在机械制造业中，过去广泛采用阿基米德蜗杆来实现蜗杆传动。随着传动技术的不断发展，阿基米德蜗杆因承载能力有限、效率低、寿命短，已难以满足高质量传动的技术要求。目前工业发达国家已普遍采用传动效率高、承载能力大的尼曼蜗杆副，而国内因制造水平的限制，尚未得到推广应用。我厂借鉴国外先进技术，自行开发了硬齿面尼曼蜗杆副，并设计、制造了用于C8955铲床的尼曼蜗杆齿面磨削装置，解决了尼曼蜗杆副磨削效率低、质量不稳定的加工难题。
图1 砂轮与蜗杆的加工位置关系
1 尼里蜗杆的磨削原理
尼曼蜗杆齿面由旋转的圆环面砂轮包络成形，磨削加工时，砂轮与蜗杆的加工位置关系如图1所示。
当砂轮沿蜗杆螺旋导程移动时，砂轮旋转曲面的包络面即在蜗杆上形成齿形螺旋面。蜗杆齿面可用坐标方程表示为
tanq=(Au-Pctggu-dcosb)/(acosb+(Auctggu+P)sinb)
x=(rsinq+d) cosbcosf+(rsinq+d)sinbsinfcosgu-(rcosq-a)sinfsingu+Aucosf
y=(rsinq+d)cosbsinf+(rsinq+d)sinbcosfcosgu-(rcosq-a)singucosf-Ausinf
z=(rsinq+d)sinbsingu+(rcosq-a)cosgu-Pf
式中：r——砂轮曲率半径
Au——砂轮轴与蜗杆轴的初始中心距
gu——蜗杆节圆螺旋角
d——砂轮轴线到圆弧中心的距离
a——圆弧中心到，轴的距离
b——蜗杆轴线到圆弧中心的距离
p——螺旋参数
f——运动参数
b——砂轮参数
a——压力角
2 磨削装置及砂轮修整器的调整计算
尼曼蜗杆磨削装置按蜗杆径向修形原理设计．其结构如图2所示。
图2 尼曼蜗杆磨削装置及砂轮修整器
根据蜗杆齿面方程式可计算出蜗杆齿形，将蜗杆参数输入计算机，即可计算出法向和轴向齿形。磨削装置及砂轮修整器的调整参数是根据我厂生产工艺及磨削试验确定的。现举例说明调整参数的计算方法。
已知蜗杆参数：Ms=6.5mm，Z1=3，a=22°，g=16.24°。计算过程如下：
砂轮安装角W=g=16.24°；
砂轮(f150mm)端面对于砂轮安装角回转中心的偏移值e=r(1-cosa)，其中r=5.5Ms=34.45mm，可求出e=2.51mm；
砂轮轴与蜗杆轴的初始中心距Au=(dg+d u-2hf’)/2，其中dg=67mm，hf’=hf-0.2=7.6mm，可求出Au=100.9mm；
修整砂轮圆弧的金刚笔刻度值R=r=34.45mm；
小滑架刻度尺调整值V=b+hf’，其中b=Rsina=12.905mm，可求出V=20.505mm；
大滑架刻度尺初始值D=du/2-V，其中du=150mm，可求出D=54.495mm;
砂轮圆弧曲率中心水平坐标刻度尺调整值A=Rcosa=34.45 ×22°=31.94mm。
根据上述计算结果即可调整磨削装置和砂轮修整器的初始位置，然后启动机床对蜗杆齿面进行磨削。
生产实践证明，根据尼曼蜗杆啮合原理和齿形曲面方程设计、制造的磨削装置和砂轮修整器磨削出的蜗杆齿形完全符合齿形计算结果。该磨削装置具有较高调整精度，其磨削效率可比采用常规磨削方法提高4倍以上，加工的尼曼蜗杆齿形精确、齿面硬度高、表面质蟹好。该磨削装置的研制成功为尼曼蜗杆的高效加工及推广应用创造了有利条件。
