CN101596624A - 对角滚切三轴数控滚齿机 - Google Patents

对角滚切三轴数控滚齿机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用窜刀刀架代替切向刀架实现对角滚切的三轴数控滚齿机。解决了现有技术中三轴数控滚齿机的Y轴和C轴不能实现联动无法保证正常分齿的问题,包括床身、立柱机构、滚切刀架机构和工作台机构,升降立柱机构包括Z轴,滚切刀架内的滚轴绕自身旋转,工作台沿分别垂直Z轴和Y轴的X轴移动和绕与Z轴平行的C轴旋转,滚轴由主电机驱动旋转,Z轴由Z轴伺服电机驱动,滚切刀架由Y轴伺服电机驱动,工作台由X轴伺服电机驱动,滚切刀架沿Z轴的轴向移动和沿Y轴的轴向移动速度相等形成联动;立柱机构的输出端设有第一齿轮副,主电机的输出端设有第二齿轮副,立柱机构和主电机的输出汇合连接到工作台机构并驱动工作台沿C轴旋转,Z轴和Y轴的旋转速度相等,Z轴与工作台的C轴形成联动,从而将Y轴与C轴连起来形成联动,这样使得C轴的旋转在滚切时能进行补偿,防止发生切齿。

Description

对角滚切三轴数控滚齿机
技术领域
本发明涉及一种用窜刀刀架代替切向刀架实现对角滚切的三轴数控滚齿机。 背景技术
滚齿机加工齿轮时,轴向进给的同时加上切向联动进给的加工方法叫做对角滚切法。 对角滚切中的切向进给,会破坏正常的分齿运动,要保证分齿运动不被破坏的常规方法 有两种:
其一是用机械传动链,将切向刀架的切向运动和工作台的旋转运动之间连通,经差动合
成进行差动补偿,在滚刀切向移动一个齿距"m时(m—齿轮模数),工作台补偿旋转1/Z转 (z —齿轮齿数);
其二在四轴数控滚齿机上用工作台旋转C轴跟踪切向进给Y轴,当Y轴切向移动一个齿距 nm时,C轴跟踪旋转l/Z转。
三轴数控滚齿机是Z轴轴向进给,X轴径向进给和Y轴只能空程窜刀。因窜刀运动和工作 台旋转之间无机械传动链;而C轴工作台旋转不是数控无法跟踪Y轴切向移动,故Y轴和C轴之 间不能实现联动。
2006年12月6日公告了名称为多功能两轴数控滚齿机的专利,公告号为CN2843701Y,包 括床身、大立柱、滑板、刀架、拖板、小立柱、工作台和工作台壳体,在大立柱内设有第一 交流伺服电机,第一交流伺服电机的输出轴上装有第一带轮,该第一代论通过同步带与第二 带轮连接,第二带轮的轴上安装有滑移齿轮,该滑移齿轮与第一齿轮或第二齿轮啮合,所述 第一齿轮通过Z轴传动机构与滑板连接,而第二齿轮通过Y轴传动机构与拖板连接,在所述床 身的右侧设有第二交流伺服电机,该第二交流伺服电机的输出轴通过X轴传动机构与工作台 可以连接。该滚齿机在Z轴蜗杆与第一螺旋齿轮之间加装乐意对角滚轮,从而实现Y轴和Z轴 联动,对Y轴的轴向进给和径向进给,需要控制一个双向油缸波动拨叉调节齿轮的配合位置 。这种结构增加了一个双向油缸和一套转换的机构,滚齿机的整体结构比较复杂,控制麻烦 ,而且对角滚切的时候工作台没有进行相应的补偿,容易发生切齿的现象。
发明内容
本发明解决了现有技术中三轴数控滚齿机的Y轴和C轴不能实现联动无法保证正常分齿的 问题,提供一种能将Y轴和C轴的联动用与Y轴同步的Z轴来实现的对角滚切三轴数控滚齿机。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是: 一种对角滚切三轴数控滚齿机,包括床身 、立柱机构、滚切刀架机构和工作台机构,立柱机构包括Z轴,滚切刀架机构沿Z轴上下移动 ,还沿垂直Z轴的Y轴移动,滚切刀架内的滚轴绕自身旋转,工作台沿分别垂直Z轴和Y轴的X 轴移动和绕与Z轴平行的C轴旋转,所述的滚轴由主电机驱动旋转,Z轴由Z轴伺服电机驱动, 滚切刀架由Y轴伺服电机驱动,工作台由X轴伺服电机驱动,滚切刀架沿Z轴的轴向移动和沿Y 轴的轴向移动速度相等形成联动;立柱机构的输出端设有第一齿轮副,主电机的输出端设有 第二齿轮副,立柱机构和主电机的输出汇合连接到工作台机构并驱动工作台沿C轴旋转。立 柱机构通过第一齿轮副与工作台连接能实现联动,滚切刀架沿Z轴的进给速度和沿Y轴的进给 速度相等,使得Y轴与C轴形成联动,在沿Y轴进给的同时,C轴能进行补偿,从而防止发生切 齿,主电机通过第二齿轮副连接工作台,使得滚轴的旋转与C轴的旋转形成联动,从而在滚 轴转过一周时由工作台旋转一个齿进行补偿。
Z轴伺服电机输出轴装有第一齿轮,与输出轴平行设有第一轴,第一轴上装有第二齿轮 和第一蜗杆,Z轴为丝杠垂直设置,Z轴底部装有第一蜗轮,第一蜗轮和第一蜗杆相啮合。Z 轴伺服电机驱动Z轴旋转,从而使滚切刀架沿着Z轴上下移动。
第一轴上还装有第二蜗杆,水平方向设有与第一轴垂直的第二轴,第二轴上装有第二蜗 轮和第三齿轮,第二蜗轮与第二蜗杆相啮合,第三齿轮通过第一齿轮副将动力传递到第三轴 ,第三轴上装有第三蜗杆,C轴上装有第三蜗轮,第三蜗杆和第三蜗轮相啮合。第一轴通过 第二蜗杆再通过第一齿轮副连接第三轴从而将动力传递到C轴进行补偿。
第一齿轮副包括第一齿轮组和第二齿轮组,第一齿轮组和第二齿轮组之间并行设有第 四轴,第四轴上装有两齿轮分别与第一齿轮组的输出轮和第二齿轮组的输入轮相啮合。第二 齿轮组与第二齿轮副相结合,第二齿轮副的输出也通过第二齿轮组传递给第三轴,使得C轴 的补偿在同一时间完成。
主电机的输出轴上装有第一带轮,通过皮带连接到第二带轮,第二带轮装在第五轴上 ,第五轴上还装有第四齿轮,与第五轴平行地设有第六轴、第七轴和第八轴,第六轴上装有 与第四齿轮相啮合的第五齿轮,第六轴和第七轴上设有变速齿轮系,第七轴上装有第六齿轮 ,第八轴上装第七齿轮,第六齿轮和第七齿轮相啮合,第八轴通过锥齿轮副与滚切刀架相连 。第六轴和第七轴上的变速齿轮系能对滚切刀架绕Y轴的旋转速度发生变化,从而改变滚刀 的旋转速度,对滚齿机的工作速度进行调节。
滚切刀架机构内设有与滚轴平行的第九轴,滚轴上设有滚刀和第八齿轮,第九轴上装有 第九齿轮,第九轴外套有空心丝杠,滚切刀架通过空心丝杠的旋转而移动,空心丝杠由Y轴伺服电机驱动旋转。
考虑到主电机的位置与滚轴之间的距离比较远,直接进行连接容易造成后续的补偿结构 的布置困难或者使得整体的体积增大,滚轴与锥齿轮副连接,所述的锥齿轮副共3副,第八 轴上的第一锥齿轮与第十轴上的第二锥齿轮组成第一锥齿轮副,第十轴上还装有第三锥齿轮 ,第三锥齿轮与第十一轴上的第四锥齿轮相啮合组成第二锥齿轮副,第十一轴上的第五锥齿 轮与第九轴上的第六锥齿轮相啮合组成第三锥齿轮副。
八轴上还装有第十齿轮,第十齿轮与第二齿轮副相连,第二齿轮副包括一个差速器,第 二齿轮副的输出与第一齿轮副中的第二齿轮组的输入相连接。
通过工作台的移动来加深滚切的深度,X轴伺服电机输出轴上装有第四蜗杆,工作台上 的X轴为丝杠,X轴上装有第四蜗轮,第四蜗杆与第四蜗轮相啮合。
滚切刀架上还设有一个角度控制机构,角度控制机构包括一个手动蜗杆、蜗轮和一齿轮 副。由角度控制机构对滚切刀架的角度进行调节,可以扩大滚切的对象。
本发明的有益效果是:Z轴和Y轴的旋转速度相等,Z轴与工作台的C轴形成联动,从而 将Y轴与C轴连起来形成联动,这样使得C轴的旋转在滚切时能进行补偿,防止发生切齿。
附图说明
图l是本发明的一种结构示意图; 图2是本发明的一种传动关系示意图;
图中:1、第一带轮,2、主电机,3、皮带,4、第二带轮,5、第五轴,6、变速齿轮系 ,7、第四齿轮,8、第六轴,9、第五齿轮,10、第二轴,11、第三齿轮,12、第七轴,13 、第六齿轮,14、第八轴,15、第七齿轮,16、第四轴,17、第三轴,18、第一蜗杆,19、 第一蜗轮,20、第一锥齿轮,21、第二锥齿轮,22、 C轴,23、 X轴,24、 X轴伺服电机,25 、第二蜗杆,26、第二蜗轮,27、第六锥齿轮,28、第五锥齿轮,29、滚轴,30、第九轴, 31、第四锥齿轮,32、空心丝杠,33、 Y轴伺服电机,34、 Z轴,35、角度控制机构,36、第 十轴,37、第三锥齿轮,38、 Z轴伺服电机,39、第一齿轮,40、第二齿轮41、第一轴,42 、第十齿轮,43、第九齿轮,44、第八齿轮,45、第三蜗杆,46、第三蜗轮,47、第四蜗轮 ,48、第四蜗杆,50、床身,51、立柱机构,52、滚切刀架机构,53、工作机构。
具体实施方式
下面通过具体实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。 实施例: 一种对角滚切三轴数控滚齿机(参见附图1附图2),包括床身50、立柱机构 51、滚切刀架机构52和工作台机构53,立柱机构包括Z轴34, Z轴为丝杠竖直布置,与Z轴方向垂直的为Y轴方向,滚切刀架机构沿Z轴上下移动,还沿垂直Z轴的Y轴移动,滚切刀架内的 滚轴29绕自身旋转,工作台沿分别垂直Z轴和Y轴的X轴23移动和绕与Z轴平行的C轴22旋转, 升降滚切刀架沿Z轴的移动和沿Y轴的移动速度相等,滚轴由主电机2驱动旋转,Z轴由Z轴伺 服电机38驱动,滚切刀架由Y轴伺服电机33驱动,工作台由X轴伺服电机24驱动,立柱机构并 行有第一齿轮副连接到工作台机构并驱动工作台沿C轴旋转,主电机输出并行有第二齿轮副 连接到工作台机构并驱动工作台沿C轴旋转,主电机的输出轴上装有第一带轮l,通过皮带3 连接到第二带轮4,第二带轮装在第五轴5上,第五轴上还装有第四齿轮7,与第五轴平行地 设有第六轴8、第七轴12和第八轴14,第六轴上装有与第四齿轮相啮合的第五齿轮9,第六轴 和第七轴上设有变速齿轮系6,变速齿轮系能形成三个档位,大齿轮在中间,两侧分别为小 齿轮和中齿轮,第七轴上装有第六齿轮13,第八轴上装第七齿轮15,第六齿轮和第七齿轮相 啮合,第八轴通过锥齿轮副与滚切刀架相连,滚切刀架机构内设有与滚轴平行的第九轴30, 滚轴上设有滚刀和第八齿轮44,第九轴上装有第九齿轮43,第九轴外套有空心丝杠32,滚切 刀架通过一个支架与空心丝杠相连并随着空心丝杠的旋转而移动,空心丝杠由Y轴伺服电机 33驱动旋转,滚轴与锥齿轮副连接,所述的锥齿轮副共3副,第八轴上的第一锥齿轮20与第 十轴上的第二锥齿轮21组成第一锥齿轮副,第十轴上还装有第三锥齿轮37,第三锥齿轮与第 十一轴上的第四锥齿轮31相啮合组成第二锥齿轮副,第十一轴上的第五锥齿轮28与第九轴上 的第六锥齿轮27相啮合组成第三锥齿轮副,八轴上还装有第十齿轮42,第十齿轮与第二齿轮 副相连,Z轴伺服电机输出轴装有第一齿轮39,与输出轴平行设有第一轴41,第一轴上装有 第二齿轮40和第一蜗杆18, Z轴为丝杠垂直设置,Z轴底部装有第一蜗轮19,第一蜗轮和第一 蜗杆相啮合,第一轴上还装有第二蜗杆25,水平方向设有与第一轴垂直的第二轴IO,第二轴 上装有第二蜗轮26和第三齿轮11,第二蜗轮与第二蜗杆相啮合,第三齿轮通过第一齿轮副构 将动力传递到第三轴,第三轴上装有第三蜗杆45, C轴上装有第三蜗轮46,第三蜗杆和第三 蜗轮相啮合,第一齿轮副包括第一齿轮组和第二齿轮组,第一齿轮组和第二齿轮组之间并 行设有第四轴16,第四轴上装有两齿轮分别与第一齿轮组的输出轮和第二齿轮组的输入轮相 啮合。第二齿轮副包括一个差速器,第二齿轮副的输出与第一齿轮副中的第二齿轮组的输入 相连接,X轴伺服电机输出轴上装有第四蜗杆48,工作台上的X轴为丝杠,X轴上装有第四蜗 轮47,第四蜗杆与第四蜗轮相啮合,滚切刀架上还设有一个角度控制机构35,角度控制机构 包括一个手动蜗杆、蜗轮和一齿轮副。
滚切刀架沿着Z轴的移动和沿着Y轴的移动速度相等形成一个对角运动,滚轴在主电机的 驱动下绕自身旋转,滚轴转一周,工作台在主电机的驱动下绕C轴转过一个齿距,此时第二蜗杆和第二蜗轮相啮合,通过第二轴经第一齿轮副驱动工作台绕C轴在转过一个齿距进行补 偿,从而解决了切齿的现象,工作台的X轴伺服电机的驱动下,通过丝杠的传递使得工作台
沿着x轴移动完成径向进给。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳方案,并非对本发明作任何形式上的限制,在 不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种对角滚切三轴数控滚齿机,包括床身(50)、立柱机构(51)、滚切刀架机构(52)和工作台机构(53),立柱机构包括Z轴(34),滚切刀架机构沿Z轴上下移动,还沿垂直Z轴的Y轴移动,滚切刀架内的滚轴(29)沿自身旋转,工作台沿分别垂直Z轴和Y轴的X轴(23)移动和绕与Z轴平行的C轴(22)旋转,其特征在于所述的滚轴由主电机(2)驱动旋转,Z轴由Z轴伺服电机(38)驱动,滚切刀架由Y轴伺服电机(33)驱动,工作台由X轴伺服电机(24)驱动,滚切刀架沿Z轴的轴向移动和沿Y轴的轴向移动速度相等形成联动;立柱机构的输出端设有第一齿轮副,主电机的输出端设有第二齿轮副,立柱机构和主电机的输出汇合连接到工作台机构并驱动工作台沿C轴旋转。
2.根据权利要求l所述的对角滚切三轴数控滚齿机,其特征在于所述 的Z轴伺服电机输出轴装有第一齿轮(39),与输出轴平行设有第一轴(41),第一轴上装 有第二齿轮(40)和第一蜗杆(18) , Z轴为丝杠垂直设置,Z轴底部装有第一蜗轮(19), 第一蜗轮和第一蜗杆相啮合。
3.根据权利要求1或2所述的对角滚切三轴数控滚齿机,其特征在于 第一轴上还装有第二蜗杆(25),水平方向设有与第一轴垂直的第二轴(10),第二轴上装 有第二蜗轮(26)和第三齿轮(11),第二蜗轮与第二蜗杆相啮合,第三齿轮通过第一齿轮 副将动力传递到第三轴(17),第三轴上装有第三蜗杆((45) ) , C轴上装有第三蜗轮( 46),第三蜗杆和第三蜗轮相啮合。
4.根据权利要求l所述的对角滚切三轴数控滚齿机,其特征在于第一 齿轮副包括第一齿轮组和第二齿轮组,第一齿轮组和第二齿轮组之间并行设有第四轴(16) ,第四轴上装有两齿轮分别与第一齿轮组的输出轮和第二齿轮组的输入轮相啮合。
5.根据权利要求l所述的对角滚切三轴数控滚齿机,其特征在于主电 机的输出轴上装有第一带轮(1),通过皮带(3)连接到第二带轮(4),第二带轮装在第 五轴(5)上,第五轴上还装有第四齿轮(7),与第五轴平行地设有第六轴(8)、第七轴(12)和第八轴(14),第六轴上装有与第四齿轮相啮合的第五齿轮(9),第六轴和第七 轴上设有变速齿轮系(6),第七轴上装有第六齿轮(13),第八轴上装第七齿轮(15), 第六齿轮和第七齿轮相啮合,第八轴通过锥齿轮副与滚切刀架相连。
6 根据权利要求l所述的对角滚切三轴数控滚齿机,其特征在于滚切 刀架机构内设有与滚轴平行的第九轴(30),滚轴上设有滚刀和第八齿轮(44),第九轴上 装有第九齿轮(43),第九轴外套有空心丝杠(32),滚切刀架通过空心丝杠的旋转而移动 ,空心丝杠由Y轴伺服电机驱动旋转。
7 根据权利要求1或5或6所述的对角滚切三轴数控滚齿机,其特征在 于滚轴与锥齿轮副连接,所述的锥齿轮副共3副,第八轴上的第一锥齿轮(20)与第十轴上 的第二锥齿轮(21)组成第一锥齿轮副,第十轴上还装有第三锥齿轮(37),第三锥齿轮与 第十一轴上的第四锥齿轮(31)相啮合组成第二锥齿轮副,第十一轴上的第五锥齿轮(280 与第九轴上的第六锥齿轮(27)相啮合组成第三锥齿轮副。
8 根据权利要求5所述的对角滚切三轴数控滚齿机,其特征在于第八 轴上还装有第十齿轮(42),第十齿轮与第二齿轮副相连,第二齿轮副包括一个差速器,第 二齿轮副的输出与第一齿轮副中的第二齿轮组的输入相连接。
9 根据权利要求l所述的对角滚切三轴数控滚齿机,其特征在于所述 的X轴伺服电机输出轴上装有第四蜗杆(48),工作台上的X轴为丝杠,X轴上装有第四蜗轮 (47),第四蜗杆与第四蜗轮相啮合。
10 根据权利要求l所述的对角滚切三轴数控滚齿机,其特征在于所 述的滚切刀架上还设有一个角度控制机构(35),角度控制机构包括一个手动蜗杆、蜗轮和 一齿轮副。
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