CN102198625A - 数控万能蜗杆磨床 - Google Patents

Abstract

一种数控万能蜗杆磨床，其后床身与前床身固定连接成“T”形布局；前床身上装有Z轴导轨，滑台位于Z轴导轨上，通过Z轴伺服电机及丝杆驱动滑台移动；滑台上装有头架和尾架，工件顶在头架和尾架之间，C轴伺服电机通过同步齿形带、拨叉及工件上的夹头带动工件旋转。后床身上装有X轴导轨，刀台位于X轴导轨上，通过X轴伺服电机及丝杆驱动刀台移动；刀台上装有回转台面，通过B轴伺服电机带动回转台面旋转；回转台面上固定有磨头立柱，磨头立柱上安装有回转套筒，回转套筒的前端装有前法兰，前法兰上安装有磨头；通过A轴电机带动回转套筒以及前法兰旋转，磨头上的砂轮通过砂轮电机驱动。本发明可实现砂轮相对于工件的轴向平行运动或曲线运动以及工件和砂轮的旋转运动，实现普通圆柱蜗杆和环面蜗杆的磨削。

Description

数控万能蜗杆磨床

技术领域

本发明属于传动蜗杆加工设备制造技术领域，具体涉及一种数控万能蜗杆磨床。

背景技术

蜗杆传动具有结构紧凑、传动比大、传递功率范围大、工作平稳、可以自锁等特点，广泛应用于机械传动领域。蜗杆传动按结构特点和加工原理又分为普通圆柱蜗杆传动和环面蜗杆传动两大类。

普通圆柱蜗杆传动包括阿基米德圆柱蜗杆(ZA型)、渐开线圆柱蜗杆(ZI型)、法向直廓蜗杆(ZN)型、锥面包络圆柱蜗杆(ZK型)和圆弧圆柱蜗杆(ZC型)五小类。环面蜗杆传动包括直廓环面蜗杆(TSL型)、平面二次包络环面蜗杆(TOP型)和锥面包络环面蜗杆等三小类。上述八类蜗杆除直廓环面蜗杆(TSL型)不能磨削外，其余均可以通过磨削提高传动精度和齿面光洁度，进而提高传动效率。

已有的普通蜗杆磨床仅能磨削普通圆柱蜗杆，不能磨削环面蜗杆。一般的环面蜗杆磨床仅能磨削平面二次包络环面蜗杆(TOP型)，不能磨削普通圆柱蜗杆，也不能磨削锥面包络环面蜗杆。至今为止还没有磨削多种蜗杆的万能蜗杆磨床。

发明内容

本发明解决的技术问题：设计一种数控万能蜗杆磨床，具有A、B、C、X、Z、W、U、V八个通过数控系统控制的数控轴，且通过数控系统控制工件旋转轴C轴、刀台旋转轴B轴、工件轴向进给轴Z轴和刀台横向进给轴X轴四轴联动，可实现磨头相对于工件的轴向平行运动或曲线运动以及工件和砂轮的旋转运动，进而实现普通圆柱蜗杆和环面蜗杆的磨削。主要用于平面二次包络环面蜗杆、锥面包络环面蜗杆和普通圆柱蜗杆等多种蜗杆的磨削。

本发明采用的技术方案：一种数控万能蜗杆磨床，包括前床身、后床身、滑台、头架、尾架、刀台及磨头。

所述后床身的前端固定连接在前床身的中部内侧形成“T”形布局；所述前床身的上端面装有Z轴导轨，滑台位于Z轴导轨上，且滑台下端面安装的螺母I旋装在Z轴丝杆上，并通过与Z轴丝杆联接的Z轴伺服电机驱动滑台沿Z轴导轨直线移动；

所述滑台的左端装有头架，头架右端装有头架顶尖，头架顶尖上空套同步齿形带轮，安装在头架外侧的C轴伺服电机通过电机轴上固定的同步齿形带轮及齿形带带动同步齿形带轮旋转，通过同步齿形带右侧装有的拨叉带动工件旋转；所述滑台上设置有尾架导轨，尾架通过尾架座位于尾架导轨上，尾架左端装有尾架顶尖；

所述后床身上装有X轴导轨，刀台位于X轴导轨上，且刀台下端面安装的螺母II旋装在X轴丝杆上，并通过与X轴丝杆联接的X轴伺服电机驱动刀台沿X轴导轨直线移动；

所述刀台上装有回转台面，回转台面上装有蜗轮I，安装在刀台外侧的B轴伺服电机通过与电机直连的蜗杆I驱动与蜗杆I啮合的蜗轮I带动回转台面旋转；

所述回转台面上垂直固定有磨头立柱，磨头立柱上水平安装有回转套筒，回转套筒的前端装有前法兰，前法兰上安装有磨头；所述回转套筒上装有蜗轮II，安装在磨头立柱上的A轴伺服电机通过与电机直连的蜗杆II驱动与蜗杆II啮合的蜗轮II带动回转套筒及前法兰旋转。

所述磨头由砂轮架、砂轮及砂轮驱动电机组成，砂轮通过砂轮轴装在砂轮架上，砂轮轴上装有皮带轮，砂轮驱动电机安装在砂轮的右下方，通过与砂轮驱动电机直连的皮带轮、皮带及皮带轮带动砂轮旋转。

所述前法兰的外端面水平装有砂轮补偿导轨，砂轮架支承在砂轮补偿导轨上；砂轮架右侧装有螺母III，砂轮补偿导轨的右端装有补偿电机，补偿电机上同轴安装有丝杆I，丝杆I与螺母III配合连接，通过补偿电机、丝杆I及螺母III带动砂轮架直线移动。

所述前法兰的外端面上垂直装有修整导轨，修整器座支承在修整导轨上并位于砂轮的上方，修整导轨的上端装有修整电机，与修整电机直连的丝杆II与修整器座上安装的螺母IV配合连接，通过修整电机驱动修整器座沿修整导轨直线移动；所述修整器座上对称装有砂轮左侧面修整金刚笔、砂轮右侧面修整金刚笔及砂轮外圆修整金刚笔。

本发明与现有技术相比具有的优点和效果：

1、本发明通过工件旋转轴C轴、刀台旋转轴B轴、轴向进给轴Z轴和刀台横向进给轴X轴四轴数控联动，可实现平面二次包络环面蜗杆、锥面包络环面蜗杆和普通圆柱蜗杆等多种蜗杆的磨削，实现一机多能。解决了一般蜗杆磨床只能磨削一种蜗杆的缺陷。

2、本发明砂轮工作角度调整机构设计巧妙，不论砂轮工作角度如何调整，砂轮工作面始终与砂轮倾斜角调整轴重合，取消了砂轮高度调整机构，减少了调整环节，使得磨头刚性更好，精度更高。

3、本发明通过相互垂直的砂轮修整轴W轴和砂轮补偿轴U轴两轴联动，可实现砂轮任意截面的修整，解决了多种蜗杆需不同截面砂轮磨削的问题。

4、本发明采用四轴联动原理，克服了一般环面蜗杆磨床磨削小中心距工件需要大直径刀台的缺陷，使得机床体积更小，工件装夹更合理，机床精度更高。

5、本发明砂轮驱动电机安装位置设计巧妙，既解决了普通环面蜗杆磨床由于电机和皮带的位置与砂轮角度调整的干涉难题，又解决了锥包蜗杆磨削时电机与工件的干涉难题。实现了砂轮工作角度方便、任意调整，提高了机床工作效率。

6、本发明采用伺服电机驱动砂轮，可实现恒线速度磨削，解决了砂轮磨损直径变小后由于线速度减小磨削质量降低的问题。也可根据砂轮直径或型式选择不同速度磨削，显著提高磨削效率。

7、本发明砂轮工作角度调整轴采用伺服轴数字控制，大大提高了蜗杆磨削时砂轮工作角度的调整精度，取消了机床手动调整环节，实现机床自动调整、自动加工，提高了机床自动化水平，提高了机床加工精度和效率。

8、本发明采用八轴四联动全数字控制，使得机床可实现全封闭防护设计，机床工作时防护门关闭，实现机床全过程自动加工，不需操作者手动操作机床，机床更安全、环保，保护了操作者的身体健康，保护了环境，降低了机床对操作者的水平要求，能为用户创造更高的效益。

附图说明

图1为本发明结构主视图，图2为本发明结构右视图，图3为本发明结构俯视图。

具体实施方式

下面结合附图1、2、3描述本发明的一种实施例。

一种数控万能蜗杆磨床，包括前床身1、后床身2、滑台9、头架29、尾架12、刀台4及磨头52。

所述后床身2的前端固定连接在前床身1的中部内侧形成“T”形布局；所述前床身1的上端面装有Z轴导轨50，滑台9位于Z轴导轨50上，且滑台9下端面安装的螺母I32与Z轴滚珠丝杆30配合连接，并通过与Z轴滚珠丝杆30联接的Z轴伺服电机31驱动滑台9沿Z轴导轨50直线移动；所述滑台9的左端装有头架29，头架29右端装有头架顶尖28，头架顶尖28上空套同步齿形带轮46，安装在头架29外侧的C轴伺服电机48通过电机轴上的同步齿形带轮49、齿形带47带动同步齿形带轮46旋转，通过同步齿形带46右侧装有的拨叉27带动工件旋转；所述滑台9上设置有尾架导轨53，尾架12通过尾架座11装在尾架导轨53上，尾架12左端装有尾架顶尖13；机床工作时，工件顶在头架顶尖28和尾架顶尖13之间，拨叉27通过工件上的夹头带动工件旋转。

所述后床身2上装有X轴导轨3，刀台4位于X轴导轨3上，且刀台4下端面安装的螺母II33与X轴丝杆34配合连接，并通过与X轴丝杆34联接的X轴伺服电机35驱动刀台4沿X轴导轨3直线移动；所述刀台4上装有回转台面7，回转台面7上安装有蜗轮5，安装在刀台4外侧的B轴伺服电机36带动同轴安装的蜗杆I6驱动与蜗杆I6啮合的蜗轮I5带动回转台面7旋转；所述回转台面7上垂直固定有磨头立柱21，磨头立柱21上水平安装有回转套筒51，回转套筒51的前端装有前法兰39，前法兰39上安装有磨头52；所述回转套筒51上装有蜗轮II37，安装在磨头立柱21上的A轴电机25通过与电机直连的蜗杆II26驱动与蜗杆II26啮合的蜗轮II37带动回转套筒51以及前法兰39旋转；所述磨头52由砂轮架40、砂轮19及砂轮驱动电机10组成，砂轮19通过砂轮轴45装在砂轮架40上，砂轮轴45上装有皮带轮18，砂轮驱动电机10安装在砂轮19的右下方，通过与砂轮驱动电机10直连的皮带轮8、皮带15及皮带轮18带动砂轮19旋转。

所述前法兰39的外端面水平装有砂轮补偿导轨38，砂轮架40支承在砂轮补偿导轨38上；砂轮架40右侧装有螺母III17，砂轮补偿导轨38的右端装有补偿电机14，补偿电机14上同轴安装有丝杆I16，丝杆I16与螺母III17配合连接，通过补偿电机14、丝杆I16及螺母III17带动砂轮架40移动，实现砂轮轴向补偿。所述前法兰40的外端面上垂直装有修整导轨23，修整器座44支承在修整导轨23上并位于砂轮19的上方，修整导轨23的上端装有修整电机42，与修整电机42直连的丝杆II41与修整器座44上安装的螺母IV43配合连接，通过修整电机42驱动修整器座44沿修整导轨23直线移动；所述修整器座44上装有砂轮左侧面修整金刚笔20、砂轮右侧面修整金刚笔24及砂轮外圆修整金刚笔22。通过砂轮补偿移动与砂轮修整移动的联动可实现砂轮任意截面的修整。

工作原理：机床工作时，工件顶在头架顶尖28和尾架顶尖13之间，C轴伺服电机48通过同步齿形带轮49、同步齿形带47驱动与头架顶尖28同轴的同步齿形带轮46旋转，同步齿形带轮46上的拨叉27带动工件上的工件夹头与工件一起旋转，实现C轴旋转运动。Z轴伺服电机31通过Z轴丝杆30、螺母I32带动滑台9移动，实现工件的Z轴直线运动。X轴伺服电机35通过X轴丝杆34、螺母II33带动刀台4以及刀台4上面的磨头52移动，实现磨头52的X轴直线运动。B轴伺服电机36通过蜗杆I6、蜗轮I5带动回转台面7以及回转台面7上的磨头52旋转，实现磨头52的B轴旋转运动。Z、X、C、B四轴联动可实现磨削蜗杆时所需要的运动轨迹。

所述Z轴相对于X轴的轴向运动及B轴与C轴的旋转运动可实现普通圆柱蜗杆的磨削；Z轴相对于X轴的曲线(任意半径圆弧)运动及B轴与C轴的旋转运动可实现环面蜗杆的磨削。砂轮驱动电机10通过皮带轮8、皮带15及皮带轮18带动砂轮轴V轴旋转，实现砂轮19旋转运动，完成砂轮的磨削运动。

修整电机42通过丝杆II41、螺母IV43驱动修整器座44沿砂轮径向修整轴W轴移动，利用修整器座44上的修整金刚笔20、24和22实现修整运动。补偿电机14通过丝杆I16、螺母III17带动砂轮架40沿砂轮19的轴向进给轴U轴移动，实现砂轮轴向进给补偿，进而实现砂轮磨损后的补偿。砂轮径向修整轴W轴与砂轮轴向进给轴U轴的联动可实现砂轮任意截面的修形，实现多种蜗杆的磨削。

通过砂轮工作角度调整轴A轴控制砂轮任意工作角度的调整，实现普通圆柱蜗杆导程角或环面蜗杆母平面倾斜角的调整。即A轴电机25通过蜗杆II26、蜗轮II37带动回转套筒51以及前法兰39转动，实现砂轮19工作角度的调整，进而实现普通圆柱蜗杆导程角或环面蜗杆母平面倾斜角的调整。

上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims (4)

1.一种数控万能蜗杆磨床，包括前床身(1)、后床身(2)、滑台(9)、头架(29)、尾架(12)、刀台(4)及磨头(52)，其特征在于：

所述后床身(2)的前端固定连接在前床身(1)的中部内侧形成“T”形布局；所述前床身(1)的上端面装有Z轴导轨(50)，滑台(9)位于Z轴导轨(50)上，且滑台(9)下端面安装的螺母I(32)旋装在Z轴丝杆(30)上，并通过与Z轴丝杆(30)联接的Z轴伺服电机(31)驱动滑台(9)沿Z轴导轨(50)直线移动；

所述滑台(9)的左端装有头架(29)，头架(29)右端装有头架顶尖(28)，头架顶尖(28)上空套同步齿形带轮(46)，安装在头架(29)外侧的C轴伺服电机(48)通过电机轴上固定的同步齿形带轮(49)及齿形带(47)带动同步齿形带轮(46)旋转，通过同步齿形带(46)右侧装有的拨叉(27)带动工件旋转；所述滑台(9)上设置有尾架导轨(53)，尾架(12)通过尾架座(11)位于尾架导轨(53)上，尾架(12)左端装有尾架顶尖(13)；

所述后床身(2)上装有X轴导轨(3)，刀台(4)位于X轴导轨(3)上，且刀台(4)下端面安装的螺母II(33)旋装在X轴丝杆(34)上，并通过与X轴丝杆(34)联接的X轴伺服电机(35)驱动刀台(4)沿X轴导轨(3)直线移动；

所述刀台(4)上装有回转台面(7)，回转台面(7)上装有蜗轮I(5)，安装在刀台(4)外侧的B轴伺服电机(36)通过与电机直连的蜗杆I(6)驱动与蜗杆I(6)啮合的蜗轮I(5)带动回转台面(7)旋转；

所述回转台面(7)上垂直固定有磨头立柱(21)，磨头立柱(21)上水平安装有回转套筒(51)，回转套筒(51)的前端装有前法兰(39)，前法兰(39)上安装有磨头(52)；所述回转套筒(51)上装有蜗轮II(37)，安装在磨头立柱(21)上的A轴伺服电机(25)通过与电机直连的蜗杆II(26)驱动与蜗杆II(26)啮合的蜗轮II(37)带动回转套筒(51)及前法兰(39)旋转。

2.根据权利要求1所述的数控万能蜗杆磨床，其特征在于：所述磨头(52)由砂轮架(40)、砂轮(19)及砂轮驱动电机(10)组成，砂轮(19)通过砂轮轴(45)装在砂轮架(40)上，砂轮轴(45)上装有皮带轮(18)，砂轮驱动电机(10)安装在砂轮(19)的右下方，通过与砂轮驱动电机直连的皮带轮(8)、皮带(15)及皮带轮(18)带动砂轮(19)旋转。

3.根据权利要求2所述的数控万能蜗杆磨床，其特征在于：所述前法兰(39)的外端面水平装有砂轮补偿导轨(38)，砂轮架(40)支承在砂轮补偿导轨(38)上；砂轮架(40)右侧装有螺母III(17)，砂轮补偿导轨(38)的右端装有补偿电机(14)，补偿电机(14)上同轴安装有丝杆I(16)，丝杆I(16)与螺母III(17)配合连接，通过补偿电机(14)、丝杆I(16)及螺母III(17)带动砂轮架(40)直线移动。

4.根据权利要求1或2或3所述的数控万能蜗杆磨床，其特征在于：所述前法兰(40)的外端面上垂直装有修整导轨(23)，修整器座(44)支承在修整导轨(23)上并位于砂轮(19)的上方，修整导轨(23)的上端装有修整电机(42)，与修整电机(42)直连的丝杆II(41)与修整器座(44)上安装的螺母IV(43)配合连接，通过修整电机(42)驱动修整器座(44)沿修整导轨(23)直线移动；所述修整器座(44)上对称装有砂轮左侧面修整金刚笔(20)、砂轮右侧面修整金刚笔(24)及砂轮外圆修整金刚笔(22)。

Images