CN103990857B - 数控滚齿机滚刀主轴传动机构 - Google Patents
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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传动机构。它解决了现有技术稳定性差等技术问题。本数控滚齿机滚刀主轴传动机构设置在刀架壳体上且与滚刀主轴相连，本传动机构包括固定在滚刀主轴上的第一传动斜齿轮和固定在传动轴上的第二传动斜齿轮，所述的第一传动斜齿轮与第二传动斜齿轮相互啮合相连，所述的第一传动斜齿轮上设有套设在滚刀主轴外围且与第二传动斜齿轮相啮合的消隙齿轮，所述的传动轴与能驱动其转动的驱动装置相连，所述的传动轴和驱动装置之间通过多楔带传动结构相连。本发明优点在于：设计更合理，稳定性好且结构紧凑。
Description
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传动机构。
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，现有的滚齿机主轴传动机构其至少存在以下缺陷：传动链长，普遍结构复杂，成本高，转速低，安装不方便，传动不平稳和不能很好的满足自动化的需求；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，结构复杂且成本高；2、传动链长且转速低，传动不平稳和不能很好的满足自动化的需求；3、安装不方便且体积大。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种结构紧凑且能提高滚刀主轴高速运转时的平稳性的数控滚齿机滚刀主轴传动机构。
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传动机构设置在刀架壳体上且与滚刀主轴相连，本传动机构包括固定在滚刀主轴上的第一传动斜齿轮和固定在传动轴上的第二传动斜齿轮，所述的第一传动斜齿轮与第二传动斜齿轮相互啮合相连，所述的第一传动斜齿轮上设有套设在滚刀主轴外围且与第二传动斜齿轮相啮合的消隙齿轮，所述的传动轴与能驱动其转动的驱动装置相连，所述的传动轴和驱动装置之间通过多楔带传动结构相连。本申请的第一传动斜齿轮外径大于第二传动斜齿轮的外径，保证传动比。
在本申请中，通过第一传动斜齿轮和第二传动斜齿轮与消隙齿轮形成的齿轮组将加工需求转速传输至滚刀主轴。第二传动斜齿轮与消隙齿轮的组合齿轮有效消除滚刀主轴在加工过程中的高频振动，提高了加工零件的表面粗糙度和精度，避免了滚齿机打刀事故的发生，带轮组使用的多楔带传动综合了皮带和V带传动的优点，结构紧凑、传动平稳高效、适合高速转动，缩短了滚刀主轴调整时间。
在上述的数控滚齿机滚刀主轴传动机构中，所述的多楔带传动结构包括设置在固定在传动轴上且设于带轮箱内的第一多楔带轮，在带轮箱内还设有与驱动装置相连的第二多楔带轮，所述的 第一多楔带轮和第二多楔带轮之间通过多楔带相连，传动轴一端穿设在刀架壳体上且与刀架壳体转动相连，另一端穿设在带轮箱内且与带轮箱转动相连。
在上述的数控滚齿机滚刀主轴传动机构中，所述的驱动装置包括伺服电机，所述的伺服电机通过调节板固定在带轮箱的外侧，所述的第一多楔带轮通过第一胀紧结构固定在伺服电机的输出轴上且该第一多楔带轮与调节板之间转动相连，所述的第二多楔带轮通过第二胀紧结构固定在传动轴上，所述的调节板与带轮箱之间设有用于调节多楔带紧度的带轮紧度调节结构。第一胀紧结构包括第一胀紧套，第二胀紧结构包括第二胀紧套。
在上述的数控滚齿机滚刀主轴传动机构中，所述的第一传动斜齿轮通过花键套固定在滚刀主轴上，在花键套的内部两端分别设有套设在滚刀主轴上的定位套，在刀架壳体和花键套之间设有用于防止该第一传动斜齿轮沿花键套轴向移动的第一轴向定位结构。不仅转动稳定性好，而且结构强度高；
在上述的数控滚齿机滚刀主轴传动机构中，所述的刀架壳体与传动轴之间设有用于防止所述的第二传动斜齿轮沿传动轴轴向移动的第二轴向定位结构，在带轮箱远离刀架壳体的一侧设有套设在传动轴外围的筒状定位环，在筒状定位环和传动轴之间设有至少一个深沟球轴承，在筒状定位环的两端设有用于防止该深沟球轴承沿传动轴轴向移动的第三轴向定位结构。不仅转动稳定性好，而且结构强度高；
在上述的数控滚齿机滚刀主轴传动机构中，所述的传动轴上设有位于筒状定位环外侧的编码器，所述的编码器和驱动装置分别与控制电路相连，在筒状定位环上设有罩在编码器外侧的保护盖。编码器的使用，使预设转速与实际转速误差缩小；伺服电机通过获取系统指令启动输出接近预设转速的输出转速至第二多楔 带轮，通过多楔带传动至传动轴，同时使编码器获取伺服电机传送至传动轴上的实际转速反馈至系统，使系统即时做出反应将实际转速与预设转速调整至允许误差范围内。
在上述的数控滚齿机滚刀主轴传动机构中，所述的第一轴向定位结构包括设置在花键套两端且分别与刀架壳体固连的第一前端盖和第一后端盖，在花键套上还设有位于所述的第一前端盖和第一后端盖之间的第一前轴承与第一后轴承，第一前轴承一端通过第一前隔套抵靠在第一前端盖上，另一端抵靠在第一传动斜齿轮上，第一后轴承的一端通过第一后隔套抵靠在第一后端盖上，另一端抵靠在花键套的环形阻挡面上。第一前轴承与第一后轴承均为圆锥滚子轴承。
在上述的数控滚齿机滚刀主轴传动机构中，所述的第二轴向定位结构包括设置在第二传动斜齿轮两端且分别与刀架壳体固连的第二前端盖和第二后端盖，在第二前端盖和传动轴之间设有第二前轴承，在第二后端盖与传动轴之间设有第二后轴承，第二前轴承的一端抵靠在第二前端盖上，另一端通过第二前隔套抵靠在第二传动斜齿轮上，第二后轴承的一端抵靠在第二传动斜齿轮上，另一端抵靠在第二后端盖上。第二前轴承和第二后轴承均为圆锥滚子轴承。
在上述的数控滚齿机滚刀主轴传动机构中，所述的第三轴向定位结构包括设置在筒状定位环内壁内端的环形阻挡部，深沟球轴承的一端抵靠在环形阻挡部上，在筒状定位环的外端设有环形端盖，深沟球轴承的另一端通过环形隔套抵靠在环形端盖上。
在上述的数控滚齿机滚刀主轴传动机构中，所述的带轮紧度调节结构包括设置在调节板上的延伸部，在延伸部上穿设有紧度调节螺钉，所述的紧度调节螺钉螺纹端抵靠在带轮箱侧部，所述的紧度调节螺钉与延伸部之间螺纹相连。
在上述的数控滚齿机滚刀主轴传动机构中，在第一前端盖和花键套之间、第一后端盖和花键套之间分别设有第一转动密封圈，在第二前端盖和传动轴之间、第二后端盖和传动轴之间分别设有第二转动密封圈，在筒状定位环的两端分别设有第三转动密封圈，在作业时，先将润滑物添加从而使各个轴承充分润滑，可大大提高滚刀主轴的转速，提升加工效率。
在上述的数控滚齿机滚刀主轴传动机构中，在传动轴上设有与传动轴螺纹相连的至少一个圆螺母，该圆螺母的一端抵靠在第二后轴承上，在第二后端盖和刀架壳体之间设有弹性预夹垫圈，这里的圆螺母和弹性预夹垫圈的作用在于实现轴承预紧，保证组装效率。
与现有的技术相比，本数控滚齿机滚刀主轴传动机构的优点在于：1、设计更合理，通过第一传动斜齿轮和第二传动斜齿轮与消隙齿轮形成的齿轮组将加工需求转速传输至滚刀主轴。第二传动斜齿轮与消隙齿轮的组合齿轮有效消除滚刀主轴在加工过程中的高频振动，提高了加工零件的表面粗糙度和精度，避免了滚齿机打刀事故的发生，带轮组使用的多楔带传动综合了皮带和V带传动的优点，结构紧凑、传动平稳高效、适合高速转动，缩短了滚刀主轴调整时间；2、伺服电机通过获取系统指令启动输出接近预设转速的输出转速至第二多楔带轮，通过多楔带传动至传动轴，同时使编码器获取伺服电机传送至传动轴上的实际转速反馈至系统，使系统即时做出反应将实际转速与预设转速调整至允许误差范围内，实用性强；3、结构强度高且使用寿命长；4、平稳性好；5、编码器的使用，使预设转速与实际转速误差缩小；6、易于组装和制造。
附图说明
图1是本发明提供的结构示意图。
图中，刀架壳体1a、滚刀主轴1b、第一前端盖11、第一后端盖12、第一前轴承13、第一后轴承14、第一前隔套15、第一后隔套16、第一转动密封圈17、第一传动斜齿轮2、第二前端盖2a、第二后端盖2b、第二前轴承2c、第二后轴承2d、第二前隔套2e、花键套21、环形阻挡面21a、定位套22、第二转动密封圈23、传动轴3、圆螺母31、弹性预夹垫圈32、第二传动斜齿轮4、消隙齿轮5、驱动装置6、伺服电机61、调节板62、延伸部62a、紧度调节螺钉62b、多楔带传动结构7、带轮箱7a、筒状定位环7b、深沟球轴承7c第三转动密封圈7d、第一多楔带轮71、环形阻挡部71b、环形隔套71c、第一胀紧套71d、第二多楔带轮72、第二胀紧套72a、多楔带73、编码器8、保护盖8a。
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传动机构设置在刀架壳体1a上且与滚刀主轴1b相连，本传动机构包括固定在滚刀主轴1b上的第一传动斜齿轮2和固定在传动轴3上的第二传动斜齿轮4，所述的第一传动斜齿轮2与第二传动斜齿轮4相互啮合相连，所述的第一传动斜齿轮2上设有套设在滚刀主轴1b外围且与第二传动斜齿轮4相啮合的消隙齿轮5，所述的传动轴3与能驱动其转动的驱动装置6相连，所述的传动轴3和驱动装置6之间通过多楔带传动结构7相连。
具体的，本实施例的多楔带传动结构7包括设置在固定在传动轴3上且设于带轮箱7a内的第一多楔带轮71，在带轮箱7a内还设有与驱动装置6相连的第二多楔带轮72，所述的第一多楔带 轮71和第二多楔带轮72之间通过多楔带73相连，传动轴3一端穿设在刀架壳体1a上且与刀架壳体1a转动相连，另一端穿设在带轮箱7a内且与带轮箱7a转动相连。
其次，驱动装置6包括伺服电机61，所述的伺服电机61通过调节板62固定在带轮箱7a的外侧，所述的第二多楔带轮72通过第二胀紧结构固定在伺服电机61的输出轴上且该第二多楔带轮72与调节板62之间转动相连，该第一胀紧结构包括第一胀紧套71d，所述的第一多楔带轮71通过第一胀紧结构固定在传动轴3上,第二胀紧结构包括第二胀紧套72a，所述的调节板62与带轮箱7a之间设有用于调节多楔带73紧度的带轮紧度调节结构,该带轮紧度调节结构包括设置在调节板62上的延伸部62a，在延伸部62a上穿设有紧度调节螺钉62b，所述的紧度调节螺钉62b螺纹端抵靠在带轮箱7a侧部，所述的紧度调节螺钉62b与延伸部62a之间螺纹相连。
为了进一步提高结构强度，优化方案，本实施例的第一传动斜齿轮2通过花键套21固定在滚刀主轴1b上，在花键套21的内部两端分别设有套设在滚刀主轴1b上的定位套22，在刀架壳体1a和花键套21之间设有用于防止该第一传动斜齿轮2沿花键套21轴向移动的第一轴向定位结构；进一步的，该第一轴向定位结构包括设置在花键套21两端且分别与刀架壳体1a固连的第一前端盖11和第一后端盖12，在花键套21上还设有位于所述的第一前端盖11和第一后端盖12之间的第一前轴承13与第一后轴承14，第一前轴承13一端通过第一前隔套15抵靠在第一前端盖11上，另一端抵靠在第一传动斜齿轮2上，第一后轴承14的一端通过第一后隔套16抵靠在第一后端盖12上，另一端抵靠在花键套21的环形阻挡面21a上。
其次，在刀架壳体1a与传动轴3之间设有用于防止所述的第 二传动斜齿轮4沿传动轴3轴向移动的第二轴向定位结构，优化方案，该第二轴向定位结构包括设置在第二传动斜齿轮4两端且分别与刀架壳体1a固连的第二前端盖2a和第二后端盖2b，在第二前端盖2a和传动轴3之间设有第二前轴承2c，在第二后端盖2b与传动轴3之间设有第二后轴承2d，第二前轴承2c的一端抵靠在第二前端盖2a上，另一端通过第二前隔套2e抵靠在第二传动斜齿轮4上，第二后轴承2d的一端抵靠在第二传动斜齿轮4上，另一端抵靠在第二后端盖2b上。
在带轮箱7a远离刀架壳体1a的一侧设有套设在传动轴3外围的筒状定位环7b，在筒状定位环7b和传动轴3之间设有至少一个深沟球轴承7c，在筒状定位环7b的两端设有用于防止该深沟球轴承7c沿传动轴3轴向移动的第三轴向定位结构，优化方案，该第三轴向定位结构包括设置在筒状定位环7b内壁内端的环形阻挡部71b，深沟球轴承7c的一端抵靠在环形阻挡部71b上，在筒状定位环7b的外端设有环形端盖，深沟球轴承7c的另一端通过环形隔套71c抵靠在环形端盖上。
为了延长使用寿命和转动的稳定性，在第一前端盖11和花键套21之间、第一后端盖12和花键套21之间分别设有第一转动密封圈17，在第二前端盖2a和传动轴3之间、第二后端盖2b和传动轴3之间分别设有第二转动密封圈23，在筒状定位环7b的两端分别设有第三转动密封圈7d，在作业时，先将润滑物添加从而使各个轴承充分润滑，可大大提高滚刀主轴的转速，提升加工效率。
其次，为了便于安装设于传动轴3上的第二前轴承2c和第二后轴承2d，在传动轴3上设有与传动轴3螺纹相连的至少一个圆螺母31，该圆螺母31的一端抵靠在第二后轴承2d上，在第二后端盖2b和刀架壳体1a之间设有弹性预夹垫圈32，这里的圆螺母 31和弹性预夹垫圈32的作用在于实现轴承预紧，保证组装效率。
本实施例的工作原理如下：伺服电机61动作驱动第二多楔带轮72转动，第二多楔带轮72通过多楔带73带动设于传动轴3上的第一多楔带轮71转动，同时设于传动轴3上的第二传动斜齿轮4转动从而使设于滚刀主轴1b上的第一传动斜齿轮2转动，即滚刀主轴1b转动从而驱动设于滚刀主轴1b上的滚刀作业；
进一步的，本实施例的伺服电机61通过获取系统指令启动输出接近预设转速的输出转速至第二多楔带轮72，通过多楔带73传动至传动轴3，同时使编码器8获取伺服电机61传送至传动轴3上的实际转速反馈至系统，使系统即时做出反应将实际转速与预设转速调整至允许误差范围内。通过第一传动斜齿轮2和第二传动斜齿轮4与消隙齿轮5形成的齿轮组将加工需求转速传输至滚刀主轴1b。第二传动斜齿轮4与消隙齿轮5的组合齿轮有效消除滚刀主轴1b在加工过程中的高频振动，提高了加工零件的表面粗糙度和精度，避免了滚齿机打刀事故的发生。齿轮组使用的第一前轴承13与第一后轴承14均为圆锥滚子轴承，其保证了滚刀主轴1b高速运转的平稳性。带轮组使用的多楔带传动综合了皮带和V带传动的优点，结构紧凑、传动平稳高效、适合高速转动，缩短了滚刀主轴1b调整时间。
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1a、滚刀主轴1b、第一前端盖11、第一后端盖12、第一前轴承13、第一后轴承14、第一前隔套15、第一后隔套16、第一转动密封圈17、第一传动斜齿轮2、第二前端盖2a、第二后端盖2b、第二前轴承2c、第二后轴承2d、 第二前隔套2e、花键套21、环形阻挡面21a、定位套22、第二转动密封圈23、传动轴3、圆螺母31、弹性预夹垫圈32、第二传动斜齿轮4、消隙齿轮5、驱动装置6、伺服电机61、调节板62、延伸部62a、紧度调节螺钉62b、多楔带传动结构7、带轮箱7a、筒状定位环7b、深沟球轴承7c第三转动密封圈7d、第一多楔带轮71、环形阻挡部71b、环形隔套71c、第一胀紧套71d、第二多楔带轮72、第二胀紧套72a、多楔带73、编码器8、保护盖8a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 (6)
1.一种数控滚齿机滚刀主轴传动机构，设置在刀架壳体(1a)上且与滚刀主轴(1b)相连，其特征在于，本传动机构包括固定在滚刀主轴(1b)上的第一传动斜齿轮(2)和固定在传动轴(3)上的第二传动斜齿轮(4)，所述的第一传动斜齿轮(2)与第二传动斜齿轮(4)相互啮合相连，所述的第一传动斜齿轮(2)上设有套设在滚刀主轴(1b)外围且与第二传动斜齿轮(4)相啮合的消隙齿轮(5)，所述的传动轴(3)与能驱动其转动的驱动装置(6)相连，所述的传动轴(3)和驱动装置(6)之间通过多楔带传动结构(7)相连；所述的多楔带传动结构(7)包括设置在固定在传动轴(3)上且设于带轮箱(7a)内的第一多楔带轮(71)，在带轮箱(7a)内还设有与驱动装置(6)相连的第二多楔带轮(72)，所述的第一多楔带轮(71)和第二多楔带轮(72)之间通过多楔带(73)相连，传动轴(3)一端穿设在刀架壳体(1a)上且与刀架壳体(1a)转动相连，另一端穿设在带轮箱(7a)内且与带轮箱(7a)转动相连，所述的驱动装置(6)包括伺服电机(61)，所述的伺服电机(61)通过调节板(62)固定在带轮箱(7a)的外侧，所述的第二多楔带轮(72)通过第二胀紧结构固定在伺服电机(61)的输出轴上且该第二多楔带轮(72)与调节板(62)之间转动相连，所述的第一多楔带轮(71)通过第一胀紧结构固定在传动轴(3)上，所述的调节板(62)与带轮箱(7a)之间设有用于调节多楔带(73)紧度的带轮紧度调节结构，所述的刀架壳体(1a)与传动轴(3)之间设有用于防止所述的第二传动斜齿轮(4)沿传动轴(3)轴向移动的第二轴向定位结构，在带轮箱(7a)远离刀架壳体(1a)的一侧设有套设在传动轴(3)外围的筒状定位环(7b)，在筒状定位环(7b)和传动轴(3)之间设有至少一个深沟球轴承(7c)，在筒状定位环(7b)的两端设有用于防止该深沟球轴承(7c)沿传动轴(3)轴向移动的第三轴向定位结构，所述的传动轴(3)上设有位于筒状定位环(7b)外侧的编码器(8)，所述的编码器(8)和驱动装置(6)分别与控制电路相连，在筒状定位环(7b)上设有罩在编码器(8)外侧的保护盖(8a)。
2.根据权利要求1所述的数控滚齿机滚刀主轴传动机构，其特征在于，所述的第一传动斜齿轮(2)通过花键套(21)固定在滚刀主轴(1b)上，在花键套(21)的内部两端分别设有套设在滚刀主轴(1b)上的定位套(22)，在刀架壳体(1a)和花键套(21)之间设有用于防止该第一传动斜齿轮(2)沿花键套(21)轴向移动的第一轴向定位结构。
3.根据权利要求2所述的数控滚齿机滚刀主轴传动机构，其特征在于，所述的第一轴向定位结构包括设置在花键套(21)两端且分别与刀架壳体(1a)固连的第一前端盖(11)和第一后端盖(12)，在花键套(21)上还设有位于所述的第一前端盖(11)和第一后端盖(12)之间的第一前轴承(13)与第一后轴承(14)，第一前轴承(13)一端通过第一前隔套(15)抵靠在第一前端盖(11)上，另一端抵靠在第一传动斜齿轮(2)上，第一后轴承(14)的一端通过第一后隔套(16)抵靠在第一后端盖(12)上，另一端抵靠在花键套(21)的环形阻挡面(21a)上。
4.根据权利要求1所述的数控滚齿机滚刀主轴传动机构，其特征在于，所述的第二轴向定位结构包括设置在第二传动斜齿轮(4)两端且分别与刀架壳体(1a)固连的第二前端盖(2a)和第二后端盖(2b)，在第二前端盖(2a)和传动轴(3)之间设有第二前轴承(2c)，在第二后端盖(2b)与传动轴(3)之间设有第二后轴承(2d)，第二前轴承(2c)的一端抵靠在第二前端盖(2a)上，另一端通过第二前隔套(2e)抵靠在第二传动斜齿轮(4)上，第二后轴承(2d)的一端抵靠在第二传动斜齿轮(4)上，另一端抵靠在第二后端盖(2b)上。
5.根据权利要求4所述的数控滚齿机滚刀主轴传动机构，其特征在于，所述的第三轴向定位结构包括设置在筒状定位环(7b)内壁内端的环形阻挡部(71b)，深沟球轴承(7c)的一端抵靠在环形阻挡部(71b)上，在筒状定位环(7b)的外端设有环形端盖(72b)，深沟球轴承(7c)的另一端通过环形隔套(71c)抵靠在环形端盖(72b)上。
6.根据权利要求1所述的数控滚齿机滚刀主轴传动机构，其特征在于，所述的带轮紧度调节结构包括设置在调节板(62)上的延伸部(62a)，在延伸部(62a)上穿设有紧度调节螺钉(62b)，所述的紧度调节螺钉(62b)螺纹端抵靠在带轮箱(7a)侧部，所述的紧度调节螺钉(62b)与延伸部(62a)之间螺纹相连。
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2014
- 2014-04-22 CN CN201410163293.5A patent/CN103990857B/zh not_active Expired - Fee Related
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