CN104191302A - 一种用于大型数控机床的进给机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控机床进给机构，包括、动力源、传动箱体、第一齿轮、传动轴、第二齿轮、第三齿轮、丝杠螺母、丝杠。本发明设置一传动箱体作为整体支承使用，将驱动丝杠螺母动作用的动力源、齿轮组等配置在传动箱体内，在传动箱体的支承作用下，各个部件连接紧密，不会松动，在工作时可以保持稳定，不会产生偏移，从而极大地提高了进给机构的工作可靠性，有效提高了产品性能；传动箱体还可以起到保护的作用，确保各个部件不受外部环境影响。

Description

一种用于大型数控机床的进给机构

技术领域

本发明涉及机床的动力装置，具体为数控机床的进给机构。

背景技术

数控机床进给系统采用的传动方式是通过伺服电机驱动滚珠丝杠传动副旋转，进而实现运动部件的直线进给。伺服电机和滚珠丝杠传动副的丝杠螺母之间一般通过传动轴或若干中间齿轮进行动力传递。

在大型数控机床的传动系统中，丝杠传动副的体积和质量都会相应较大，目前所采用的进给机构在驱动丝杠传动副工作时都会存在易抖动、动作不够精确的问题，严重影响加工工件的尺寸精度和表面粗糙度。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种动作稳定、驱动效果良好的数控机床进给机构，其能够满足大型数控机床的使用要求。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种数控机床进给机构，包括：动力源，动力源设有动力输出轴；传动箱体，传动箱体设有第一腔体和第二腔体，动力源固定在传动箱体上，动力输出轴通过设于传动箱体侧壁上的开口延伸至第一腔体内；设于第一腔体内的第一齿轮，所述第一齿轮的一侧设有向外凸伸的轴套，另一侧设有伸出轴，轴套通过第一胀紧套固定到动力输出轴上，伸出轴通过一圆柱滚子轴承固定在第一腔体的侧壁上；设于第一腔体内并与第一齿轮的转轴平行的传动轴，传动轴的两端分别通过圆锥滚子轴承固定在第一腔体的侧壁上；第二齿轮，第二齿轮通过第二胀紧套固定到传动轴上，第二齿轮与第一齿轮啮合；第三齿轮，所述第二腔体与第三齿轮的形状匹配，第三齿轮通过轴承以可转动的方式固定在第二腔体内，第三齿轮的转轴与第二齿轮以及第一齿轮的转轴平行，第一腔体和第二腔体之间设有连通口，第三齿轮于该连通口的位置处设有齿，第三齿轮通过该齿与所述第二齿轮啮合，第三齿轮内设柱形中空腔体；丝杠螺母，丝杠螺母穿装于所述第三齿轮的柱形中空腔体内；丝杠，丝杠螺接于丝杠螺母内，丝杠的两端从柱形中空腔体的两侧开口穿出。

其中，所述动力源包括伺服电机和行星齿轮箱，行星齿轮箱的输入轴与伺服电机的输出轴相连，行星齿轮箱的输出轴作为动力源的动力输出轴与第一齿轮连接。

所述第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮的直径依次增大。

所述第一腔体的侧壁上设有可拆卸的活动窗。

所述第三齿轮上紧套有滚针轴承、隔套和轴向圆柱滚子轴承，第三齿轮的外周面与第二腔体的内周面之间通过所述滚针轴承滑动连接，第三齿轮的外端面与第二腔体的内端面之间通过所述轴向圆柱滚子轴承滑动连接，隔套设置于滚针轴承和轴向圆柱滚子轴承之间。

所述传动箱体于第二腔体的一端设有活动盖，活动盖通过螺母锁紧到传动箱体上。

所述丝杠螺母的外周面上设有凹槽，柱形中空腔体的内侧面对应的位置上设有延伸至边缘的滑槽，丝杠螺母的外周面和柱形中空腔体的内侧面之间设有平键，平键的上半部分卡装于滑槽内，下半部分卡装于凹槽内。

所述柱形中空腔体两侧的开口其中一个的直径与丝杠的直径相等，另一个的直径与丝杠螺母的直径相等，后一开口上安装有内设通孔的封盖，通孔的直径与丝杠的直径相等，封盖通过锁紧的方式固定到第三齿轮上。

本发明的有益效果是：本发明设置一传动箱体作为整体支承使用，将驱动丝杠螺母作用的动力源、齿轮组等配置在传动箱体内，在传动箱体的支承作用下，各个部件连接紧密，不会松动，在工作时可以保持稳定，不会产生偏移，从而极大地提高了进给机构的工作可靠性，有效提高了产品性能；传动箱体还可以起到保护的作用，确保各个部件不受外部环境影响。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的剖面结构图；

图3为传动箱体的整体结构图；

图4为第三齿轮在第二腔体内的安装结构图；

图5为第三齿轮与丝杠螺母、丝杠部分的分解结构图。

符号说明：1-传动箱体，2-第一齿轮，3-传动轴，4-第二齿轮，5-第三齿轮，6-丝杠螺母，7-丝杠，8-伺服电机，9-行星减速箱，10-第一胀紧套，11-圆柱滚子轴承，12-圆锥滚子轴承，13-第二胀紧套，14-滚针轴承，15-隔套，16-轴向圆柱滚子轴承，17-平键，18-封盖，101-第一腔体，102-第二腔体，103-开口，104-连通口，105-活动窗，106-第三腔体，107-可拆卸板，108-活动盖，201-轴套，202-伸出轴，501-柱形中空腔体，502-齿，503-滑槽，601-凹槽。

具体实施方式

下面参照附图并结合实施例对本发明作进一步的描述。

如图1和图2所示，本发明的进给机构主要由动力源、传动箱体1、第一齿轮2、传动轴3、第二齿轮4、第三齿轮5、丝杠螺母6以及丝杠7组成。

动力源用于输入所需的驱动动力，其可以直接利用伺服电机实现。但为了降低对伺服电机的功率需求，动力源优选在伺服电机8的基础上进一步设置一行星减速箱9，行星减速箱的输入轴9与伺服电机8的输出轴连接，行星减速箱9的输出轴作为动力输出轴。工作时，伺服电机8转动，行星减速箱9的输入轴与伺服电机1同步转动，在行星减速箱9的减速作用下，行星减速箱的输出轴转速减低，但其转动力矩随之增大。

传动箱体1是本进给机构的支承部分，动力源、第一齿轮2、传动轴3、第二齿轮4、第三齿轮5都固定到传动箱体1上，丝杠螺母6以及丝杠7等也间接地固定到传动箱体1上。

如图3所示，传动箱体1上设有第一腔体101和第二腔体102，第一腔体101的侧壁处设有开口103，行星减速箱9固定在此开口103的外部，其动力输出轴通过开口103延伸至第一腔体101内。

第一齿轮2、传动轴3和第二齿轮4都分布于第一腔体101内。如图所示，第一齿轮2的一侧设有轴套201，另一侧设有伸出轴202，轴套201通过第一胀紧套10固定到动力输出轴上，伸出轴通过一圆柱滚子轴承11固定在第一腔体101的侧壁上。传动轴3与第一齿轮2的转轴平行，其两端通过圆锥滚子轴承12固定到第一腔体101的侧壁上。第二齿轮4通过第二胀紧套13固定到传动轴3上并与第一齿轮2啮合。工作时，第一齿轮2在动力输出轴的驱动作用下转动，然后带动第二齿轮4同时转动。在第一腔体101的固定作用下，第一齿轮2和第二齿轮4可以保持稳定，转动时不会产生抖动的现象。

第三齿轮5设置于第二腔体102内，第三齿轮5整体为柱形结构，其内设柱形中空腔体501。第二腔体102对应的也为柱形结构。工作时，第三齿轮5应是能够在第二腔体102内转动的，第二齿轮4的转动效果需要传递到第三齿轮5上，因此，第一腔体101和第二腔体102之间设有连通口104，第三齿轮5于该连通口104的位置处设有齿502，第三齿轮5通过该齿502与第二齿轮4啮合。

丝杠螺母6穿装于第三齿轮5的柱形中空腔体501内，丝杠7则螺接于丝杠螺母内，丝杠7的两端从柱形中空腔体501的两侧开口穿出。

本发明工作时，动力源输出轴驱动第一齿轮2动作，动力依次传递到第二齿轮4和第三齿轮5上，在第三齿轮5的作用下，丝杠螺母6跟随转动，使得丝杠螺母6能够沿丝杠7产生位移。为了降低对动力源的功率需求，本发明优选采用降速的方式进行动力传递，除了在动力源中配置有行星减速箱进行降速外，还可以进一步将齿轮组进行配置，使得第一齿轮2、第二齿轮4和第三齿轮5的直径依次增大，从而使得力矩逐渐变大，伺服电机采用低功率情况下也可以实现大型数控机床丝杠螺母的驱动。

第一齿轮2、第二齿轮4是设置在第一腔体101内的，为了更好地观察两者的工作状态，第一腔体101的侧壁上优选设有可拆卸的活动窗105，当拆卸下次活动窗105时还可以方便地对内部的工件进行维护。另外，如图2所示，第一腔体101的右侧还进一步设有第三腔体106，此第三腔体106上对应第一齿轮2和第二齿轮4的位置处设有可拆卸板107，利用此可拆卸办107可以方便地从侧边对第一齿轮2和第二齿轮4进行维护。

为了使得第三齿轮5能够更好地相对第二腔体102转动，第三齿轮5上紧套有滚针轴承14、隔套15和轴向圆柱滚子轴承16，第三齿轮5的外周面与第二腔体102的内周面之间通过滚针轴承14滑动连接，第三齿轮5的外端面与第二腔体102的内端面之间通过轴向圆柱滚子轴承16滑动连接，隔套15设置于滚针轴承14和轴向圆柱滚子轴承16之间，对两者进行隔离。

滚针轴承14够确保第三齿轮5能够相对第二腔体的内周免顺畅地转动，轴向圆柱滚子轴承16则能保证第三齿轮5能够相对第二腔体的内端面的转动，隔套15用于将滚针轴承14和轴向圆柱滚子轴承16隔离，确保两者工作不会互相影响。

如图4所示，隔套15和轴向圆柱滚子轴承16所分布的齿轮外周面直径是小于滚针轴承14所分布的齿轮外周面直径的，隔套15与滚针轴承14靠近的端面顶压于齿轮外周面突出的部位上，从图中可以看出，安装完成后隔套15和轴向圆柱滚子轴承16可以限定在第二腔体端面和齿轮外周面突出部位之间，位置稳定。

为了使得第三齿轮5能够方便地安装到第二腔体102内，第二腔体102的一端设有活动盖108，此活动盖108通过螺母锁紧到传动箱体上，能够拆装。在安装第三齿轮5时，先将活动盖108拆下，将第三齿轮5按方向插入到第二腔体102内，然后将活动盖108装上即可。

丝杠螺母6与第三齿轮5之间是相对不动的，两者之间需要形成固定的连接关系。作为优选的实施方式，如图5所示，丝杠螺母6的外周面上设有凹槽601，柱形中空腔体501的内侧面对应的位置上设有延伸至边缘的滑槽503，丝杠螺母5的外周面和柱形中空腔体501的内侧面之间设有平键17，平键17的上半部分卡装于滑槽503内，下半部分卡装于凹槽601内。在平键17的卡紧作用下，第三齿轮5和丝杠螺母6不能发生相对转动，因此丝杠螺母6能够跟随第三齿轮5同步转动。以上的结构还具有装配方便的优点，具体地，装配时先将平键17放置到凹槽601内，然后对准第三齿轮5的中空腔体501插入即可，整个过程操作简单。在部分实施例中，柱形中空腔体501上滑槽503的数量可以为两条或两条以上，平键7可以选择任意一条进行插入，从而进一步增加装配效率。在部分实施例中，凹槽601、滑槽503和平键17的数量同时配置为两条或两条以上，装配时一一对应插入，这种结构的动力传递效果更好。

为了增加丝杠螺母6在第三齿轮5内的位置稳定性，如图5所示，柱形中空腔体501两侧的开口其中一个的直径与丝杠7的直径相等，另一个的直径与丝杠螺母6的直径相等，后一开口上安装有内设通孔的封盖18，通孔的直径与丝杠7的直径相等，封盖18通过锁紧的方式固定到第三齿轮5上。装配时，将丝杠螺母6从与丝杠螺母直径相等的开口处插入到柱形中空腔体内，再将封盖18锁紧，然后整体穿装到丝杆上即可。在封盖的锁紧作用下，丝杠螺母在齿轮内不会窜动，确保丝杠螺母的运转更加稳定。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种数控机床进给机构，其特征在于包括：

动力源，动力源设有动力输出轴；

传动箱体，传动箱体设有第一腔体和第二腔体，动力源固定在传动箱体上，动力输出轴通过设于传动箱体侧壁上的开口延伸至第一腔体内；

设于第一腔体内的第一齿轮，所述第一齿轮的一侧设有向外凸伸的轴套，另一侧设有伸出轴，轴套通过第一胀紧套固定到动力输出轴上，伸出轴通过一圆柱滚子轴承固定在第一腔体的侧壁上；

设于第一腔体内并与第一齿轮的转轴平行的传动轴，传动轴的两端分别通过圆锥滚子轴承固定在第一腔体的侧壁上；

第二齿轮，第二齿轮通过第二胀紧套固定到传动轴上，第二齿轮与第一齿轮啮合；

第三齿轮，所述第二腔体与第三齿轮的形状匹配，第三齿轮通过轴承以可转动的方式固定在第二腔体内，第三齿轮的转轴与第二齿轮以及第一齿轮的转轴平行，第一腔体和第二腔体之间设有连通口，第三齿轮于该连通口的位置处设有齿，第三齿轮通过该齿与所述第二齿轮啮合，第三齿轮内设柱形中空腔体；

丝杠螺母，丝杠螺母穿装于所述第三齿轮的柱形中空腔体内；

丝杠，丝杠螺接于丝杠螺母内，丝杠的两端从柱形中空腔体的两侧开口穿出。

2.根据权利要求1所述的数控机床进给机构，其特征在于：所述动力源包括伺服电机和行星齿轮箱，行星齿轮箱的输入轴与伺服电机的输出轴相连，行星齿轮箱的输出轴作为动力源的动力输出轴与第一齿轮连接。

3.根据权利要求1所述的数控机床进给机构，其特征在于：所述第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮的直径依次增大。

4.根据权利要求1所述的数控机床进给机构，其特征在于：所述第一腔体的侧壁上设有可拆卸的活动窗。

5.根据权利要求1所述的数控机床进给机构，其特征在于：所述第三齿轮上紧套有滚针轴承、隔套和轴向圆柱滚子轴承，第三齿轮的外周面与第二腔体的内周面之间通过所述滚针轴承滑动连接，第三齿轮的外端面与第二腔体的内端面之间通过所述轴向圆柱滚子轴承滑动连接，隔套设置于滚针轴承和轴向圆柱滚子轴承之间。

6.根据权利要求1所述的数控机床进给机构，其特征在于：所述传动箱体于第二腔体的一端设有活动盖，活动盖通过螺母锁紧到传动箱体上。

7.根据权利要求1所述的数控机床进给机构，其特征在于：所述丝杠螺母的外周面上设有凹槽，柱形中空腔体的内侧面对应的位置上设有延伸至边缘的滑槽，丝杠螺母的外周面和柱形中空腔体的内侧面之间设有平键，平键的上半部分卡装于滑槽内，下半部分卡装于凹槽内。

8.根据权利要求1所述的数控机床进给机构，其特征在于：所述柱形中空腔体两侧的开口其中一个的直径与丝杠的直径相等，另一个的直径与丝杠螺母的直径相等，后一开口上安装有内设通孔的封盖，通孔的直径与丝杠的直径相等，封盖通过锁紧的方式固定到第三齿轮上。