CN103962653A - 数控成型磨齿机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控成型磨齿机床，包括数控系统、床身及垂直于床身的立柱，所述床身上设有纵向工作台、横向工作台，其特征在于：所述纵向工作台上设有工件主轴箱；所述立柱固定于所述横向工作台上，沿所述立柱设有垂向工作台，所述垂向工作台上设有砂轮主轴箱；所述工件主轴箱中的电机轴上设有与所述数控系统反馈连接的用于检测角位移的圆光栅尺；所述数控系统还分别反馈连接有沿纵向工作台、横向工作台、垂向工作台各自的进给方向设置的直光栅尺。本发明能够适应不同模数齿轮的加工，操作简便、有助于提高生产效率；能够对进给量进行实时反馈并实现精确控制，以提高加工精度。

Description

数控成型磨齿机床

技术领域

本发明涉及一种用于齿轮齿面精加工的磨床，尤其涉及一种数控成型磨齿机床。

背景技术

目前，用于齿面精加工的成型磨齿机床多采用展成法进行加工，需要凸轮、挂轮及机械传动装置等进行齿轮分度，对于不同模数的齿轮分度仍然需要更换挂轮、凸轮等，操作十分麻烦，加工精度也较低。虽然也出现不少数控成型磨齿机床省去了更换挂轮、凸轮的步骤，但一般采用待加工齿轮轴线与垂向工作台平行，工件主轴箱带动待加工齿轮做旋向进给、数控分度盘对工件进行分度，刀具旋转并做垂向往复运动以加工整个齿宽；由此可鉴，现有的数控成型磨齿机床并未实现对进给量的闭环式精确控制，对各进给量并未进行实时反馈，以至于限制了加工精度。

发明内容

针对上述现有技术中的不足之处，本发明提供一种数控成型磨齿机床，无需更换分度机构，能够适应不同模数齿轮的加工，操作简便、有助于提高生产效率；能够对进给量进行实时反馈并实现精确控制，以提高加工精度。

本发明的技术方案是一种数控成型磨齿机床，包括数控系统、床身及垂直于床身的立柱，所述床身上设有纵向工作台、横向工作台，所述纵向工作台上设有工件主轴箱；所述立柱固定于所述横向工作台上，沿所述立柱设有垂向工作台，所述垂向工作台上设有砂轮主轴箱；所述工件主轴箱中的电机轴上设有与所述数控系统反馈连接的用于检测角位移的圆光栅尺；所述数控系统还分别反馈连接有沿纵向工作台、横向工作台、垂向工作台各自的进给方向设置的直光栅尺。

进一步的，所述工件主轴箱的电机为力矩电机，力矩电机以恒力矩输出动力，具有低转速、大扭矩、过载能力强、响应快、特性线性度好、力矩波动小等特点，可直接驱动负载省去减速传动齿轮，从而提高了系统的运行精度。

进一步的，所述纵向工作台、横向工作台、垂向工作台的进给机构为伺服电机驱动的滚珠丝杠。直线方向的进给运动采用滚珠丝杠，精度较高；伺服电机成本低、转子惯量小、动态响应好，能够满足定位精度要求。

进一步的，所述横向工作台所在的床身部分垂直凸出于纵向工作台所在床身部分的一侧。所述床身上设有由三相异步电动机驱动的金刚滚轮砂轮修整器。

进一步的，所述纵向工作台、横向工作台均通过直线滚动导轨与床身滑动连接。所述垂向工作台通过直线滚动导轨与所述立柱滑动连接。直线滚轮导轨刚性好、摩擦系数小、运动灵敏度高。

进一步的，所述砂轮主轴箱下方垂向设有砂轮主轴；所述工件主轴箱上纵向设有头架顶尖，所述头架顶尖上设有向工件传递动力的带动器；所述纵向工作台相对于工件主轴箱的一端设有尾架，所述尾架上设有与头架顶尖同轴线的尾架顶尖。头架顶尖及尾架顶尖固定工件中心，工件主轴箱的电机带动头架顶尖旋转，带动器将旋转运动传递给工件，从而工件完成旋向进给及分度。

作为本发明的一种改进，所述砂轮主轴箱通过转台与垂向工作台连接，所述转台的轴线垂直于垂向工作台。所述转台的转动部分通过设有绝对编码器的伺服电机驱动，所述绝对编码器与数控系统电性连接。转台能带动砂轮主轴箱倾斜一定角度，从而适应斜齿轮的加工，扩大了加工范围。

本发明的有益效果是：圆光栅尺实时测量工件主轴箱的电机轴的角位移，以向数控系统反馈工件的旋向进给量及分度情况，数控系统在根据反馈信号作出实时控制；纵向、横向及垂向的直线进给量由直线光栅尺进行实时检测并反馈给数控系统；实现了各进给量的闭环控制，提高了加工精度。对于不同模数的齿轮，只需在数控系统中设定相应的分度值，控制工件主轴箱的电机转动相应角度值即可，无需挂轮、凸轮及分度盘等分度机构，简化了机床结构。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例及附图来进一步详细说明本发明。

一种数控成型磨齿机床如图1所示，包括数控系统、床身1及垂直于床身1的立柱6，所述床身1上设有纵向工作台2、横向工作台3，所述纵向工作台2上设有工件主轴箱4；所述立柱6固定于所述横向工作台3上，沿所述立柱6设有垂向工作台5，所述垂向工作台5上设有砂轮主轴箱8；所述工件主轴箱1中的电机轴上设有与所述数控系统反馈连接的用于检测角位移的圆光栅尺；所述数控系统还分别反馈连接有沿纵向工作台2、横向工作台3、垂向工作台5各自的进给方向设置的直光栅尺。

进一步的，所述工件主轴箱4的电机为力矩电机。所述纵向工作台2、横向工作台3、垂向工作台5的进给机构为伺服电机驱动的滚珠丝杠，所述纵向工作台2、横向工作台3均通过直线滚动导轨与床身1滑动连接；所述垂向工作台5通过直线滚动导轨与所述立柱6滑动连接。所述横向工作台3所在的床身部分垂直凸出于纵向工作台1所在床身部分的一侧，所述床身1上设有由三相异步电动机驱动的金刚滚轮砂轮修整器。

进一步的，所述砂轮主轴箱8下方垂向设有砂轮主轴；所述工件主轴箱4上纵向设有头架顶尖，所述头架顶尖上设有向工件传递动力的带动器；所述纵向工作台2相对于工件主轴箱4的一端设有尾架9，所述尾架9上设有与头架顶尖同轴线的尾架顶尖。

为本发明的一种改进，所述砂轮主轴箱8通过转台7与垂向工作台5连接，所述转台7的轴线垂直于垂向工作台5。所述转台7的转动部分通过设有绝对编码器的伺服电机驱动，所述绝对编码器与所述数控系统电性连接。

本发明在数控系统的控制作用下可实现五轴数控--纵向、横向、垂向、工件的旋向与转台的旋向，即X轴、Y轴、Z轴、A轴与B轴的数控进给，并且能实现X轴、Y轴与A轴的三轴联动磨削。在磨削时，工件绕A轴旋转做旋向进给并沿X轴作直线进给以完成整个齿宽的加工，同时砂轮主轴箱8带动砂轮旋转并沿Y轴作切入运动，砂轮可选择能同时加工两个相邻齿面的双蝶形砂轮。在加工完一个齿后，数控系统控制力矩电机带动头架顶尖旋转，带动器将旋转运动传递给工件，从而工件完成旋向分度，加工下一个齿。各进给量通过直光栅尺及圆光栅尺实现闭环控制，提高了加工精度。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种数控成型磨齿机床，包括数控系统、床身及垂直于床身的立柱，所述床身上设有纵向工作台、横向工作台，其特征在于：所述纵向工作台上设有工件主轴箱；所述立柱固定于所述横向工作台上，沿所述立柱设有垂向工作台，所述垂向工作台上设有砂轮主轴箱；所述工件主轴箱中的电机轴上设有与所述数控系统反馈连接的用于检测角位移的圆光栅尺；所述数控系统还分别反馈连接有沿纵向工作台、横向工作台、垂向工作台各自的进给方向设置的直光栅尺。

2.根据权利要求1所述的数控成型磨齿机床,其特征在于：所述工件主轴箱的电机为力矩电机。

3.根据权利要求1所述的数控成型磨齿机床,其特征在于：所述纵向工作台、横向工作台、垂向工作台的进给机构为伺服电机驱动的滚珠丝杠。

4.根据权利要求1或3所述的数控成型磨齿机床,其特征在于：所述横向工作台所在的床身部分垂直凸出于纵向工作台所在床身部分的一侧。

5.根据权利要求1或4所述的数控成型磨齿机床,其特征在于：所述床身上设有由三相异步电动机驱动的金刚滚轮砂轮修整器。

6.根据权利要求1或3所述的数控成型磨齿机床,其特征在于：所述纵向工作台、横向工作台均通过直线滚动导轨与床身滑动连接。

7.根据权利要求1或3所述的数控成型磨齿机床,其特征在于：所述垂向工作台通过直线滚动导轨与所述立柱滑动连接。

8.根据权利要求1所述的数控成型磨齿机床,其特征在于：所述砂轮主轴箱下方垂向设有砂轮主轴；所述工件主轴箱上纵向设有头架顶尖，所述头架顶尖上设有向工件传递动力的带动器；所述纵向工作台相对于工件主轴箱的一端设有尾架，所述尾架上设有与头架顶尖同轴线的尾架顶尖。

9.根据权利要求1所述的数控成型磨齿机床,其特征在于：所述砂轮主轴箱通过转台与垂向工作台连接，所述转台的轴线垂直于垂向工作台。

10.根据权利要求9所述的数控成型磨齿机床,其特征在于：所述转台的转动部分通过设有绝对编码器的伺服电机驱动，所述绝对编码器与数控系统电性连接。