專利名稱：大型圓柱齒輪數(shù)控開齒機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于齒輪加工機械技術領域，特別涉及一種大型圓柱齒輪數(shù)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(shù)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(shù)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(chǎn)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。以目前采用的高效數(shù)控滾齒機YK3 180M為例，其機床單臺售價約400萬元，加工一件模數(shù)12_，齒數(shù)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，采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。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明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范圍的大型圓柱齒輪數(shù)控開齒機。本發(fā)明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是大型圓柱齒輪數(shù)控開齒機，包括床身、立柱、回轉(zhuǎn)工作臺、刀架機構、數(shù)控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和冷卻、排屑系統(tǒng)，所述回轉(zhuǎn)工作臺與床身對接，在所述床身上安裝立柱，其特征在于所述立柱一側(cè)上裝有第二伺服電機，并通過第二聯(lián)軸器連接滾珠絲杠，所述滾珠絲杠配裝絲杠鎖母，在立柱該側(cè)上通過線性導軌、滑塊連接有可實現(xiàn)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(zhuǎn)位盤式成型合金齒輪銑刀；所述回轉(zhuǎn)工作臺采用伺服電機驅(qū)動蝸桿蝸輪運動副結(jié)構，在回轉(zhuǎn)工作臺下端設有與其連為一體的液壓夾緊機構。本發(fā)明還可以采用如下技術方案所述刀架機構的具體結(jié)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桿座上的刀桿，所述刀桿上通過鍵連接有定刀套，所述定刀套通過鍵安裝有可轉(zhuǎn)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于調(diào)節(jié)同步帶漲緊和松弛的止動槽。所述回轉(zhuǎn)工作臺的伺服電機通過彈性膜片聯(lián)軸器、電機法蘭與輸入軸連接。所述回轉(zhuǎn)工作臺液壓夾緊機構包括螺母法蘭盤、圓盤和螺帽以及與回轉(zhuǎn)工作臺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桿。
所述夾緊拉桿的下端設計為圓形法蘭結(jié)構。本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是由于本發(fā)明采用上述技術方案，即回轉(zhuǎn)工作臺采用伺服電機驅(qū)動高精度蝸桿、蝸輪運動副，從而提高了回轉(zhuǎn)精度；伺服電機驅(qū)動滾珠絲杠畐IJ，通過三個滑塊連接使回轉(zhuǎn)工作臺沿線性導軌在床身上水平移動，提高了回轉(zhuǎn)工作臺的承載力、穩(wěn)定性和移動精度；回轉(zhuǎn)工作臺底座安裝有液壓夾緊機構，大大提高了回轉(zhuǎn)工作臺工作的夾緊安全性；刀架機構采用伺服電機驅(qū)動滾珠絲杠副，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(wěn)定性和移動精度；采用扭矩電機通過圓弧齒同步帶驅(qū)動刀具主軸，而切削刀具是采用可轉(zhuǎn)位盤式成型合金齒輪銑刀進行齒槽銑削加工，大幅度提高了本機床的切削性能。通過上述結(jié)構的設計，本開齒機不僅提高加工精度、加工效率，而且可以擴大加工范圍(圓柱齒輪模數(shù)可至16_，圓柱齒輪外徑可延展至1500mm)。本開齒機采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小吋，而且設備成本僅為50萬元，故本發(fā)明用于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(chǎn)效率。
圖I是是本發(fā)明的整體結(jié)構示意圖；圖2是圖I的右視圖；圖3是本發(fā)明的床身結(jié)構俯視圖；圖4是本發(fā)明的立柱結(jié)構局部剖視圖；圖5是本發(fā)明的刀架機構內(nèi)部結(jié)構圖；圖6是本發(fā)明的回轉(zhuǎn)工作臺的蝸桿輸入端局部橫剖視圖；圖7是本發(fā)明的回轉(zhuǎn)工作臺的線形導軌局部橫剖視圖；圖8是本發(fā)明的回轉(zhuǎn)工作臺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(lián)軸器；104、滾珠絲杠副；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(lián)軸器；204、滾珠絲杠；205、絲杠鎖母；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、刀桿；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、刀桿座；317、支承座；318、內(nèi)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、回轉(zhuǎn)工作臺；401、第三伺服電機；402、彈性膜片聯(lián)軸器；403、輸入軸；404、鍵;405、軸承;406、蝸桿箱體;407、蝸桿;408、蝸輪副;409、回轉(zhuǎn)工作臺本體;410、電機法蘭；411、螺釘；412、銅套；413、鎖母座；414、鎖母座支架；415、工作臺底座；416、調(diào)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、夾緊拉桿；423、固定架；424、螺釘；425、分油器殼體。
具體實施例方式為能進一歩了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下請參閱圖I-圖8，大型圓柱齒輪數(shù)控開齒機，包括床身100、立柱200、回轉(zhuǎn)工作臺400、刀架機構300、數(shù)控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和冷卻、排屑系統(tǒng)，本發(fā)明中的數(shù)控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和冷卻、排屑系統(tǒng)圖中未示出。所述回轉(zhuǎn)工作臺與床身100對接，在床身主體ー側(cè)設有回轉(zhuǎn)工作臺徑向進給機構的伺服電機102，伺服電機通過聯(lián)軸器103連接滾珠絲杠104，滾珠絲杠104通過軸承108安裝在床身主體101上。滾珠絲杠鎖母107通過鎖母座413和支架414安裝在工作臺底座415上，工作臺底座與床身主體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(lián)軸器203與滾珠絲杠204相連接，滾珠絲杠204通過軸承210安裝在立柱主體201 上，在鎖母支承座206上安裝有滾珠絲杠鎖母205，所述滾珠絲杠配裝絲杠鎖母，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(xiàn)刀架機構的垂直運動。在立柱主體內(nèi)還設有可起到穩(wěn)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(jié)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カ層，氯丁橡膠為基體而制成，由于強カ層受載后變形很小，對同步帶和節(jié)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支承在刀桿座316上的刀桿309，所述刀桿上通過鍵連接有定刀套312，所述定刀套通過鍵安裝有可轉(zhuǎn)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，刀桿309通過螺栓303與刀具主軸304連接，刀桿右端通過錐孔套支承，左端通過第一錐套314和第二錐套315支承在刀桿座316上?？赊D(zhuǎn)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通過鍵與刀桿連接。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于調(diào)節(jié)同步帶漲緊和松弛的止動槽。本實施例中，所述耳式支承座317通過2個內(nèi)六角螺釘318固定在刀架主板207的頂部，并通過鉸制螺栓319調(diào)節(jié)同步帶313的漲緊和松弛，調(diào)節(jié)適中后，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(nèi)。為了確保調(diào)節(jié)的滑快，在刀架主板上半部分的左邊開有兩個鍵槽，鍵槽內(nèi)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(nèi)。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(zhuǎn)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上安裝ー組雙列圓錐滾子軸承305，用以同時承受可轉(zhuǎn)位盤式成型合金齒輪銑刀盤開齒造成的軸向カ和扭矩電機301、第一圓弧齒同步帶輪302及14M的齒形帶323的沖擊造成的徑向力，使刀具主軸運動平穩(wěn)，并帶動刀桿和可轉(zhuǎn)位盤式成型合金齒輪銑刀盤310運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，從而大大提高了可轉(zhuǎn)位盤式成型合金齒輪銑刀盤的開齒精度。所述回轉(zhuǎn)工作臺400前端設有用于驅(qū)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(lián)軸器402連接蝸輪、蝸桿運動副，以構成回轉(zhuǎn)工作臺的驅(qū)動機構。所述第三伺服電機401通過彈性膜片聯(lián)軸器402與輸入軸403連接，輸入軸403通過鍵404與蝸桿407連接，從而驅(qū)動蝸桿407蝸輪副408，蝸桿通過軸承405支承在蝸桿箱體406上，蝸輪副408帶動工作臺本體409做圓周回轉(zhuǎn)運動。為了在有限的空間滿足加工使用要求，需要盡可能將結(jié)構簡化設計，因此在本實施例中，將蝸桿機械式傳動輸入設計為數(shù)控結(jié)構，將輸入軸403的花鍵輸入端重新設計為c^35h6光軸臺，并選用結(jié)構緊湊、安裝方便的弾性膜片式連軸器402與伺服電機401連接。所述輸入軸403采用雙重0型密封圈結(jié)構封油，并通過安裝銅套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(jié)構，通過螺釘411與電機法蘭連接，從而將其固定在工作臺底座415上。
所述彈性膜片連軸器402采用封閉式結(jié)構，因此在電機法蘭410上開有兩個窗ロ，以方便弾性膜片連軸器402螺釘緊固。請參閱圖7，為保證蝸桿蝸輪副的中心與安裝在工作臺底座415上的線形導軌的位置關系，在安裝蝸桿蝸輪副的螺母座413與工作臺底座415之間裝有過渡支架414，并配合有調(diào)整墊416以便裝配時配磨尺寸，保證位置關系的需要。所述回轉(zhuǎn)工作臺液壓夾緊機構包括過渡螺母法蘭盤418、圓盤417和螺帽419以及與回轉(zhuǎn)工作臺底座415連接的液壓油缸420、活塞421和夾緊拉桿422，所述圓盤417和過渡螺母法蘭盤418通過螺釘與回轉(zhuǎn)工作臺本體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桿422。過渡螺母法蘭盤通過螺帽與夾緊油缸連接，液壓驅(qū)動活塞421在夾緊油缸420中上下移動，從而使夾緊拉桿422在活塞行程范圍內(nèi)與床身主體101固定。本實施例中，所述夾緊拉桿的下端設計為圓形法蘭結(jié)構，它既能滿足夾緊カ的需要，又能使其處于松開狀態(tài)時在床身夾緊槽中自由移動。將夾緊拉桿422向上移動的距離設計在活塞421的行程范圍內(nèi)，當回轉(zhuǎn)工作臺需要夾緊時，壓カ油將活塞421帶動夾緊拉桿422向上移動，直至夾緊拉桿法蘭上端面與床身夾緊槽夾緊，從而達到回轉(zhuǎn)工作臺被夾緊的目的。由于回轉(zhuǎn)工作臺底座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，而采用ー個L型固定架423，固定架一端通過螺釘424固定在工作臺底座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(zhuǎn)動，這種結(jié)構既滿足了使用的需要又節(jié)省了空間。本發(fā)明的工作原理為首先將エ件安裝在回轉(zhuǎn)工作臺400上，并將エ件與回轉(zhuǎn)工作臺卡緊，然后啟動第一伺服電機102驅(qū)動回轉(zhuǎn)工作臺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(zhuǎn)位盤式成型合金齒輪銑刀盤310旋轉(zhuǎn)，并同時澆冷卻液。此時，通過液壓油缸420的壓カ油使活塞421帶動夾緊拉桿422向上移動，直至夾緊拉桿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回轉(zhuǎn)工作臺夾紫。啟動立柱200上的第二伺服電機202旋轉(zhuǎn)，帶動滾珠絲杠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エ件磨齒前開齒槽的切削加工。當一個單齒切削完成后，刀架機構的可轉(zhuǎn)位盤式成型合金齒輪銑刀盤停止運動，將回轉(zhuǎn)エ 作臺的夾緊油缸松開，使回轉(zhuǎn)工作臺向后移動，刀架機構向上移動，此時，通過回轉(zhuǎn)工作臺上的蝸桿、蝸輪副的旋轉(zhuǎn)帶動回轉(zhuǎn)工作臺進行分齒操作。分齒操作完成后，回轉(zhuǎn)工作臺再次前進到工作位置，機床循環(huán)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(shù)控開齒機，包括床身、立柱、回轉(zhuǎn)工作臺、刀架機構、數(shù)控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和冷卻、排屑系統(tǒng)，所述回轉(zhuǎn)工作臺與床身對接，在所述床身上安裝立柱，其特征在于所述立柱一側(cè)上裝有第二伺服電機，并通過第二聯(lián)軸器連接滾珠絲杠，所述滾珠絲杠配裝絲杠鎖母，在立柱該側(cè)上通過線性導軌、滑塊連接有可實現(xiàn)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(zhuǎn)位盤式成型合金齒輪銑刀盤；所述回轉(zhuǎn)工作臺采用伺服電機驅(qū)動蝸桿蝸輪運動副結(jié)構，在回轉(zhuǎn)工作臺下端設有與其連為一體的液壓夾 緊機構。
2.根據(jù)權利要求I所述的大型圓柱齒輪數(shù)控開齒機，其特征在于所述刀架機構的具體結(jié)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桿座上的刀桿，所述刀桿上通過鍵連接有定刀套，所述定刀套通過鍵安裝有可轉(zhuǎn)位盤式成型合金齒輪銑刀盤。
3.根據(jù)權利要求2所述的大型圓柱齒輪數(shù)控開齒機，其特征在于所述刀架機構頂部還設有漲緊機構。
4.根據(jù)權利要求3所述的大型圓柱齒輪數(shù)控開齒機，其特征在于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于調(diào)節(jié)同步帶漲緊和松弛的止動槽。
5.根據(jù)權利要求I所述的大型圓柱齒輪數(shù)控開齒機，其特征在于所述回轉(zhuǎn)工作臺的伺服電機通過彈性膜片聯(lián)軸器、電機法蘭與輸入軸連接。
6.根據(jù)權利要求I所述的大型圓柱齒輪數(shù)控開齒機，其特征在于所述回轉(zhuǎn)工作臺液壓夾緊機構包括螺母法蘭盤、圓盤和螺帽以及與回轉(zhuǎn)工作臺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桿。
7.根據(jù)權利要求6所述的大型圓柱齒輪數(shù)控開齒機，其特征在于所述夾緊拉桿的下端設計為圓形法蘭結(jié)構。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大型圓柱齒輪數(shù)控開齒機，包括床身、立柱、回轉(zhuǎn)工作臺、刀架機構、數(shù)控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和冷卻、排屑系統(tǒng)，回轉(zhuǎn)工作臺與床身對接，床身上安裝立柱，特征是立柱一側(cè)上裝有第二伺服電機，通過第二聯(lián)軸器連接滾珠絲杠，滾珠絲杠配裝絲杠鎖母，在立柱該側(cè)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(zhuǎn)位盤式成型合金齒輪銑刀盤；回轉(zhuǎn)工作臺采用伺服電機驅(qū)動蝸桿蝸輪運動副結(jié)構，在回轉(zhuǎn)工作臺下端設有液壓夾緊機構。優(yōu)點是本機采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(chǎn)效率，還可提高加工精度、加工效率，擴大加工范圍。
文檔編號B23F23/08GK102744466SQ20121025896
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月24日 優(yōu)先權日2012年7月24日
發(fā)明者張書俊, 柴婭楠, 沈乃揚, 溫克苓, 焦雋, 袁慧霞, 趙奎茹, 趙秀花, 路會影, 齊子有 申請人:天津第一機床總廠