CN106346293B - 一种两轴数控坡口机主轴传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种两轴数控坡口机主轴传动装置，包括主轴传动系统、轴向进给系统、径向进给系统和刀盘，所述主轴传动系统安装在主轴支架上，所述主轴传动系统通过驱动齿轮与主轴上的旋转齿轮啮合相连，所述主轴包括空心轴和设置在空心轴内的芯轴，所述芯轴的一端与刀盘上的刀座锥形齿轮啮合驱动，所述芯轴的另一端与安装径向进给系统相连，所述空心轴的一端与所述刀盘相连，空心轴的另一端与径向进给系统相连，所述主轴支架底部通过所述轴向进给系统与设备安装座相连；本发明在径向进给系统中加入一个行星差动齿轮箱，旨在消除主轴本身转速带来的影响，使得伺服电机输出为转速差，从而实现直观、方便的控制。

Description

一种两轴数控坡口机主轴传动装置

技术领域

本发明涉及一种传动装置，具体的说是一种两轴数控坡口机主轴传动装置，属于机械设备制造技术领域。

背景技术

现有两轴数控坡口机采用主轴回转带动坡口刀回转切削加工，轴向进给系统和径向进给系统联动形成切削轨迹，完成加工作业。主轴回转系统变频电机带动一对回转齿轮副形成空心主轴及刀盘的回转动作，变频电机可保证空心主轴转速的变化；轴向进给系统由伺服电机带动丝杆回转，进而带动主机滑座及刀盘的轴向直线动作，伺服电机可保证直线速度的可变和精准；径向进给系统由伺服电机带动一根安装于空心主轴中心的传动轴回转，进而带动一对锥齿轮副的回转形成刀盘径向丝杆的回转，再形成安装于丝杆上的刀座的径向直线动作，伺服电机可保证直线速度的可变和精准。这种设备的三大传动系统中，主轴回转系统及轴向进给系统均为独立传动系统，而径向进给系统则是一个合成传动系统，是由伺服电机和主轴回转的转速差来实现刀座径向直线动作，由此带来一个问题，伺服电机需先输出一个与主轴相同的转速，再输出一个与主轴转速方向相同/相反的转速才能驱动刀盘径向丝杆的回转，这将导致伺服电机的输出转矩和转速方向相反，且主轴由变频控制，转速变化，伺服电机的电气控制尤为困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种两轴数控坡口机主轴传动装置，在径向进给系统中加入一个行星差动齿轮箱，用以解决上述径向进给系统存在的问题。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种两轴数控坡口机主轴传动装置，包括主轴传动系统、轴向进给系统、径向进给系统和刀盘，所述主轴传动系统安装在主轴支架上，所述主轴传动系统通过驱动齿轮与主轴上的旋转齿轮啮合相连，所述主轴包括空心轴和设置在空心轴内的芯轴，所述芯轴的一端与刀盘上的刀座锥形齿轮啮合驱动，所述芯轴的另一端与安装径向进给系统相连，所述空心轴的一端与所述刀盘相连，空心轴的另一端与径向进给系统相连，所述主轴支架底部通过所述轴向进给系统与设备安装座相连；

所述径向进给系统为行星差动齿轮箱结构，该行星差动齿轮箱由前后两组行星轮系统组成，前组行星轮系统包括空心主轴副轴、前行星架、前太阳轮、前行星轮轴、前行星轮及外圈内齿轮，所述空心主轴副轴一端通过联轴器与空心轴相连，空心主轴副轴的另一端穿过所述前行星架和前太阳轮与所述外圈内齿轮中心通过轴承相连，所述外圈内齿轮两侧均设有内齿轮，所述前行星架固定安装在齿轮箱的机座上，所述前太阳轮固定安装在所述空心主轴副轴上，在所述前行星架上设有三个前行星轮轴，通过三个前行星轮轴与所述前太阳轮上的三个前行星轮对应相连，所述前太阳轮的外圈设有外齿轮与所述外圈内齿轮的一侧内齿轮啮合连接；所述后组行星轮系统包括芯轴副轴、后行星架、后太阳轮、后行星轮轴以及后行星轮，所述芯轴副轴一端通过联轴器与芯轴相连，所述芯轴副轴另一端穿过所述后太阳轮和后行星架与动力输入轴相连，所述动力输入轴与驱动组件相连，所述后行星架固定在齿轮箱的端盖上，所述太阳轮固定在芯轴副轴上，所述后行星架上设有三个后行星轮轴，通过三个后行星轮轴与设在所述后太阳轮上的三个后行星轮对应相连，所述后太阳轮的外侧设有外齿轮，通过所述后太阳轮的的外齿轮与所述外圈内齿轮的另一侧的内齿轮啮合相连。

本申请中的前组行星轮系统为固定前行星架，前太阳轮和前行星轮以及外圈内齿轮为旋转的定轴传动系统，后组行星轮系统为固定外圈内齿轮，后太阳轮、后行星轮和后行星架为旋转的动系传动系统。

本发明进一步限定的技术方案是：前述的两轴数控坡口机主轴传动装置，所述驱动组件是由伺服电机驱动的减速机，通过伺服电机驱动，给芯轴提供动刀座的输出力。

前述的两轴数控坡口机主轴传动装置，所述前后两组行星轮系统的齿轮模数和齿数相同，保证电机无输出时，前后两组行星轮系统的同步性。

进一步的，前述的两轴数控坡口机主轴传动装置，所述空心主轴和空心主轴副轴的联轴器为阶梯状联轴器，所述芯轴和芯轴副轴的联轴器为套筒状联轴器。

齿轮箱以阶梯状联轴器及套筒状联轴器分别与主轴传动系统的芯轴及空心主轴相连，空心主轴和内部的芯轴的旋转为各自独立的动作，互不干涉。据原两轴数控坡口机传动原理可知，空心主轴和芯轴同步转动（即速差为零）时，刀盘径向传动丝杆不回转，刀座相对静止不作进给动作；当空心主轴和芯轴非同步转动（即形成转速差）时，刀座作径向直线动作。刀座的径向直线速度直接取决于转速差的大小及方向，故要维持刀座的径向速度恒定，则须保持转速差的恒定，而空心主轴的转速为变速，则芯轴也为变速，按原两轴数控坡口机的设计，则驱动伺服电机轴即为变速。

本发明的有益效果是：本发明在径向进给系统中加入一个行星差动齿轮箱，旨在消除主轴本身转速带来的影响，使得伺服电机输出为转速差 ，从而实现直观、方便的控制。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明差动齿轮箱结构示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种两轴数控坡口机主轴传动装置，如图1至图2所示，包括主轴传动系统Ⅰ、轴向进给系统Ⅱ、径向进给系统Ⅲ和刀盘Ⅳ，主轴传动系统安装在主轴支架上，主轴传动系统通过驱动齿轮与主轴上的旋转齿轮啮合相连，主轴包括空心轴和设置在空心轴内的芯轴，芯轴的一端与刀盘上的刀座锥形齿轮啮合驱动，芯轴的另一端与安装径向进给系统相连，空心轴的一端与刀盘相连，空心轴的另一端与径向进给系统相连，主轴支架底部通过轴向进给系统与设备安装座相连；

径向进给系统Ⅲ为行星差动齿轮箱结构，该行星差动齿轮箱由前后两组行星轮系统组成，前组行星轮系统包括空心主轴副轴1、前行星架2、前太阳轮3、前行星轮轴4、前行星轮5及外圈内齿轮6，空心主轴副轴一端通过阶梯状联轴器14与空心轴相连，空心主轴副轴的另一端穿过前行星架和前太阳轮与外圈内齿轮中心通过轴承相连，外圈内齿轮两侧均设有内齿轮，前行星架固定安装在齿轮箱的机座15上，前太阳轮固定安装在空心主轴副轴上，在前行星架上设有三个前行星轮轴，通过三个前行星轮轴与前太阳轮上的三个前行星轮对应相连，前太阳轮的外圈设有外齿轮与外圈内齿轮的一侧内齿轮啮合连接；后组行星轮系统包括芯轴副轴11、后行星架10、后太阳轮9、后行星轮轴8以及后行星轮7，芯轴副轴11一端通过套筒状联轴器13与芯轴相连，芯轴副轴11另一端穿过后太阳轮9和后行星架10与动力输入轴相连，动力输入轴与由伺服电机驱动的减速机相连，后行星架10固定在齿轮箱的端盖16上，太阳轮固定在芯轴副轴11上，后行星架10上设有三个后行星轮轴8，通过三个后行星轮轴8与设在后太阳轮9上的三个后行星轮7对应相连，后太阳轮的外侧设有外齿轮，通过后太阳轮的的外齿轮与外圈内齿轮6的另一侧的内齿轮啮合相连，前后两组行星轮系统的齿轮模数和齿数相同，保证电机无输出时，前后两组行星轮系统的同步性。

本实施例的行星轮系统的传动原理如下：空心主轴回转通过阶梯状联轴器14带动主轴副轴01回转，并带动安装于其上的前太阳轮3回转，带动定轴前行星轮5回转，再带动外圈内齿轮6回转，完成前组行星轮系统的传动工作，而外圈内齿轮6连接前后两组行星轮系统，将前组系统运动状态带入后组，外圈内齿轮6带动后行星轮7回转，后行星轮07带动后太阳轮9回转，进而带动芯轴副轴11回转，通过套筒状联轴器13驱动主轴芯轴的回转，传动至刀座上完成后组行星轮系统的传动工作。因两组系统模数、齿数等传动参数均相同，当后行星架10不作回转时，后组与前组系统同为定轴系统，以相同的传动状态工作，则空心主轴和芯轴的回转为同步状态；当后组行星架10开始作回转时，由后组行星轮系统的结构特性可知，将会影响后组太阳轮9的回转状态，进而形成前后两组太阳轮的转速差，也即空心主轴和芯轴的转速差，进而实现刀座的径向进给动作。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种两轴数控坡口机主轴传动装置，包括主轴传动系统(Ⅰ)、轴向进给系统(Ⅱ)、径向进给系统(Ⅲ)和刀盘(Ⅳ)，其特征在于：所述主轴传动系统安装在主轴支架上，所述主轴传动系统通过驱动齿轮与主轴上的旋转齿轮啮合相连，所述主轴包括空心轴和设置在空心轴内的芯轴，所述芯轴的一端与刀盘上的刀座锥形齿轮啮合驱动，所述芯轴的另一端与安装径向进给系统相连，所述空心轴的一端与所述刀盘相连，空心轴的另一端与径向进给系统相连，所述主轴支架底部通过所述轴向进给系统与设备安装座相连；

所述径向进给系统(Ⅲ)为行星差动齿轮箱结构，该行星差动齿轮箱由前后两组行星轮系统组成，前组行星轮系统包括空心主轴副轴（1)、前行星架（2)、前太阳轮（3)、前行星轮轴（4)、前行星轮（5)及外圈内齿轮（6)，所述空心主轴副轴一端通过联轴器与空心轴相连，空心主轴副轴的另一端穿过所述前行星架和前太阳轮与所述外圈内齿轮中心通过轴承相连，所述外圈内齿轮两侧均设有内齿轮，所述前行星架固定安装在齿轮箱的机座上，所述前太阳轮固定安装在所述空心主轴副轴上，在所述前行星架上设有三个前行星轮轴，通过三个前行星轮轴与所述前太阳轮上的三个前行星轮对应相连，所述前太阳轮的外圈设有外齿轮与所述外圈内齿轮的一侧内齿轮啮合连接；所述后组行星轮系统包括芯轴副轴（11)、后行星架（10)、后太阳轮（9)、后行星轮轴（8)以及后行星轮（7)，所述芯轴副轴（11)一端通过联轴器与芯轴相连，所述芯轴副轴（11)另一端穿过所述后太阳轮（9)和后行星架（10)与动力输入轴相连，所述动力输入轴与驱动组件相连，所述后行星架（10)固定在齿轮箱的端盖上，所述后太阳轮固定在芯轴副轴（11)上，所述后行星架（10)上设有三个后行星轮轴（8)，通过三个后行星轮轴（8)与设在所述后太阳轮（9)上的三个后行星轮（7)对应相连，所述后太阳轮的外侧设有外齿轮，通过所述后太阳轮的的外齿轮与所述外圈内齿轮（6)的另一侧的内齿轮啮合相连。

2.根据权利要求1所述的两轴数控坡口机主轴传动装置，其特征在于：所述驱动组件是由伺服电机驱动的减速机。

3.根据权利要求1所述的两轴数控坡口机主轴传动装置，其特征在于：所述前后两组行星轮系统的齿轮模数和齿数相同。

4.根据权利要求1所述的两轴数控坡口机主轴传动装置，其特征在于：所述空心主轴和空心主轴副轴的联轴器为阶梯状联轴器，所述芯轴和芯轴副轴的联轴器为套筒状联轴器。