CN103433568A

CN103433568A - 一种内齿圈成型铣齿机

Info

Publication number: CN103433568A
Application number: CN2013103362743A
Authority: CN
Inventors: 王斌; 邓效忠; 邓静; 张波; 吴孜越; 姬爱玲; 李更更; 李天兴; 李聚波
Original assignee: Henan University of Science and Technology
Current assignee: Henan University of Science and Technology
Priority date: 2013-08-05
Filing date: 2013-08-05
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2033-08-05
Also published as: CN103433568B

Abstract

一种内齿圈成型铣齿机，包括回转导轨部件、立柱部件、铣头部件、铣头支架、开有中心孔的圆盘形工件平台、平台支柱和工件支承，本发明中铣头部件的内置使得铣头不再悬伸，铣头部件刚性得到加强；铣头部件的内置使得机床加工范围的扩大只决定于工件平台上的水平导轨长度，打破了传统机床加工规格决定于回转工作台尺寸的限制。铣头部件的移动，避开了制造大规格回转工作台中必须的大规格涡轮涡杆副的难题；工件固定不动、铣头部件随着立柱部件回转的方式避免了大型齿轮加工中回转工作台中涡轮涡杆副冲击载荷大、容易磨损、不易精确定位的难题。

Description

一种内齿圈成型铣齿机

技术领域

本发明涉及一种齿轮加工机床，尤其是涉及一种内齿圈成型铣齿机。

背景技术

在传统的数控内齿圈成型铣齿机床中，工件安装于回转工作台上，回转工作台带动工件实现分齿运动。铣头部件悬挂于工件外部的立柱部件上，铣头部件可以上下运动。立柱部件安装在回转工作台外部的水平床身上，沿着水平导轨运动，铣头从工件外面悬伸进入内齿圈完成铣齿。这样的布局就要求立柱、铣头的刚性非常好，否则加工精度难以保证；由于受铣头悬伸长度的限制，使得每种规格的机床所能加工的最大最小齿圈的尺寸变化范围不大，导致内齿圈成型铣齿机床规格多；在这种机床布局中，对于大型内齿圈，加上多个工件支承，回转工作台的总承重往往达到数十吨，每次分齿后回转工作台的平稳、准确停止都依赖于涡轮涡杆副，这样导致涡轮涡杆副长期、频繁承受巨大的冲击载荷，这样势必导致涡轮涡杆副的磨损加速，降低分齿精度。尤其是分度运动采用闭环控制时，分度用的涡轮涡杆副的来回调整更加频繁，导致涡轮涡杆副的磨损严重，即便工作台部件设有静压卸荷、刹车阻尼机构，回转工作台的精度保持性也变得较差，这无疑对于齿轮加工精度影响很大。

发明内容

本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种内齿圈成型铣齿机，解决了机床所能加工的最大最小齿圈的尺寸变化范围小、铣头悬伸、涡轮涡杆副易磨损等问题。

本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：

一种内齿圈成型铣齿机，包括回转导轨部件、立柱部件、铣头部件、铣头支架、开有中心孔的圆盘形工件平台、平台支柱和工件支承，所述的回转导轨部件由上表面设置有导轨的回转平台、水平滑座、整体式底座、以及为回转平台和水平滑座提供动力的驱动装置组成，回转平台安装在整体式底座上，回转平台的回转中心与整体式底座的中心重合，水平滑座与回转平台上表面的导轨相配合连接，立柱部件固定在水平滑座上，铣头部件通过铣头支架固定在立柱部件的上端，工件平台固定在整体式底座圆周分布的平台支柱的上方，铣头部件穿过工件平台上的中心孔，工件支承径向滑动地设置在工件平台上表面，工件支承为复数个且沿工件平台周向均匀分布。

所述的驱动装置采用伺服电机I通过减速器I驱动涡轮涡杆副传动。

所述的立柱部件包括立柱座、外圆周面上开设有导向槽的圆形升降立柱、定位衬套、定向压块、滚珠丝杠副III、丝母座、减速器III和伺服电机III，圆形升降立柱滑动安装在立柱座中的定位衬套内，立柱座和定位衬套的侧壁上开设有定位孔，定向压块固定在定位孔内，并且与圆形升降立柱上的导向槽配合设置，伺服电机III固定在立柱座上，并通过减速器III带动滚珠丝杠副III转动，滚珠丝杠副III带动固定在圆形升降立柱上的丝母座运动。

所述的铣头部件包括铣头箱体、刀具、刀具轴、减速器IV、主轴电机、以及由多个中间传动轴和多个传动齿轮组成的传动机构，所述的主轴电机通过减速器IV带动传动机构，传动机构驱动刀具轴带动刀具工作。

所述的铣头支架的中心设有回转中心孔，铣头部件安装在回转中心孔内。

所述的水平滑座由其底部连接的滚珠丝杠副II驱动沿所述导轨滑动，滚珠丝杠副II由伺服电机II带动的减速器II驱动。

所述的涡轮涡杆副包括安装在整体式底座上的主动涡杆、从动涡杆、涡轮、锥齿轮组和消隙油缸，涡轮安装在回转平台下部，其旋转轴线与回转平台的回转轴线重合，主动涡杆和从动涡杆均与涡轮啮合，主动涡杆的一端通过锥齿轮组与从动涡杆的一端啮合，从动涡杆的另一端连接有消隙油缸，主动涡杆的另一端与减速器I的输出轴连接。

所述的工件支承上设置有用于固定工件的夹具。

本发明的有益效果是：由于采用了上述结构，铣头部件的内置使得铣头不再悬伸，铣头部件刚性得到加强；铣头部件的内置使得机床加工范围的扩大只决定于工件平台上的水平导轨长度，打破了传统机床加工规格决定于回转工作台尺寸的限制。铣头部件的移动，避开了制造大规格回转工作台中必须的大规格涡轮涡杆副的难题；工件固定不动、铣头部件随着立柱部件回转的方式避免了大型齿轮加工中回转工作台中涡轮涡杆副冲击载荷大、容易磨损、不易精确定位的难题。

附图说明

图1为本发明安装有工件的总体结构示意图；

图2为本发明回转导轨部件的结构示意图；

图3为本发明回转导轨部件沿涡杆轴所在平面的局部剖视图；

图4为本发明立柱部件的结构示意图；

图5为本发明装有刀具的铣头部件的结构示意图；

图6为图5中的A-A剖视图。

图示标记：1、铣头支架； 2、圆形升降立柱； 3、工件；4、工件支承；5、工件平台；6、平台支柱；7、整体式底座；8、水平滑座；9、回转平台；10、伺服电机I；11、减速器I；12、主动涡杆；13、中间传动装置；14、从动涡杆；15、伺服电机II；16、减速器 II；17、滚珠丝杠副II；18、涡轮；19、消隙油缸；20、伺服电机III；21、减速器III；22、滚珠丝杠副III；23、丝母座； 24、立柱座；25、定向压块；26、定位衬套；27、主轴电机；28、减速器IV； 29、铣头箱体；30、刀具轴；31、刀具；32、中间传动轴；33、传动齿轮。

具体实施方式

图中所示，具体实施方式如下：

一种内齿圈成型铣齿机，包括回转导轨部件、立柱部件、铣头部件、铣头支架1、开有中心孔的圆盘形工件平台5、平台支柱6和工件支承4，所述的回转导轨部件由上表面设置有导轨的回转平台9、水平滑座8、整体式底座7、以及为回转平台9和水平滑座8提供动力的驱动装置组成，回转平台9安装在整体式底座7上，回转平台9的回转中心与整体式底座7的中心重合，水平滑座8与回转平台9上表面的导轨相配合连接，立柱部件固定在水平滑座8上，铣头部件通过铣头支架1固定在立柱部件的上端，工件平台5固定在整体式底座7圆周分布的平台支柱6的上方，铣头部件穿过工件平台5上的中心孔，工件支承4径向滑动地设置在工件平台5上表面，工件支承4为复数个且沿工件平台5周向均匀分布。

所述的驱动装置采用伺服电机I10通过减速器I11驱动涡轮涡杆副传动。

所述的立柱部件包括立柱座24、外圆周面上开设有导向槽的圆形升降立柱2、定位衬套26、定向压块25、滚珠丝杠副III22、丝母座23、减速器III21和伺服电机III20，圆形升降立柱2滑动安装在立柱座24中的定位衬套26内，立柱座24和定位衬套26的侧壁上开设有定位孔，定向压块25固定在定位孔内，并且与圆形升降立柱2上的导向槽配合设置，伺服电机III20固定在立柱座24上，并通过减速器III21带动滚珠丝杠副III22转动，滚珠丝杠副III22带动固定在圆形升降立柱2上的丝母座23运动。

所述的铣头部件包括铣头箱体29、刀具31、刀具轴30、减速器IV28、主轴电机27、以及由多个中间传动轴32和多个传动齿轮33组成的传动机构，所述的主轴电机27通过减速器IV28带动传动机构，传动机构驱动刀具轴30带动刀具31工作。

所述的铣头支架1的中心设有回转中心孔，铣头部件安装在回转中心孔内。

所述的水平滑座8由其底部连接的滚珠丝杠副II17驱动沿所述导轨滑动，滚珠丝杠副II17由伺服电机II15带动的减速器II16驱动。

所述的涡轮涡杆副包括安装在整体式底座7上的主动涡杆12、从动涡杆14、涡轮18、锥齿轮组和消隙油缸19，涡轮18安装在回转平台9下部，其旋转轴线与回转平台9的回转轴线重合，主动涡杆12和从动涡杆14均与涡轮啮合，主动涡杆12的一端通过锥齿轮组与从动涡杆14的一端啮合，从动涡杆14的另一端连接有消隙油缸19，主动涡杆12的另一端与减速器I11的输出轴连接。

所述的工件支承4上设置有用于固定工件的夹具。

如图1所示为一种数控内齿圈成型铣齿机，包括回转导轨部件、立柱部件、铣头部件、铣头支架1、工件平台5、平台支柱6、工件支承4。立柱部件固定于回转导轨部件的水平滑座8上，根据要加工工件直径的大小，沿着导轨在X方向移动。铣头部件通过铣头安装支架1固定于升降立柱部件的圆形升降立柱2的顶部，随着圆形升降立柱2的升降沿Y向运动。铣头部件可以在铣头支架1的安装孔内回转，加工斜齿时铣头部件根据工件螺旋角的大小调整其回转角度。回转导轨部件的回转导轨平台9带着立柱部件、铣头部件绕着其回转中心回转，完成分齿运动。工件平台5通过平台支柱6和回转导轨部件的整体式底座7固连为一体。工件平台5上面安装工件支承4，根据工件3规格的不同可以选用长度不同的工件支承4，并通过夹具将工件固定在工件支承4上，工件支承4可以沿工件平台5的径向移动。

如图2、图3所示，回转导轨部件包括整体式底座7、回转平台9、主涡轮涡杆12、从涡轮涡杆14、涡轮18、消隙油缸19、中间传动装置13、水平滑座8、滚珠丝杆副II17、减速器II16和伺服电机II15。整体式底座7外部六个均布的精加工面用于安装平台支柱6，整体式底座7的内部设有圆形导轨，用于支承回转导轨平台9。回转导轨平台9和整体式底座7内部的圆形导轨同心，二者通过滚动轴承装置或者静压轴承装置连接。主涡轮涡杆12和从涡轮涡杆14安装于整体式底座7，主涡轮涡杆12和从动涡轮涡杆14共用一个涡轮18，该涡轮安装于回转平台9的下部，并和其同轴。从涡轮涡杆14的另外一端装有消隙油缸19。伺服电机I10通过减速器I11和主涡轮涡杆12连接。水平滑座8安装于回转平台9的导轨上，伺服电机II15、减速器II16、滚珠丝杆副II17安装于回转平台9上。

如图4所示，立柱部件包括立柱座24、圆形升降立柱2、定位衬套26、定向压块25、滚珠丝杠副III22、丝母座23、减速器III21、伺服电机III20。定位衬套26安装于立柱座24的内部，圆形升降立柱2安装于定位衬套26内部，二者同轴。为了增加刚度，圆形升降立柱2设计成双层结构，四周加工有导向面即为两个垂直面组成的导向槽。定向压块25固定于立柱座侧向凹槽内，和圆形升降立柱2的导向面配合。所述滚珠丝杠副III22的丝杠安装在立柱座侧面，滚珠丝杠副III22的丝母通过丝母座23和圆形升降立柱2连接。伺服电机III20通过减速器III21和滚珠丝杠副III22连接。

如图5、图6所示，铣头部件包括铣头箱体29、刀具轴30、中间传动轴32、传动齿轮33、减速器IV28、主轴电机27。刀具轴30、中间传动轴32、多个传动齿轮33安装于铣头箱体29内部，主轴电机27通过减速器IV28安装于铣头箱体29上部，刀具31安装于刀具轴30上。该实施例中的电机动力是通过两条传动链传递到刀具轴的。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所做的均等变化与改进等，均应仍属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims

1.一种内齿圈成型铣齿机，其特征在于：包括回转导轨部件、立柱部件、铣头部件、铣头支架（1）、开有中心孔的圆盘形工件平台（5）、平台支柱（6）和工件支承（4），所述的回转导轨部件由上表面设置有导轨的回转平台（9）、水平滑座（8）、整体式底座（7）、以及为回转平台（9）和水平滑座（8）提供动力的驱动装置组成，回转平台（9）安装在整体式底座（7）上，回转平台（9）的回转中心与整体式底座（7）的中心重合，水平滑座（8）与回转平台（9）上表面的导轨相配合连接，立柱部件固定在水平滑座（8）上，铣头部件通过铣头支架（1）固定在立柱部件的上端，工件平台（5）固定在整体式底座（7）圆周分布的平台支柱（6）的上方，铣头部件穿过工件平台（5）上的中心孔，工件支承（4）径向滑动地设置在工件平台（5）上表面，工件支承（4）为复数个且沿工件平台（5）周向均匀分布。

2.根据权利要求1所述的一种内齿圈成型铣齿机，其特征在于：所述的驱动装置采用伺服电机I（10）通过减速器I（11）驱动涡轮涡杆副传动。

3.根据权利要求1所述的一种内齿圈成型铣齿机，其特征在于：所述的立柱部件包括立柱座（24）、外圆周面上开设有导向槽的圆形升降立柱（2）、定位衬套（26）、定向压块（25）、滚珠丝杠副III（22）、丝母座（23）、减速器III（21）和伺服电机III（20），圆形升降立柱（2）滑动安装在立柱座（24）中的定位衬套（26）内，立柱座（24）和定位衬套（26）的侧壁上开设有定位孔，定向压块（25）固定在定位孔内，并且与圆形升降立柱（2）上的导向槽配合，伺服电机III（20）固定在立柱座（24）上，并通过减速器III（21）带动滚珠丝杠副III（22）转动，滚珠丝杠副III（22）带动固定在圆形升降立柱（2）上的丝母座（23）运动。

4.根据权利要求1所述的一种内齿圈成型铣齿机，其特征在于：所述的铣头部件包括铣头箱体（29）、刀具（31）、刀具轴（30）、减速器IV（28）、主轴电机（27）、以及由多个中间传动轴（32）和多个传动齿轮（33）组成的传动机构，所述的主轴电机（27）通过减速器IV（28）带动传动机构，传动机构驱动刀具轴（30）带动刀具（31）工作。

5.根据权利要求1所述的一种内齿圈成型铣齿机，其特征在于：所述的铣头支架（1）的中心设有回转中心孔，铣头部件安装在回转中心孔内。

6.根据权利要求1所述的一种内齿圈成型铣齿机，其特征在于：所述的水平滑座（8）由其底部连接的滚珠丝杠副II（17）驱动沿所述导轨滑动，滚珠丝杠副II（17）由伺服电机II（15）带动的减速器II（16）驱动。

7.根据权利要求2所述的一种内齿圈成型铣齿机，其特征在于：所述的涡轮涡杆副包括安装在整体式底座（7）上的主动涡杆（12）、从动涡杆（14）、涡轮（18）、锥齿轮组和消隙油缸（19），涡轮（18）安装在回转平台（9）下部，其旋转轴线与回转平台（9）的回转轴线重合，主动涡杆（12）和从动涡杆（14）均与涡轮啮合，主动涡杆（12）的一端通过锥齿轮组与从动涡杆（14）的一端啮合，从动涡杆（14）的另一端连接有消隙油缸（19），主动涡杆（12）的另一端与减速器I（11）的输出轴连接。

8.根据权利要求1所述的一种内齿圈成型铣齿机，其特征在于：所述的工件支承（4）上设置有用于固定工件的夹具。