數控五軸三聯動平麵包絡環面蝸杆旋風切削工具機的製作方法

2023-11-10 12:55:22

專利名稱：數控五軸三聯動平麵包絡環面蝸杆旋風切削工具機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種機械加工工具機，具體為一種數控五軸三聯動平麵包絡 環面蝸杆旋風切削工具機。
背景技術：
現有平麵包絡環面蝸杆加工設備中，主要是通過磨削加工成型，它的 優點是使平麵包絡環面蝸杆螺旋面一次性精確成型，糹皮加工工件精度高，
但其缺點是生產效率低，每加工一個環面蝸杆要2~3小時，價格昂貴， 致使所加工的工件成本^艮高，而且加工工具機龐大，無法對中心距小於 125mm的小型環面蝸杆進行加工，限制了環面蝸杆的生產應用。
公開號為CN1493427的中國發明專利申請公開了 一種平麵包絡環面 蝸杆切齒工具機，是在直廓環面蝸杆切削加工設備基礎上增加了對各軸的控 制，使刀具刃口模擬出平麵包絡環面蝸杆的螺旋齒面，該專利的不足在於 需要實現對工件和刀具的多軸聯動控制，對工具機的穩定性要求高，控制復 雜，加工成本高，加工精度難以保證。

發明內容
本發明提供一種精確成型的平麵包絡環面蝸杆數控旋風切削工具機，實 現小型環面蝸杆的加工，提高生產效率，降低工具機和蝸杆的成本。
一種數控五軸三聯動環面蝸杆旋風切削工具機，包括床身、橫向拖板、 尾座、主軸和縱向拖板，主軸安裝在縱向拖板上，與尾座同軸，橫向拖板 上安裝有迴轉盤，迴轉盤上安裝有旋風刀架，所述的旋風刀架包括刀架座、 安裝在刀架座上的刀盤固定架和電機固定架，刀盤固定架上安裝刀盤，電 機固定架上安裝電機，刀盤固定架和電機固定架相互固定聯接成一體，刀 盤上對稱安裝若干把切刀；主軸的中心旋轉軸為X軸，迴轉盤的中心旋轉 軸為Y軸，橫向拖板的橫向運動軸為Z軸，刀盤的中心旋轉軸為A軸， 刀盤固定架和電機固定架的轉軸為B軸；數控系統控制主軸繞X軸旋轉，
橫向拖板沿Z軸橫向運動，迴轉盤繞Y軸旋轉，刀盤繞A軸旋轉；X軸、 Y軸、Z軸兩兩垂直。
所述的刀盤兩側布置皮帶輪，電機通過皮帶傳動帶動刀盤旋轉；刀盤 固定架和電機固定架相互固定聯接成一體，繞B軸轉動，根據待加工環面 蝸杆的螺旋角要求，調整刀盤固定架和電機固定架的旋轉角度，並通過固 定環固定。
所述的旋風刀架可沿平行於B軸的方向在迴轉盤上徑向移動，調整切 刀刃口繞Y軸的旋轉半徑，實現假想蝸輪半徑的調整。
所述的切刀安裝在與刀盤旋轉軸A軸垂直的平面內，在刀盤迴轉時保 證切刀切削的重複性。
本發明的工具機具有A、 B、 X、 Y、 Z五軸運動，並在X、 Y、 Z三軸 方向上實現聯動的功能，通過控制加工刀具的刃口運動，使之包絡出平面 包絡環面蝸杆齒面。本發明的效果是在高速切削狀態下，實現環面蝸杆齒 面的快速成型，相對磨削加工環面蝸杆，本發明工具機加工相同的蝸杆只需 要8 10分鐘，生產效率有了大幅度的提高。可以用於生產目前國內尚不 能生產的中心距小於125mm的環面蝸杆，最小可加工直徑10mm的環面 蝸杆，也可以作為高精度環面蝸杆的粗加工設備。


圖1為數控五軸三聯動平麵包絡環面蝸杆旋風切削工具機結構示意圖2為圖1的俯視圖3為圖1的側;現圖4為旋風刀架4的結構示意圖5為圖4的側視圖6為圖4的俯視圖7為旋風刀架4的另一種結構示意圖8為圖7的俯視圖。
具體實施例方式
下面參照附圖及實施例進一步說明本發明技術方案。
如圖1、 2、 3、 4、 5所示，本發明數控五軸三^:動平麵包絡環面蝸杆 旋風切削工具機，主要包括床身1、橫向拖板2、尾座3、主軸6和縱向拖板 8,橫向拖板2上安裝有可繞Y軸自由迴轉的迴轉盤7，迴轉盤7上安裝 有旋風刀架4;旋風刀架4上安裝有刀盤12;刀盤上對稱安裝兩把切刀11， 但切刀數量不限於兩把。刀盤12上的切刀11安裝在與刀盤旋轉軸A軸垂 直的平面內。
數控系統控制刀盤12繞A軸旋轉、主軸6繞X軸旋轉、迴轉盤7繞 Y軸旋轉及橫向拖板2的沿Z軸做進給運動。使工具機具有五軸三聯動的功 能，控制切刀11包絡成型環面蝸杆齒面。主軸6和迴轉盤7的轉速比可 根據待加工的環面蝸杆副的傳動比要求進行調整。
旋風刀架4包括刀架座18、安裝在刀架座18上的刀盤固定架14和電 機固定架17,刀盤固定架14上安裝刀盤12,電機固定架17上安裝電機 16，刀盤12兩側設有皮帶輪13，電機16通過皮帶15帶動刀盤12旋轉， 刀盤固定架14和電機固定架17相互固定聯接成一體，沿通過刀盤12中 心的B軸旋轉。根據待加工環面蝸杆的螺旋角要求，調整刀盤固定架14 和電機固定架17的旋轉角度，通過固定環19固定。
本發明的數控五軸三聯動平麵包絡環面蝸杆旋風切削工具機是這樣實 現的
主軸6和尾座3之間，由縱向拖板8通過絲槓9沿平行於X軸方向調整， ^使工件5喉部平面通過迴轉盤7的迴轉軸Y軸，主軸6帶動工件5繞X 軸旋轉；迴轉盤7繞Y軸旋轉；手輪20，或電機20通過絲槓21調整旋風 刀架4在迴轉盤7上的徑向移動距離，改變切刀ll繞Y軸的旋轉半徑大 小；根據對螺旋角的要求調整刀盤固定架14和電機固定架17繞B軸的旋 轉角度後，使用固定環19固定；橫向拖板2通過絲槓10帶動轉盤7沿Z 軸移動，調整加工的環面蝸杆副的中心距和控制切刀11的進刀量。加工 時，電機16通過布置在刀盤12兩側的皮帶輪13傳動帶動裝有切刀11的 刀盤12高速旋轉，同時主軸6和迴轉盤7以所加工的環面蝸杆副傳動比 的相對轉速低速旋轉，使切刀11在工件5上包絡出平麵包絡環面蝸杆。 主軸6和迴轉盤7的轉速比與加工的環面蝸杆副的傳動比一致。
本發明在數控環面蝸杆磨削工具機運動原理的基礎上，對旋風刀頭進行 了結構研究，使這種高效的切削方式能夠有效應用在環面蝸杆的數控加工
中，使環面蝸杆的加工效率大幅度提高。以本發明的這種方法對平麵包絡 環面蝸杆進行粗加工，再對其進行磨削加工，可以有效4是高蝸杆的加工效 率，彌補了環面蝸杆磨削工具機的不足。
權利要求
1、一種數控五軸三聯動環面蝸杆旋風切削工具機，包括床身(1)、橫向拖板(2)、尾座(3)、主軸(6)和縱向拖板(8)，主軸(6)安裝在縱向拖板(8)上，與尾座(3)同軸，其特徵在於橫向拖板(2)上安裝有迴轉盤(7)，迴轉盤(7)上安裝有旋風刀架(4)，所述的旋風刀架(4)包括刀架座(18)、安裝在刀架座(18)上的刀盤固定架(14)和電機固定架(17)，刀盤固定架(14)上安裝刀盤(12)，電機固定架(17)上安裝電機(16)，刀盤固定架(14)和電機固定架(17)相互固定聯接成一體，刀盤(2)上對稱安裝若干把切刀(11)；主軸(6)的中心旋轉軸為X軸，迴轉盤(7)的中心旋轉軸為Y軸，橫向拖板(2)的橫向運動軸為Z軸，刀盤(2)的中心旋轉軸為A軸，刀盤固定架(14)和電機固定架(17)的轉軸為B軸；數控系統控制主軸(6)繞X軸旋轉，橫向拖板(2)沿Z軸橫向運動，迴轉盤(7)繞Y軸旋轉，刀盤(12)繞A軸旋轉；X軸、Y軸、Z軸兩兩垂直。
2、 如權利要求1所述的數控五軸三聯動環面蝸杆旋風切削工具機，其 特徵在於所述的刀盤(12)兩側布置皮帶輪(13)，電機(16)通過皮 帶(15)傳動帶動刀盤(12)旋轉。
3、 如權利要求1所述的數控五軸三聯動環面蝸杆旋風切削工具機，其 特徵在於刀盤固定架(14)和電機固定架(17)繞B軸旋轉一定角度後， 由固定環(19)固定。
4、 如權利要求1所述的數控五軸三聯動環面蝸杆旋風切削工具機，其 特徵在於所述的旋風刀架(4)沿平行於B軸的方向在迴轉盤(7)上徑 向移動。
5、 如權利要求1所述的數控五軸三聯動環面蝸杆旋風切削工具機，其 特徵在於所述的切刀(11 )安裝在與A軸垂直的平面內。
全文摘要
本發明公開了一種數控五軸三聯動環面蝸杆旋風切削工具機，主要包括床身、橫向拖板、尾座、主軸和縱向拖板；橫向拖板上安裝有迴轉盤，迴轉盤上安裝有旋風刀架，旋風刀架上安裝有刀盤，刀盤上對稱安裝若干切刀，主軸的中心旋轉軸為X軸，迴轉盤的中心旋轉軸為Y軸，橫向拖板的橫向運動軸為Z軸，刀盤的中心旋轉軸為A軸，旋風刀架上的刀盤固定架和電機固定架的轉軸為B軸；本發明的工具機具有A、B、X、Y、Z五軸運動，並在X、Y、Z三軸方向上實現聯動的功能，通過控制切刀的刃口運動，使之加工出平麵包絡環面蝸杆齒面。本發明具有在高速切削狀態下，快速高精度加工環面蝸杆的優點，能夠大幅度提高生產效率。
文檔編號B23Q5/02GK101362229SQ200810120498
公開日2009年2月11日 申請日期2008年9月8日 優先權日2008年9月8日
發明者方普勝, 朱肖虎, 舒勤業, 邱清盈 申請人:浙江大學;台州市金星機械有限公司