大型圓柱齒輪數控開齒機的製作方法

2023-05-22 15:22:01 1

專利名稱：大型圓柱齒輪數控開齒機的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於齒輪加工機械技術領域，特別涉及一種大型圓柱齒輪數控開齒機。
背景技術：
大型圓柱齒輪是工程機械傳動裝置的關鍵零件，大型圓柱齒輪數控開齒機是加工大型圓柱齒輪不可或缺的工作母機。目前，大型圓柱齒輪數控高效開齒機尚屬空白，在大型圓柱齒輪磨齒前開齒槽加工都是以滾齒機作為加工設備，滾齒機利用展成法原理加工圓柱齒輪。當大型圓柱齒輪切削量大，而且產品批量大時，滾齒機則顯得能力有限。而且，滾齒機作為一種精加工設備，完成大切削量的粗切齒槽加工工作，也是一種資源的浪費。以目前採用的高效數控滾齒機YK3180M為例，其工具機單臺售價約400萬元，加工一件模數12_，齒數55，齒頂圓直徑692. 9mm,齒寬118. 5mm的圓柱齒輪需耗時16小時，因此，採用上述加工 設備加工大型圓柱齒輪不僅費時費工、加工率低，而且加工成本高。

實用新型內容本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種可大幅度提高加工效率、降低加工成本且可擴大加工範圍的大型圓柱齒輪數控開齒機。本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題所採取的技術方案是大型圓柱齒輪數控開齒機，包括床身、立柱、迴轉工作檯、刀架機構、數控系統、液壓系統、潤滑系統和冷卻、排屑系統，所述迴轉工作檯與床身對接，在所述床身上安裝立柱，其特徵在於所述立柱一側上裝有第二伺服電機，並通過第二聯軸器連接滾珠絲槓，所述滾珠絲槓配裝絲槓鎖母，在立柱該側上通過線性導軌、滑塊連接有可實現刀架機構沿立柱作垂直運動的刀架主板，所述刀架主板上裝有刀架機構，所述刀架機構上裝有可轉位盤式成型合金齒輪銑刀；所述迴轉工作檯採用伺服電機驅動蝸杆蝸輪運動副結構，在迴轉工作檯下端設有與其連為一體的液壓夾緊機構。本實用新型還可以採用如下技術方案所述刀架機構的具體結構包括安裝在刀架主板上半部的第一圓弧齒同步帶輪和下半部的第二圓弧齒同步帶輪，所述第一圓弧齒同步帶輪與第二圓弧齒同步帶輪之間通過同步帶連接，所述第一圓弧齒輪連接扭矩電機，所述第二圓弧齒同步帶輪上連接刀具主軸，所述刀具主軸另一端連接有通過錐孔套和錐套支承在刀杆座上的刀杆，所述刀杆上通過鍵連接有定刀套，所述定刀套通過鍵安裝有可轉位盤式成型合金齒輪銑刀盤。所述刀架機構頂部還設有漲緊機構。所述漲緊機構包括固定在刀架主板頂部的耳式支承座和鉸制螺栓，所述鉸制螺栓中部制有用於調節同步帶漲緊和鬆弛的止動槽。所述迴轉工作檯的伺服電機通過彈性膜片聯軸器、電機法蘭與輸入軸連接。所述迴轉工作檯液壓夾緊機構包括螺母法蘭盤、圓盤和螺帽以及與迴轉工作檯底座連接的液壓油缸，液壓油缸的活塞下端連接安裝在床身夾緊槽中的夾緊拉杆。所述夾緊拉杆的下端設計為圓形法蘭結構。本實用新型具有的優點和積極效果是由於本實用新型採用上述技術方案，即迴轉工作檯採用伺服電機驅動高精度蝸杆、蝸輪運動副，從而提高了迴轉精度；伺服電機驅動滾珠絲槓副，通過三個滑塊連接使迴轉工作檯沿線性導軌在床身上水平移動，提高了迴轉工作檯的承載力、穩定性和移動精度；迴轉工作檯底座安裝有液壓夾緊機構，大大提高了迴轉工作檯工作的夾緊安全性；刀架機構採用伺服電機驅動滾珠絲槓副，通過三個滑塊使刀架機構沿線性導軌在立柱上做垂直進給運動，提高了刀架機構的承載力、穩定性和移動精度；採用扭矩電機通過圓弧齒同步帶驅動刀具主軸，而切削刀具是採用可轉位盤式成型合金齒輪銑刀進行齒槽銑削加工，大幅度提高了本工具機的切削性能。通過上述結構的設計，本開齒機不僅提高加工精度、加工效率，而且可以擴大加工範圍(圓柱齒輪模數可至16_，圓柱齒輪外徑可延展至1500mm)。本開齒機採用成形法原理銑削加工，完成同樣一件圓柱齒輪開齒槽加工僅需2小時，而且設備成本僅為50萬元，故本實用新型用於大型圓柱齒輪開齒 槽加工，不僅可大幅度降低加工成本，且可提高生產效率。

圖I是是本實用新型的整體結構示意圖；圖2是圖I的右視圖；圖3是本實用新型的床身結構俯視圖；圖4是本實用新型的立柱結構局部剖視圖；圖5是本實用新型的刀架機構內部結構圖；圖6是本實用新型的迴轉工作檯的蝸杆輸入端局部橫剖視圖；圖7是本實用新型的迴轉工作檯的線形導軌局部橫剖視圖；圖8是本實用新型的迴轉工作檯的液壓夾緊機構局部縱剖視圖。圖中100、床身；101、床身主體；102、第一伺服電機；103、第一聯軸器；104、滾珠絲槓副；105、線性導軌；106、導軌滑塊；200、立柱；201、立柱本體；202、第二伺服電機；203、第二聯軸器；204、滾珠絲槓；205、絲槓鎖母;206、鎖母座;207、刀架主板；208、線性導軌；209、滑塊；210、軸承；211、配
重塊；300、刀架機構；301、扭矩電機；302、第一圓弧齒同步帶輪；303、螺栓；304、刀具主軸；305、軸承組;306、軸承座;307、錐孔套;308、支承座;309、刀杆;310、銑刀盤;311、第二而圓弧齒同步帶輪；312、定刀套；313、同步帶；314、第一錐套；315、第二錐套；316、刀杆座；317、支承座；318、內六角螺釘；319、鉸制螺栓；320、緊定螺栓；321、圓柱頭螺釘；322、導向平鍵；400、迴轉工作檯；401、第三伺服電機；402、彈性膜片聯軸器；403、輸入軸；404、鍵;405、軸承;406、蝸杆箱體;407、蝸杆;408、蝸輪副;409、迴轉工作檯本體;410、電機法蘭；411、螺釘；412、銅套；413、鎖母座；414、鎖母座支架；415、工作檯底座；416、調整墊；417、圓盤；418、過渡螺母法蘭盤；419、螺帽；420、液壓夾緊油缸；421、活塞；422、夾緊拉杆；423、固定架；424、螺釘；425、分油器殼體。
具體實施方式
為能進一步了解本實用新型的實用新型內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，並配合附圖詳細說明如下請參閱圖I-圖8，大型圓柱齒輪數控開齒機，包括床身100、立柱200、迴轉工作檯400、刀架機構300、數控系統、液壓系統、潤滑系統和冷卻、排屑系統，本實用新型中的數控系統、液壓系統、潤滑系統和冷卻、排屑系統圖中未示出。所述迴轉工作檯與床身100對接，在床身主體一側設有迴轉工作檯徑向進給機構的伺服電機102，伺服電機通過聯軸器103連接滾珠絲槓104，滾珠絲槓104通過軸承108安裝在床身主體101上。滾珠絲槓鎖母107通過鎖母座413和支架414安裝在工作檯底座415上，工作檯底座與床身主體101之間通過線性導軌105和滑塊106以螺釘連接。床身上通過螺柱連接有立柱200，在立柱主體201上安裝有伺服電機202，伺服電機通過聯軸器203與滾珠絲槓204相連接，滾珠絲槓204通過軸承210安裝在立柱主體201 上，在鎖母支承座206上安裝有滾珠絲槓鎖母205，所述滾珠絲槓配裝絲槓鎖母，鎖母支承座206與刀架主板207螺釘連接，刀架主板207與立柱主體之間通過線性導軌208和滑塊209連接，以實現刀架機構的垂直運動。在立柱主體內還設有可起到穩定刀架機構上下運動的配重塊211，所述配重塊通過鋼絲繩、滑輪與滑塊209連接。所述刀架機構300的具體結構包括安裝在刀架主板207上半部的第一圓弧齒同步帶輪302和下半部的第二圓弧齒同步帶輪311，所述第一圓弧齒同步帶輪與第二圓弧齒同步帶輪之間通過14M的齒形同步帶313連接，所述第一圓弧齒輪連接扭矩電機301，所述第二圓弧齒同步帶輪上連接刀具主軸304。本實施例中，所述同步帶通常以玻璃纖維繩為強力層，氯丁橡膠為基體而製成，由於強力層受載後變形很小，對同步帶和節距影響很小，確保同步帶和弧齒同步帶輪面間無滑動，進而保證了準確的傳動比，而且同步帶傳遞的效率高達98%。所述刀具主軸304另一端連接有通過錐孔套307和第一錐套314、第二錐套315支承在刀杆座316上的刀杆309，所述刀杆上通過鍵連接有定刀套312，所述定刀套通過鍵安裝有可轉位盤式成型合金齒輪銑刀盤310。本實施例中，所述刀具主軸304通過軸承組305和錐孔套307支承與軸承座306和支承座308連接，刀杆309通過螺栓303與刀具主軸304連接，刀杆右端通過錐孔套支承，左端通過第一錐套314和第二錐套315支承在刀杆座316上。可轉位盤式成型合金齒輪銑刀盤310通過鍵與定刀套312連接，而定刀套312通過鍵與刀杆連接。本實施例中，考慮到刀架機構的同步帶313漲緊問題及空間問題，在所述刀架機構頂部還設有漲緊機構。所述漲緊機構包括固定在刀架主板207頂部的耳式支承座317和鉸制螺栓319，所述鉸制螺栓中部制有用於調節同步帶漲緊和鬆弛的止動槽。本實施例中，所述耳式支承座317通過2個內六角螺釘318固定在刀架主板207的頂部，並通過鉸制螺栓319調節同步帶313的漲緊和鬆弛，調節適中後，將方頭長圓柱端緊定螺栓320固定在鉸制螺栓319的止動槽內。為了確保調節的滑快，在刀架主板上半部分的左邊開有兩個鍵槽，鍵槽內分別裝有導向平鍵322，通過2個開槽圓柱頭螺釘321將導向平鍵322安裝固定在鍵槽內。同時考慮到空間問題，刀架體的傳動鏈很短，這樣將大大影響可轉位盤式成型合金齒輪銑刀盤310開齒精度問題，在刀具主軸304上安裝一組雙列圓錐滾子軸承305，用以同時承受可轉位盤式成型合金齒輪銑刀盤開齒造成的軸向力和扭矩電機301、第一圓弧齒同步帶輪302及14M的齒形帶323的衝擊造成的徑向力，使刀具主軸運動平穩，並帶動刀杆和可轉位盤式成型合金齒輪銑刀盤310運轉平穩，從而大大提高了可轉位盤式成型合金齒輪銑刀盤的開齒精度。所述迴轉工作檯400前端設有用於驅動其徑向進給的第三伺服電機401，伺服電機通過彈性膜片聯軸器402連接蝸輪、蝸杆運動副，以構成迴轉工作檯的驅動機構。所述第三伺服電機401通過彈性膜片聯軸器402與輸入軸403連接，輸入軸403通過鍵404與蝸杆407連接，從而驅動蝸杆407蝸輪副408，蝸杆通過軸承405支承在蝸杆箱體406上，蝸輪副408帶動工作檯本體409做圓周迴轉運動。為了在有限的空間滿足加工使用要求，需要儘可能將結構簡化設計，因此在本實施例中，將蝸杆機械式傳動輸入設計為數控結構，將輸入軸403的花鍵輸入端重新設計為Φ351τ6光軸臺，並選用結構緊湊、安裝方便的彈性膜片式連軸器402與伺服電機401連接。所述輸入軸403採用雙重O型密封圈結構封油，並通過安裝銅套412以提高輸入軸的耐磨性。所述電機法蘭410設計為焊接式結構，通過螺釘411與電機法蘭連接，從而將其固定在工作檯底座415上。·[0033]所述彈性膜片連軸器402採用封閉式結構，因此在電機法蘭410上開有兩個窗口，以方便彈性膜片連軸器402螺釘緊固。請參閱圖7，為保證蝸杆蝸輪副的中心與安裝在工作檯底座415上的線形導軌的位置關係，在安裝蝸杆蝸輪副的螺母座413與工作檯底座415之間裝有過渡支架414，並配合有調整墊416以便裝配時配磨尺寸，保證位置關係的需要。所述迴轉工作檯液壓夾緊機構包括過渡螺母法蘭盤418、圓盤417和螺帽419以及與迴轉工作檯底座415連接的液壓油缸420、活塞421和夾緊拉杆422，所述圓盤417和過渡螺母法蘭盤418通過螺釘與迴轉工作檯本體409連接，所述液壓油缸的活塞421下端連接安裝在床身夾緊槽中的夾緊拉杆422。過渡螺母法蘭盤通過螺帽與夾緊油缸連接，液壓驅動活塞421在夾緊油缸420中上下移動，從而使夾緊拉杆422在活塞行程範圍內與床身主體101固定。本實施例中，所述夾緊拉杆的下端設計為圓形法蘭結構，它既能滿足夾緊力的需要，又能使其處於鬆開狀態時在床身夾緊槽中自由移動。將夾緊拉杆422向上移動的距離設計在活塞421的行程範圍內，當迴轉工作檯需要夾緊時，壓力油將活塞421帶動夾緊拉杆422向上移動，直至夾緊拉杆法蘭上端面與床身夾緊槽夾緊，從而達到迴轉工作檯被夾緊的目的。由於迴轉工作檯底座415下方空間有限，因此，本實施例中，將液壓夾緊機構較大的外殼取消，而採用一個L型固定架423，固定架一端通過螺釘424固定在工作檯底座415上，另一端通過鍵形插板與分油器殼體425上的鍵槽固定，以防止分油器殼體轉動，這種結構既滿足了使用的需要又節省了空間。本實用新型的工作原理為首先將工件安裝在迴轉工作檯400上，並將工件與迴轉工作檯卡緊，然後啟動第一伺服電機102驅動迴轉工作檯徑向前進至工作位置，即刀架機構300的正下方；開啟刀架機構上的扭矩電機301，使可轉位盤式成型合金齒輪銑刀盤310旋轉，並同時澆冷卻液。此時，通過液壓油缸420的壓力油使活塞421帶動夾緊拉杆422向上移動，直至夾緊拉杆法蘭上端面與床身夾緊槽上端面夾緊，利用床身夾緊槽上端面的夾緊反作用力將迴轉工作檯夾緊。啟動立柱200上的第二伺服電機202旋轉，帶動滾珠絲槓204和刀架主板207向下移動，進而使刀架機構下移至設定位置，開始對大型圓柱齒輪工件磨齒前開齒槽的切削加工。當一個單齒切削完成後，刀架機構的可轉位盤式成型合金齒輪銑刀盤停止運動，將迴轉工作檯的夾緊油缸鬆開，使迴轉工作檯向後移動，刀架機構向上移動，此時，通過迴轉工作檯上的蝸杆、蝸輪副的旋轉帶動迴轉工作檯進行分齒操作 。分齒操作完成後，迴轉工作檯再次前進到工作位置，工具機循環上述動作，進行第二個單齒的切削。
權利要求1.一種大型圓柱齒輪數控開齒機，包括床身、立柱、迴轉工作檯、刀架機構、數控系統、液壓系統、潤滑系統和冷卻、排屑系統，所述迴轉工作檯與床身對接，在所述床身上安裝立柱，其特徵在於所述立柱一側上裝有第二伺服電機，並通過第二聯軸器連接滾珠絲槓，所述滾珠絲槓配裝絲槓鎖母，在立柱該側上通過線性導軌、滑塊連接有可實現刀架機構沿立柱作垂直運動的刀架主板，所述刀架主板上裝有刀架機構，所述刀架機構上裝有可轉位盤式成型合金齒輪銑刀盤；所述迴轉工作檯採用伺服電機驅動蝸杆蝸輪運動副結構，在迴轉工作檯下端設有與其連為一體的液壓夾緊機構。
2.根據權利要求I所述的大型圓柱齒輪數控開齒機，其特徵在於所述刀架機構的具體結構包括安裝在刀架主板上半部的第一圓弧齒同步帶輪和下半部的第二圓弧齒同步帶輪，所述第一圓弧齒同步帶輪與第二圓弧齒同步帶輪之間通過同步帶連接，所述第一圓弧齒輪連接扭矩電機，所述第二圓弧齒同步帶輪上連接刀具主軸，所述刀具主軸另一端連接有通過錐孔和錐套支承在刀杆座上的刀杆，所述刀杆上通過鍵連接有定刀套，所述定刀套通過鍵安裝有可轉位盤式成型合金齒輪銑刀盤。
3.根據權利要求2所述的大型圓柱齒輪數控開齒機，其特徵在於所述刀架機構頂部還設有漲緊機構。
4.根據權利要求3所述的大型圓柱齒輪數控開齒機，其特徵在於所述漲緊機構包括固定在刀架主板頂部的耳式支承座和鉸制螺栓，所述鉸制螺栓中部制有用於調節同步帶漲緊和鬆弛的止動槽。
5.根據權利要求I所述的大型圓柱齒輪數控開齒機，其特徵在於所述迴轉工作檯的伺服電機通過彈性膜片聯軸器、電機法蘭與輸入軸連接。
6.根據權利要求I所述的大型圓柱齒輪數控開齒機，其特徵在於所述迴轉工作檯液壓夾緊機構包括螺母法蘭盤、圓盤和螺帽以及與迴轉工作檯底座連接的液壓油缸，液壓油缸的活塞下端連接安裝在床身夾緊槽中的夾緊拉杆。
7.根據權利要求6所述的大型圓柱齒輪數控開齒機，其特徵在於所述夾緊拉杆的下端設計為圓形法蘭結構。
專利摘要本實用新型涉及一種大型圓柱齒輪數控開齒機，包括床身、立柱、迴轉工作檯、刀架機構、數控系統、液壓系統、潤滑系統和冷卻、排屑系統，迴轉工作檯與床身對接，床身上安裝立柱，特徵是立柱一側上裝有第二伺服電機，通過第二聯軸器連接滾珠絲槓，滾珠絲槓配裝絲槓鎖母，在立柱該側上通過線性導軌、滑塊連接刀架主板，刀架主板上裝有刀架機構，刀架機構上裝有可轉位盤式成型合金齒輪銑刀盤；迴轉工作檯採用伺服電機驅動蝸杆蝸輪運動副結構，在迴轉工作檯下端設有液壓夾緊機構。優點是本機採用成形法原理銑削加工，完成同一件圓柱齒輪開齒槽加工僅需2小時，且設備成本僅為50萬元，不僅可大幅度降低加工成本，提高生產效率，還可提高加工精度、加工效率，擴大加工範圍。
文檔編號B23Q5/40GK202684226SQ201220361909
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月24日 優先權日2012年7月24日
發明者袁慧霞, 沈乃揚, 溫克苓, 趙秀花, 焦雋, 路會影, 張書俊, 趙奎茹, 柴婭楠, 齊子有 申請人:天津第一工具機總廠