CN100425396C - 一种全数控多工位螺旋锥齿轮六维加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种全数控多工位螺旋锥齿轮六维加工装置，它的床身前面设有X向直线导轨且其上装有可沿该导轨滑行的X轴滑台，该滑台一侧设有Y向直线导轨且其上装有可沿该导轨滑行的Y轴工件箱，工件箱上设有一个或多个绕竖向轴线(A)同步旋转的工件A轴；所述床身上设有与X轴和Y轴导轨垂直的Z向直线导轨且其上装有可沿该Z向导轨滑行的Z轴滑台，Z轴滑台上装有能绕与Z向直线导轨垂直的横置B轴回转的C轴工具箱及回转驱动机构，工件箱上对应安装有刀具C轴。本装置结构简单，稳定与可靠性好、效率高。机床占地面积小、防护容易，工件和刀具的装卸很方便，特别是工件垂直放置，容易实现机械手装卸。

Description

一种全数控多工位螺旋锥齿轮六维加工装置

技术领域

本发明涉及数控加工设备，进一步是指全数控多工位螺旋锥齿轮六维加工装置。

背景技术

现有技术中，机械型的螺旋锥齿轮铣齿机的机床结构和调整环节是齿轮机床中最复杂的。随着技术进步，螺旋锥齿轮铣齿机改变为图1所示的立柱结构，三个直线轴(即X、Y、Z轴)和三个转动轴(即A、B、C轴)都分列在立柱的垂直两侧，但它受重力的影响比较大，也不适合于作成多工位的数控机床。

发明内容

本发明的目的是，研制出一种全数控多工位螺旋锥齿轮六维加工装置，主要应用于中小规格螺旋锥齿轮的加工。

本发明的技术方案是，所述全数控螺旋锥齿轮六维加工装置有床身，其结构特点是，所述床身的前面设有X向直线导轨且其上装有可在驱动机构带动下沿该直线导轨滑行的X轴滑台，该X轴滑台一侧设有Y向直线导轨且其上装有可在驱动机构带动下沿该Y向直线导轨滑行的Y轴工件箱，所述工件箱上设有一个或一个以上在驱动机构的作用下绕竖向轴线A同步旋转的工件A轴；所述床身顶面还设有与所述X轴和Y轴导轨都垂直的Z向直线导轨且其上装有可在驱动机构带动下沿该Z向直线导轨滑行的Z轴滑台，Z轴滑台上装有能绕与Z向直线导轨垂直的横置B轴回转的工具箱及回转驱动机构，工具箱上对应安装有与所述工件A轴数量相等的刀具C轴。

以下对本发明作出进一步说明。

参见图2，所述全数控螺旋锥齿轮六维加工装置有床身11，其结构特点是，所述床身的前面设有X向(与地面或水平面垂直)直线导轨12且其上装有可在驱动机构带动下沿该直线导轨12滑行的X轴滑台13，该X轴滑台13一侧设有Y向(与地面平行)直线导轨14且其上装有可在驱动机构带动下沿该导轨滑行的Y轴工件箱15，所述Y轴工件箱15上设有一个或一个以上(例如二至四个，或更多)在驱动机构的作用下绕竖向轴线A同步旋转的工件A轴23、24、25；所述床身11顶面还设有与所述X轴和Y轴导轨都垂直的Z向直线导轨16且其上装有可在驱动机构带动下沿该Z向直线导轨16滑行的Z轴滑台17，Z轴滑台17上装有能绕与Z向直线导轨16垂直的横置(水平设置)水平B轴22回转的工具箱21及回转驱动机构，工件箱21上对应安装有与所述工件A轴数量相等的刀具C轴26、27、28。

本发明中，所述对应安装可以理解为，几个刀具C轴26、27、28的高度应该相等，几个工件A轴23、24、25的高度也应该相等，各刀具C轴26、27、28之间的距离和各工件A轴23、24、25之间的距离也应该相同。

本发明中，所述回转驱动机构的一种结构是，在Z轴滑台17上装有与所述Z向直线导轨16平行的直线导轨18且其上装有可在驱动机构带动下沿该直线导轨18滑行的滑块19，工具箱21与滑块19之间用连杆20铰接；工具箱21绕水平B轴22的回转由滑块19的移动所控制。

本发明中，所述X向直线导轨12与Y向直线导轨14的位置可以互换，即床身11与所述X轴滑台13之间设置Y向直线导轨14，而在所述X轴滑台13与Y轴工件箱15之间设置X向直线导轨12；亦即这种互换属于本发明范围。

本发明的技术原理是，直接从齿轮加工的几何运动关系研究设计本发明结构，齿轮在加工过程中，其齿面的形成取决于刀具和工件的相对运动，而刀具和工件的相对位置完全可以由三个直线轴和三个转动轴来确定，六轴的设定只要保持刀具和工件能处于任何需要的相对位置即可。在加工过程中，几个参数相同的刀具的安装高度和转速要完全相同，几个参数相同工件的安装高度和运动状态也要完全一致。图2所示本发明装置加工螺旋锥齿轮的过程是：

1.设定控制刀具箱21沿水平B轴22旋转一个角度(即工件的轮坯安装角)，刀具箱沿Z轴导轨、工件箱沿X轴导轨和Y轴导轨同时移动到加工的起始位置，刀具旋转并开放冷却液；

2.在设定控制下，A、B、X、Y、Z五轴联动作展成运动加工齿轮；

3.一个齿槽加工好之后，工件箱和刀具箱沿一定的路径后退使工件和刀具脱离接触，齿轮轴A分度到第二个轮齿加工的起始位置，B、X、Y、Z各轴也都退回到齿轮加工的起始位置；

4.加工第二个齿槽，如此循环往复，直到加工完成所有的轮齿；

5.各轴都回到原始位置，设备工作门自动或手动打开，操作者或机械手取下加工好的齿轮并换上新的待加工的齿轮。

由以上可知，本发明为全数控多工位螺旋锥齿轮六维加工装置，其加工过程由数控方式控制，它与现有技术相比的特点是：

1.工件箱和刀具箱分别安装在床身的前而和顶部，刚性很好；

2.工件垂直于地面(水平面)放置，受力情况好而且便于配备机械手装卸零件以实现加工的完全自动化；

3.刀具箱放置在机床的顶部，受力情况好，要比图1所示的方式优越得多；

4.刀具箱绕B轴的回转由滑块连杆机构控制，受力更加均匀平稳。

本发明装置主要用于中小模数螺旋锥齿轮铣齿机、磨齿机。

附图说明

图1是现有技术装置结构；

图2是本发明装置的一种实施例结构(A为竖向轴线，B为水平轴线)。

在图中：

11-床身，       12-X向直线导轨，    13-X轴滑台，

14-Y向直线导轨，15-Y轴工件箱，      16-Z向直线导轨，

17-Z轴滑台，    18-直线导轨，       19-滑块，

20-连杆，       21-工具箱，         22-水平B轴，

23、24、25-工件A轴，    26、27、28-刀具C轴。

具体实施方式

按照图2和上述结构的本发明装置，四个直线导轨12、14、16、18和滑动驱动机构都采用滚动导轨和滚珠丝杆，伺服电机通过一对齿轮传动或同步齿形带传动将电机转动传给滚珠丝杆，带动X轴、Y轴、Z轴滑台和滑块19移动(也可以采用直线电机直接驱动)，X轴、Y轴和Z轴的位移用光栅尺测定，闭环控制。滑块19推动B轴回转，其转角用光栅盘测定、闭环控制。工件轴A中的一个用伺服电机和蜗杆蜗轮副带动工件轴回转(也可用大力矩电机实现工件轴的直接回转)，其转角用高精度光栅盘测定、闭环控制，其它的工件轴用齿轮或同步带连接，使所有工件轴同步回转。刀具轴C中的一个用主轴电机通过一对或两对齿轮减速后驱动，当然也可以用大力矩电机(铣齿机)或电主轴直接驱动。其它的刀具轴用齿轮或同步带连接，使所有刀具轴同步回转。齿轮加工时，利用计算机直接控制六轴五联动，就可以加工出所需要的螺旋锥齿轮。

Claims (2)

1. 一种全数控螺旋锥齿轮六维加工装置，它有床身(11)，其特征是，所述床身(11)的前面设有X向直线导轨(12)且该X向直线导轨(12)上装有可在驱动机构带动下沿该X向直线导轨(12)滑行的X轴滑台(13)，该X轴滑台(13)一侧设有Y向直线导轨(14)且该Y向直线导轨(14)上装有可在驱动机构带动下沿该Y向直线导轨滑行的Y轴工件箱(15)，所述Y轴工件箱(15)上设有一个或一个以上在驱动机构的作用下绕竖向轴线同步旋转的工件A轴(23、24、25)；所述床身(11)顶面设有与所述X向直线导轨和Y向直线导轨都垂直的Z向直线导轨(16)且该Z向直线导轨(16)上装有可在驱动机构带动下沿该Z向直线导轨(16)滑行的Z轴滑台(17)，Z轴滑台(17)上装有能绕与Z向直线导轨(16)垂直的水平B轴(22)回转的工具箱(21)及回转驱动机构，所述工具箱(21)上对应安装有与所述工件A轴数量相等的刀具C轴(26、27、28)。

2. 根据权利要求1所述的全数控螺旋锥齿轮六维加工装置，其特征是，所述回转驱动机构的结构是，在所述Z轴滑台(17)上装有与所述Z向直线导轨(16)平行的直线导轨(18)且该直线导轨(18)上装有可在驱动机构带动下沿该直线导轨(18)滑行的滑块(19)，所述工具箱(21)与滑块(19)之间用连杆(20)铰接。

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