CN103143789B - 一种齿轮加工机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种齿轮加工机床，包括床身（1）、立柱（2）、刀具箱（3）、滑台（4）、转台（5）和回转机构（6），所述立柱（2）沿第一水平方向可移动的安装于所述床身（1）；所述滑台（4）沿第二水平方向可移动的安装于所述床身（1）；所述刀具箱（3）沿竖直方向可移动的安装于所述立柱（2）；所述转台（5）可转动的安装于所述滑台（4）；所述回转机构（6）带动转台（5）转动，其驱动装置（6-1）设于所述滑台（4）。该机床结构简单、性能稳定可靠、效率高、占地面积小、防护与排屑容易，且工件和刀具装卸方便。

Description

一种齿轮加工机床

技术领域

本发明涉及数控加工设备技术领域，特别是用于加工锥形和准双曲面齿轮的齿轮加工机床。

背景技术

现有螺旋锥齿轮加工设备主要有机械型螺旋锥齿轮加工机床和数控螺旋锥齿轮加工机床两大类，其中机械型螺旋锥齿轮加工机床的结构和调整最为复杂，因此数控螺旋锥齿轮加工机床的应用越来越广泛。

请参考图1，图1为现有数控螺旋锥齿轮加工机床的结构示意图。

如图所示，此类数控机床利用计算机直接控制三个直线轴（即X、Y、Z轴）和三个转动轴（即A、B、C轴），以模拟机械型螺旋锥齿轮的加工运动，从而加工出螺旋锥齿轮。

数控螺旋锥齿轮加工机床将复杂的机械结构转换为软件控制，实现了螺旋锥齿轮加工的信息化和智能化。上述结构是用刀具箱24沿Y轴，工件箱28沿X轴的联动来模拟刀具绕摇台轴线的回转，将刀倾机构的功能改为B轴23的摆动来实现。这种结构没有充分发挥数控技术的优势，存在以下主要缺陷：

其一，由于回转机构的驱动电机设置于转台，因此Z轴滑台22上需安装一个扇形大摩擦轮（图中未示出），依靠电机驱动的小摩擦轮在大摩擦轮上的转动来带动工件箱28（即转台）回转，其加工的工艺性不好，而且摩擦轮容易打滑。

其二，由于大摩擦轮并不转动，其安装在工件箱28上驱动小摩擦轮转动的传动机构，导致床身很宽，不仅占地面积大，且操作者上下工件不方便。

其三，工件箱28的所有重量都集中在大摩擦轮上，卸荷比较困难。

其四，直线轴Y方向的刀具箱24在龙门架25上作垂直运动，带动刀具箱24运动的丝杠没有穿过刀具箱24，采用丝杠螺母不转，丝杠转动的结构，导致丝杠需要特殊订制，且螺母受力过大容易脱落，伺服电机和液压平衡油缸竖起很高，机床高度过高、防护困难。

公开号为CN1457279的专利申请公开说明书记载了一种生产锥齿轮的机器。该机器将刀具主轴和工件主轴设计在一个立柱上，其结构不仅导致制造成本高，而且装配的工艺性不好。

公开号为CN101508039的专利申请公开说明书记载了一种生产锥齿轮的机器。该机器由于立柱不动，刀具箱通过层层叠加的滑板安装在立柱上，为了能让安装于水平滑台上的刀具箱上的刀具加工到工件，不得不将刀具主轴进行加长，从而加大了刀具受力点与主轴轴承支撑距离的悬伸比，导致刀具主轴刚性降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种齿轮加工机床。该机床结构简单、性能稳定可靠、效率高、占地面积小、防护与排屑容易，且工件和刀具装卸方便。

为了实现上述目的，本发明提供一种齿轮加工机床，包括床身、立柱、刀具箱、滑台、转台和回转机构，所述立柱沿第一水平方向可移动的安装于所述床身；所述滑台沿第二水平方向可移动的安装于所述床身；所述刀具箱沿竖直方向可移动的安装于所述立柱；所述转台可转动的安装于所述滑台；所述回转机构带动转台转动，其驱动装置设于所述滑台。

优选地，所述转台设有第一传动件，所述驱动装置通过第二传动件与第一传动件传动连接。

优选地，所述第一传动件为部分齿圈，其圆心与所述转台的回转中心相重合，其弧长与所述转台的回转范围相适配；

所述第二传动件为齿轮，所述齿轮与齿圈啮合传动。

优选地，所述刀具箱的驱动轴位于所述立柱的前部并纵向穿过刀具箱，其丝杠为主动件、螺母为从动件。

优选地，所述床身的作业台周边设有防漏槽。

优选地，所述转台通过导轨面机构、静压机构或卸荷轮机构支撑于所述滑台。

优选地，所述床身呈“L”形。

优选地，所述转台上设有工件主轴，其轴线与所述转台的回转轴线相垂直；

所述工件主轴的一端设有安装被加工工件的工件承载台，另一端或中间位置与设于转台中的工件主轴驱动装置连接。

优选地，所述刀具箱上设有与所述第二水平方向平行的刀具主轴；

所述刀具主轴的一端设有安装刀具的刀具座，另一端或中间位置与设于刀具箱中的刀具主轴驱动装置连接。

优选地，具体为铣齿机或磨齿机。

本发明在现有技术的基础上作了进一步改进，其回转机构的驱动装置不再设置于转台，而是设置于滑台，由于转台的驱动装置安装在滑台上，因此可节省很大的安装空间，床身可以设计成L形，使操作者更加接近工件加工位置，工件和刀具装卸方便；另外，由于取消了大摩擦轮，因此转台重量的支撑可以设计成导轨面支撑、静压支撑、卸荷轮支撑等多种结构形式，与现有技术相比，具有结构简单、性能稳定可靠、效率高、占地面积小、防护与排屑容易等有益效果。

在一种优选方案中，所述刀具箱的驱动轴位于所述立柱的前部并纵向穿过刀具箱，其丝杠为主动部件、螺母为从动部件。该丝杠机构的丝杠不需要特殊订制，螺母受力合理，整体高度相对较低，不会导致机床高度过高，且易于防护。

在另一种优选方案中，所述床身的作业台周边设有防漏槽。通过防漏槽可有效避免冷却油等液体泄漏而造成对工作环境的污染。

附图说明

图1为现有数控螺旋锥齿轮加工机床的结构示意图；

图2为本发明所提供齿轮加工机床的一种具体实施方式的结构示意图；

图3为图2中A部位的局部放大图；

图4为图2中B部位的局部放大图；

图5为图2所示齿轮加工机床另一角度的结构示意图；

图6为图5中C部位的局部放大图。

图1中：

21.床身22.Z轴滑台23.B轴24.刀具箱25.龙门架26.刀具27.工件28.工件箱

图2至图6中：

1.床身1-1.防漏槽2.立柱3.刀具箱3-1.刀具主轴3-2.刀具座4.滑台5.转台5-1.工件主轴5-2.工件承载台6.回转机构6-1.驱动装置7.第一直线驱动轴8.第二直线驱动轴9.第三直线驱动轴10.回转轴11.齿圈12.齿轮13.丝杠

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图2、图5，图2为本发明所提供齿轮加工机床的一种具体实施方式的结构示意图；图5为图2所示齿轮加工机床另一角度的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本发明提供的齿轮加工机床为铣齿机或磨齿机，主要由床身1、立柱2、刀具箱3、滑台4、转台5和回转机构6等部分构成。

立柱2可移动的安装于床身1，滑台4可移动的安装于床身1，刀具箱3可移动的安装于立柱2，立柱2、滑台4和刀具箱3最多可在三个不同的方向上彼此相对平移。

具体地，三个不同的方向彼此垂直，立柱2由第一直线驱动轴7驱动相对于床身1沿第一水平方向（X轴）移动，滑台4由第二直线驱动轴8驱动相对于床身1沿第二水平方向（Z轴）移动，刀具箱3由第三直线驱动轴9驱动相对于立柱2沿一竖直方向（Y轴）移动。

刀具箱3内设有平行于Z轴的刀具主轴3-1（即C轴），转台5通过回转轴10可转动的安装于滑台4，其上设有与回转轴线垂直的工件主轴5-1（即A轴），工件主轴5-1可以绕转台5的回转轴10（即B轴）相对于刀具主轴3-1以角度方式运动。

工件主轴5-1的一端设有安装被加工工件的工件承载台5-2，另一端或中间位置与设于转台5中的工件主轴驱动装置连接。将工件安装在工件承载台5-2上，使工件绕工件主轴5-1的轴线转动。

刀具主轴3-1的一端设有安装刀具的刀具座3-2，另一端或中间位置与设于刀具箱3中的刀具主轴驱动装置连接。将刀具安装在刀具座3-2上，使刀具绕刀具主轴3-1的轴线转动。

请一并参考图3、图6，图3为图2中A部位的局部放大图；图6为图5中C部位的局部放大图。

转台5设置有回转机构6，回转机构6带动转台5绕回转轴10转动，回转机构6的驱动装置6-1设于滑台4上。

具体地，在转台5上安装有一个直径较小的齿圈11，其圆心与转台5的回转中心相重合，弧长与转台5的回转范围相适配，驱动装置6-1通过齿轮12与齿圈11啮合传动。

由于驱动装置6-1安装在滑台4上，因此可节省很大的安装空间，床身1可以设计成“L”形，使操作者更加接近工件加工位置，工件和刀具装卸方便；另外，由于取消了大摩擦轮，因此转台重量的支撑可以设计成导轨面支撑、静压支撑、卸荷轮支撑等多种结构形式。具有结构简单、性能稳定可靠、效率高、占地面积小、防护与排屑容易等优点。

请参考图4，图4为图2中B部位的局部放大图。

刀具箱3的驱动轴位于立柱2的前部并纵向穿过刀具箱3，其丝杠13为主动件、螺母为从动件，运行时丝杠13转动，而螺母并不转动。该丝杠机构的丝杠不需要特殊订制，螺母受力合理，整体高度相对较低，不会导致机床高度过高，且易于防护。

此外，床身1的作业台周边设有防漏槽1-1，通过防漏槽1-1可有效避免冷却油等液体泄漏而造成对工作环境的污染。

本发明的技术原理：螺旋锥齿轮在加工过程中，其齿面的形成取决于刀具和工件的相对运动，而刀具与工件的相对位置完成由三个直线驱动轴，即第一直线驱动轴7、第二直线驱动轴8、第三直线驱动轴9和三个转动轴，即转台回转轴10、刀具主轴3-1、工具主轴5-1来确定，六轴的设定只要保证刀具和工件能处于任何需要的相对位置即可。本发明在研究了三个直线驱动轴和三个回转轴的各种可能的设定方式并分析其优缺点后确定。

本发明加工螺旋锥齿轮的过程如下：

步骤1：在刀具箱3的刀具主轴3-1上安装好刀具，在工件主轴5-1上的工件承载台5-2安装好螺旋锥齿轮，启动程序后计算机首先控制转台5，带动工件主轴5-1绕回转轴10回转一定角度，回转角度的大小就是螺旋锥齿轮刚开始加工时的轮坯安装角。

步骤2：计算机控制水平滑台沿Z轴运动、水平立柱2沿X轴运动，刀具箱3沿Y轴运动，将刀具快速移动到齿轮加工的启始位置，刀具按给定的速度回转，如湿切需要开启冷却液。

步骤3：在程序控制下，回转轴10、第一直线驱动轴7、第二直线驱动轴8、第三直线驱动轴9、工件主轴5-1五轴联动使刀具和被加工工件做啮合的展成运动以加工出齿面。

步骤4：一个齿槽加工好之后，滑台带着工件沿Z轴方向水平后退使被加工工件与刀具脱离接触，工件主轴旋转使齿轮分度到第二个轮齿加工的起始位置，然后X、Y、Z、B各轴在不发生干涉的原则下快速退回到齿轮加工的起始位置。

步骤5：加工第二个齿槽，如此循环往复，直到加工完成所有的轮齿。

步骤6：各轴都回到原始位置，（工作门打开后）工作人员取下加工好的齿轮并换上待加工的齿轮。

如果是数控磨齿机，在预备时间或加工过程中还要利用砂轮修整器来修整砂轮。

上述齿轮加工机床仅是本发明的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

以上对本发明所提供的齿轮加工机床进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种齿轮加工机床，包括床身(1)、立柱(2)、刀具箱(3)、滑台(4)、转台(5)和回转机构(6)，所述立柱(2)沿第一水平方向可移动的安装于所述床身(1)；所述滑台(4)沿第二水平方向可移动的安装于所述床身(1)；所述刀具箱(3)沿竖直方向可移动的安装于所述立柱(2)；所述转台(5)可转动的安装于所述滑台(4)；所述回转机构(6)带动转台(5)转动，其驱动装置(6-1)设于所述滑台(4)；

所述转台(5)设有第一传动件，所述驱动装置(6-1)通过第二传动件与第一传动件传动连接；

所述第一传动件为部分齿圈(11)，其圆心与所述转台(5)的回转中心相重合，其弧长与所述转台(5)的回转范围相适配；

所述第二传动件为齿轮(12)，所述齿轮(12)与齿圈(11)啮合传动；

所述刀具箱(3)的驱动轴位于所述立柱(2)的前部并纵向穿过刀具箱(3)，其丝杠(13)为主动件、螺母为从动件；

所述转台(5)上设有工件主轴(5-1)，其轴线与所述转台(5)的回转轴(10)相垂直；

所述工件主轴(5-1)的一端设有安装被加工工件的工件承载台(5-2)，另一端或中间位置与设于转台(5)中的工件主轴驱动装置连接；

所述刀具箱(3)上设有与所述第二水平方向平行的刀具主轴(3-1)；

所述刀具主轴(3-1)的一端设有安装刀具的刀具座(3-2)，另一端或中间位置与设于刀具箱(3)中的刀具主轴驱动装置连接。

2.根据权利要求1所述的齿轮加工机床，其特征在于，所述床身(1)的作业台周边设有防漏槽(1-1)。

3.根据权利要求1所述的齿轮加工机床，其特征在于，所述转台(5)通过导轨面机构、静压机构或卸荷轮机构支撑于所述滑台(4)。

4.根据权利要求1所述的齿轮加工机床，其特征在于，所述床身(1)呈“L”形。

5.根据权利要求1至4任一项所述的齿轮加工机床，其特征在于，具体为铣齿机或磨齿机。