CN105965106A - 数控小模数直齿锥齿轮刨齿机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数控小模数直齿锥齿轮刨齿机，包括床身、摇台总成、工件箱总成、液压系统和数控系统，床身上装有摇台总成和工件箱总成，床身两侧设有液压系统，摇台总成包括：摇台支架、刀架传动机构、摇台鼓轮、刀架装置、行程调整机构、刨齿刀具运动主轴伺服电机、摇台回转伺服电机和与摇台回转伺服电机连接的摇台回转蜗轮蜗杆机构，特征在于：刀架装置包括：刀架座、滑枕、刀具座支架、刀具座、让刀运动调整装置、齿角调整机构、刨齿刀具、刀高调整机构和压力角调整机构。优点是：结构布局紧凑，调整操作简单、方便，具有较大让刀量，调整范围大、让刀运动准确、避免出现自锁现象，提高齿轮加工精度，满足了高精度小模数直齿锥齿轮的加工要求。

Description

数控小模数直齿锥齿轮刨齿机

技术领域

本发明属于刨齿机制造技术领域，特别是涉及一种数控小模数直齿锥齿轮刨齿机。

背景技术

小模数直齿锥齿轮被广泛地用于航天、航空、机器人制造等领域，小模数直齿锥齿轮作为小型或微型机械传动部件的零件有很好的市场前景，需求量大。由于齿轮模数越小越难于加工，很难满足齿轮的齿形、齿向误差要求及加工精度。

小模数直齿锥齿轮刨齿机的刀具在刀架子的导轨上做高速往复冲程运动的同时完成让刀动作。所谓让刀动作就是：在刨削工作行程中，刨刀抬起并且有足够的抬刀力量，同时还要保证加工轨迹正确。在切削返程时，刀具应脱离已加工的齿面，将刨刀落下，刀具不能切削或划伤已加工齿面，让刀量尽可能大。因此，让刀运动直接影响到齿轮的加工轨迹和加工精度，让刀量的大小也决定了齿轮的加工效率(可以大进刀量切削)。所以小模数直齿锥齿轮数控刨齿机的让刀运动装置及调整非常关键，决定着机床运动的成功与否。

现有技术中的直齿锥齿轮刨齿机让刀机构，一般采用的结构是：刀架底座与滑枕之间有一套夹板机构夹住一个让刀拉杆，让刀拉杆前端连接一个连杆，连杆连接一个凸轮，通过凸轮推拉夹刀板绕着一个回转轴摆动，形成让刀运动。该结构存在如下不足：1、上述让刀机构安装在刀架底座与滑枕之间，且结构较为复杂，无法运用在结构紧凑的小模数直齿锥齿轮刨齿机上；2、上述让刀机构的让刀、回位动作是通过夹板机构夹紧让刀拉杆使夹刀板摆动，让刀动作不够敏捷、可靠；3、上述让刀机构由于其结构限制无法调整让刀量。

直齿锥齿轮刨齿机的刀高调整机构，一般采用楔销楔键结构，其包括：刀架体、楔销和楔键，所述楔销与楔键的斜楔面紧贴，楔销通过紧定螺钉顶紧，刀架体与楔键连接，刨刀安装在刀架体上，旋进紧定螺钉，使楔销推动楔键移动，刨刀和刀架体随着楔键同步移动，以此来调整刨刀的高度。上述结构在使用过程中，经常会出现因楔销强度不足导致其斜楔面损坏或因斜楔角度不够导致自锁，造成刀高调整功能失效的问题；此外，由于零件尺寸的限制，还会出现因斜楔面过短导致无法满足刀高调整范围的问题。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种结构布局紧凑，调整操作简单、方便，具有较大让刀量，调整范围大、让刀运动准确、避免出现自锁现象、可靠且稳定的数控小模数直齿锥齿轮刨齿机。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

数控小模数直齿锥齿轮刨齿机，包括床身、摇台总成、工件箱总成、液压系统和数控系统，所述床身上安装有摇台总成和工件箱总成，在床身两侧设有液压系统和数控系统，所述摇台总成包括：固装在床身上的摇台支架、安装在摇台支架内的刀架传动机构、摇台鼓轮、安装在摇台支架上的刀架装置、行程调整机构、刨齿刀具运动主轴伺服电机、摇台回转伺服电机和与摇台回转伺服电机连接的摇台回转蜗轮蜗杆机构，其特征在于：所述刀架装置包括：刀架座、滑枕、刀具座支架、刀具座、让刀运动调整装置、齿角调整机构、刨齿刀具、刀高调整机构和压力角调整机构，所述摇台鼓轮上通过刀架座圆盘装有镜像对称设置的刀架座，在每个刀架座上安装有滑枕和齿角调整机构，每个滑枕上装有刀具座支架，在每个刀具座支架上安装有刀具座和让刀运动调整装置，所述每个刀具座上设有刀高调整机构、压力角调整机构和刨齿刀具。

本发明还可以采用如下技术方案：

所述让刀运动调整装置包括：通过紧固件和夹板座对称设置在刀架座上的夹板，在两个夹板之间设有刹车带，所述刹车带夹持有让刀拉杆，在让刀拉杆一端上装有滚轮、销轴和与刀具座支架固定连接的让刀拉杆导向块，所述让刀拉杆通过滚轮、销轴连接让刀连杆，所述让刀连杆另一端通过锥孔安装在刀具座上，所述刀具座的轴与刀具座支架和让刀连杆的孔装配，在刀具座上装有刨齿刀具，所述刀具座支架上还设有用于调整刀具座与刀具座支架接触面的调整机构。

所述让刀拉杆一端上制有斜槽，在斜槽内装有滚轮和销轴。

所述夹板一端面上装有第一压力弹簧和用于调整第一压力弹簧的内六角锥端紧定螺钉。

所述让刀连杆与刀具座装配的一端上的销孔为锥形孔，刀具座的轴装入锥形孔中，并通过隔套和滚针轴承与刀具座支架装配。

所述让刀连杆一端制有用于安装销轴的销轴孔，所述销轴孔中心与另一端上用于装配刀具座的锥形孔中心之间的距离a为25mm～50mm。

所述让刀拉杆一端的斜槽中心与让刀拉杆轴向中心的倾斜角为25-50°。

所述刀高调整机构包括：调整底板、盖板、刀具座支架、刀具座和高度调整螺钉，所述调整底板的正面制有键槽，并通过键槽与其背面制有凸键的刀具座支架动配合装配，所述调整底板顶部固装有盖板，在调整底板和盖板之间夹装有用于调整刨刀高度的调整螺钉，所述刀具座支架上制有用于安装刀具座的轴向通孔，所述刀具座穿过刀具座支架的轴向通孔、调整垫和让刀连杆，并通过锁母锁紧。

所述调整底板上制有调节长孔，并通过调节长孔、压紧螺钉、垫圈和螺母与刀具座支架安装。

本发明具有的优点和积极效果是：由于本发明采用上述技术方案，与传统直齿锥齿轮刨齿机让刀机构相比较，本让刀及调整装置结构布局紧凑、占用空间小，与刨齿刀具高速往复冲程运动相协调，构成刀具刨削齿轮运动。通过采用紧定螺钉调整第一压力弹簧对夹板的压力，从而使刹车带对让刀拉杆产生一定的夹持力，保证有足够的抬刀力量刨削齿轮和正确的刨削齿轮轨迹。此外，通过调整让刀连杆一端的销轴孔中心与另一端上用于装配刀具座的锥形孔中心之间的距离a和让刀拉杆斜槽的倾斜角度和尺寸b，不仅可获得较大的让刀量、大进刀量，提高小模数直齿锥齿轮切削的加工效率，而且还可保证让刀运动的准确、可靠和稳定，提高齿轮的加工精度。本装置让刀运动调整简单，操作方便，满足了高精度小模数直齿锥齿轮的加工要求。

本刨齿机的刀高调整机构通过旋转调整螺钉来调整刀具座支架和刨刀的高度，刀高调整范围大、可防止产生自锁现象、操作方便；通过刀具座支架背面的凸键与调整底板正面的键槽配合进行导向，导向精度高；压紧螺钉和螺母拧紧时可使刀具座支架和调整底板位置锁死，松开时可放松刀具座支架的高度位置，提高了稳定性和可靠性；调整底板制有调节长孔，以便保证刀具座支架的滑动量。采用本刀高调整装置可以满足数控小模数直齿锥齿轮刨齿机使用要求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本发明摇台总成的剖面图；

图4是图3的A-A剖视图；

图5是本发明的传动系统图；

图6是本发明让刀装置的结构示意图；

图7是图6的B-B剖视图；

图8是图6的K向视图；

图9是本发明让刀装置的让刀拉杆结构示意图；

图10是本发明让刀装置的让刀连杆结构示意图；

图11是本发明刀高调整机构的结构示意图；

图12是图11的俯视图；

图13是图11的C-C剖视图。

图中：1、床身；2、润滑系统；3、摇台支架；4、行程调整机构；5、刨齿刀具运动主轴伺服电机；6、摇台回转伺服电机；7、工件和工装；8、工件箱主轴；9、工件箱主轴电机；10、工件箱体；11、卡紧液压缸；12、回转板；13、床鞍；14、床鞍移动伺服电机；15、冷却系统；16、排屑箱；17、刀高调整机构；1701、高度调整螺钉；1702、螺钉；1703、盖板；1704、锁母；1705、让刀连杆；1706、调整垫；1707、调整底板；1708、垫圈；1709、螺母；1710、刨齿刀具安装螺钉；1711、刀垫；18、导轨；19、让刀运动调整装置；1901、让刀连杆；1902、轴向锁定螺母；1903、销轴；1904、滚轮；1905、让刀拉杆导向块；1906、让刀拉杆；19061、斜槽；1907、夹板座；1908、第一压力弹簧；1909、内六角锥端紧定螺钉；1910、夹板；1911、刹车带；1912、销；1913、六角螺母；1914、圆头螺钉；1915、第二压力弹簧；1916、滚针轴承；1917、隔套；1918、压板；1919、双头螺栓；1920、内六角圆柱头螺钉；20、锥齿轮；21、曲柄轴；22、偏心轴；23、锥齿轮轴；24、联轴器；25、轴承；26、滚针轴承；27、刀架座圆盘；28、圆压板；29、摇臂轴；30、齿角调整机构；31、刀架座；32、摆杆；33、小轴；34、刀具座；35、刨齿刀具；36、连杆；37、刀具座支架；38、滑枕；39、摇台鼓轮；40、摇台回转蜗轮蜗杆机构；41、工件箱主轴回转蜗轮蜗杆机构；42、丝杠螺母；43、压力角调整机构。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”等不代表顺序安装，也不代表所形容的部件的重要性。

请参阅图1图13，数控小模数直齿锥齿轮刨齿机，包括床身1、摇台总成、工件箱总成、液压系统和数控系统，所述液压系统包括润滑系统2和冷却系统15，所述床身上安装有摇台总成和工件箱总成，在床身两侧设有润滑系统2、冷却系统15和数控系统。在床身1上安装两根导轨18、床鞍移动伺服电机14和丝杠螺母机构42，在导轨18上安装床鞍13，丝杠螺母机构42的丝杠与床鞍移动伺服电机14连接，螺母与床鞍13连接，在床鞍13上装有回转板12，在回转板12上安装工件箱体10，所述工件箱体10中穿装有工件箱主轴8，在工件箱体10上安装主轴回转伺服电机9，所述主轴回转蜗轮蜗杆机构41的蜗轮安装在工件箱主轴8上，蜗杆与主轴回转伺服电机9连接，卡紧液压缸11安装在工件箱主轴8尾端，工件和工装7穿过工件箱主轴8内孔安装，并通过卡紧液压缸11卡紧，冷却系统15安装在床身1前面，润滑系统2设置在床身1后面，在床身1的侧面设有排屑箱16。

请参阅图3-图5，所述摇台总成包括：固装在床身上的摇台支架3、安装在摇台支架内的刀架传动机构、摇台鼓轮39、安装在摇台支架上的刀架装置、行程调整机构4、刨齿刀具运动主轴伺服电机5、摇台回转伺服电机6和与摇台回转伺服电机连接的摇台回转蜗轮蜗杆机构40。所述刀架装置包括：刀架座31、滑枕38、刀具座支架37、刀具座34、让刀运动调整装置19、齿角调整机构30、刨齿刀具35、刀高调整机构17和压力角调整机构43，所述摇台鼓轮前端面上通过刀架座圆盘27镜像对称装有刀架座31，并通过圆压板28压紧刀架座31。在每个刀架座上安装有滑枕38和齿角调整机构30，所述滑枕38与摇臂轴29上的小轴相连，每个滑枕上装有刀具座支架37，在每个刀具座支架上安装有刀具座34和让刀运动调整装置19，所述每个刀具座上设有刀高调整机构17、压力角调整机构43和刨齿刀具35。

本实施例中，所述刀架传动机构包括：刨齿刀具运动主轴伺服电机5、联轴器24、锥齿轮轴23、锥齿轮20、偏心轴22、曲柄轴21、轴承25、连杆26、小轴33、摆杆32和29摇臂轴。在摇台支架3上安装摇台回转伺服电机6和刨齿刀具运动主轴伺服电机5，在摇台支架3内装有滚针轴承26，摇台鼓轮39穿装在滚针轴承26里，摇台鼓轮39上装有摇台回转蜗轮蜗杆机构40的蜗轮，摇台回转蜗轮蜗杆机构40的蜗杆与摇台回转伺服电机6相连接。在刨齿刀具运动主轴伺服电机5的轴端安装联轴器24，所述联轴器24另一端安装锥齿轮轴23，在摇台鼓轮39中安装轴承25，所述轴承25中穿装偏心轴22，所述偏心轴22上安装锥齿轮20，锥齿轮20与锥齿轮轴23啮合。所述偏心轴22尾端安装行程调整机构4，曲柄轴21穿装在偏心轴22内，曲柄轴22的小偏心轴头与连杆36的一端装配，小轴33穿装在连杆36的另一端并穿过摆杆32的一端，摇臂轴29穿过摇台鼓轮39，并与摆杆32的另一端连接。

请参阅图6-图10，所述让刀运动调整装置包括：通过内六角圆柱头螺钉1920和夹板座1907对称设置在刀架座31上的夹板1910，在夹板座上通过紧固销1912固定有对称设置的夹板。在两个夹板之间设有刹车带1911，所述刹车带夹持有让刀拉杆1906，所述刹车带夹持有让刀拉杆。所述夹板与刹车带的接触端面上制有可增大摩擦力的齿牙，以便加大对让刀拉杆的夹持力。在让刀拉杆一端上装有滚轮1904、销轴1903和与刀具座支架37固定连接的让刀拉杆导向块1905，并通过让刀拉杆导向块限制让刀拉杆的运动轨迹，起运动导向作用。所述让刀拉杆通过滚轮、销轴连接让刀连杆1901，所述让刀连杆另一端通过锥孔安装在刀具座上，所述刀具座的轴与刀具座支架和让刀连杆的孔装配，在刀具座上装有刨齿刀具35，所述刀具座支架上还设有用于调整刀具座与刀具座支架接触面的调整机构。

本实施例中，所述让刀拉杆1906的一端上制有斜槽19061，在斜槽内装有滚轮1904和销轴1903。

本实施例中，所述夹板1910的一端面上装有第一压力弹簧1908和用于调整第一压力弹簧的内六角锥端紧定螺钉1909。

本实施例中，所述让刀连杆与刀具座装配的一端上的销孔为锥形孔，刀具座的轴装入锥形孔中，并通过隔套1917和两组滚针轴承1916与刀具座支架37装配，所述让刀连杆并通过轴向锁定螺母1902与刀具座轴向锁定，所述刀具座支架通过压板1918、双头螺栓1919和六角螺母1913与滑枕38连接。

本实施例中，所述调整机构包括设置在刀具座支架和刀具座上的圆头螺钉1914和设置在圆头螺钉下方的第二压力弹簧1915。

本实施例中，所述让刀连杆一端的销轴孔中心与另一端上用于装配刀具座的锥形孔中心之间的距离a为25mm～50mm。刨齿刀具让刀量的大小与让刀连杆和让刀拉杆的设计尺寸有关，让刀连杆一端的销轴孔中心与另一端上锥形孔中心之间的距离a越小，获得的让刀量越大。在允许的情况下，应尽量缩短让刀连杆的距离a。

本实施例中，所述让刀拉杆一端的斜槽中心与让刀拉杆轴向中心的倾斜角为25-50°，让刀拉杆的斜槽的倾斜角度和尺寸b也决定让刀量的大小。在允许的范围内，增大斜槽倾斜角度和尺寸b，就能获得较大的让刀量。

请参阅图11-图13，所述刀高调整机构17包括：调整底板1707、盖板1703、刀具座支架37、刀具座34和高度调整螺钉1701。所述调整底板的正面制有键槽，并通过键槽与其背面制有凸键的刀具座支架动配合装配，所述调整底板顶部固装有盖板，在调整底板和盖板之间夹装有用于调整刨刀高度的高度调整螺钉。所述刀具座支架上制有用于安装刀具座的轴向通孔，所述刀具座穿过刀具座支架的轴向通孔、调整垫1706和让刀连杆1901，并通过锁母1704锁紧。

所述调整底板上制有调节长孔，并通过调节长孔、双头螺栓1919、垫圈1708和螺母1709与刀具座支架安装。两个双头螺栓1919穿过调整底板的调节长孔、刀具座支架的径向通孔和垫圈1708，当螺母1709拧紧时，可使刀具座支架和调整底板的位置锁死，松开螺母时可放松刀具座支架的高度位置。

本实施例中，所述盖板通过六个螺钉1702安装在调整底板的顶部，高度调整螺钉1701夹装在盖板和调整底板顶部之间，旋转高度调整螺钉即可调整刀具座支架的高度。

本实施例中，刨齿刀具安装螺钉1710穿过刀垫1705和刀具座上的长条孔，再旋入刨刀上的螺孔，即可将刨刀35安装在刀具座34上。

本发明的工作原理为：

刀具座34、刀具座支架37及刨齿刀具35随滑枕38一起在刀架座31的导轨上做往复运动，使滚轮1904在让刀拉杆1906的斜槽19061内移动(与让刀拉杆运动轨迹有一定角度)，从而使让刀连杆1901以锥形孔中心摆动；刀具座在刀具座支架的孔内扭动，从而使装在刀具座上的刨齿刀具产生抬刀、落刀的让刀运动。

让刀运动的调整1：通过内六角锥端紧定螺钉1909调整第一压力弹簧1908对夹板1910的压力，从而使刹车带1911对让刀拉杆1906产生一定的夹持力，保证有足够的抬刀力量刨削齿轮，第一压力弹簧在让刀拉杆运动时可起到缓冲作用。

让刀运动的调整2：滚轮1904在让刀拉杆1906斜槽的位置，松开轴向锁定螺母1902，使让刀连杆1901的锥形孔与刀具座34脱开，然后推、拉让刀拉杆1906，以便改变滚轮在让刀拉杆斜槽内的位置，打表检测刀具座的抬刀、落刀位移，即微调让刀量。

让刀运动的调整3：在切削工作行程，应保证刀具座34与刀具座支架37刚性接触面M必须紧密贴紧，0.03mm的塞尺不得塞入；并通过圆头螺钉1914调整第二压力弹簧1915对刀具座34的压力，帮助刀具座34与刀具座支架37刚性接触面M更加贴紧，保证刨齿刀具工作行程中抬刀位置的准确、可靠及稳定。

本发明附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种数控小模数直齿锥齿轮刨齿机，包括床身、摇台总成、工件箱总成、液压系统和数控系统，所述床身上安装有摇台总成和工件箱总成，在床身两侧设有液压系统和数控系统，所述摇台总成包括：固装在床身上的摇台支架、安装在摇台支架内的刀架传动机构、摇台鼓轮、安装在摇台支架上的刀架装置、行程调整机构、刨齿刀具运动主轴伺服电机、摇台回转伺服电机和与摇台回转伺服电机连接的摇台回转蜗轮蜗杆机构，其特征在于：所述刀架装置包括：刀架座、滑枕、刀具座支架、刀具座、让刀运动调整装置、齿角调整机构、刨齿刀具、刀高调整机构和压力角调整机构，所述摇台鼓轮上通过刀架座圆盘装有镜像对称设置的刀架座，在每个刀架座上安装有滑枕和齿角调整机构，每个滑枕上装有刀具座支架，在每个刀具座支架上安装有刀具座和让刀运动调整装置，所述每个刀具座上设有刀高调整机构、压力角调整机构和刨齿刀具。

2.根据权利要求1所述的数控小模数直齿锥齿轮刨齿机，其特征在于：所述让刀运动调整装置包括：通过紧固件和夹板座对称设置在刀架座上的夹板，在两个夹板之间设有刹车带，所述刹车带夹持有让刀拉杆，在让刀拉杆一端上装有滚轮、销轴和与刀具座支架固定连接的让刀拉杆导向块，所述让刀拉杆通过滚轮、销轴连接让刀连杆，所述让刀连杆另一端通过锥孔安装在刀具座上，所述刀具座的轴与刀具座支架和让刀连杆的孔装配，在刀具座上装有刨齿刀具，所述刀具座支架上还设有用于调整刀具座与刀具座支架接触面的调整机构。

3.根据权利要求2所述的数控小模数直齿锥齿轮刨齿机，其特征在于：所述让刀拉杆一端上制有斜槽，在斜槽内装有滚轮和销轴。

4.根据权利要求2所述的数控小模数直齿锥齿轮刨齿机，其特征在于：所述夹板一端面上装有第一压力弹簧和用于调整第一压力弹簧的内六角锥端紧定螺钉。

5.根据权利要求2所述的数控小模数直齿锥齿轮刨齿机，其特征在于：所述让刀连杆与刀具座装配的一端上的销孔为锥形孔，刀具座的轴装入锥形孔中，并通过隔套和滚针轴承与刀具座支架装配。

6.根据权利要求2所述的数控小模数直齿锥齿轮刨齿机，其特征在于：所述让刀连杆一端制有用于安装销轴的销轴孔，所述销轴孔中心与另一端上用于装配刀具座的锥形孔中心之间的距离a为25mm～50mm。

7.根据权利要求3所述的数控小模数直齿锥齿轮刨齿机，其特征在于：所述让刀拉杆一端的斜槽中心与让刀拉杆轴向中心的倾斜角为25-50°。

8.根据权利要求1所述的数控小模数直齿锥齿轮刨齿机，其特征在于：所述刀高调整机构包括：调整底板、盖板、刀具座支架、刀具座和高度调整螺钉，所述调整底板的正面制有键槽，并通过键槽与其背面制有凸键的刀具座支架动配合装配，所述调整底板顶部固装有盖板，在调整底板和盖板之间夹装有用于调整刨刀高度的调整螺钉，所述刀具座支架上制有用于安装刀具座的轴向通孔，所述刀具座穿过刀具座支架的轴向通孔、调整垫和让刀连杆，并通过锁母锁紧。

9.根据权利要求8所述的数控小模数直齿锥齿轮刨齿机，其特征在于：所述调整底板上制有调节长孔，并通过调节长孔、压紧螺钉、垫圈和螺母与刀具座支架安装。