CN100431782C - 数控高速自动干切滚齿机 - Google Patents

Abstract

一种数控高速自动干切滚齿机，具有床身(1)、大立柱(2)、小立柱(3)、工作台(4)、滚刀箱(5)及刀架(6)，滚刀箱(5)内的伺服电机输出轴与滚刀主轴之间为两级齿轮传动结构，并且末端为差齿传动，滚刀主轴通过滚动轴承支撑在箱体上，滚刀拉杆通过碟簧自动夹紧机构锁紧在滚刀托座上，该碟簧自动夹紧机构(11)位于所述滚刀主轴(9)内；工作台(4)的主轴、中间轴与伺服电机输出轴之间为高精度斜齿轮副传动，工作台(4)的主轴采用精密滚动轴承支撑。本发明与普通滚齿机相比，加工效率是湿式切削的2～3倍，单件成本仅为传统滚齿加工的60%，加工过程中无切削液的飞溅和油雾的产生，对环境和人没有污染和危害。

Description

数控高速自动干切滚齿机

技术领域

本发明属于机械加工用机床技术领域，具体地说，涉及数控滚齿机。

背景技术

金属的切削加工有湿式切削与干式切削之分，普通滚齿机采用的就是湿式切削法。温式齿轮加工时需要向切削区域喷射切削油(冷却油)，因此采用湿式切削法的滚齿机都需要配置冷却油箱及油路系统，同时还要有防止油变质、废油处理、工件清洗及切削油排除处理等工艺措施，从而导致加工成本高(湿式齿轮加工中消耗的切削液及切削液附加装置的费用要占加工成本的20％左右)，生产效率低，机床还容易出现漏、混油现象；另外，切削油中含有对人体有害的硫化物、氯化物等，在高速切削过程中切削液的飞溅和形成的油雾对生态环境和人类特别有害，变质切削液的排放也会严重污染环境。

现有的干式切削有高速干切和低温冷风切削两种，低温冷风切削较多的用在为适应清洁生产而对旧机床的改造方面，而高速干切是目前干式切削的重点发展方向，国外主要的齿轮加工机床制造厂家都在大力研发数控高速干切滚齿机。从环保生态学和技术经济角度出发，在齿轮加工中废除切削油是大势所趋。近年来，随着刀具材料、涂层技术等的发展，使齿轮高速干式加工成为可能。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种数控高速干切滚齿机，以解决现有普通滚齿机加工成本高，生产效率低及污染环境的问题。

为解决上述技术问题，本发明所述的数控高速自动干切滚齿机，具有床身、大立柱、小立柱、工作台、滚刀箱及刀架，大立柱、小立柱及工作台安装在床身上，滚刀箱通过直线滚动导轨和竖向滚珠丝杆安装在大立柱上，其中：滚刀箱内的滚刀伺服电机输出轴与滚刀主轴之间为两级齿轮传动结构，并且末端为差齿传动，滚刀主轴通过滚动轴承支撑在箱体上，滚刀拉杆通过碟簧自动夹紧机构锁紧在滚刀托座上，该碟簧自动夹紧机构位于所述滚刀主轴内；工作台的主轴、中间轴与工作台伺服电机输出轴之间为高精度斜齿轮副传动，工作台的主轴采用精密滚动轴承支撑。

滚刀箱主轴采用两级齿轮传动，使滚刀主轴的传动链最短，从而提高齿轮系统的刚性；该两级传动齿轮中的末端齿轮采用差齿结构，可消除滚齿时变化的切削力给传动带来振动的影响，再加上滚刀主轴采用滚动轴承支撑结构，实现了滚刀主轴系统高转速、抗切削振动的要求，滚刀拉杆采用碟簧锁紧，保证了高速干切时滚刀主轴的可靠夹紧。工作台主轴系统采用斜齿轮传动，斜齿轮的轴向移位可满足分度齿轮在传动中同时与主动齿轮的不同侧隙啮合，这样一方面满足了齿轮副侧隙的要求，另一方面，可以实现齿侧间隙的补偿，为实现高速干切创造了条件。

作为一种优选例，上述床身采用刚性对称和四层壁结构，床身外罩有全封闭防护罩，使床身刚度得以大大提高的同时，使排屑器能从床身中部迅速地将炙热的切屑排除，并防止铁屑飞溅，保证了干式高速切削的需要。床身上设有压缩空气排屑装置和冷却油循环系统，采用压缩空气排屑，冷却铁屑及滚刀，在切削区不锈钢防护罩与床身之间保留间隙并通压缩空气，将产生的热量尽快地带走，这些条件的满足使滚齿机床的高速干切安全、可靠。

作为又一优选例，上述床身与大立柱之间采用滚柱式加阻尼和预载的直线滚动导轨，其精度稳定可靠，并免于维护；并且还采用了带预加负荷的轴承和水平滚珠丝杆，保证了机床的动态刚性。本发明在滚齿机床上还设置有工件自动上下料系统和工件自动夹具系统，自动上下料系统由双工位机械手和环形缓冲柔性料仓组成，该系统已是齿轮加工机床中最可靠、最先进的技术，目前在滚齿机和插齿机上已应用得相当成功，保证了高速干切滚齿机的效率得到充分地发挥；工件自动夹具系统在高速干切的条件下确保工件可靠夹紧，满足了精度要求较高和工艺能力指数要求高的需要。

本发明取得的技术效果是：与普通滚齿机相比，加工效率是湿式切削的2～3倍，单件成本仅为传统滚齿加工的60％，加工过程中无切削液的飞溅和油雾的产生，对环境和人没有污染和危害。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是图1中滚刀箱5的结构示意图。

图4是图1中工作台4的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和附图对本发明作进一步详细说明。

如图1至图4所示，本发明所述的数控高速自动干切滚齿机，具有床身1、大立柱2、小立柱3、工作台4、滚刀箱5及刀架6，大立柱2、小立柱3及工作台4安装在床身1上，滚刀箱5通过直线滚动导轨7和竖向滚珠丝杆21安装在大立柱2上。其中，滚刀箱5内的滚刀伺服电机8输出轴与滚刀主轴9之间为两级齿轮传动结构，使滚刀主轴9的传动链最短，从而提高齿轮系统的刚性；两级齿轮传动中末端齿轮为差齿传动，即末端齿由齿数相差1的左右两部分组成，这种结构可消除滚齿时变化的切削力给传动带来振动的影响。滚刀主轴8通过滚动轴承支撑在箱体上，实现了滚刀主轴系统高转速、抗切削振动的要求。滚刀拉杆10通过碟簧自动夹紧机构11锁紧在滚刀托座上，该碟簧自动夹紧机构11位于所述滚刀主轴9内，保证了高速干切时滚刀主轴的可靠夹紧。工作台4的主轴12、中间轴13与工作台伺服电机14输出轴之间为高精度斜齿轮副传动，斜齿轮的轴向移位可满足分度齿轮在传动中同时与主动齿轮的不同侧隙啮合，这样一方面满足了齿轮副侧隙的要求，另一方面，可以实现齿侧间隙的补偿。工作台4的主轴12采用精密滚动轴承支撑。以上这些为实现滚齿机的高速干切创造了条件。

图1、图2示出床身1采用刚性对称和四层壁结构并进行了有限元分析，床身1外罩有全封闭防护罩15，使床身1刚度得以大大提高的同时，使排屑器能从床身1中部迅速地将炙热的切屑排除，并防止铁屑飞溅，保证了干式高速切削的需要。床身1上设有压缩空气排屑装置16和冷却油循环系统，采用压缩空气排屑，冷却铁屑及滚刀，在切削区不锈钢防护罩15与床身1之间保留间隙并通压缩空气，将产生的热量尽快地带走，这些条件的满足使滚齿机床的高速干切安全、可靠。床身1与大立柱2之间采用滚柱式加阻尼和预载的直线滚动导轨17，其精度稳定可靠，并免于维护，并且还采用了带预加负荷的轴承和水平滚珠丝杆18，以确保机床的动态刚性。

另外，从图1可看出，本发明所述的数控高速自动干切滚齿机还配备有工件自动上下料系统19和工件自动夹具系统20，其中自动上下料系统19由双工位机械手和环形缓冲柔性料仓组成，该系统已是齿轮加工机床中最可靠、最先进的技术，目前在滚齿机和插齿机上已应用得相当成功，保证了高速干切滚齿机的效率得到充分地发挥；工件自动夹具系统20在高速干切的条件下确保工件可靠夹紧，满足了精度要求较高和工艺能力指数要求高的需要。

Claims (3)

1、一种数控高速自动干切滚齿机，包括床身(1)、大立柱(2)、小立柱(3)、工作台(4)、滚刀箱(5)及刀架(6)，大立柱(2)、小立柱(3)及工作台(4)安装在床身(1)上，滚刀箱(5)通过直线滚动导轨(7)和竖向滚珠丝杆(21)安装在大立柱(2)上，其特征在于：

A、所述滚刀箱(5)内的滚刀伺服电机(8)输出轴与滚刀主轴(9)之间为两级齿轮传动结构，并且末端为差齿传动，滚刀主轴(9)通过滚动轴承支撑在箱体上，滚刀拉杆(10)通过碟簧自动夹紧机构(11)锁紧在滚刀托座上，该碟簧自动夹紧机构(11)位于所述滚刀主轴(9)内；

B、所述工作台(4)的主轴(12)、中间轴(13)与工作台伺服电机(14)输出轴之间为高精度斜齿轮副传动，工作台(4)的主轴(12)采用精密滚动轴承支撑；

C、所述床身(1)采用刚性对称和四层壁结构，床身(1)外罩有全封闭防护罩(15)，该床身(1)上设有压缩空气排屑装置(16)和冷却油循环系统。

2、根据权利要求1所述的数控高速自动干切滚齿机，其特征在于：所述床身(1)与大立柱(2)之间采用滚柱式加阻尼和预载的直线滚动导轨(17)，并采用了带预加负荷的轴承和水平滚珠丝杆(18)。

3、根据权利要求1所述的数控高速自动干切滚齿机，其特征在于：在所述滚齿机床上还设置有工件自动上下料系统(19)和工件自动夹具系统(20)。

Images