一種自動三檔無級變速主傳動系統的製作方法

2023-08-05 05:51:56 1

一種自動三檔無級變速主傳動系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及工具機主傳動機構【技術領域】，具體涉及一種適用於數控臥式車床和數控臥式車削中心的自動三檔無級變速主傳動系統。其特點是包括電機裝置、主傳動機構、蝸輪蝸杆傳動機構和液壓換擋機構，所述的電機裝置包括主軸伺服電機，所述的液壓換擋機構包括安裝在主軸箱體上的第一油缸、第二油缸和第三油缸，所述的蝸輪蝸杆傳動機構的蝸杆與蝸輪相嚙合，蝸杆端部還設置有與第二軸端傘齒輪相嚙合的蝸杆端傘齒輪，所述的主軸箱體上還設置有用來測量和反饋主軸轉速的編碼器裝置。其分設帶傳動，齒輪傳動及蝸輪蝸杆傳動三條傳動路線，結構簡單，調速範圍廣，既能滿足高速高效的精加工，又能適用於低速大扭矩的粗加工及半精加工。
【專利說明】一種自動三檔無級變速主傳動系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及工具機主傳動機構【技術領域】，具體涉及一種適用於數控臥式車床和數控臥式車削中心的自動三檔無級變速主傳動系統。
【背景技術】
[0002]數控工具機的工藝範圍寬，工藝能力強，因此要求其主傳動系統具有較寬的調速範圍，以保證在加工時能選用更合理的切削用量，從而獲得最佳的加工質量和生產率。現有技術中的數控工具機主運動系統廣泛採用變換嚙合齒輪副來實現無級變速傳動，機械變速結構複雜，調速範圍有限，振動及噪音問題突出，無法實現高速切削。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在於避免現有技術結構複雜、調速範圍小、存在較大振動噪音的缺陷提供一種自動三檔無級變速主傳動系統，從而有效解決現有技術中存在的缺陷。
[0004]為實現上述目的，本發明採取的技術方案為:所述的一種自動三檔無級變速主傳動系統，其特點是包括電機裝置、主傳動機構、蝸輪蝸杆傳動機構和液壓換擋機構，所述的電機裝置包括主軸伺服電機，主軸伺服電機通過電機底板安裝在主軸箱體上，主軸伺服電機的動力輸出軸上設置有主動多楔帶輪，主動多楔帶輪通過多楔帶與主傳動機構的第一軸端部的從動多楔帶輪相連；第一軸上設置有第一軸同步帶輪，第一軸同步帶輪通過第一同步帶與主軸上的主軸內同步帶輪相連，第一軸同步帶輪一側的第一軸上還設置有第一軸滑動齒輪，主軸上設置有主軸齒輪和蝸輪，主軸齒輪與設置在第二軸上的第二軸小齒輪相嚙合，第二軸上還設置有第二軸端傘齒輪和第二軸大齒輪，第二軸大齒輪與設置在第一軸上的第一軸小齒輪相嚙合；所述的液壓換擋機構包括安裝在主軸箱體上的第一油缸、第二油缸和第三油缸,第一油缸的活塞杆與第一撥叉相連，第一撥叉端部與第一軸滑動齒輪相連，第二油缸的活塞杆與轉軸相連，轉軸端部設置有凸輪，凸輪與蝸輪蝸杆傳動機構的蝸杆一端的頂塊對應設置，第三油缸的活塞杆與拉杆相連，拉杆上安裝有第二撥叉，第二撥叉對應第二軸小齒輪設置，所述的蝸輪蝸杆傳動機構的蝸杆與蝸輪相嚙合，蝸杆端部還設置有與第二軸端傘齒輪相嚙合的蝸杆端傘齒輪，所述的主軸箱體上還設置有用來測量和反饋主軸轉速的編碼器裝置。
[0005]所述的編碼器裝置包括編碼器，編碼器安裝在編碼器支架上，編碼器支架固定安裝在主軸箱體上，編碼器軸端同步帶輪安裝在編碼器軸上，編碼器軸端同步帶輪通過第二同步帶與主軸端同步帶輪相連。
[0006]所述的主軸伺服電機與電機底板之間設置有連接板，連接板通過銷軸、活節螺栓和螺母與電機底板相連，主軸伺服電機設置在連接板上，電機底板通過螺釘與主軸箱體固定相連，所述的主軸伺服電機動力輸出軸上的主動多楔帶輪與第一軸端部的從動多楔帶輪之間的傳動比為1:2.24，通過調節螺母位置調節多楔帶的鬆緊。
[0007]所述的第一軸、主軸和第二軸安裝在主軸箱體上，所述的主軸箱體上還設置有偏心軸，偏心軸上設置有張緊輪，張緊輪用於對第一同步帶實現張緊，所述的第一軸同步帶輪與主軸內同步帶輪的傳動比為1:2.15。
[0008]所述的第一油缸一側對應設置有第一接近開關，所述的第二油缸一側對應設置有第二接近開關，所述的第三油缸一側對應設置有第三接近開關，所述的第二撥叉上還設置有導向軸，導向軸安裝在主軸箱體上。
[0009]本發明的有益效果是:所述的一種自動三檔無級變速主傳動系統，其分設帶傳動，齒輪傳動及蝸輪蝸杆傳動三條傳動路線，通過液壓油缸來控制傳動路線的自動切換，採用帶傳動，克服了高速傳動時的振動及噪音問題；採用蝸輪蝸杆傳動獲得了較大的降速比，從而實現大扭矩切削；採用齒輪傳動，可以滿足大部分加工工藝所要求的調速範圍。該主傳動系統既能滿足高速高效的精加工，又能適用於低速大扭矩的粗加工及半精加工，檔間實現自動無級調速，具有較寬的調速範圍，同時還具有檔位切換及主軸轉速檢測功能，自動化程度高。其結構簡單，調速範圍廣，既能滿足高速高效的精加工，又能適用於低速大扭矩的粗加工及半精加工。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0011]圖1是本發明電機裝置與主主傳動機構連接結構示意圖；
[0012]圖2是本發明主傳動機構結構示意圖；
[0013]圖3是本發明第一組液壓換擋機構結構示意圖；
[0014]圖4是本發明第二、三組液壓換擋機構結構示意圖；
[0015]圖5是本發明蝸輪蝸杆傳動結構示意圖；
[0016]圖6是本發明圖5中A-A處剖視結構示意圖；
[0017]圖7是本發明主傳動系統轉速圖。
[0018]圖中:1.主動多楔帶輪，2.多楔帶，3.活節螺栓，4.螺母，5.銷軸，6.電機底板，
7.從動多楔帶輪，8.主軸箱體，9.螺釘，10.連接板，11.主軸伺服電機，12.第一軸同步帶輪,13.第一同步帶，14.第二同步帶，15.主軸端同步帶輪,16.主軸內同步帶輪,17.主軸齒輪，18.第二軸小齒輪，19.蝸輪，20.第二軸端傘齒輪，21.第二軸大齒輪，22.第一軸小齒輪，23.第一軸滑動齒輪，24.偏心軸，25.張緊輪，26.編碼器軸端同步帶輪，27.編碼器軸,28.編碼器,29.編碼器支架,30.第一油缸,31.第一接近開關,32.第一撥叉,33.第二撥叉，34.蝸杆端傘齒輪，35.蝸杆，36.導向軸，37.第二油缸，38.第二接近開關，39.拉杆，40.第三接近開關，41.第三油缸，42.轉軸，43.頂塊，44.凸輪，45.主軸，46.第一軸，47.第二軸。
【具體實施方式】
[0019]以下結合附圖對本發明的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本發明，並非用於限定本發明的範圍。
[0020]如圖1至6所示,所述的一種自動三檔無級變速主傳動系統,其特點是包括電機裝置、主傳動機構、蝸輪蝸杆傳動機構和液壓換擋機構，所述的電機裝置包括主軸伺服電機11，主軸伺服電機11通過電機底板6安裝在主軸箱體8上,主軸伺服電機11的動力輸出軸上設置有主動多楔帶輪1，主動多楔帶輪I通過多楔帶2與主傳動機構的第一軸46端部的從動多楔帶輪7相連；第一軸46上設置有第一軸同步帶輪12，第一軸同步帶輪12通過第一同步帶13與主軸45上的主軸內同步帶輪16相連,第一軸同步帶輪12 —側的第一軸46上還設置有第一軸滑動齒輪23，主軸45上設置有主軸齒輪17和蝸輪19，主軸齒輪17與設置在第二軸47上的第二軸小齒輪18相嚙合，第二軸47上還設置有第二軸端傘齒輪20和第二軸大齒輪21,第二軸大齒輪21與設置在第一軸46上的第一軸小齒輪22相哨合；所述的液壓換擋機構包括安裝在主軸箱體8上的第一油缸30、第二油缸37和第三油缸41，第一油缸30的活塞杆與第一撥叉32相連,第一撥叉32端部與第一軸滑動齒輪23相連,第二油缸37的活塞杆與轉軸42相連，轉軸42端部設置有凸輪44，凸輪44與蝸輪蝸杆傳動機構的蝸杆35 —端的頂塊43對應設置，第三油缸41的活塞杆與拉杆39相連，拉杆39上安裝有第二撥叉33，第二撥叉33對應第二軸小齒輪18設置，所述的蝸輪蝸杆傳動機構的蝸杆35與蝸輪19相嚙合，蝸杆35端部還設置有與第二軸端傘齒輪20相嚙合的蝸杆端傘齒輪34，所述的主軸箱體8上還設置有用來測量和反饋主軸45轉速的編碼器裝置。
[0021]進一步，所述的編碼器裝置包括編碼器28，編碼器28安裝在編碼器支架29上，編碼器支架29固定安裝在主軸箱體8上，編碼器軸端同步帶輪26安裝在編碼器軸27上，編碼器軸端同步帶輪26通過第二同步帶14與主軸端同步帶輪15相連。
[0022]進一步，所述的主軸伺服電機11與電機底板6之間設置有連接板10，連接板10通過銷軸5、活節螺栓3和螺母4與電機底板6相連，主軸伺服電機11設置在連接板10上，電機底板6通過螺釘9與主軸箱體8固定相連，所述的主軸伺服電機11動力輸出軸上的主動多楔帶輪I與第一軸46端部的從動多楔帶輪7之間的傳動比為1:2.24，通過調節螺母4位置調節多楔帶2的鬆緊。
[0023]進一步，所述的第一軸46、主軸45和第二軸47安裝在主軸箱體8上，所述的主軸箱體8上還設置有偏心軸24，偏心軸24上設置有張緊輪25，張緊輪25用於對第一同步帶13實現張緊，所述的第一軸同步帶輪12與主軸內同步帶輪16的傳動比為1:2.15。
[0024]進一步，所述的第一油缸30 —側對應設置有第一接近開關31，所述的第二油缸37一側對應設置有第二接近開關38，所述的第三油缸41 一側對應設置有第三接近開關40，所述的第二撥叉33上還設置有導向軸36，導向軸36安裝在主軸箱體8上。
[0025]所述的一種自動三檔無級變速主傳動系統，其在用於數控臥式車床時，選用西門子主軸伺服電機，型號為1PH7163，額定功率30KW，額定轉速1500rpm，最高轉速7000rpm。張緊輪25採用混合了精確比例的加強纖維和固體潤滑脂的工程塑料。所述的液壓換擋機構包括三組液壓機構，第一組液壓換擋機構在液壓系統的作用下，第一油缸30的活塞杆運動，帶動第一撥叉32旋轉，從而實現第一軸滑動齒輪23的左右移動，從而控制傳動路線的切換；第一油缸30的上方設有兩個第一接近開關31，用來檢測第一油缸30活塞杆的位置，從而檢測第一軸滑動齒輪23的位置，實現主傳動系統檔位的實時監測；第二組液壓換擋機構在液壓系統的作用下，第三油缸41活塞杆的運動，帶動拉杆39左右移動，從而帶動第二撥叉33左右移動，進而實現第二軸小齒輪18與主軸齒輪17的嚙合與脫開；此時第一軸同步帶輪12的內齒輪與第一軸滑動齒輪23脫開，由於第二撥叉33自身重量以及外形尺寸的影響，此處增加導向杆36起到平衡和導向的作用，第三油缸41上方設有兩個第三接近開關40，用來檢測第三油缸41活塞杆的位置，從而檢測第二軸小齒輪的位置，實現主傳動系統檔位的實時監測；動力經第一軸小齒輪22和第二軸大齒輪21傳遞到第二軸47，再經第二軸小齒輪18與主軸齒輪17的嚙合傳遞給主軸45，實現1:9.6的降速，帶動主軸旋轉。第三組液壓換擋機構在液壓系統的作用下，第二油缸37活塞杆的運動，帶動轉軸42旋轉，帶動凸輪44旋轉，凸輪44與頂塊43接觸，凸輪44抬升和下降頂塊43，從而實現蝸輪19和蝸杆35的嚙合和脫開，進而控制齒輪傳動路線和蝸輪蝸杆傳動路線的切換，第二油缸37上下方各設有一個第二接近開關38，用來檢測第二油缸37活塞杆的位置，從而檢測蝸杆35的位置，實現主傳動系統檔位的實時監測；蝸杆35在液壓換檔機構三的作用下抬升與主軸上的蝸輪19嚙合，動力通過第一軸小齒輪22和第二軸大齒輪21傳遞到第二軸47，再由第二軸端傘齒輪20和蝸杆端傘齒輪34的嚙合傳遞到蝸杆軸35，最後由蝸輪19蝸杆35傳遞到主軸，實現1:46.93的降速,帶動主軸低速旋轉。當主軸伺服電機輸出轉速從IOOrpm升高到7000rpm時,主軸轉速從Irpm升高到1450rpm,計算轉速為14rpm,,最低轉速lrpm。總變速範圍:R=N/n=1450/l=1450 ;主軸最大輸出扭矩:Τ=9550ΧΡΧ η / n=9550X30X0.9 /14=18418Nm ;主傳動系統轉速圖如圖7所示。
[0026]以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種自動三檔無級變速主傳動系統，其特徵是包括電機裝置、主傳動機構、蝸輪蝸杆傳動機構和液壓換擋機構，所述的電機裝置包括主軸伺服電機，主軸伺服電機通過電機底板安裝在主軸箱體上，主軸伺服電機的動力輸出軸上設置有主動多楔帶輪，主動多楔帶輪通過多楔帶與主傳動機構的第一軸端部的從動多楔帶輪相連；第一軸上設置有第一軸同步帶輪，第一軸同步帶輪通過第一同步帶與主軸上的主軸內同步帶輪相連，第一軸同步帶輪一側的第一軸上還設置有第一軸滑動齒輪，主軸上設置有主軸齒輪和蝸輪，主軸齒輪與設置在第二軸上的第二軸小齒輪相嚙合，第二軸上還設置有第二軸端傘齒輪和第二軸大齒輪，第二軸大齒輪與設置在第一軸上的第一軸小齒輪相嚙合；所述的液壓換擋機構包括安裝在主軸箱體上的第一油缸、第二油缸和第三油缸，第一油缸的活塞杆與第一撥叉相連，第一撥叉端部與第一軸滑動齒輪相連，第二油缸的活塞杆與轉軸相連，轉軸端部設置有凸輪，凸輪與蝸輪蝸杆傳動機構的蝸杆一端的頂塊對應設置，第三油缸的活塞杆與拉杆相連，拉杆上安裝有第二撥叉，第二撥叉對應第二軸小齒輪設置，所述的蝸輪蝸杆傳動機構的蝸杆與蝸輪相嚙合，蝸杆端部還設置有與第二軸端傘齒輪相嚙合的蝸杆端傘齒輪，所述的主軸箱體上還設置有用來測量和反饋主軸轉速的編碼器裝置。
2.如權利要求1所述的一種自動三檔無級變速主傳動系統，其特徵在於:所述的編碼器裝置包括編碼器，編碼器安裝在編碼器支架上，編碼器支架固定安裝在主軸箱體上，編碼器軸端同步帶輪安裝在編碼器軸上，編碼器軸端同步帶輪通過第二同步帶與主軸端同步帶輪相連。
3.如權利要求1所述的一種自動三檔無級變速主傳動系統，其特徵在於:所述的主軸伺服電機與電機底板之間設置有連接板，連接板通過銷軸、活節螺栓和螺母與電機底板相連，主軸伺服電機設置在連接板上，電機底板通過螺釘與主軸箱體固定相連，所述的主軸伺服電機動力輸出軸上的主動多楔帶輪與第一軸端部的從動多楔帶輪之間的傳動比為1:2.24，通過調節螺母位置調節多楔帶的鬆緊。
4.如權利要求1所述的一種自動三檔無級變速主傳動系統，其特徵在於:所述的第一軸、主軸和第二軸安裝在主軸箱體上，所述的主軸箱體上還設置有偏心軸，偏心軸上設置有張緊輪，張緊輪用於對第一同步帶實現張緊，所述的第一軸同步帶輪與主軸內同步帶輪的傳動比為1:2.15。
5.如權利要求1所述的一種自動三檔無級變速主傳動系統，其特徵在於:所述的第一油缸一側對應設置有第一接近開關，所述的第二油缸一側對應設置有第二接近開關，所述的第三油缸一側對應設置有第三接近開關，所述的第二撥叉上還設置有導向軸，導向軸安裝在主軸箱體上。
【文檔編號】B23Q17/00GK103692269SQ201310685281
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月14日 優先權日:2013年12月14日
【發明者】楊福年, 曹慧敏, 李維謙 申請人:天水星火工具機有限責任公司