用於齒輪磨削加工的數控工具機的製作方法

2023-11-30 12:09:26

本發明涉及磨削加工技術領域，具體涉及用於齒輪磨削加工的數控工具機。

背景技術：

齒輪是常用的機械零件。齒輪磨床是一種常用的加工齒輪的設備，通過使用高速旋轉的砂輪對做展成運動的工件進行切削加工出齒面。齒輪磨床一般包括基座、砂輪修型機構、展成運動機構、砂輪進給機構。現有齒輪磨床的砂輪修型機構、展成運動機構、砂輪進給機構一般通過人工操作進行控制。

齒輪磨床通過砂輪的高速旋轉磨削出齒面來加工齒輪。砂輪的狀況直接影響加工出的齒輪的質量，因此需根據需要對砂輪進行修型，修改砂輪的角度、厚度以及其他相關參數。金剛筆是砂輪修型的常用工具，現有齒輪磨床的砂輪修型機構通過手動調整金剛筆位置的方式對砂輪進行修型，這種方式操作複雜且，效率低，佔用空間大。

工件的直線和旋轉運動構成展運動，配合磨削齒輪的高速旋轉打磨出齒輪面。現有齒輪磨床的展成運動機構通過手動控制分度頭上工件的直線運動，直線運動的同時通過機械等分板控制分度頭上工件旋轉完成展成運動，這種方式用於齒輪加工時要根據不同工件更換機械等分板；同時此種方式加工齒輪時通過調整底座的角度控制切削角度，也需要針對不同工件進行調整。

加工時需要根據需要調整砂輪的位置。現有齒輪磨床上的砂輪一般是通過人工方式（如手輪）來調整砂輪位置，這種砂輪進給方式花費時間長，而且加工工件時需要工人值守，不能自動補償砂輪進刀，效率低。

綜上可知，現有齒輪磨床通過人工控制砂輪的修型、進給以及工件的展成，操作複雜、佔用空間大、效率低。

技術實現要素：

針對現有齒輪磨床操作複雜、佔用空間大、效率低的缺點，本發明公開了用於齒輪磨削加工的數控工具機，通過數控系統經電機控制齒輪磨床的砂輪修型機構、展成運動機構、砂輪進給機構，操作簡單，佔用空間小，效率高。

本發明通過下述技術方案實現：

用於齒輪磨削加工的數控工具機，包括數控系統、基座、砂輪進給機構、砂輪修型機構、展成運動機構；

所述砂輪進給機構安裝在基座上，所述砂輪進給機構上設有用於控制砂輪進給機構的第一電機和第二電機；

所述砂輪修型機構安裝在砂輪進給機構上，所述砂輪修型機構上設有用於控制砂輪修型機構的第三電機和第四電機；

所述展成運動機構安裝在基座上，所述展成運動機構上設有用於控制展成運動機構的第五電機和第六電機；

所述數控系統通過線纜與所述第一電機、第二電機、第三電機、第四電機、第五電機、第六電機連接，控制用於齒輪磨削加工的數控工具機運行。

本發明的設計原理為：通過數控系統經電機控制砂輪進給機構、砂輪修型機構、展成運動機構，加工參數通過數控系統設定，操作簡單；將砂輪修型機構集成在砂輪進給機構上，結構緊湊，節約空間；加工過程自動化，通過數控系統實現工件自動加工和對砂輪自動修型，與人工加工方式相比，節約時間，效率高。

進一步地，所述第一電機、第二電機、第三電機、第四電機、第五電機、第六電機為伺服電機。通過使用伺服電機配合數控系統可以方便地實現精確的位置控制，提高工件的加工質量。

進一步地，所述砂輪進給機構還設有左右移動的第一滑臺，所述第一滑臺上設有前後移動的第二滑臺，所述第二滑臺上設有上下移動的第三滑臺，所述第一電機和第二電機安裝在第二滑臺上。第一滑臺用於和基座連接，砂輪安裝在第三滑臺上，通過第二滑臺上的第一電機和第二電機實現砂輪位置的精確控制。

進一步地，所述第一滑臺上表面設有兩根平行的第一導軌，所述第二滑臺還設有與第一導軌相互配合的第二絲杆、第一聯軸器，所述第二絲杆上設有第二手輪，所述第一電機輸出軸通過第一聯軸器與第二絲杆連接，第二手輪和第一電機控制第二滑臺沿第一滑臺上的第一導軌前後移動。通過第二手輪和第一電機對第二滑臺第一導軌上的滑動進行粗調和細調，粗調與細調結合的控制方式簡單可靠。

進一步地，所述第二滑臺上還設有立柱、減速器、第二聯軸器、第三聯軸器、第三絲杆，所述第三滑臺套裝在立柱上，所述減速器輸出軸通過第二聯軸器與第三絲杆連接，所述第二電機輸出軸通過第三聯軸器與減速器輸入軸連接，控制第三滑臺在第二滑臺的立柱上上下移動。第三滑臺在第二滑臺立柱上的上下移動通過第二電機精確控制，與第二手輪和第一電機控制的第二滑臺在第一滑臺上的前後移動結合對第三滑臺上砂輪的位置進行精確控制。

進一步地，所述砂輪修型機構設有第一底座和設置在第一底座上左右滑動的第一滑塊，所述第一滑塊上設有前後滑動的第二滑塊，所述第二滑塊上靠近砂輪的端面上垂直安裝有金剛筆，所述第三電機安裝在第一底座上，所述第四電機安裝在第一滑塊上。通過兩組電機控制滑塊的方式實現金剛筆位置的精確控制，簡單可靠。

進一步地，所述第一底座設有矩形孔，所述第一滑塊位於孔內，所述第一底座還設有第四絲杆，所述第四絲杆輸入軸上設有第二同步輪，所述第三電機輸出軸上設有第一同步輪，第一同步輪與第二同步輪通過皮帶連接，所述第三電機通過第四絲杆控制第一滑塊在第一底座的孔內左右滑動。通過電機與絲杆結合的方式控制第一滑塊在第一底座孔內滑動，穩定可靠。

進一步地，所述第一滑塊設有矩形孔，所述第二滑塊位於孔內，所述第一滑塊還設有第五絲杆、聯軸器，所述第四電機經聯軸器、第五絲杆與第二滑塊連接，控制第二滑塊在第一滑塊孔內前後滑動。通過電機與絲杆結合的方式控制第二滑塊在第一滑塊孔內滑動繼而控制金剛筆前後方向的位置，穩定可靠。

進一步地，所述展成運動機構包括第二底座和分度頭，所述第二底座上設有第三滑塊，所述分度頭安裝在第三滑塊上，所述第五電機安裝在分度頭上，所述第六電機安裝在第二底座上。第五電機控制旋轉運動，第六電機控制直線運動，通過兩個電機控制展成運動，要比人工控制展成運動簡單高效。

進一步地，所述第二底座上還設有兩根平行的第三導軌、第五聯軸器、與第三導軌相互配合的第六絲杆，所述第六電機通過第五聯軸器與第六絲杆連接，控制第三滑塊沿第二底座上的第三導軌滑動，所述第三滑塊上還設有防塵罩。通過電機經絲杆導軌的方式控制第三滑塊在第二底座上滑動，防塵罩可以防止磨削時的磨粒濺到第六絲杆或第三導軌上影響第三滑塊運動。

本發明通過數控系統經電機控制齒輪磨床的砂輪進給機構、砂輪修型機構、展成運動機構，經簡單的人工調整後在數控系統上設置好工件參數即可實現工件的自動加工。

砂輪進給機構方面，使用時通過第一滑臺安裝在基座上，前後方向上通過第二手輪粗調第二滑臺位置後再通過第一電機進行細調，第三滑臺上安裝有砂輪和砂輪電機，第三滑臺在第二滑臺立柱上的位置通過第二電機進行細調，通過此方式即可精確控制第三滑臺上砂輪的位置。前後方向上的細調通過第一電機經第一聯軸器、第二絲杆驅動第二滑臺在第一導軌上滑動來實現；上下方向的細調通過第二電機經第三聯軸器、減速器、第二聯軸器、第三絲杆驅動第三滑臺在第二滑臺立柱上的滑動來實現。

砂輪修型機構方面，使用時將砂輪修型機構根據需要調整角度安裝在砂輪進給機構的第三滑臺上，通過電機帶動滑塊來控制金剛筆的位置，第三電機通過第四絲杆將第一滑塊沿第一基座孔滑動至砂輪附近，第四電機通過第五絲杆驅動第二滑塊在第一滑塊孔內滑動使第二滑塊上的金剛筆對砂輪進行修型。

展成運動機構方面，通過兩組電機精確控制分度頭上工件的直線和旋轉運動來完成展成運動，使用時調整好第二底座的角度安裝在基座上，將工件安裝在分度頭上的工件夾持裝置上，第五電機驅動分度頭上工件夾持裝置旋轉繼而帶動工件旋轉；第六電機通過第六絲杆驅動第三滑塊沿第三導軌進行直線運動，達到控制第三滑塊上分度頭、工件夾持裝置及工件直線運動的目的。

本發明與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：

1、操作簡單，與現有齒輪磨床需人工控制加工過程相比，本發明實施時經簡單的人工調整後在數控系統上設置好工件參數信息即可實現工件的自動加工，操作簡單；

2、節省空間，本發明將砂輪修型機構安裝在第三滑臺上，結構緊湊，可以實現砂輪自動修型，與現有手動砂輪修型機構相比節約了空間；

3、效率高，人工控制齒輪磨床進行工件加工時花費時間長，效率低，本發明通過數控系統控制加工過程，可以實現自動補償砂輪進刀，節約時間，效率高。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，並不構成對本發明實施例的限定。在附圖中：

圖1為本發明用於齒輪磨削加工的數控工具機整體結構圖；

圖2為圖1中砂輪進給機構整體結構圖；

圖3為圖2的右視圖；

圖4為圖2的後視圖；

圖5為圖1中砂輪修型機構整體結構圖；

圖6為圖5的後視圖；

圖7為圖5的右視圖；

圖8為圖5的俯視圖；

圖9為圖1中展成運動機構整體結構圖；

圖10為圖9的右視圖；

圖11為圖9的俯視圖。

附圖中標記及對應的零部件名稱：

101-基座，102-砂輪修型機構，103-展成運動機構，104-砂輪進給機構，105-螺栓；

201-第一底座，202-第一滑塊， 203-第三電機，204-第一同步輪，205-第四絲杆，206-第二同步輪，207-第二滑塊，208-金剛筆，209-第四電機，210-第四聯軸器，211-第五絲杆；

301-第二底座，302-分度頭，303-第三導軌，304-第三滑塊，305-第五電機，306-工件夾持裝置，307-第六電機，308-第五聯軸器，309-第六絲杆，310-防塵罩，311-工件；

401-第一滑臺，402-第二滑臺，403-第一導軌，404-第二導軌，405-第一絲杆，406-第一手輪，407-第二絲杆，408-第二手輪，409-立柱，410-第三滑臺，411-第三絲杆，412-砂輪，413-砂輪電機，414-第一電機，415-第一聯軸器，416-減速器，417-第二聯軸器，418-第二電機，419-第三聯軸器。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發明作進一步的詳細說明，本發明的示意性實施方式及其說明僅用於解釋本發明，並不作為對本發明的限定。

實施例一

如圖1所示，用於齒輪磨削加工的數控工具機，包括數控系統、基座101、設置在基座101上的砂輪進給機構104、設置在砂輪進給機構104上的砂輪修型機構102、設置在基座101上的展成運動機構103，基座101上設有螺栓105。

如圖1至圖4所示，砂輪進給機構104設有左右移動的第一滑臺401，第一滑臺401上設有前後移動的第二滑臺402，第二滑臺402設有立柱409，第三滑臺410套在立柱409上。使用時通過第一滑臺401安裝在齒輪磨床上，第一滑臺401上表面設有兩根平行的第一導軌403，第一滑臺401下表面設有兩根平行的第二導軌404，第一滑臺401上安裝有第一絲杆405，第一絲杆405上設有第一手輪406，通過第一手輪406控制第一滑臺401在磨床基座101上左右滑動。

第二滑臺402上安裝有第二絲杆407，第二絲杆407上設有第二手輪408，第一滑臺401和第二滑臺402通過第一導軌403和第二絲杆407進行連接，通過第二手輪408控制第二滑臺402在第一滑臺401的第一導軌403上前後移動。第三滑臺410上設有砂輪412及砂輪電機413，砂輪電機413帶動砂輪412進行高速旋轉對齒輪進行磨削加工。

第二滑臺402還設有第一電機414、減速器416、第二聯軸器417、第二電機418、第三絲杆411，第一電機414輸出軸上安裝有第一聯軸器415，第一電機414通過第一聯軸器415與第二絲杆407進行連接，控制第二滑臺402在第一滑臺401的第一導軌403上前後移動，繼而控制砂輪412在前後方向上的位置；減速器416輸出軸通過第二聯軸器417與第三絲杆411連接，第二電機418通過第三聯軸器419與減速器416的輸入軸連接，第二電機418經第三聯軸器419、減速器416、第二聯軸器417、第三絲杆411控制第三滑臺410在立柱409上上下移動，繼而控制砂輪412在上下方向上的位置。

如圖1及圖5至圖8所示，砂輪修型機構102使用時根據需要調整角度安裝在砂輪進給機構104的第三滑臺410上，設有第一底座201和左右移動的第一滑塊202，第一底座201內部有矩形貫穿孔，第一滑塊202位於第一底座201孔內；第一底座201上安裝有第三電機203，第三電機203輸出軸上安裝有第一同步輪204，第一底座201上還設有第四絲杆205，第四絲杆205左端設有第二同步輪206，第一同步輪204和第二同步輪206通過皮帶連接，第四絲杆205穿過第一滑塊202貫穿第一底座201，第四絲杆205與第一滑塊202通過螺紋連接，第三電機203通過第一同步輪204、皮帶208、第二同步輪206帶動第四絲杆205轉動，繼而控制第一滑塊202在第一底座201孔內滑動。

第一滑塊202延伸出第一底座201外部的部分具有矩形孔，孔內設有前後移動的第二滑塊207，第二滑塊207靠近砂輪412的端面上垂直安裝有金剛筆208，該端面對應的另一端具有螺紋孔；第一滑塊202上還設有第四電機209、第五絲杆211、第四聯軸器210，第四電機209的輸出軸通過第四聯軸器210與第五絲杆211連接，第五絲杆211另一端與第二滑塊207通過螺紋連接，第四電機209通過第四聯軸器210帶動第五絲杆211轉動，控制第二滑塊207在第一滑塊202孔內前後滑動，繼而調整金剛筆208的位置，達到對砂輪412進行修型的目的。第三電機203和第四電機209採用伺服電機可以實現精確的位置控制。

如圖1及圖9至圖11所示，展成運動機構103設有第二底座301和分度頭302，第二底座301用於與齒輪磨床連接以及支撐展成運動機構103，分度頭302用以控制工件311旋轉和直線運動繼而完成展成運動，所述第二底座301上設有兩根平行的第三導軌303，所述第三導軌303上設有第三滑塊304；所述分度頭302安裝在第三滑塊304上，分度頭302上設有第五電機305用於驅動分度頭302做旋轉運動，分度頭302上還設有工件夾持裝置306用以固定工件311。

第二底座301上設有第六電機307、第五聯軸器308、與第三導軌303相互配合的第六絲杆309，第六電機307的輸出軸通過第五聯軸器308與第六絲杆309連接，控制第三滑塊304在第二底座301的第三導軌303上滑動繼而帶動分度頭302做直線運動。第三滑塊304上還設有防塵罩310，防塵罩310可以防止磨削時的磨粒濺到第六絲杆309或第三導軌303上影響第三滑塊304運動。

本發明實施時，首先調整展成運動機構103，根據加工要求將第二底座301以一定角度通過螺栓105安裝在基座101上，將工件311安裝在分度頭302上的工件夾持裝置306上，第五電機305驅動分度頭302上工件夾持裝置306旋轉繼而帶動工件311旋轉；第六電機307通過第五聯軸器308和第六絲杆309驅動第三滑塊304沿第三導軌303進行直線運動；分度頭302、工件夾持裝置306以及工件311隨第三滑塊304一起做直線運動，與由第五電機305驅動的工件311旋轉運動結合構成展成運動。

接著調整砂輪進給機構104，通過第一手輪406經第一絲杆405驅動第一滑臺401在基座101上左右移動。砂輪412前後方向上位置通過第二手輪408粗調第二滑臺402位置後再通過第一電機414進行細調，第三滑臺410在立柱409上的位置通過第二電機418進行細調，通過此方式即可精確控制第三滑臺410上砂輪412的上下位置。前後方向上的細調通過第一電機414經第一聯軸器415、第二絲杆407驅動第二滑臺402在第一導軌403上滑動來實現；上下方向的細調通過第二電機418經第三聯軸器419、減速器416、第二聯軸器417、第三絲杆411驅動第三滑臺410在立柱409上的滑動來實現。

最後配置砂輪修型機構102，根據需要調整角度安裝在砂輪進給機構104的第三滑臺410上，第三電機203通過第四絲杆205控制第一滑塊202沿第一底座201孔滑動至砂輪412附近，第四電機209通過第五絲杆211控制第二滑塊207沿第一滑塊202孔滑動使第二滑塊207上的金剛筆208對砂輪412進行修型。

通過以上方式即可實現對齒輪的磨削加工，本發明實施時經簡單的人工調整後在數控系統上設置好工件311參數信息即可通過數控系統控制電機實現工件311的自動加工；砂輪修型裝置102體積小巧可以實現對砂輪412進行修型；砂輪進給機構104可以實現自動補償砂輪412進刀；綜上可知，本發明實施時具有操作簡單、節省空間、效率高的有益效果。

以上所述的具體實施方式，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式而已，並不用於限定本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。