CN103990818B - 数控滚齿机滚刀主轴机构 - Google Patents

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    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/70—Stationary or movable members for carrying working-spindles for attachment of tools or work

Abstract

本发明属于滚齿机技术领域，尤其涉及一种数控滚齿机滚刀主轴机构。它解决了现有技术实用性差等技术问题。本数控滚齿机滚刀主轴机构包括刀架壳体和穿设在刀架壳体中且可相对刀架壳体转动的滚刀主轴，该滚刀主轴的前端插于刀架壳体内且悬空设置，尾端穿过刀架壳体且端部延伸至刀架壳体外，在刀架壳体和滚刀主轴之间设有第一滚动结构，在刀架壳体内设有与刀架壳体固连的托板，在托板上设有与托板固连且套设在滚刀主轴悬空端外围的筒状定位体，在滚刀主轴和筒状定位体之间设有第二滚动结构，所述的滚刀主轴和筒状定位体之间还设有用于防止该滚刀主轴轴向窜动的轴向定位结构。本发明优点在于：在断续切削时其结构强度高且刚性强，实用性强。

Description

数控滚齿机滚刀主轴机构
技术领域
本发明属于滚齿机技术领域，尤其涉及一种数控滚齿机滚刀主轴机构。
背景技术
滚齿机是齿轮加工机床中应用最广泛的一种机床，在滚齿机上可切削直齿、斜齿圆柱齿轮，还可加工蜗轮、链轮等，其用滚刀按展成法加工直齿、斜齿和人字齿圆柱齿轮以及蜗轮的齿轮加工机床，这种机床使用特制的滚刀时也能加工花键和链轮等各种特殊齿形的工件。现有的滚齿机已经被广泛应用于汽车、拖拉机、机床、工程机械、矿山机械、冶金机械、石油、仪表、飞机航天器等各种机械制造业中，目前滚齿机一般使用螺旋滚刀按展成法加工齿轮，而滚刀加工齿轮一般都是断续切削，滚刀主轴所受冲击力变化大且迅速，对主轴刚性及转速要求比较高，同时现有的数控滚齿机也存在着显著不足：例如整体的结构复杂且不易制造，另外，滚刀主轴机构其制造成本高，刚性差，转速低，不能很好的满足自动化的需求，无形中降低了工作效率和零件精度；为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。
例如，中国专利文献公开了一种滚齿机的组合刀架,[申请号：200720114027.9]，由主轴转动机构、刀架旋转机构、主轴窜动机构及相应的精确控制系统、润滑系统组成,主轴设置在刀架壳体的右下方,其右端通过花键与主齿轮啮合,主齿轮通过传动系统连接主电机,左端通过主轴轴承与滑板的一端连接,滑板的另一端设有活动托座,活动托座内设有轴套,轴套的轴心线与主轴的轴心线在同一直线上。
上述的方案在一定程度上改进了现有技术的部分问题，但是，该方案的还至少存在以下缺陷：1、设计不合理，在断续切削时其结构强度低且刚性差，无形中降低了主轴的转速，实用性差；2、结构复杂且体积较大；3、安装不方便。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种能提高承受断续切削能力和实用性强的数控滚齿机滚刀主轴机构。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本数控滚齿机滚刀主轴机构包括刀架壳体和穿设在刀架壳体中且可相对刀架壳体转动的滚刀主轴，该滚刀主轴的前端插于刀架壳体内且悬空设置，尾端穿过刀架壳体且端部延伸至刀架壳体外，在刀架壳体和滚刀主轴之间设有第一滚动结构，在刀架壳体内设有与刀架壳体固连的托板，在托板上设有与托板固连且套设在滚刀主轴悬空端外围的筒状定位体，在滚刀主轴和筒状定位体之间设有第二滚动结构，所述的滚刀主轴和筒状定位体之间还设有用于防止该滚刀主轴轴向窜动的轴向定位结构。筒状定位体与托板连为一体式结构。
在上述的数控滚齿机滚刀主轴机构中，所述的第二滚动结构包括分别设置在滚刀主轴和筒状定位体之间的双列圆柱滚子轴承与双向角接触推力球轴承，双列圆柱滚子轴承的内圈套设在滚刀主轴外围且与滚刀主轴固连，外圈设置在筒状定位体内且与筒状定位体固连，双向角接触推力球轴承的内圈套设在滚刀主轴外围且与滚刀主轴固连，外圈设置在筒状定位体内且与筒状定位体固连，所述的双列圆柱滚子轴承与双向角接触推力球轴承之间间隔设置。
双列圆柱滚子轴承与双向角接触推力球轴承的结合使用)其不但能使滚刀主轴获得高转速的情况下仍然能承受滚刀断续切削过程中产生的强大冲击力，而且还不会影响整机的加工精度，另外，该双列圆柱滚子轴承与双向角接触推力球轴承的结合使用其不但刚性好，能承受滚刀断续切削，还可提高滚刀使用寿命，保证了滚刀重复安装精度同时大大提高产品加工的合格率，降低了生产成本，能实现自动化生产要求。
在上述的数控滚齿机滚刀主轴机构中，所述的轴向定位结构包括固定在筒状定位体两端且分别套设在滚刀主轴外围的第一端盖和第二端盖，在第一端盖和双列圆柱滚子轴承的内圈之间设有套设在滚刀主轴外围的第一内隔套，在第一端盖和双列圆柱滚子轴承的外圈之间设有套设在第一内隔套外围的第一外隔套，在双列圆柱滚子轴承的内圈和双向角接触推力球轴承的内圈之间设有第二内隔套，在双列圆柱滚子轴承的外圈和双向角接触推力球轴承的外圈之间设有第二外隔套，在双向角接触推力球轴承的内圈与第二端盖之间设有套设在滚刀主轴上的锁紧螺母，在在双向角接触推力球轴承的外圈与第二端盖之间设有套设在锁紧螺母外围的第三外隔套，所述的锁紧螺母与滚刀主轴之间螺纹相连。
在上述的数控滚齿机滚刀主轴机构中，所述的第一内隔套和第一外隔套之间形成第一环形储油通道，第二内隔套和第二外隔套之间形成第二环形储油通道，锁紧螺母与第三外隔套之间形成第三环形储油通道，所述的第一环形储油通道、第二环形储油通道和第三环形储油通道相互连通，在第一端盖和滚刀主轴之间设有第一动密封结构，所述的第二端盖与滚刀主轴之间设有第二动密封结构。该结构能保证密封性，保证外界灰尘或湿气等等进入、以及防止降低使用成本(防止润滑物泄露)；另外，在使用时，先在储油通道内添加油脂，从而先充分润滑轴承和始终润滑轴承。
在上述的数控滚齿机滚刀主轴机构中，所述的第一动密封结构包括固定在第一端盖外侧且套设在滚刀主轴外围的第一旋转密封圈；所述的第二动密封结构包括固定在第二端盖外侧且套设在滚刀主轴外围的第二旋转密封圈。
在上述的数控滚齿机滚刀主轴机构中，所述的滚刀主轴上设有位于滚刀主轴与刀架壳体之间的花键套，所述的花键套与滚刀主轴之间设有用于防止该滚刀主轴和花键套之间周向转动的周向定位结构，所述的滚刀主轴与能驱动其转动的驱动机构相连。
在上述的数控滚齿机滚刀主轴机构中，所述的周向定位结构包括设置在花键套内壁的内花键，在滚刀主轴上设有与所述的内花键相啮合的外花键，所述的内花键和外花键啮合相连，在花键套的内壁两端分别设有套设在滚刀主轴外围的周向定位套。
在上述的数控滚齿机滚刀主轴机构中，所述的第一滚动结构包括分别设置在花键套外壁两端的第一圆锥滚子轴承和第二圆锥滚子轴承。
在上述的数控滚齿机滚刀主轴机构中，所述的轴向定位结构包括设置在刀架壳体上且分别位于花键套两端的第三端盖和第四端盖，在花键套的中部设有第一环形阻挡面和第二环形阻挡面，所述的第一圆锥滚子轴承内端抵靠在第一环形阻挡面上，第二圆锥滚子轴承的内端抵靠在第二环形阻挡面上，在第三端盖和第一圆锥滚子轴承之间设有第一隔套，在第四端盖和第二圆锥滚子轴承之间设有第二隔套，在第三端盖上设有套设在滚刀主轴上的第三旋转密封圈，在第四端盖上设有套设在滚刀主轴上的第四旋转密封圈。
在上述的数控滚齿机滚刀主轴机构中，所述的驱动机构包括套设在花键套外围的传动斜齿轮，所述的花键套的侧部具有环形定位部，在环形定位部上穿设有若干螺钉和锥销，所述的螺钉螺纹端插于传动斜齿轮的螺孔内且与螺孔螺纹相连，所述的锥销小头端与插于传动斜齿轮的销孔内且与销孔紧配合。传动斜齿轮通过锥销、螺钉和花键套形成刚性连接，进一步保证传动的稳定性和抗变形能力。
与现有的技术相比，本数控滚齿机滚刀主轴机构的优点在于：1、设计更合理，在断续切削时其结构强度高且刚性强，实用性强；2、结构简单且体积小；3、安装方便；4、双列圆柱滚子轴承与双向角接触推力球轴承的结合使用)其不但能使滚刀主轴获得高转速的情况下仍然能承受滚刀断续切削过程中产生的强大冲击力，而且还不会影响整机的加工精度，另外，该双列圆柱滚子轴承与双向角接触推力球轴承的结合使用其不但刚性好，能承受滚刀断续切削，还可提高滚刀使用寿命，保证了滚刀重复安装精度同时大大提高产品加工的合格率，降低了生产成本，能实现自动化生产要求；5、传动斜齿轮通过锥销、螺钉和花键套形成刚性连接，进一步保证传动的稳定性和抗变形能力。
附图说明
图1是本发明提供的结构示意图。
图中，刀架壳体1、滚刀主轴2、双列圆柱滚子轴承2a、双向角接触推力球轴承2b、第一圆锥滚子轴承2c、第二圆锥滚子轴承2d、托板3、筒状定位体4、第三端盖4a、第四端盖4b、第一隔套4c、第二隔套4d、第三旋转密封圈4e、第四旋转密封圈4f、第一端盖41、第一旋转密封圈41a、第二端盖42、第二旋转密封圈42a、第一内隔套43、第一外隔套44、第二内隔套45、第二外隔套46、锁紧螺母47、第三外隔套48、花键套5、第一环形阻挡面5a、第二环形阻挡面5b、环形定位部5c、螺钉5d、周向定位套51、第一环形储油通道a、第二环形储油通道b、第三环形储油通道c、传动斜齿轮6。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示，本数控滚齿机滚刀主轴机构包括刀架壳体1和穿设在刀架壳体1中且可相对刀架壳体1转动的滚刀主轴2，该滚刀主轴2的前端插于刀架壳体1内且悬空设置，尾端穿过刀架壳体1且端部延伸至刀架壳体1外，在刀架壳体1和滚刀主轴2之间设有第一滚动结构，在刀架壳体1内设有与刀架壳体1固连的托板3，在托板3上设有与托板3固连且套设在滚刀主轴2悬空端外围的筒状定位体4，在滚刀主轴2和筒状定位体4之间设有第二滚动结构，所述的滚刀主轴2和筒状定位体4之间还设有用于防止该滚刀主轴2轴向窜动的轴向定位结构。
具体的，本实施例的第二滚动结构包括分别设置在滚刀主轴2和筒状定位体4之间的双列圆柱滚子轴承2a与双向角接触推力球轴承2b，双列圆柱滚子轴承2a的内圈套设在滚刀主轴2外围且与滚刀主轴2固连，外圈设置在筒状定位体4内且与筒状定位体4固连，双向角接触推力球轴承2b的内圈套设在滚刀主轴2外围且与滚刀主轴2固连，外圈设置在筒状定位体4内且与筒状定位体4固连，所述的双列圆柱滚子轴承2a与双向角接触推力球轴承2b之间间隔设置。
另外，本实施例的轴向定位结构包括固定在筒状定位体4两端且分别套设在滚刀主轴2外围的第一端盖41和第二端盖42，在第一端盖41和双列圆柱滚子轴承2a的内圈之间设有套设在滚刀主轴2外围的第一内隔套43，在第一端盖41和双列圆柱滚子轴承2a的外圈之间设有套设在第一内隔套43外围的第一外隔套44，在双列圆柱滚子轴承2a的内圈和双向角接触推力球轴承2b的内圈之间设有第二内隔套45，在双列圆柱滚子轴承2a的外圈和双向角接触推力球轴承2b的外圈之间设有第二外隔套46，在双向角接触推力球轴承2b的内圈与第二端盖42之间设有套设在滚刀主轴2上的锁紧螺母47，在在双向角接触推力球轴承2b的外圈与第二端盖42之间设有套设在锁紧螺母47外围的第三外隔套48，所述的锁紧螺母47与滚刀主轴2之间螺纹相连。
优化方案，上述的第一内隔套43和第一外隔套44之间形成第一环形储油通道a，第二内隔套45和第二外隔套46之间形成第二环形储油通道b，锁紧螺母47与第三外隔套48之间形成第三环形储油通道c，所述的第一环形储油通道a、第二环形储油通道b和第三环形储油通道c相互连通，在第一端盖41和滚刀主轴2之间设有第一动密封结构，所述的第二端盖42与滚刀主轴2之间设有第二动密封结构。进一步的，该第一动密封结构包括固定在第一端盖41外侧且套设在滚刀主轴2外围的第一旋转密封圈41a；所述的第二动密封结构包括固定在第二端盖42外侧且套设在滚刀主轴2外围的第二旋转密封圈42a。
为了进一步提高结构强度，在滚刀主轴2上设有位于滚刀主轴2与刀架壳体1之间的花键套5，所述的花键套5与滚刀主轴2之间设有用于防止该滚刀主轴2和花键套5之间周向转动的周向定位结构，所述的滚刀主轴2与能驱动其转动的驱动机构相连。
优化方案，这里的周向定位结构包括设置在花键套5内壁的内花键，在滚刀主轴2上设有与所述的内花键相啮合的外花键，所述的内花键和外花键啮合相连，在花键套5的内壁两端分别设有套设在滚刀主轴2外围的周向定位套51。另外，本实施例的第一滚动结构包括分别设置在花键套5外壁两端的第一圆锥滚子轴承2c和第二圆锥滚子轴承2d。
其次，轴向定位结构包括设置在刀架壳体1上且分别位于花键套5两端的第三端盖4a和第四端盖4b，在花键套5的中部设有第一环形阻挡面5a和第二环形阻挡面5b，所述的第一圆锥滚子轴承2c内端抵靠在第一环形阻挡面5a上，第二圆锥滚子轴承2d的内端抵靠在第二环形阻挡面5b上，在第三端盖4a和第一圆锥滚子轴承2c之间设有第一隔套4c，在第四端盖4b和第二圆锥滚子轴承2d之间设有第二隔套4d，在第三端盖4a上设有套设在滚刀主轴2上的第三旋转密封圈4e，在第四端盖4b上设有套设在滚刀主轴2上的第四旋转密封圈4f。
另外，驱动机构包括套设在花键套5外围的传动斜齿轮6，所述的花键套5的侧部具有环形定位部5c，在环形定位部5c上穿设有若干螺钉5d和锥销，所述的螺钉5d螺纹端插于传动斜齿轮6的螺孔内且与螺孔螺纹相连，所述的锥销小头端与插于传动斜齿轮6的销孔内且与销孔紧配合。
本实施例的工作原理如下：传动斜齿轮6在驱动终端的作用下通过花键套5带动滚刀主轴2转动，在传动时，传动斜齿轮6通过锥销、螺钉和花键套5形成刚性连接，保证传动的稳定性和可靠性，另外，设置第一滚动结构、第二滚动结构和轴向定位结构能进一步提高整机作业时的稳定性，在使用时，先在第一环形储油通道a、第二环形储油通道b和第三环形储油通道c内添加润滑油脂从而对第二滚动结构充分润滑，使用油脂润滑，可大大提高滚刀主轴的转速，提升加工效率，其次在第三端盖4a和第四端盖4b之间添加润滑油脂从而对第一圆锥滚子轴承2c和第二圆锥滚子轴承2d充分润滑，旋转密封圈能实现动密封，特别是第二滚动结构(双列圆柱滚子轴承2a与双向角接触推力球轴承2b的结合使用)其不但能使滚刀主轴2获得高转速的情况下仍然能承受滚刀断续切削过程中产生的强大冲击力，而且还不会影响整机的加工精度，另外，该双列圆柱滚子轴承2a与双向角接触推力球轴承2b的结合使用其不但刚性好，能承受滚刀断续切削，还可提高滚刀使用寿命，保证了滚刀重复安装精度同时大大提高产品加工的合格率，降低了生产成本，能实现自动化生产要求。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了刀架壳体1、滚刀主轴2、双列圆柱滚子轴承2a、双向角接触推力球轴承2b、第一圆锥滚子轴承2c、第二圆锥滚子轴承2d、托板3、筒状定位体4、第三端盖4a、第四端盖4b、第一隔套4c、第二隔套4d、第三旋转密封圈4e、第四旋转密封圈4f、第一端盖41、第一旋转密封圈41a、第二端盖42、第二旋转密封圈42a、第一内隔套43、第一外隔套44、第二内隔套45、第二外隔套46、锁紧螺母47、第三外隔套48、花键套5、第一环形阻挡面5a、第二环形阻挡面5b、环形定位部5c、螺钉5d、周向定位套51、第一环形储油通道a、第二环形储油通道b、第三环形储油通道c、传动斜齿轮6等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (8)

1.一种数控滚齿机滚刀主轴机构，其特征在于，包括刀架壳体(1)和穿设在刀架壳体(1)中且可相对刀架壳体(1)转动的滚刀主轴(2)，该滚刀主轴(2)的前端插于刀架壳体(1)内且悬空设置，尾端穿过刀架壳体(1)且端部延伸至刀架壳体(1)外，在刀架壳体(1)和滚刀主轴(2)之间设有第一滚动结构，在刀架壳体(1)内设有与刀架壳体(1)固连的托板(3)，在托板(3)上设有与托板(3)固连且套设在滚刀主轴(2)悬空端外围的筒状定位体(4)，在滚刀主轴(2)和筒状定位体(4)之间设有第二滚动结构，所述的滚刀主轴(2)和筒状定位体(4)之间还设有用于防止该滚刀主轴(2)轴向窜动的轴向定位结构，所述的第二滚动结构包括分别设置在滚刀主轴(2)和筒状定位体(4)之间的双列圆柱滚子轴承(2a)与双向角接触推力球轴承(2b)，双列圆柱滚子轴承(2a)的内圈套设在滚刀主轴(2)外围且与滚刀主轴(2)固连，外圈设置在筒状定位体(4)内且与筒状定位体(4)固连，双向角接触推力球轴承(2b)的内圈套设在滚刀主轴(2)外围且与滚刀主轴(2)固连，外圈设置在筒状定位体(4)内且与筒状定位体(4)固连，所述的双列圆柱滚子轴承(2a)与双向角接触推力球轴承(2b)之间间隔设置，所述的轴向定位结构包括固定在筒状定位体(4)两端且分别套设在滚刀主轴(2)外围的第一端盖(41)和第二端盖(42)，在第一端盖(41)和双列圆柱滚子轴承(2a)的内圈之间设有套设在滚刀主轴(2)外围的第一内隔套(43)，在第一端盖(41)和双列圆柱滚子轴承(2a)的外圈之间设有套设在第一内隔套(43)外围的第一外隔套(44)，在双列圆柱滚子轴承(2a)的内圈和双向角接触推力球轴承(2b)的内圈之间设有第二内隔套(45)，在双列圆柱滚子轴承(2a)的外圈和双向角接触推力球轴承(2b)的外圈之间设有第二外隔套(46)，在双向角接触推力球轴承(2b)的内圈与第二端盖(42)之间设有套设在滚刀主轴(2)上的锁紧螺母(47)，在在双向角接触推力球轴承(2b)的外圈与第二端盖(42)之间设有套设在锁紧螺母(47)外围的第三外隔套(48)，所述的锁紧螺母(47)与滚刀主轴(2)之间螺纹相连。
2.根据权利要求1所述的数控滚齿机滚刀主轴机构，其特征在于，所述的第一内隔套(43)和第一外隔套(44)之间形成第一环形储油通道(a)，第二内隔套(45)和第二外隔套(46)之间形成第二环形储油通道(b)，锁紧螺母(47)与第三外隔套(48)之间形成第三环形储油通道(c)，所述的第一环形储油通道(a)、第二环形储油通道(b)和第三环形储油通道(c)相互连通，在第一端盖(41)和滚刀主轴(2)之间设有第一动密封结构，所述的第二端盖(42)与滚刀主轴(2)之间设有第二动密封结构。
3.根据权利要求2所述的数控滚齿机滚刀主轴机构，其特征在于，所述的第一动密封结构包括固定在第一端盖(41)外侧且套设在滚刀主轴(2)外围的第一旋转密封圈(41a)；所述的第二动密封结构包括固定在第二端盖(42)外侧且套设在滚刀主轴(2)外围的第二旋转密封圈(42a)。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的数控滚齿机滚刀主轴机构，其特征在于，所述的滚刀主轴(2)上设有位于滚刀主轴(2)与刀架壳体(1)之间的花键套(5)，所述的花键套(5)与滚刀主轴(2)之间设有用于防止该滚刀主轴(2)和花键套(5)之间周向转动的周向定位结构，所述的滚刀主轴(2)与能驱动其转动的驱动机构相连。
5.根据权利要求4所述的数控滚齿机滚刀主轴机构，其特征在于，所述的周向定位结构包括设置在花键套(5)内壁的内花键，在滚刀主轴(2)上设有与所述的内花键相啮合的外花键，所述的内花键和外花键啮合相连，在花键套(5)的内壁两端分别设有套设在滚刀主轴(2)外围的周向定位套(51)。
6.根据权利要求4所述的数控滚齿机滚刀主轴机构，其特征在于，所述的第一滚动结构包括分别设置在花键套(5)外壁两端的第一圆锥滚子轴承(2c)和第二圆锥滚子轴承(2d)。
7.根据权利要求6所述的数控滚齿机滚刀主轴机构，其特征在于，所述的轴向定位结构包括设置在刀架壳体(1)上且分别位于花键套(5)两端的第三端盖(4a)和第四端盖(4b)，在花键套(5)的中部设有第一环形阻挡面(5a)和第二环形阻挡面(5b)，所述的第一圆锥滚子轴承(2c)内端抵靠在第一环形阻挡面(5a)上，第二圆锥滚子轴承(2d)的内端抵靠在第二环形阻挡面(5b)上，在第三端盖(4a)和第一圆锥滚子轴承(2c)之间设有第一隔套(4c)，在第四端盖(4b)和第二圆锥滚子轴承(2d)之间设有第二隔套(4d)，在第三端盖(4a)上设有套设在滚刀主轴(2)上的第三旋转密封圈(4e)，在第四端盖(4b)上设有套设在滚刀主轴(2)上的第四旋转密封圈(4f)。
8.根据权利要求5所述的数控滚齿机滚刀主轴机构，其特征在于，所述的驱动机构包括套设在花键套(5)外围的传动斜齿轮(6)，所述的花键套(5)的侧部具有环形定位部(5c)，在环形定位部(5c)上穿设有若干螺钉(5d)和锥销，所述的螺钉(5d)螺纹端插于传动斜齿轮(6)的螺孔内且与螺孔螺纹相连，所述的锥销小头端与插于传动斜齿轮(6)的销孔内且与销孔紧配合。
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