CN103192140B - 一种干湿切卧式数控滚齿机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及数控滚齿机，特别涉及一种干湿切卧式数控滚齿机。本发明是通过以下技术方案得以实现的：一种干湿切卧式数控滚齿机，包括主机、电柜、液压站、自动排屑机构；主机包括工件安装组件、刀架组件、水平轴向进给机构、水平径向进给机构；刀架组件包括刀具回转机构、刀架回转机构、自动窜刀机构，工件安装组件包括工件回转机构；该种滚齿机还包括自动上下料机构，自动上下料机构包括滑台、滑动连接于滑台用于夹取工件的机械手组件、带动机械手组件滑动于滑台的送料交流伺服电机；工作安装组件还包括尾架进给机构。本发明通过8轴联动，实现工件上料经滚齿加工至落料的全自动化操作。
Description
技术领域
本发明涉及数控滚齿机，特别涉及一种干湿切卧式数控滚齿机。
背景技术
现有技术中的滚齿机，如授权公告号为CN202591751U的实用新型专利所公开的一种数控滚齿机，通过四轴或五轴数控联动，可以滚切小模数圆柱直齿轮或斜齿圆柱齿轮等，其包括床身、大立柱、工作台、刀架和滑板；所述刀架安装有伺服电机Ⅱ，所述伺服电机Ⅱ通过主轴齿轮减速器控制主轴切削运动，即B轴；所述床身安装有伺服电机Ⅲ，所述伺服电机Ⅲ通过径向进给蜗杆减速器控制工作台完成径向进给运动，即X轴；所述工作台安装有伺服电机Ⅳ，所述伺服电机Ⅳ通过分度蜗杆蜗轮减速器连接径向进给滚珠丝杠副控制工作台上的转台转动，即C轴。
上述技术方案虽能完成滚齿操作，但其自动化程度不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种干湿切卧式数控滚齿机，通过8轴联动，实现工件上料经滚齿加工至落料的全自动化操作。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种干湿切卧式数控滚齿机，包括主机、电柜、液压站、自动排屑机构；所述主机包括工件安装组件、刀架组件、使所述刀架组件产生水平轴向位移的水平轴向进给机构、使所述刀架组件产生径向位移的水平径向进给机构；所述刀架组件包括刀具回转机构、刀架回转机构、自动窜刀机构，所述工件安装组件包括工件回转机构；该种滚齿机还包括自动上下料机构，所述自动上下料机构包括滑台、滑动连接于所述滑台用于夹取工件的机械手组件、带动所述机械手组件滑动于所述滑台的送料交流伺服电机；所述工作安装组件还包括尾架进给机构。
作为本发明的优选，所述尾架进给机构包括尾架交流伺服电机、连接于所述尾架交流伺服电机的尾架弹性联轴节、连接于所述弹性联轴节的尾架滚珠丝杆。
作为本发明的优选，所述自动上下料机构还包括上料输送机构和下料输送机构；所述上料输送机构包括第一支架、设于所述第一支架上的链轮、传动连接于所述链轮上的链条、带动所述链轮转动的分割器、为所述分割器提供动力的电机、设于所述电机与所述分割器之间的联轴器、设于所述第一支架一端的第一摇架、用于转动所述第一摇架的第一回转气缸、设于所述第一摇架用于夹取工件的上料双轴气缸；所述链条上设有工件放置座，所述工件放置座为固定于所述链条且一端具有凹口的放置片。
作为本发明的优选，所述下料输送机构包括第二支架、设于所述第二支架上的电滚筒、设于所述电滚筒上能够由所述电滚筒带动的平皮带、设于所述第二支架一端的第二摇架、用于转动所述第二摇架的第二回转气缸、设于所述第二摇架用于夹取工件的落料双轴气缸。
作为本发明的优选，所述机械手组件包括滑动连接于所述滑台的滑块、设于所述滑块上的机械手；所述机械手包括设于所述滑块的三轴气缸、设于所述三轴气缸的工件钳。
作为本发明的优选，所述机械手具有两个，为上料机械手及落料机械手。
作为本发明的优选，所述水平轴向进给机构包括轴向交流伺服电机、轴向弹性联轴节、轴向滚珠丝杆付；所述水平径向进给机构包括径向交流伺服电机、径向弹性联轴节、径向滚珠丝杆付。
作为本发明的优选，所述工件安装组件包括主轴箱，所述主轴箱包括主轴箱体、设于所述主轴箱体一侧的夹紧油缸、设于所述主轴箱体另一侧的夹具、连接于所述夹紧油缸与所述夹具之间的拉杆、套于所述拉杆外的工件回转主轴、套于所述工件回转主轴上的支承轴承、套于所述工件回转主轴上的分度齿轮、设于所述主轴箱体通过传动齿轮与所述分度齿轮传动连接的工件回转交流伺服电机；所述工件回转交流伺服电机、传动齿轮及分度齿轮构成所述工件回转机构。
作为本发明的优选，所述工件安装组件包括尾架，所述尾架包括底座、滑动设于所述底座上的尾架体、设于所述尾架体上的套筒、套于所述套筒的顶尖、设于所述顶尖尾端与所述尾架体内壁的调节弹簧、设于所述底座一侧的支承板、设于所述支承板与所述尾架体之间的尾架直线导轨付、设于所述支承板的尾架交流伺服电机、连接于所述尾架交流伺服电机的尾架弹性联轴节、连接于所述尾架弹性联轴节与所述尾架体之间的尾架滚珠丝杆；所述尾架交流伺服电机、尾架弹性联轴节及尾架滚珠丝杆构成尾架进给机构。
作为本发明的优选，所述刀架组件包括刀架体、设于所述刀架体上的切向滑板座、设于所述刀架体上的切向滑板锁紧机构、设于所述切向滑板座与所述切向滑板锁紧机构之间的刀架直线导轨付、设于所述刀架体一侧的刀具回转交流伺服电机、与所述刀具回转交流伺服电机传动连接的右旋斜齿轮及左旋大齿轮、与所述左旋大齿轮传动连接的刀具回转主轴、设于所述刀架体的辅助支承、设于所述辅助支承与所述刀具回转主轴之间的刀具、设于所述刀架体上且轴向联动于所述刀具的窜刀丝杆座、设于所述刀架体的伺服窜刀电机、连接于所述伺服窜刀电机的窜刀弹性联轴节、设于所述窜刀弹性联轴节与所述窜刀丝杆座之间的窜刀滚珠丝杆；所述伺服窜刀电机、窜刀弹性联轴节与窜刀滚珠丝杆构成自动窜刀机构；所述右旋斜齿轮、左旋大齿轮及刀具回转交流伺服电机构成刀具回转机构。
综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明精密度高，自动化程度高，采用8轴联动方式实现工件自上料经滚齿加工至落料的全自动化操作；所述的8轴，即为水平轴向进给机构、水平径向进给机构、刀具回转机构、刀架回转机构、自动窜刀机构、工件回转机构、尾架进给机构、自动上下料机构；加工时，先通过自动上下料机构将工件置于主轴箱的夹具，通过夹紧油缸夹紧，再通过尾架交流伺服电机，使顶尖顶紧工件，再通过刀架回转机构对刀，进而使轴向移动机构、径向移动机构、刀具回转机构、工件回转机构相配合实现滚齿加工，为提高刀具的使用寿命，减少刀具更换的频率，在刀具的轴向上往往并排设有多个刀齿，在其中一个刀齿磨损后，可通过自动窜刀机构，使用另外一个刀齿进行加工；加工完毕后，通过尾架交流伺服电机使顶尖松开工件，机械手夹住工件，此时，通过夹紧油缸使夹具松开工件 ，从而使机械手夹取工件，而另一机械手而正好再次送上待加工工件，已加工好的工件由机械手输送至落料双轴气缸，再通过落料回转气缸将该工件放至平皮带；本发明刀具回转主轴采用交流伺服电机驱动，结构紧凑，体积小，且一般还设有特殊冷却装置以消除伺服电机由于频繁转向而产生的高热问题，保证刀具主轴回转均匀、换向自如；水平径向进给和尾架进给机构、刀架回转机构都采用高刚度直线导轨付，从而降低导轨摩擦系数，一 般使导轨摩擦系数小于0.015，使导轨的耐用度提高，保证运动精度；为保证刀具回转主轴、轴承及工件回转主轴、轴承之间持续运动的精度，均采用循环油润滑，通过热交换，控制轴承高速回转时产生的较高温升；本发明所有运动付都设置无触点开关进行控制，并在程序中设置多道软限位和相互自锁程序，从而提高本发明的安全性；为适应干湿切两种工作模式，还设置有两套冷却系统，湿切时采用油冷却刀具和冲洗铁屑，干切时采用气冷刀具和清除铁屑；本发明还可配有两套排屑装置，湿切时，铁屑和冷却液通过磁性分离，铁屑排到铁屑箱中，冷却油通过过滤返回到冷却箱中，循环利用；干切时铁屑直接通过磁性排屑口排到铁屑箱中；本发明采用全封闭防护，地面无油液污染，无飞溅出的铁屑，环境洁净无污染，人机关系好。
附图说明
图1是实施例整体示意图
图2是实施例侧视图；
图3是实施例8轴联动示意图；
图4是实施例主轴箱结构示意图；
图5是实施例尾架结构示意图；
图6是实施例刀架正视图；
图7是实施例刀架视面剖视图；
图8实施例自动上下料机构示意图；
图9是实施例上料输送机构侧视图；
图10是图9中A部放大图；
图11是实施例中机械手侧视图；
图12是实施例中机械手正视图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例：如图1-12所示，一种干湿切卧式数控滚齿机，包括主机1、电柜2、液压站3、自动排屑机构4、自动上下料机构5。
主机1包括工件安装组件、刀架组件、使刀架组件产生水平轴向位移的水平轴向进给机构、使刀架组件产生径向位移的水平径向进给机构；刀架组件包括刀具回转机构、刀架回转机构、自动窜刀机构，工件安装组件包括工件回转机构及尾架进给机构。
工件安装组件包括主轴箱，主轴箱包括主轴箱体121，在主轴箱体121的一侧设有夹紧油缸122，在主轴箱体121的另一侧设有夹具123，夹紧油缸122与夹具123之间连接有拉杆124，拉杆124外套有工件回转主轴125，工件回转主轴125外套设有支承轴承129，在工件回转主轴125上还套设有与工件回转主轴125传动连接的分度齿轮126，在主轴箱体121位于夹紧油缸122的下部设有通过传动齿轮127与分度齿轮126传动连接的工件回转交流伺服电机128；其中，工件回转交流伺服电机128、传动齿轮127及分度齿轮126构成工件回转机构；在工件回转主轴125高速运转时，支承轴承129和分度齿轮126都采用循环油润滑，一方面循环油起润滑作用，另一方面通过热交换带走热量控制温升，使工件回转主轴126和分度齿轮126能持续保持高精度；同时还设有消隙机构120，使分度齿轮126与传动齿轮127不论是正转还是反转，都能做到无间隙，有利于保持工件分度精度。
工件安装组件包括尾架，尾架包括底座115，底座115上滑动设有尾架体116，尾架体116上设有套筒117，套筒117设有顶尖111，在顶尖111尾端与尾架体116内壁之间设有调节弹簧118，底座115的一侧设有支承板119，支承板119上设有尾架交流伺服电机112，尾架交流伺服电机112上连接有尾架弹性联轴节113，在尾架弹性联轴节113与尾架体116之间连接有尾架滚珠丝杆114，在支承板119与尾架体116之间设有尾架直线导轨付1151；尾架交流伺服电机112、尾架弹性联轴节113及尾架滚珠丝杆114构成尾架进给机构；由于调节弹簧118的设置，顶尖111顶紧工件时不是刚性接触而是弹性接触，在加工过程中，顶尖111不但起辅助支撑作用，而且还要不破坏工件的顶针孔；同时顶尖111的顶紧或放松采用交流伺服电机驱动，从而便于与其它数控轴联动，有利于实现加工自动化。
刀架组件包括刀架体151，在刀架体151上设有构成用于对刀的刀架回转机构的切向滑板座152、切向滑板锁紧机构153与刀架直线导轨付154；刀架回转机构还包括刀架回转交流伺服电机1521、右旋蜗杆1522及刀架回转右旋斜齿轮1523；在刀架体151一侧设有刀具回转交流伺服电机155，刀具回转交流伺服电机155传动连接有右旋斜齿轮156及左旋大齿轮157，左旋大齿轮157传动连接有刀具回转主轴158，在刀具回转主轴158上套有主轴轴承1581，在刀具回转主轴158上还依次套有内隔套1582及外隔套1583；刀架体151上还设有辅助支承159，在辅助支承159与刀具回转主轴158之间设有刀具160，刀具160为硬质合金滚刀；在刀架体151上设有轴向联动于刀具160的窜刀丝杆座161，刀架体151上还设有伺服窜刀电机162，在伺服窜刀电机162上设有窜刀弹性联轴节163，在窜刀弹性联轴节163与窜刀丝杆座161之间设有窜刀滚珠丝杆164；伺服窜刀电机162与窜刀滚珠丝杆164构成自动窜刀机构；右旋斜齿轮156、左旋大齿轮157及刀具回转交流伺服电机155构成刀具回转机构；采用交流伺服电机驱动刀具回转主轴158，由于交流伺服电机长时间高速运转且频繁换向会严重发热，使得伺服电机容易损坏，因此在刀架体151上还设有风冷装置165，对伺服电机不断进行风冷，使其温升保持在一定允许范围；刀具回转主轴1581及右旋斜齿轮156、左旋大齿轮157都采用循环油润滑，一方面起润滑作用，另一方面通过润滑过程中的热交换，使刀具回转主轴1581在高速运转中保持恒温，保证其高精度。
自动上下料机构5包括上料输送机构和下料输送机构，上料输送机构包括第一支架541、设于第一支架541上的链轮542、传动连接于链轮542上的链条543、带动链轮542转动的分割器544、为分割器544提供动力的电机545、设于电机545与分割器544之间的联轴器546、设于第一支架541一端的第一摇架548、用于转动第一摇架548的第一回转气缸549、设于第一摇架548用于夹取工件的上料双轴气缸547；链条543上设有工件放置座，工件放置座为固定于链条543且一端具有凹口54311的放置片5431；下料输送机构包括第二支架551、设于第二支架551上的电滚筒552、设于电滚筒552上能够由电滚筒552带动的平皮带553、设于第二支架551一端的第二摇架554、用于转动第二摇架554的第二回转气缸555、设于第二摇架554用于夹取工件的落料双轴气缸556；自动上下料机构包括滑台51、滑动连接于滑台51用于夹取工件的机械手组件52、带动机械手组件52滑动于所述滑台51的送料交流伺服电机53；机械手组件52包括滑动连接于滑台51的滑块521，在滑块521上设有两个机械手，分别为上料机械手与落料机械手；两个机械手都包括设于滑块521的三轴气缸5221、设于三轴气缸5221的工件钳5222。
水平轴向进给机构包括轴向交流伺服电机131、轴向弹性联轴节132、轴向滚珠丝杆付133；水平径向进给机构包括径向交流伺服电机141、径向弹性联轴节142、径向滚珠丝杆付143。
本实施例通过8轴联动，所述的8轴分别为水平轴向进给机构、水平径向进给机构、刀具回转机构、刀架回转机构、自动窜刀机构、工件回转机构、尾架进给机构、自动上下料机构中的机械手进给机构。
Claims (8)
1.一种干湿切卧式数控滚齿机，包括主机（1）、电柜（2）、液压站（3）、自动排屑机构（4）；所述主机（1）包括工件安装组件、刀架组件、使所述刀架组件产生水平轴向位移的水平轴向进给机构、使所述刀架组件产生径向位移的水平径向进给机构；所述刀架组件包括刀具回转机构、刀架回转机构、自动窜刀机构，所述工件安装组件包括工件回转机构；其特征在于，该种滚齿机还包括自动上下料机构（5），所述自动上下料机构包括滑台（51）、滑动连接于所述滑台（51）用于夹取工件的机械手组件（52）、带动所述机械手组件（52）滑动于所述滑台（51）的送料交流伺服电机（53）；所述工作安装组件还包括尾架进给机构；
所述尾架进给机构包括尾架交流伺服电机（112）、连接于所述尾架交流伺服电机（112）的尾架弹性联轴节（113）、连接于所述弹性联轴节（113）的尾架滚珠丝杆（114）；
所述水平轴向进给机构包括轴向交流伺服电机（131）、轴向弹性联轴节（132）、轴向滚珠丝杆付（133）；所述水平径向进给机构包括径向交流伺服电机（141）、径向弹性联轴节（142）、径向滚珠丝杆付（143）。
2.根据权利要求1所述的一种干湿切卧式数控滚齿机，其特征在于，所述自动上下料机构（5）还包括上料输送机构和下料输送机构；所述上料输送机构包括第一支架（541）、设于所述第一支架（541）上的链轮（542）、传动连接于所述链轮（542）上的链条（543）、带动所述链轮（542）转动的分割器（544）、为所述分割器（544）提供动力的电机（545）、设于所述电机（545）与所述分割器（544）之间的联轴器（546）、设于所述第一支架（541）一端的第一摇架（548）、用于转动所述第一摇架（548）的第一回转气缸（549）、设于所述第一摇架（548）用于夹取工件的上料双轴气缸（547）；所述链条（543）上设有工件放置座，所述工件放置座为固定于所述链条（543）且一端具有凹口（54311）的放置片（5431）。
3.根据权利要求2所述的一种干湿切卧式数控滚齿机，其特征在于，所述下料输送机构包括第二支架（551）、设于所述第二支架（551）上的电滚筒（552）、设于所述电滚筒（552）上能够由所述电滚筒（552）带动的平皮带（553）、设于所述第二支架（551）一端的第二摇架（554）、用于转动所述第二摇架（554）的第二回转气缸（555）、设于所述第二摇架（554）用于夹取工件的落料双轴气缸（556）。
4.根据权利要求1所述的一种干湿切卧式数控滚齿机，其特征在于，所述机械手组件（52）包括滑动连接于所述滑台（51）的滑块（521）、设于所述滑块（521）上的机械手（522）；所述机械手（522）包括设于所述滑块（521）的三轴气缸（5221）、设于所述三轴气缸（5221）的工件钳（5222）。
5.根据权利要求4所述的一种干湿切卧式数控滚齿机，其特征在于，所述机械手（522）具有两个，为上料机械手及落料机械手。
6.根据权利要求1所述的一种干湿切卧式数控滚齿机，其特征在于，所述工件安装组件包括主轴箱，所述主轴箱包括主轴箱体（121）、设于所述主轴箱体（121）一侧的夹紧油缸（122）、设于所述主轴箱体（121）另一侧的夹具（123）、连接于所述夹紧油缸（122）与所述夹具（123）之间的拉杆（124）、套于所述拉杆（124）外的工件回转主轴（125）、套于所述工件回转主轴（125）上的支承轴承（129）、套于所述工件回转主轴（125）上的分度齿轮（126）、设于所述主轴箱体（121）通过传动齿轮（127）与所述分度齿轮（126）传动连接的工件回转交流伺服电机（128）；所述工件回转交流伺服电机（128）、传动齿轮（127）及分度齿轮（126）构成所述工件回转机构。
7.根据权利要求1所述的一种干湿切卧式数控滚齿机，其特征在于，所述工件安装组件包括尾架，所述尾架包括底座（115）、滑动设于所述底座（115）上的尾架体（116）、设于所述尾架体（116）上的套筒（117）、套于所述套筒（117）的顶尖（111）、设于所述顶尖（111）尾端与所述尾架体（116）内壁的调节弹簧（118）、设于所述底座（115）一侧的支承板（119）、设于所述支承板（119）与所述尾架体（116）之间的尾架直线导轨付（1151）、设于所述支承板（119）的尾架交流伺服电机（112）、连接于所述尾架交流伺服电机（112）的尾架弹性联轴节（113）、连接于所述尾架弹性联轴节（113）与所述尾架体（116）之间的尾架滚珠丝杆（114）；所述尾架交流伺服电机（112）、尾架弹性联轴节（113）及尾架滚珠丝杆（114）构成尾架进给机构。
8.根据权利要求1所述的一种干湿切卧式数控滚齿机，其特征在于，所述刀架组件包括刀架体（151）、设于所述刀架体（151）上的切向滑板座（152）、设于所述刀架体（151）上的切向滑板锁紧机构（153）、设于所述切向滑板座（152）与所述切向滑板锁紧机构（153）之间的刀架直线导轨付（154）、设于所述刀架体（151）一侧的刀具回转交流伺服电机（155）、与所述刀具回转交流伺服电机（155）传动连接的右旋斜齿轮（156）及左旋大齿轮（157）、与所述左旋大齿轮（157）传动连接的刀具回转主轴（158）、设于所述刀架体（151）的辅助支承（159）、设于所述辅助支承（159）与所述刀具回转主轴（158）之间的刀具（160）、设于所述刀架体（151）上且轴向联动于所述刀具（160）的窜刀丝杆座（161）、设于所述刀架体（151）的伺服窜刀电机（162）、连接于所述伺服窜刀电机（162）的窜刀弹性联轴节（163）、设于所述窜刀弹性联轴节（163）与所述窜刀丝杆座（161）之间的窜刀滚珠丝杆（164）；所述伺服窜刀电机（162）与窜刀滚珠丝杆（164）构成自动窜刀机构；所述右旋斜齿轮（156）、左旋大齿轮（157）及刀具回转交流伺服电机（155）构成刀具回转机构。
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