CN101362229B - 数控五轴三联动平面包络环面蜗杆旋风切削机床 - Google Patents

数控五轴三联动平面包络环面蜗杆旋风切削机床 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种数控五轴三联动环面蜗杆旋风切削机床，主要包括床身、横向拖板、尾座、主轴和纵向拖板；横向拖板上安装有回转盘，回转盘上安装有旋风刀架，旋风刀架上安装有刀盘，刀盘上对称安装若干切刀，主轴的中心旋转轴为X轴，回转盘的中心旋转轴为Y轴，横向拖板的横向运动轴为Z轴，刀盘的中心旋转轴为A轴，旋风刀架上的刀盘固定架和电机固定架的转轴为B轴；本发明的机床具有A、B、X、Y、Z五轴运动，并在X、Y、Z三轴方向上实现联动的功能，通过控制切刀的刃口运动，使之加工出平面包络环面蜗杆齿面。本发明具有在高速切削状态下，快速高精度加工环面蜗杆的优点，能够大幅度提高生产效率。

Description

数控五轴三联动平面包络环面蜗杆旋风切削机床
技术领域
本发明涉及一种机械加工机床，具体为一种数控五轴三联动平面包络环面蜗杆旋风切削机床。
背景技术
现有平面包络环面蜗杆加工设备中，主要是通过磨削加工成型，它的优点是使平面包络环面蜗杆螺旋面一次性精确成型，被加工工件精度高，但其缺点是生产效率低，每加工一个环面蜗杆要2～3小时，价格昂贵，致使所加工的工件成本很高，而且加工机床庞大，无法对中心距小于125mm的小型环面蜗杆进行加工，限制了环面蜗杆的生产应用。
公开号为CN1493427的中国发明专利申请公开了一种平面包络环面蜗杆切齿机床，是在直廓环面蜗杆切削加工设备基础上增加了对各轴的控制，使刀具刃口模拟出平面包络环面蜗杆的螺旋齿面，该专利的不足在于需要实现对工件和刀具的多轴联动控制，对机床的稳定性要求高，控制复杂，加工成本高，加工精度难以保证。
发明内容
本发明提供一种精确成型的平面包络环面蜗杆数控旋风切削机床，实现小型环面蜗杆的加工，提高生产效率，降低机床和蜗杆的成本。
一种数控五轴三联动环面蜗杆旋风切削机床，包括床身、横向拖板、尾座、主轴和纵向拖板，主轴安装在纵向拖板上，与尾座同轴，横向拖板上安装有回转盘，回转盘上安装有旋风刀架，所述的旋风刀架包括刀架座、安装在刀架座上的刀盘固定架和电机固定架，刀盘固定架上安装刀盘，电机固定架上安装电机，刀盘固定架和电机固定架相互固定联接成一体，刀盘上对称安装若干把切刀；主轴的中心旋转轴为X轴，回转盘的中心旋转轴为Y轴，横向拖板的横向运动轴为Z轴，刀盘的中心旋转轴为A轴，刀盘固定架和电机固定架的转轴为B轴；数控系统控制主轴绕X轴旋转，横向拖板沿Z轴横向运动，回转盘绕Y轴旋转，刀盘绕A轴旋转；X轴、Y轴、Z轴两两垂直。
所述的刀盘两侧布置皮带轮，电机通过皮带传动带动刀盘旋转；刀盘固定架和电机固定架相互固定联接成一体，绕B轴转动，根据待加工环面蜗杆的螺旋角要求，调整刀盘固定架和电机固定架的旋转角度，并通过固定环固定。
所述的旋风刀架可沿平行于B轴的方向在回转盘上径向移动，调整切刀刃口绕Y轴的旋转半径，实现假想蜗轮半径的调整。
所述的切刀安装在与刀盘旋转轴A轴垂直的平面内，在刀盘回转时保证切刀切削的重复性。
本发明的机床具有A、B、X、Y、Z五轴运动，并在X、Y、Z三轴方向上实现联动的功能，通过控制加工刀具的刃口运动，使之包络出平面包络环面蜗杆齿面。本发明的效果是在高速切削状态下，实现环面蜗杆齿面的快速成型，相对磨削加工环面蜗杆，本发明机床加工相同的蜗杆只需要8～10分钟，生产效率有了大幅度的提高。可以用于生产目前国内尚不能生产的中心距小于125mm的环面蜗杆，最小可加工直径10mm的环面蜗杆，也可以作为高精度环面蜗杆的粗加工设备。
附图说明
图1为数控五轴三联动平面包络环面蜗杆旋风切削机床结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为图1的侧视图；
图4为旋风刀架4的结构示意图；
图5为图4的侧视图；
图6为图4的俯视图；
图7为旋风刀架4的另一种结构示意图；
图8为图7的俯视图。
具体实施方式
下面参照附图及实施例进一步说明本发明技术方案。
如图1、2、3、4、5所示，本发明数控五轴三联动平面包络环面蜗杆旋风切削机床，主要包括床身1、横向拖板2、尾座3、主轴6和纵向拖板8，横向拖板2上安装有可绕Y轴自由回转的回转盘7，回转盘7上安装有旋风刀架4；旋风刀架4上安装有刀盘12；刀盘上对称安装两把切刀11，但切刀数量不限于两把。刀盘12上的切刀11安装在与刀盘旋转轴A轴垂直的平面内。
数控系统控制刀盘12绕A轴旋转、主轴6绕X轴旋转、回转盘7绕Y轴旋转及横向拖板2的沿Z轴做进给运动。使机床具有五轴三联动的功能，控制切刀11包络成型环面蜗杆齿面。主轴6和回转盘7的转速比可根据待加工的环面蜗杆副的传动比要求进行调整。
旋风刀架4包括刀架座18、安装在刀架座18上的刀盘固定架14和电机固定架17，刀盘固定架14上安装刀盘12，电机固定架17上安装电机16，刀盘12两侧设有皮带轮13，电机16通过皮带15带动刀盘12旋转，刀盘固定架14和电机固定架17相互固定联接成一体，沿通过刀盘12中心的B轴旋转。根据待加工环面蜗杆的螺旋角要求，调整刀盘固定架14和电机固定架17的旋转角度，通过固定环19固定。
本发明的数控五轴三联动平面包络环面蜗杆旋风切削机床是这样实现的：
纵向拖板8和尾座3顶针可以沿平行于X轴纵向移动，工件5安装在主轴6和尾座3之间，由纵向拖板8通过丝杠9沿平行于X轴方向调整，使工件5喉部平面通过回转盘7的回转轴Y轴，主轴6带动工件5绕X轴旋转；回转盘7绕Y轴旋转；手轮20’或电机20通过丝杠21调整旋风刀架4在回转盘7上的径向移动距离，改变切刀11绕Y轴的旋转半径大小；根据对螺旋角的要求调整刀盘固定架14和电机固定架17绕B轴的旋转角度后，使用固定环19固定；横向拖板2通过丝杠10带动转盘7沿Z轴移动，调整加工的环面蜗杆副的中心距和控制切刀11的进刀量。加工时，电机16通过布置在刀盘12两侧的皮带轮13传动带动装有切刀11的刀盘12高速旋转，同时主轴6和回转盘7以所加工的环面蜗杆副传动比的相对转速低速旋转，使切刀11在工件5上包络出平面包络环面蜗杆。主轴6和回转盘7的转速比与加工的环面蜗杆副的传动比一致。
本发明在数控环面蜗杆磨削机床运动原理的基础上，对旋风刀头进行了结构研究，使这种高效的切削方式能够有效应用在环面蜗杆的数控加工中，使环面蜗杆的加工效率大幅度提高。以本发明的这种方法对平面包络环面蜗杆进行粗加工，再对其进行磨削加工，可以有效提高蜗杆的加工效率，弥补了环面蜗杆磨削机床的不足。

Claims (4)

1.一种数控五轴三联动环面蜗杆旋风切削机床，包括床身(1)、横向拖板(2)、尾座(3)、主轴(6)和纵向拖板(8)，主轴(6)安装在纵向拖板(8)上，与尾座(3)同轴，其特征在于：横向拖板(2)上安装有回转盘(7)，回转盘(7)上安装有旋风刀架(4)，所述的旋风刀架(4)包括刀架座(18)、安装在刀架座(18)上的刀盘固定架(14)和电机固定架(17)，刀盘固定架(14)上安装刀盘(12)，电机固定架(17)上安装电机(16)，刀盘固定架(14)和电机固定架(17)相互固定联接成一体，刀盘(12)上对称安装若干把切刀(11)；主轴(6)的中心旋转轴为X轴，回转盘(7)的中心旋转轴为Y轴，横向拖板(2)的横向运动轴为Z轴，刀盘(12)的中心旋转轴为A轴，刀盘固定架(14)和电机固定架(17)的转轴为B轴；数控系统控制主轴(6)绕X轴旋转，横向拖板(2)沿Z轴横向运动，回转盘(7)绕Y轴旋转，刀盘(12)绕A轴旋转，刀盘固定架(14)和电机固定架(17)绕B轴旋转，旋风刀架(4)沿平行于B轴的方向在回转盘(7)上径向移动；X轴、Y轴、Z轴两两垂直。
2.如权利要求1所述的数控五轴三联动环面蜗杆旋风切削机床，其特征在于：所述的刀盘(12)两侧布置皮带轮(13)，电机(16)通过皮带(15)传动带动刀盘(12)旋转。
3.如权利要求1所述的数控五轴三联动环面蜗杆旋风切削机床，其特征在于：刀盘固定架(14)和电机固定架(17)绕B轴旋转一定角度后，由固定环(19)固定。
4.如权利要求1所述的数控五轴三联动环面蜗杆旋风切削机床，其特征在于：所述的切刀(11)安装在与A轴垂直的平面内。
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