CN102554361A - 一种精度加工齿轮的立式铣床 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种精度加工齿轮的立式铣床，属于机械加工机床技术领域。包括底座、带导轨的床身、升降台、纵向工作台、横向工作台、动力系统、变速机构、电器控制系统；还包括动力输出头，该动力输出头将动力同时输出至用于铣削齿轮的齿轮滚刀和带动工件转动的芯轴，使铣床主轴与被加工齿轮之间的传动比关系具有严格的内联系传动链，实现工件与齿轮滚刀之间准确的传动。可以实现直齿圆柱齿轮、渐开线花键齿及链轮的加工，增加一个差速器后，还可实现斜齿圆柱齿轮的加工，对直径较小的蜗轮精度要求不高的插齿刀进行加工。解决了铣床用盘形铣刀仿形法加工直齿轮达不到精度等级的难题。还具有成本低、装拆方便快捷的优点，可用于各种普通立式铣床上。

Description

一种精度加工齿轮的立式铣床

技术领域

本发明涉及一种机械加工机床，具体来说，特别是涉及一种可精度加工齿轮的立式铣床。

背景技术

目前普遍使用的普通立式铣床一般包括底座、带导轨的床身、升降台、纵向工作台、横向工作台、动力及电气控制系统、润滑及冷却液循环系统等，这种立式铣床具有通用性较强、适用范围较宽的特点。

但在用该立式铣床加工齿轮时，只能用仿形法加工齿轮，用盘形式指形成形铣刀加工，实现对齿轮齿槽的加工。但是由于铣床主轴与被加工齿轮之间的传动比关系没有严格的内联系传动链，无法实现展成加工，只能采用人工转动分度头手柄进行分度，加工一个齿槽后分度一次，然后再加工下一个齿槽，如此循环反复，直至加工完所有齿槽。

由于仿形法加工齿轮中存在较大的原理性误差及分度误差等原因，加工出的齿指形铣刀以仿形法进行成形加工。在立式铣床上用成形法铣削加工齿轮时，由铣床主轴带动旋转，工作台通过分度头、支撑尾座带动工件沿齿轮的齿槽方轮精度较低，最高也达不到等级，圆周测量公法线误差很大，难以加工出合格的标准齿轮。

发明内容

针对上述问题，经过多方查找有关齿轮加工资料，加上多年累积的实践经验，本发明提供一种精度加工齿轮的立式铣床，该立式铣床利用了一套以滚齿机原理和展成法设计的在立铣床上用滚齿刀加工齿轮的设备，即立铣上滚齿附件设备——动力输出头，通过该动力输出头的运用，可以实现直齿圆柱齿轮、渐开线花键齿及链轮的加工，增加一个差速器后，还可实现斜齿圆柱齿轮的加工，同时还可以对直径较小的蜗轮进行加工。解决了铣床用盘形铣刀仿形法加工直齿轮达不到精度等级的难题。

本发明通过以下技术手段实现：一种精度加工齿轮的立式铣床，包括底座、带导轨的床身、升降台、纵向工作台、横向工作台、动力系统、变速机构、电器控制系统；还包括动力输出头，该动力输出头将动力同时输出至用于铣削齿轮的齿轮滚刀和带动工件转动的芯轴，使铣床主轴与被加工齿轮之间的传动比关系具有严格的内联系传动链，实现工件与齿轮滚刀之间准确的传动。

本发明还可做以下改进：

所述动力输出头通过分度头精确控制工件与齿轮滚刀之间的传动。

所述动力输出头包括滚刀刀杆、滚刀杆拉杆、立铣床主轴、主动斜齿、输出斜齿轮，所述滚刀刀杆通过滚刀杆拉杆装在立铣床主轴上，该滚刀刀杆上安装有主动斜齿和齿轮滚刀，所述主动斜齿与输出斜齿轮啮合，输出斜齿轮通过输出轴一传动万向节轴，万向节轴通过花键套传动花键轴，所述花键套为管状，套于花键轴外；花键轴通过输出轴二传动分齿交换齿轮组，所述分齿交换齿轮组固定于分齿挂轮支架上；该分齿交换齿轮组与分度头的副轴一连接，带动分度头旋转，分度头又通过与分度头尾座之间的拔叉、鸡心夹带动芯轴上的工件转动。

由于此加工方法分齿和展成是连续的运动，所以比铣床用盘形或指形模数铣刀加工的齿轮精度高出几级，从而解决了铣床用盘形铣刀仿形法加工直齿轮达不到精度等级的难题。

所述主动斜齿与输出斜齿轮为一对轴线相互垂直的螺旋齿轮。

所述主动斜齿为45°斜齿轮。

所述分度头主轴后还设有副轴二，所述副轴二传动轴通过进给速度交换齿轮组将纵向工作台进给丝杆连接，构成自动走刀结构，得到合适的自动走刀量，达到上等级粗糙度。

所述副轴二为带4号莫氏锥度的副轴。

还包括一个用于支撑的轴承，所述轴承位于动力分流头体下端，该轴承使得铣削噪音降低，光洁度具有明显改善。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：

1)本发明的立式铣床是在普通铣床上安装滚齿加工装置，就可以实现直齿圆柱齿轮、渐开线花键齿及链轮的加工，再增加一个差速噐，就可以实现斜齿圆柱齿轮的加工，同时还可以对直径较小的蜗轮和精度要求不高的插齿刀(用此设备加工插齿刀，很容易得到插齿刀后角)进行加工。

2)由于本发明的立式铣床加工方法中，分齿和展成是连续的运动，所以比铣床用盘形或指形模数铣刀加工的齿轮精度高出几级，而被加工齿轮精度主要取决了分度头蜗轮付的精度，但一般分度头锅轮付都具备很高的精度，从而解决了铣床用盘形铣刀仿形法加工直齿轮达不到精度等级的难题。

3)本发明的立式铣床能代替滚齿机的部分工作，有时还比滚齿机更为灵活。

4)采用本发明的立式铣床来试验加工，一些尺寸较小的齿轮和蜗轮，其加工精度、生产效率，和专用加工齿轮设备Y3154E滚齿机相比加工精度、生产效率相差无几，收到了较好的效果。

5)本发明的立式铣床成本低，制造一套应用于X6132W铣床上的滚齿加工装置，其成本不超过1000元，并且该滚齿加工装置装拆方便快捷，对机床设备精度没有任何影响，弥补了设备缺欠的问题，节省了买齿轮加工专用设备资金几十万元。

附图说明

图1为本发明的立式铣床加工圆柱直齿轮的加工装置结构示意图；

图2为本发明的立式铣床滚齿加工装置转动系统示意图；

图3为带4号莫氏锥度的副轴二示意图；

图4为主动斜齿轮示意图；

图5为动力输出头主体示意图；

图6为动力输出头总装配示意图；

中：1.齿轮滚刀；2.主动斜齿轮；3.输出斜齿轮；4.动力输出头；5.滚刀杆拉杆；6.动力分流头体；7.输出轴一；8.万向节轴；9.花键套；10.花键轴；11.输出轴二；12.分齿挂轮支架；13.分齿交换齿轮组；14.纵向工作台进给交换齿轮；15.纵向工作进给丝杆；16.走刀挂轮支架；17.纵向工作台；18.分度头；19.拔叉；20鸡心夹；21.工件；22.滚刀刀杆；23.轴承；24.芯轴；25.分度头尾座；26.副轴一；27.副轴二；28.4号莫氏锥度；29.立铣床主轴；30.动力输出头主体；31.隔圈；32.方键；33.垫圈；34.轴承盖板；35.拉杆螺栓；

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但并不对本发明造成任何限制。

如图1-6所示，一种精度加工齿轮的立式铣床，包括底座、带导轨的床身、升降台、纵向工作台17、横向工作台、动力系统、变速机构、电器控制系统；还包括动力输出头4，该动力输出头4将动力同时输出至用于铣削齿轮的齿轮滚刀1和带动工件21转动的芯轴24，实现工件与齿轮滚刀1之间准确的传动。

所述动力输出头4包括滚刀刀杆22、滚刀杆拉杆5、立铣床主轴、主动斜齿2、输出斜齿轮3，所述滚刀刀杆22通过滚刀杆拉杆5装在立铣床主轴上，该滚刀刀杆22上安装有主动斜齿2和齿轮滚刀1，所述主动斜齿2与输出斜齿轮3啮合，输出斜齿轮3通过输出轴一7传动万向节轴8，万向节轴8通过花键套9传动花键轴10，所述花键套9为管状，套于花键轴10外；花键轴10通过输出轴二11传动分齿交换齿轮组13，所述分齿交换齿轮组13固定于分齿挂轮支架12上；该分齿交换齿轮组13与分度头18的副轴一26连接，带动分度头18旋转，分度头18又通过与分度头尾座25之间的拔叉19、鸡心夹20带动芯轴24上的工件21转动。

所述主动斜齿2与输出斜齿轮3为一对轴线相互垂直的螺旋齿轮。

由于花键轴10能在花键套9中自由伸缩移动，因此当铣床工作台作纵向直线移动时，就可带动安装在分度头18上的分齿挂轮支架12和纵向工作台17直线移动，实现工件与齿轮滚刀之间的轴向运动。又由于滚刀的轴线与工件的轴线不是垂直的，需要倾斜一个角度，该角度通过立式铣床转动铣头角度解决。这样，工作台的运动方向与铣刀杆不垂直，输出轴一7与输出轴二11之间的不同轴度由万向节轴8调节，不会产生运动干涉。

并且由于此加工方法分齿和展成是连续的运动，所以比铣床用盘形或指形模数铣刀加工的齿轮精度高出几级，从而解决了铣床用盘形铣刀仿形法加工直齿轮达不到精度等级的难题。

所述主动斜齿2为45°斜齿轮。

所述分度头18主轴后还设有副轴二27，所述副轴二27传动轴通过进给速度交换齿轮组14将纵向工作台进给丝杆连接15，构成自动走刀结构，得到合适的自动走刀量，达到上等级粗糙度。

所述副轴二27为带4号莫氏锥度的副轴。

还包括一个用于支撑的轴承23，所述轴承23位于动力分流头体6下端，该轴承23使得铣削噪音降低，光洁度具有明显改善。

本发明的一种精度加工齿轮的立式铣床工作流程为：

首先将工件固定于芯轴24上，计算调整好分齿交换齿轮组的传动比，开动电源，使立铣床主轴转动，带动滚刀刀杆22转动，从而同时使齿轮滚刀1和主动斜齿2转动，而主动斜齿2啮合输出斜齿轮3传动，输出斜齿轮3再通过输出轴一7传动万向节轴8，万向节轴8通过花键套9传动花键轴10，花键轴10通过输出轴二11传动分齿交换齿轮组13，该分齿交换齿轮组13中的一齿轮与分度头18的副轴一26连接，带动分度头18旋转，分度头18又通过与分度头尾座25之间的拔叉19、鸡心夹20带动芯轴24上的工件21转动，最终达到将动力同时输出至用于铣削齿轮的齿轮滚刀1和带动工件21转动的芯轴24的目的，实现工件与齿轮滚刀1之间准确的传动。

使用上述立式铣床进行齿轮铣削时的计算方法如下：

1、分齿交换齿轮的计箅

分齿交换齿轮组由四个齿轮组成，它们的传动比i由齿轮滚刀的头数k、被加工齿轮的齿数z工确定，分度头的传动比，i＝1∶40，则挂轮组的传动比为

分齿公式：1刀×i斜a/b×c/d×i分＝k/z

式中：

1刀一滚刀一转，

i斜一斜齿轮速比，取i斜＝1

a，b，c，d一分齿挂轮，

i分一分度头速比，一般i分＝1/40，

k一齿轮滚刀头数，

z一被加工齿轮数，

代入以后得：a/b×c/d＝40×k/z

在加工不同齿数的齿轮时，根据挂轮组的传动比i＝40k\Z工选配挂轮。

2、走刀交换齿轮的计算

用一根带锥度和分度头主轴锥孔相等的轴插入分度头主轴锥孔内做主动轴通过走刀挂轮组连接纵向工作台纵杆实现纵向工作台自动进给。

走刀公式：1×t＝s  s/t＝1/6

式中

1工一被加工齿轮一转

a，b，c，d一走刀挂轮，

t一铣床工作台纵向丝扞，一般t＝6

s一走刀量.

代入以后得：a/b×c/d＝s/t

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种精度加工齿轮的立式铣床，包括底座、带导轨的床身、升降台、纵向工作台(17)、横向工作台、动力系统、变速机构、电器控制系统；其特征在于：还包括动力输出头(4)，该动力输出头(4)将动力同时输出至用于铣削齿轮的齿轮滚刀(1)和带动工件(21)转动的芯轴(24)，实现工件与齿轮滚刀(1)之间准确的传动。

2.根据权利要求1所述的一种精度加工齿轮的立式铣床，其特征在于：所述动力输出头(4)通过分度头(18)精确控制工件与齿轮滚刀(1)之间的传动。

3.根据权利要求2所述的一种精度加工齿轮的立式铣床，其特征在于：所述动力输出头(4)包括滚刀刀杆(22)、滚刀杆拉杆(5)、立铣床主轴、主动斜齿(2)、输出斜齿轮(3)，所述滚刀刀杆(22)通过滚刀杆拉杆(5)装在立铣床主轴上，该滚刀刀杆(22)上安装有主动斜齿(2)和齿轮滚刀(1)，所述主动斜齿(2)与输出斜齿轮(3)啮合，输出斜齿轮(3)通过输出轴一(7)传动万向节轴(8)，万向节轴(8)通过花键套(9)传动花键轴(10)，所述花键套(9)为管状，套于花键轴(10)外；花键轴(10)通过输出轴二(11)传动分齿交换齿轮组(13)，所述分齿交换齿轮组(13)固定于分齿挂轮支架(12)上；该分齿交换齿轮组(13)与分度头(18)的副轴一(26)连接，带动分度头(18)旋转，分度头(18)又通过与分度头尾座(25)之间的拔叉(19)、鸡心夹(20)带动芯轴(24)上的工件(21)转动。

4.根据权利要求3所述的一种精度加工齿轮的立式铣床，其特征在于：所述主动斜齿(2)与输出斜齿轮(3)为一对轴线相互垂直的螺旋齿轮。

5.根据权利要求4所述的一种精度加工齿轮的立式铣床，其特征在于：所述主动斜齿(2)为45°斜齿轮。

6.根据权利要求3所述的一种精度加工齿轮的立式铣床，其特征在于：所述分度头(18)主轴后还设有副轴二(27)，所述副轴二(27)传动轴通过进给速度交换齿轮组(14)将纵向工作台进给丝杆连接(15)。

7.根据权利要求6所述的一种精度加工齿轮的立式铣床，其特征在于：所述副轴二(27)为带4号莫氏锥度的副轴。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种精度加工齿轮的立式铣床，其特征在于：还包括一个用于支撑的轴承(23)，所述轴承(23)位于动力分流头体(6)下端。

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