CN100544870C - 大型曲线齿锥齿轮加工数控机床 - Google Patents

Abstract

本发明大型曲线齿锥齿轮加工数控机床，其特征是机床床身为水平方向成T型设置；将工件轴改为垂直放置；使用可调整空间姿态的刀具座调整机床主轴以及加工刀具与工件轴之间的夹角，实现大型曲线齿锥齿轮数控加工。本发明目的是解决现有机床加工大型曲线齿锥齿轮时存在工件安装、夹紧、定位找正困难，机床刚度和稳定性不足，加工精度难以提高，机床空间尺寸、重量大，制造困难等问题。该机床的特点是共有X、Y、Z、A、B、C和W七个运动轴，能够在计算机控制下实现七轴六联动或七轴七联动控制；机床中工件放置平稳，装夹、定位方便；机床刚度大、稳定性好，有利于提高齿轮加工精度；机床布局紧凑、占地面积较小，克服了现有技术机床的缺陷。

Description

大型曲线齿锥齿轮加工数控机床

技术领域

本发明属于齿轮加工的数控机床，特别是涉及一种加工大型曲线齿锥齿轮的数控加工机床。

背景技术

现有曲线齿锥齿轮加工技术中，无论是加工圆弧齿锥齿轮，还是加工摆线齿锥齿轮，数控加工机床多采用图1所示结构，其特征是工件箱上的工件回转轴A轴水平放置，且工件箱能够绕B轴摆动来调整A轴与刀具主轴C轴的相对夹角；C轴设置在Y轴滑台上，X轴滑台和Y轴滑台带动C轴实现齿轮加工所需要的刀具平面运动，刀具绕C轴回转实现齿轮加工所需要的刀具主切削运动；工件绕A轴回转，工件箱带动工件沿Z轴运动实现齿轮加工所需要的工件运动。曲线齿锥齿轮加工过程中，齿面的形成取决于刀具和工件的相对运动，上述机床结构中X、Y、Z、A、B、C六轴在计算机控制下按照一定的加工方法协同动作即可实现齿轮加工所需要的运动规律，完成曲线齿锥齿轮加工。

这种机床结构对于中小型曲线齿锥齿轮加工是有效的，并被普遍采用，但是由于工件回转轴A轴水平放置，机床工作时工件悬挂在A轴上，当被加工齿轮尺寸、重量增大时，存在以下缺陷：

1.工件安装、夹紧、定位找正困难，使用不便；

2.机床刚度和稳定性不足，影响加工精度的提高；

3.机床空间尺寸、重量增加，对机床各部分的要求提高，制造困难。

上述缺陷限制了这类结构机床加工大型曲线齿锥齿轮的能力的提高，设计新型结构的机床是从根本上解决上述问题的途径。

发明内容

发明目的：本发明提供一种大型曲线齿锥齿轮数控加工机床，其目的在于解决现有技术加工大型工件时工件安装、夹紧、定位找正困难，机床刚度和稳定性不足，加工精度难以提高等方面存在的问题。

技术方案：本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种大型曲线齿锥齿轮加工数控机床，该机床主要包括有机床床身，设置在机床床身上、带有刀具的刀具座和安装工件的回转工作台，其特征在于：回转工作台(21)上的工件轴为垂直放置；机床床身为水平方向成“T”型设置；在安装刀具一侧的机床床身上设有X向直线导轨，且其上装有可在驱动机构带动下沿该导轨移动的X轴滑座，X轴滑座上设有Y向直线导轨，且其上装有可在驱动机构带动下沿该导轨移动的Y轴滑座，Y轴滑座上装有一个能够在驱动机构带动下调整空间姿态的刀具座，刀具座上安装有机床主轴，机床主轴上安装有在动力装置的驱动下绕W轴回转的刀具；在安装工件一侧的机床床身上设有与X向垂直的Z向直线导轨，且其上装有可在驱动机构带动下沿该导轨移动的Z轴滑座，Z轴滑座上设有绕B轴回转的回转工作台。

所述的刀具座内有一个固定体，且其上装有一个可在驱动机构带动下绕C轴旋转摆动的C轴摆动体，C轴摆动体上装有一个可在驱动机构带动下绕A轴旋转摆动的A轴摆动体。

机床主轴通过连接法兰用螺栓固定在刀具座上。

可更换的机床主轴上装有用来进行曲线齿锥齿轮滚、铣削加工的铣刀盘。

可更换的机床主轴上装有用来进行曲线齿锥齿轮磨削加工的砂轮。

机床床身是整体T形结构，或是由安装刀具一侧的机床床身与安装工件一侧的机床床身组成的分体T形结构。

优点及效果：

本发明改变了现有技术机床中将工件轴水平放置、利用工件箱绕B轴的摆动调整工件轴与刀具轴的夹角的机床结构方式，将工件轴改为垂直放置，该设计共有X、Y、Z、A、B、C和W七个运动轴，通过调整刀具座及机床主轴的空间姿态来调整刀具轴与工件轴的夹角，能够实现工件加工的各种角度需要。在加工大型曲线齿锥齿轮时，与图1所示现有技术机床相比，本发明的机床中工件平稳放置在回转工作台上，装夹、定位方便；机床刚度大、稳定性好，有利于提高齿轮加工精度；机床布局紧凑、占地面积较小，克服了现有技术机床的缺陷。

本发明的机床具有可更换的机床主轴，主轴单元与刀具座之间采用螺栓连接，通过更换机床主轴以及其上安装的刀具(包括刀盘、砂轮等)，本发明可以构成采用铣齿、滚齿或磨齿加工方式加工的曲线齿锥齿轮加工机床。

附图说明

图1为现有技术的主要结构示意图；

图2为本发明的主要结构示意图；

图3为本发明加工与大齿轮配对使用的轴齿轮时、并且安装另一种刀具的结构示意图；

图4为本发明的刀具座结构示意图。

具体实施方式：

本发明的实施例见附图2、3、4，以下结合实施例对本发明作进一步说明。在附图中：

1-床身；                    2-Z轴滑台；

3-工件箱；                    4-A轴；

5-工件；                      6-B轴；

7-X轴滑台；                   8-Y轴滑台；

9-C轴；                       10-刀具；

11-机床床身；                 12-X向直线导轨；

13-X轴滑座；                  14-Y向直线导轨；

15-Y轴滑座；                  16-刀具座；

17-机床主轴；                 18-刀具；

19-Z向直线导轨；              20-Z轴滑座；

21-回转工作台；               22-工件；

11-1-X向床身；                11-2-Z向床身；

16-1-刀具座固定体；           16-2-刀具座C轴摆动体；

16-3-刀具座A轴摆动体。

参见图2，本发明的大型曲线齿锥齿轮加工机床具有呈T型布置的水平机床床身11，其结构特点是，所述床身11上一侧设有X向直线导轨12且其上装有可在驱动机构带动下沿该导轨移动的X轴滑座13，X轴滑座13上设有Y向直线导轨14且其上装有可在驱动机构带动下沿该导轨移动的Y轴滑座15，Y轴滑座15上装有一个设有C、A两个回转轴的刀具座16且其上安装有可更换的机床主轴17，所述刀具座16能够在驱动机构带动下调整机床主轴17的空间姿态，机床主轴17上安装刀具18在动力装置的驱动下绕W轴回转实现加工齿轮需要的主切削运动。所述床身11上另一侧设有与X向垂直的Z向直线导轨19且其上装有可在驱动机构带动下沿该导轨移动的Z轴滑座20，Z轴滑座20上设有绕B轴回转的回转工作台21，用来安装工件22并在驱动机构带动下使工件22绕B轴回转。图2所示的机床结构中，各运动构件在计算机控制下按照一定的加工方法和步骤协同动作，即可实现现有技术机床的所有运动功能，完成曲线齿锥齿轮加工。

图2、3所示的实施例中，机床共有X、Y、Z、A、B、C和W七个运动轴，其中W轴是机床主轴，X、Y、Z、A、B、C是机床进给轴，利用计算机数控系统实现X、Y、Z、A、B、C六轴联动或全部七轴联动控制，配合不同的刀具，既可以用间歇分齿法加工弧齿锥齿轮，又可以用连续分齿法加工摆线齿锥齿轮，既可以用铣刀盘实现铣齿、滚齿加工，又可以用砂轮实现磨齿加工。

与图1所示现有技术机床相比，本发明的机床中工件平稳放置在回转工作台上，装夹、定位方便；机床刚度大、稳定性好，有利于提高齿轮加工精度；机床布局紧凑、占地面积较小，克服了现有技术机床的缺陷。为了适应加工大型曲线齿锥齿轮的要求，使工件轴可以垂直放置且不再需要调整、改变方向，与现有技术机床相比本发明的机床增加了一个运动轴，这也同时使得机床调整更灵活，可以采用现有技术机床能够采用的所有加工方法，加工不同齿制的大型曲线齿锥齿轮。图2是用本发明的机床加工大齿轮时的情形，图3是用本发明的机床加工与大齿轮配对使用的轴齿轮时的情形。

参见图4，刀具座16内有一个固定体16-1，且其上装有一个可在驱动机构带动下绕C轴旋转摆动的C轴摆动体16-2，C轴摆动体上装有一个可在驱动机构带动下绕A轴旋转摆动的A轴摆动体16-3，刀具座上安装有可更换的机床主轴17，机床主轴17上安装有在动力装置的驱动下绕W轴回转的刀具18，所述刀具座16具有两个运动自由度，能够在驱动机构带动下使机床主轴17以及安装在其上的刀具18实现齿轮加工所需要的任意空间姿态，满足齿轮加工所需要的刀具与工件之间的各种相对运动要求。

本发明的大型曲线齿锥齿轮加工数控机床，机床主轴17通过连接法兰用螺栓固定在刀具座16上，使机床主轴17成为可更换的结构。图2所示的机床主轴17上装有铣刀盘，铣刀盘在动力装置的驱动下绕W轴回转实现曲线齿锥齿轮的铣、滚齿加工方式；图3所示的机床主轴17上装有砂轮，砂轮在动力装置的驱动下绕W轴回转实现曲线齿锥齿轮的磨齿加工方式。

图2所示的机床床身11为一个整体。图3所示的机床床身由X向床身11-1、Z向床身11-2两部分连接组成，分体结构床身更便于加工和运输。

Claims (5)

1、一种大型曲线齿锥齿轮加工数控机床，该机床主要包括有机床床身(11)，设置在机床床身(11)上、带有刀具(18)的刀具座(16)和安装工件的回转工作台(21)，其特征在于：回转工作台(21)上的工件轴为垂直放置；机床床身(11)为水平方向成“T”型设置；在安装刀具一侧的机床床身(11)上设有X向直线导轨(12)，且其上装有可在驱动机构带动下沿该导轨移动的X轴滑座(13)，X轴滑座(13)上设有Y向直线导轨(14)，且其上装有可在驱动机构带动下沿该导轨移动的Y轴滑座(15)，Y轴滑座(15)上装有一个能够在驱动机构带动下调整空间姿态的刀具座(16)，刀具座(16)上安装有机床主轴(17)，机床主轴(17)上安装有在动力装置的驱动下绕W轴回转的刀具(18)；在安装工件一侧的机床床身(11)上设有与X向垂直的Z向直线导轨(19)，且其上装有可在驱动机构带动下沿该导轨移动的Z轴滑座(20)，Z轴滑座(20)上设有绕B轴回转的回转工作台(21)；

所述的刀具座(16)内有一个固定体(16-1)，且其上装有一个可在驱动机构带动下绕C轴旋转摆动的C轴摆动体(16-2)，C轴摆动体(16-2)上装有一个可在驱动机构带动下绕A轴旋转摆动的A轴摆动体(16-3)。

2、根据权利要求1所述的大型曲线齿锥齿轮加工数控机床，其特征在于：机床主轴(17)通过连接法兰用螺栓固定在刀具座(16)上。

3、根据权利要求1或2所述的大型曲线齿锥齿轮加工数控机床，其特征在于：可更换的机床主轴(17)上装有用来进行曲线齿锥齿轮滚、铣削加工的铣刀盘。

4、根据权利要求1或2所述的大型曲线齿锥齿轮加工数控机床，其特征在于：可更换的机床主轴(17)上装有用来进行曲线齿锥齿轮磨削加工的砂轮。

5、根据权利要求1所述的大型曲线齿锥齿轮加工数控机床，其特征在于：机床床身(11)是整体T形结构，或是由安装刀具一侧的机床床身(11-1)与安装工件一侧的机床床身(11-2)组成的分体T形结构。

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