為 軌 跡 法 (Locus Method) 以 及 創 成 法 (Generation Method)[4]。以軌跡法所切削之蝸桿，一般是在車床上以直邊刀 刃的車刀切削出來，亦即在加工蝸桿齒面時，由一母線(即刀刃)與蝸桿(工 件)軸線作相對螺旋運動，便可切削出蝸桿之齒面，以這種加工方法所切削 之齒面稱為軌跡齒面。以創成法製造蝸桿時，一般是在銑床或磨床上用盤 狀環面刀具加工出來，用這種方法加工的蝸桿齒面為刀具面的包絡面 (Envelope)，所以此種加工方法所產生之齒面稱為包絡曲面。根據不同的加 工方法，可將圓柱型蝸桿曲面分為軌跡曲面和包絡曲面兩類。而根據車刀 安裝位置之不同，其所切削出來的蝸桿齒面其齒廓剖面曲線形狀也不同，

因此又可以將軌跡曲面分為阿基米德圓柱蝸桿(Archimedean Worm)、法向直

廓圓柱蝸桿(Straight-Sided Normal Worm)與漸開線形蝸桿(Involute Shaped Worm)三種。包絡曲面則以錐面包絡圓柱蝸桿(Milled Helicoid Worm)為代 表，現將四種主要之蝸桿型式簡介如下：

1. ZA 型蝸桿，又稱為阿基米德圓柱蝸桿，如圖 1-1(a)所示，其垂直蝸桿 軸線剖面的齒形為阿基米德螺線。與其配對的蝸輪，在通過蝸桿軸線 並垂直於蝸桿軸線的平面內其齒形為漸開線。此型蝸桿車製簡單，但 受限於導程角不能太大及不利輪磨進行齒面精加工的條件。

2. ZN 型蝸桿，又稱為法向直廓圓柱蝸桿，如圖 1-1(b)所示。此型蝸桿是 將車刀的切削刃安置在垂直於蝸桿螺旋線的法向截面內，因此，這種 刀具安置方式將使得車刀可以具有合理的前角與後角。

3. ZK 型蝸桿，又稱為錐面包絡圓柱蝸桿，如圖所示 1-1(c)。此型蝸輪是 利用軸向剖面為梯形的磨輪來磨削，加工時將磨輪置於蝸桿齒槽內，

並令刀具軸線和蝸桿軸線交錯成一個等於蝸桿導程角的角度。在磨削 的過程中，蝸桿(工件)做螺旋運動，刀具則繞自身旋轉軸線旋轉。ZK 型蝸桿是由阿基米德圓柱蝸桿改進所產生，因其不同於 ZA 型蝸桿，

且此種蝸桿可以用直邊磨輪磨削加工，故其齒形精度較高，並廣為工 業界所使用。

4. ZE 型蝸桿亦稱為 ZI 型蝸桿，亦即漸開線形蝸桿，如圖 1-1(d)所示。

其端面齒廓為漸開線。其蝸桿齒廓為凸形曲線；而在切於基圓柱的軸 向剖面，齒廓的一側為直線，另一側為凸形曲線，所以用車刀加工時，

刀具切削刃的頂平面應切於基圓柱。

2R_b

(c)

(b)

(a)

(d)

直線

漸開線

R_b 表基圓半徑

圖 1-1 蝸桿之類別

以上四類型之蝸桿中，ZA 型的蝸桿導程角不能太大且不易精加工，因此蝸 桿的齒面精度也較差。ZK 型蝸桿由於可以採用直邊磨輪來加以研磨，因此 可以獲得較佳的齒面精度和表面粗度。ZE 型蝸桿齒面則因可用平面磨輪來 加以研磨，所以可以得到較高精度的齒形，也就被廣泛應用在傳動機構上。

而ZN 型蝸桿因其齒面乃是由直邊車刀傾斜一導程角所切削而成，所以其法 向齒槽之齒形為一直線。又因ZN 型蝸桿之齒形與一般齒輪標準滾刀之刀具 外形相同，因此，創成ZN 型蝸輪之滾刀為法向直邊滾刀，其創成刀具均具 有容易修整之優點，因此，在製造上將可切削出精度較高之蝸輪。