CN103464832B - 多功能数控磨齿机床 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多功能数控磨齿机床，包括床身和控制个装置工作的数控系统，床身上设有纵向滑台和横向滑台，横向滑台上安装有立柱，立柱上安装有竖直滑台，竖直滑台上安装有磨头组件，纵向滑台与床身之间设有纵向滑动机构，横向滑台与床身之间设有横向滑动机构，竖直滑台与立柱之间设有竖直滑动机构，磨头组件包括砂轮磨头和驱动砂轮磨头转动的电机。本发明的多功能数控磨齿机床采用全数控化控制，数控系统CNC控制各个工作部件工作，实现了成形磨削、在线修形、在线实时测量技术、加工余量自动分配技术等辅助技术的一体化结合，可以节省成形磨齿的调整时间。
Description
技术领域
本发明涉及磨齿设备技术领域，尤其是一种多功能数控磨齿机床，不仅可以对直齿条、斜齿条进行强力单齿或多齿成形磨削，也适合于对精密拉刀、内外齿轮、蜗轮、蜗杆、花键、压缩机转子、发动机连杆、轴瓦盖等产品进行成形磨削。
背景技术
齿轮、齿条传动是机械传动中重要的一种传动形式。相比其他的机械传动形式，齿轮、齿条传动工作可靠、寿命较长，传动比稳定、传动效率高，适用的功率和速度范围大，因此齿条传动广泛应用于飞机、汽车、精密仪器仪表、冶金、矿山、船舶和发电等行业，成为不可或缺的机械传动部件之一。
随着科学技术不断发展，工业生产对机械零件的精度、表面质量、寿命及加工效率的要求不断提高。磨削加工是一种常见的金属加工方式，广泛应用于机械加工领域，通过磨削加工可以得到满意的尺寸精度、形状精度和表面质量。磨削加工本身具有高精度、高效率等特点，在机械加工中起着越来越重要的作用。
常规的齿轮、条加工工艺一般为：一、滚齿->剃齿->热处理->完成；而、滚齿->磨齿->完成。磨齿和剃齿是目前齿轮精加工非常成熟的加工工艺。磨齿与剃齿相比，磨齿更多用在热处理后齿形型面的精加工上，消除热处理变形等造成的影响，全面修正磨前各种误差得到较高的加工精度。虽然热处理前剃齿可以达到齿形、齿向精度要求，但热处理的变形精度难以保证。根据齿形加工原理，磨削齿形可分为成形法和展成法，其中成形法把砂轮修成齿条的齿槽渐开线形状来磨削工件形成渐开线齿形，展成法则以内联系传动链约束砂轮和工件作规定的啮合运动在工件上加工出齿形。因此成形法磨削齿条减少了传动链，使得机床结构相对简单，具有高效、高精度和低成本等优点。
随着磨齿技术的不断发展，磨削工艺在齿轮齿条精加工中应用更加广泛，磨齿机床在各类机床展销会上受到冶金、汽车、矿山机械、发电设备等行业的高度关注，迫切需要数控成形磨齿机床进行高精密齿条加工。齿条磨削加工是磨削技术含量最高的加工工艺，它对磨床和砂轮技术要求高，不仅要精确磨出齿条的外形，而且不能烧伤齿条并达到齿条表面粗糙度的要求。就目前国内齿条加工而言，很大程度上在普通机床加工，精度质量等难以保证。
目前国内研制的数控成形磨齿机床数量比较少，价格昂贵。国内曾有把龙门导轨磨床改装而成的齿形磨床，它的缺点是装夹工件不方便，检测不方便。每次磨削斜齿条时，必须做专用工装来保证螺旋角，影响精度。由于磨头是悬挂在滑枕上作上下运动，影响刚性，不能作强力磨削。
至于国内生产的拉刀磨床，属于轻型磨削，不是严格定义上的齿形磨齿机床，而且效率很慢，不适合大批量齿条磨削，也不能强力磨削各种异型轮廓的产品。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中齿形加工不足，提供一种多功能数控磨齿机床，实现齿形的快速成形磨削。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多功能数控磨齿机床，包括床身和控制各装置工作的数控系统，所述的床身上设有纵向滑台和横向滑台，所述的横向滑台上安装有立柱，所述的立柱上安装有竖直滑台，所述的竖直滑台上安装有磨头组件，
所述的纵向滑台与床身之间设有纵向滑动机构，所述的纵向滑动机构包括纵向直线导轨和驱动纵向滑台相对于床身纵向移动的纵向驱动机构；
所述的横向滑台与床身之间设有横向滑动机构，所述的横向滑动机构包括横向直线导轨和驱动横向滑台相对于床身横向移动的横向驱动机构；
所述的竖直滑台与立柱之间设有竖直滑动机构，所述的竖直滑动机构包括竖直直线导轨和驱动竖直滑台相对于床身上下移动的竖直驱动机构；
所述的磨头组件包括砂轮磨头和驱动砂轮磨头转动的电机。
进一步的，为实现对斜齿类的磨削加工，所述的横向滑台与床身之间设有可使横向滑台在水平面内转动的回转台，所述的床身上设有驱动回转台转动的回转台驱动机构。横向滑台相对床身在水平面内转动，使立柱上的竖直滑台在水平方向转动，即使磨头组件的砂轮磨头转动，从而可以加工斜齿。
进一步的，所述的磨头组件与立柱可拆卸连接，所述的磨头组件的数量为两个。可通过更换磨头组件实现各类齿形的磨削加工。
进一步的，为实现快速砂轮磨头的修形，所述的床身上还设有用于对砂轮磨头进行修形的砂轮修整装置，所述的砂轮修整装置包括金刚石砂轮和驱动金刚石砂轮转动的驱动电机。砂轮修整装置可以对砂轮磨头进行各种形状修形。
进一步的，为实现磨削加工各种圆拉刀等产品，所述的纵向滑台上滑动方向的两端可拆卸设有一对相匹配的分度顶头，所述的分度顶头均具有一个顶尖，一对分度顶头中的一个分度顶头上设有驱动顶尖转动的分度驱动机构。
进一步的，所述的磨头组件与立柱设有可使磨头组件在竖直平面内转动的回转盘，所述的立柱上设有驱动回转盘转动的回转盘驱动机构。
为使纵向滑台、横向滑台和竖直滑台运动可靠，所述的纵向驱动机构、横向驱动机构和竖直驱动机构均包括螺母座、与螺母座配合的丝杆和驱动丝杆转动的驱动电机，所述的螺母座分别对应固定设置在纵向滑台、横向滑台和竖直滑台上。
作为优选，所述的丝杆为滚珠丝杆。
本发明的有益效果是，本发明的多功能数控磨齿机床采用全数控化控制，数控系统CNC控制各个工作部件工作，实现了成形磨削、在线修形、在线实时测量技术、加工余量自动分配技术等辅助技术的一体化结合，可以节省成形磨齿的调整时间，在大型齿条加工时效果特别明显。配合使用自主开发的加工软件可以根据加工产品的技术参数自动生成加工程序，实现参数化、智能化加工。本机床可以磨削精密拉刀、内外齿轮、花键、压缩机转子、发动机连杆、轴瓦盖等产品。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的多功能数控磨齿机床第一个实施例的主视图；
图2是本发明的多功能数控磨齿机床第一个实施例的侧视图；
图3是本发明的多功能数控磨齿机床第一个实施例的俯视图；
图4是本发明的多功能数控磨齿机床第二个实施例的主视图。
图中：1.床身，2.纵向滑台，21.纵向直线导轨，3.横向滑台，31.横向直线导轨，4.立柱，5.竖直滑台，51.竖直直线导轨，6.磨头组件，61.砂轮磨头，7.回转台，8.回转盘，9.砂轮修整装置，91.金刚石砂轮，10.分度顶头，101.顶尖。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1～3所示，本发明的一种多功能数控磨齿机床第一个实施例，包括床身1和控制各装置工作的数控系统，床身1上设有纵向滑台2和横向滑台3，横向滑台3上安装有立柱4，立柱4上安装有竖直滑台5，竖直滑台5上安装有磨头组件6，
纵向滑台2与床身1之间设有纵向滑动机构，纵向滑动机构包括纵向直线导轨21和驱动纵向滑台2相对于床身1纵向移动的纵向驱动机构；
横向滑台3与床身1之间设有横向滑动机构，横向滑动机构包括横向直线导轨31和驱动横向滑台3相对于床身1横向移动的横向驱动机构；
竖直滑台5与立柱4之间设有竖直滑动机构，竖直滑动机构包括竖直直线导轨51和驱动竖直滑台相对于床身1上下移动的竖直驱动机构；
磨头组件6包括砂轮磨头61和驱动砂轮磨头61转动的电机。
进一步的，为实现对斜齿类的磨削加工，横向滑台3与床身1之间设有可使横向滑台3在水平面内转动的回转台7，床身1上设有驱动回转台7转动的回转台7驱动机构。横向滑台3相对床身1在水平面内转动，使立柱4上的竖直滑台5在水平方向转动，即使磨头组件6的砂轮磨头61转动，从而可以加工斜齿。
进一步的，磨头组件6与立柱4可拆卸连接，磨头组件6的数量为两个。可通过更换磨头组件6实现各类齿形的磨削加工。
进一步的，为实现快速砂轮磨头61的修形，床身1上还设有用于对砂轮磨头61进行修形的砂轮修整装置9，砂轮修整装置9包括金刚石砂轮81和驱动金刚石砂轮91转动的驱动电机。砂轮修整装置9可以对砂轮磨头61进行各种形状修形。
为使纵向滑台2、横向滑台3和竖直滑台5运动可靠，纵向驱动机构、横向驱动机构和竖直驱动机构均包括螺母座、与螺母座配合的丝杆和驱动丝杆转动的驱动电机，螺母座分别对应固定设置在纵向滑台2、横向滑台3和竖直滑台5上。作为优选，丝杆为滚珠丝杆。
在进行工件磨削时，工件夹装在纵向滑台2上，通过数控系统控制纵向滑台2、横向滑台3和竖直滑台5的位置，完成磨削。
如图4所示，本发明的第二个实施例，与第一个实施的区别在于，进一步的，为实现磨削加工各种圆拉刀等产品，纵向滑台2上滑动方向的两端可拆卸设有一对相匹配的分度顶头10，分度顶头10均具有一个顶尖101，一对分度顶头10中的一个分度顶头10上设有驱动顶尖101转动的分度驱动机构。在进行工件磨削时，工件夹装在一对分度顶头10上，由顶尖101进行定位，并驱动工件转动。
进一步的，磨头组件6与立柱4设有可使磨头组件6在竖直平面内转动的回转盘8，立柱4上设有驱动回转盘8转动的回转盘8驱动机构。磨头组件6相对于立柱4可以上下滑动，在回转盘8的带动下可以在竖直平面内180°旋转，更加方便了对各类齿形的磨削加工。
为使纵向滑台2、横向滑台3和竖直滑台5运动可靠，纵向驱动机构、横向驱动机构和竖直驱动机构均包括螺母座、与螺母座配合的丝杆和驱动丝杆转动的驱动电机，螺母座分别对应固定设置在纵向滑台2、横向滑台3和竖直滑台5上。作为优选，丝杆为滚珠丝杆。
本发明所采用的驱动电机均优选伺服电机，便于提高加工精度。本发明最高可实现9轴联动。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (6)
1.一种多功能数控磨齿机床，其特征是：包括床身和控制各装置工作的数控系统，所述的床身上设有纵向滑台和横向滑台，所述的横向滑台上安装有立柱，所述的立柱上安装有竖直滑台，所述的竖直滑台上安装有磨头组件，
所述的纵向滑台与床身之间设有纵向滑动机构，所述的纵向滑动机构包括纵向直线导轨和驱动纵向滑台相对于床身纵向移动的纵向驱动机构；
所述的横向滑台与床身之间设有横向滑动机构，所述的横向滑动机构包括横向直线导轨和驱动横向滑台相对于床身横向移动的横向驱动机构；
所述的竖直滑台与立柱之间设有竖直滑动机构，所述的竖直滑动机构包括竖直直线导轨和驱动竖直滑台相对于床身上下移动的竖直驱动机构；
所述的磨头组件包括砂轮磨头和驱动砂轮磨头转动的电机；
所述的横向滑台与床身之间设有可使横向滑台在水平面内转动的回转台，所述的床身上设有驱动回转台转动的回转台驱动机构；
所述的纵向滑台上滑动方向的两端可拆卸设有一对相匹配的分度顶头，所述的分度顶头均具有一个顶尖，一对分度顶头中的一个分度顶头上设有驱动顶尖转动的分度驱动机构。
2.如权利要求1所述的多功能数控磨齿机床，其特征是：所述的磨头组件与立柱可拆卸连接，所述的磨头组件的数量为两个。
3.如权利要求2所述的多功能数控磨齿机床，其特征是：所述的床身上还设有用于对砂轮磨头进行修形的砂轮修整装置，所述的砂轮修整装置包括金刚石砂轮和驱动金刚石砂轮转动的驱动电机。
4.如权利要求3所述的多功能数控磨齿机床，其特征是：所述的磨头组件与立柱设有可使磨头组件在竖直平面内转动的回转盘，所述的立柱上设有驱动回转盘转动的回转盘驱动机构。
5.如权利要求1所述的多功能数控磨齿机床，其特征是：所述的纵向驱动机构、横向驱动机构和竖直驱动机构均包括螺母座、与螺母座配合的丝杆和驱动丝杆转动的驱动电机，所述的螺母座分别对应固定设置在纵向滑台、横向滑台和竖直滑台上。
6.如权利要求5所述的多功能数控磨齿机床，其特征是：所述的丝杆为滚珠丝杆。
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