CN107378134B - 一种直齿锥齿轮高精度数控磨齿机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直齿锥齿轮高精度数控磨齿机，通过设置中央处理器，智能控制各零部件的运动，实现了自动化、智能化；工件箱能够在第一导轨上前后移动，第一导轨能够在第二导轨上圆周运动；摇台能够在第三导轨上左右移动；砂轮磨头机构安装于第四导轨上并能够前后移动；摇台前部与摇台后部之间设置有旋转驱动装置，使摇台前部能够沿其中心线旋转，摇台后部为固定设置；通过不同的运动组合，使得在加工直齿锥齿轮的齿面的时候，定位更加准确，加工精度更高、可加工的尺寸范围广；同时，将工件箱、摇台及砂轮磨头机构均安装于密闭结构的安全屋内，有效防止研磨齿轮时产生高温飞屑，避免造成不安全因素，安全性更高。

Description

一种直齿锥齿轮高精度数控磨齿机

技术领域

本发明属于齿轮加工设备技术领域，具体涉及一种直齿锥齿轮高精度数控磨齿机。

背景技术

Y7125型磨齿机是一种上世纪50年代生产的大平面砂轮磨齿机，是我国齿轮刀具加工的重要设备，主要用于磨削剃齿刀、插齿刀等齿轮刀具和标准齿轮，在国内得到广泛的应用，其设备性能尚无其他替代产品。但是Y7125型磨齿机已经停产，原有几床所需主要工装(等分盘、凸轮板、软轴、挂轮、芯杆等)，几十年来市场上所存越来越少，机床本身需要的配件基本上无法采购；目前国内市场生产插齿刀、剃齿刀产品的机床，除这款老式的Y7125磨齿机型，基本上没有可替代机型。国内市场拥有的Y7125磨齿机型，除了机床本身的主体床身和部分主体磨头结构，经过修复能够再利用外，其余机械传动结构精度均丧失，绝大部分机床目前处于艰难生产中，精度要求很难满足现代工业的要求。国内的机床生产的数控齿轮磨床，主要采用的是涡轮蜗杆副结构，磨损较大，而且受机械加工、装配调试等多种不确定性因素影响，传动过程不可避免的存在传动间隙，继而影响传动精度，精度难以长期保证，使用效果不尽人意；此磨齿机在磨削不同参数的刀具需要重新调整工作台的倾斜角或更换不同的渐开线凸轮，调整环节复杂，成本高，自动化程度低，机床主要靠工人手工调节和操作，工人劳动工作强度大、生产效率低下，加工精度随工人的操作水平变动较大，无法满足现代先进制造的要求；当其对齿轮刀具进行修行时，由于修形系统采用的是机械式靠模修整装置，砂轮的形状由靠模来决定，砂轮的修形精度与靠模的制造精度、安装精度及操作者技术熟练程度相关，当刀具齿形有微小的变化时，相应的，砂轮的截形也随之而变，这就需要重新制造靠模板，因而，这种修形方法的效率较低，通用性较差。

直齿锥齿轮被广泛应用于机械设备、车辆、船舶、各类发动机等领域。但在其加工过程中受限于现有设备的加工精度及热处理等因素的影响，使得齿轮几何精度大大降低，相邻误差在0.3以上，累积误差在0.5以上，粗糙度在6.4以上，严重影响整机的传动平稳性。而且噪音也很大，尤其是在高转速、高载荷的使用环境下，完全不能满足其实用需求。

随着经济的不断发展以及科学技术的不断进步，促使应用于工业的各种设备正朝智能化、高集成化及高效率化的方向发展以适应于自动化作业的要求，并能达到精密的制造目的。

因此，本领域技术人员致力于设计一种自动化、智能化、高精度的数控磨齿机，来解决上述存在的技术问题，对改善我国自行生产某些应用于高转速、高载荷领域的设备的能力具有重大意义。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的主要目的在于提供一种直齿锥齿轮高精度数控磨齿机，旨在解决现有技术中考人工操作、精度较低等技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种直齿锥齿轮高精度数控磨齿机，包括中央处理器、用于装夹待加工直齿锥齿轮的工件箱、用于支撑和调整所述工件箱位置的第一导轨和第二导轨、用于加工待加工直齿锥齿轮的两个砂轮磨头机构、用于支撑和控制所述砂轮磨头机构的摇台以及用于支撑和调整所述摇台位置的第三导轨；所述第一导轨设置于所述第二导轨上，所述第一导轨为直导轨，所述第二导轨为弧形导轨，所述工件箱能够在所述第一导轨上前后移动，所述第一导轨能够在所述第二导轨上圆周运动；所述摇台能够在所述第三导轨上左右移动；两个所述砂轮磨头机构上下对称设置；

所述工件箱上设置有安装待加工直齿锥齿轮的安装筒及驱动工件箱移动的工件箱电机；所述安装筒与所述第一导轨平行；所述工件箱电机与所述中央处理器电性连接；

所述摇台由两部分分体结构组合而成，分别为摇台前部和摇台后部；所述摇台远离所述工件箱的一端为摇台后部，其上设置有用于驱动摇台在第三导轨上移动的摇台电机；所述摇台电机与所述中央处理器电性连接；所述摇台靠近所述工件箱的一端为摇台前部，其靠近工件箱的一端的端面上设置有两条平行的第四导轨；所述砂轮磨头机构安装于所述第四导轨上并能够前后移动；所述摇台前部与所述摇台后部之间设置有旋转驱动装置，使摇台前部能够沿其中心线旋转，摇台后部为固定设置；所述旋转驱动装置与所述中央处理器电性连接；

所述砂轮磨头机构包括砂轮片、用于驱动砂轮片旋转的驱动电机、用于调整砂轮片相对于所述第四导轨倾仰角度的倾仰电机以及基座；所述砂轮片安装于所述驱动电机的输出轴上；所述倾仰电机与所述驱动电机安装于所述基座上；所述基座安装于所述第四导轨上，并能够在第四导轨上前后移动；所述驱动电机及所述倾仰电机均与所述中央处理器电性连接。

进一步的，所述第一导轨由多根平行设置的滑槽组成。

进一步的，所述工件箱上还设置有冷却器；所述冷却器安装于所述安装筒上，用于冷却加工齿轮时产生的高温，使其能够长时间稳定工作。

进一步的，为了防止研磨齿轮时产生高温飞屑，避免造成不安全因素，所述工件箱、所述摇台及所述砂轮磨头机构均安装于密闭结构的安全屋内；所述安全屋设置有用于人进去的检修门；所述中央处理器设置于所述安全屋外，这样，操作人员在安全屋外就能进行操作。

进一步的，所述中央处理器包括控制器、控制面板及用于显示工作状态时各零部件的运行参数的显示器；所述控制面板及所述显示器均与所述控制器电性连接；所述控制面板上设置有用于输入控制程序修改参数的输入按键。

进一步的，所述旋转驱动装置为旋转电机或旋转气缸中的任意一种；所述倾仰电机为步进电机。

进一步的，所述控制器为PLC控制器。

进一步，所述摇台侧面还设置有电器柜；所述工件箱电机、所述摇台电机、所述旋转驱动装置、所述驱动电机及所述倾仰电机均与所述电器柜电性连接；当所述控制器出现故障时，能够人工进行控制。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

本发明的直齿锥齿轮高精度数控磨齿机，通过设置中央处理器，智能控制各零部件的运动，实现了自动化、智能化；工件箱能够在第一导轨上前后移动，第一导轨能够在第二导轨上圆周运动；摇台能够在第三导轨上左右移动；砂轮磨头机构安装于第四导轨上并能够前后移动；摇台前部与摇台后部之间设置有旋转驱动装置，使摇台前部能够沿其中心线旋转，摇台后部为固定设置；通过不同的运动组合，使得在加工直齿锥齿轮的齿面的时候，定位更加准确，加工精度更高、可加工的尺寸范围广；同时，将工件箱、摇台及砂轮磨头机构均安装于密闭结构的安全屋内，有效防止研磨齿轮时产生高温飞屑，避免造成不安全因素，安全性更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明的直齿锥齿轮高精度数控磨齿机的控制原理图；

图2为本发明的直齿锥齿轮高精度数控磨齿机中的第一导轨和第二导轨的位置关系图主视图；

图3为图2的俯视图。

附图标记说明：1-中央处理器；101-控制器；102-显示器；103-控制面板；104-输入按键；2-工件箱；201-安装筒；202-工件箱电机；203-冷却器；3-第一导轨；301-滑槽；4-第二导轨；5-砂轮磨头机构；501-砂轮片；502-驱动电机；503-倾仰电机；504-基座；6-摇台；601-摇台前部；602-摇台后部；603-旋转驱动装置；604-电器柜；7-第三导轨；8-摇台电机；9-第四导轨；10-待加工直齿锥齿轮；11-安全屋；1101-检修门。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1-图3所示，本实施例中的直齿锥齿轮高精度数控磨齿机，包括中央处理器1、用于装夹待加工直齿锥齿轮10的工件箱2、用于支撑和调整所述工件箱2位置的第一导轨3和第二导轨4、用于加工待加工直齿锥齿轮10的两个砂轮磨头机构5、用于支撑和控制所述砂轮磨头机构5的摇台3以及用于支撑和调整所述摇台6位置的第三导轨7；所述第一导轨3设置于所述第二导轨4上；所述第一导轨3为直导轨，本实施例中所述第一导轨3由两根平行设置的滑槽301组成；所述第二导轨4为弧形导轨，所述工件箱2能够在所述第一导轨3上前后移动，所述第一导轨3能够在所述第二导轨4上圆周运动；所述摇台6能够在所述第三导轨7上左右移动；两个所述砂轮磨头机构5上下对称设置；

所述工件箱2上设置有安装待加工直齿锥齿轮10的安装筒201及驱动工件箱2移动的工件箱电机202；所述安装筒201与所述第一导轨3平行；所述工件箱电机202与所述中央处理器1电性连接。

优选地，所述工件箱2上还设置有冷却器203；所述冷却器203安装于所述安装筒201上，用于冷却加工齿轮时产生的高温，使其能够长时间稳定工作。

所述摇台6由两部分分体结构组合而成，分别为摇台前部601和摇台后部602；所述摇台6远离所述工件箱2的一端为摇台后部602，其上设置有用于驱动摇台6在第三导轨7上移动的摇台电机8；所述摇台电机8与所述中央处理器1电性连接；所述摇台6靠近所述工件箱2的一端为摇台前部601，其靠近工件箱2的一端的端面上设置有两条平行的第四导轨9；所述砂轮磨头机构5安装于所述第四导轨9上并能够前后移动；所述摇台前部601与所述摇台后部602之间设置有旋转驱动装置603，使摇台前部601能够沿其中心线旋转，摇台后部602为固定设置；所述旋转驱动装置603与所述中央处理器1电性连接。

优选地，所述中央处理器1包括控制器101、控制面板103及用于显示工作状态时各零部件的运行参数的显示器102；所述控制面板103及所述显示器102均与所述控制器101电性连接；所述控制面板103上设置有用于输入控制程序修改参数的输入按键104。

优选地，所述控制器101为PLC控制器。

优选地，所述旋转驱动装置603为旋转电机或旋转气缸中的任意一种，本实施例中的旋转驱动装置603为旋转气缸。

所述砂轮磨头机构5包括砂轮片501、用于驱动砂轮片501旋转的驱动电机502、用于调整砂轮片501相对于所述第四导轨9倾仰角度的倾仰电机503以及基座504；所述砂轮片501安装于所述驱动电机502的输出轴上；所述倾仰电机503与所述驱动电机502安装于所述基座504上；所述基座504安装于所述第四导轨9上，并能够在第四导轨9上前后移动；所述驱动电机502及所述倾仰电机503均与所述中央处理器1电性连接。

优选地，本实施例中所述倾仰电机503为步进电机.

优选地，所述摇台6侧面还设置有电器柜604；所述工件箱电机202、所述摇台电机8、所述旋转驱动装置603、所述驱动电机502及所述倾仰电机503均与所述电器柜604电性连接；当所述控制器101出现故障时，能够人工进行控制。

优选地，为了防止研磨齿轮时产生高温飞屑，避免造成不安全因素，所述工件箱2、所述摇台6及所述砂轮磨头机构5均安装于密闭结构的安全屋11内；所述安全屋11设置有用于人进去的检修门1101；所述中央处理器1设置于所述安全屋11外，这样，操作人员在安全屋11外就能进行操作。

本发明的直齿锥齿轮高精度数控磨齿机的工作原理如下：

将待加工直齿锥齿轮10装夹在安装筒201上，中央处理器1控制工件箱电机202、摇台电机8、旋转驱动装置603、倾仰电机503开始工作，从而准确调整工件箱2在第一导轨3上的位置、第一导轨3在第二导轨4上的位置、摇台6相对于工件箱2的位置、砂轮磨头机构5在第四导轨9上的位置、砂轮片501相对于第四导轨9的倾仰角度；调整好后，驱动电机502开始工作，即可开始研磨直齿锥齿轮10的加工面；通过设置中央处理器1，智能控制各零部件的运动，实现了自动化、智能化；工件箱2能够在第一导轨3上前后移动，第一导轨3能够在第二导轨4上圆周运动；摇台6能够在第三导轨7上左右移动；砂轮磨头机构5安装于第四导轨9上并能够前后移动；摇台前部601与摇台后部602之间设置有旋转驱动装置603，使摇台前部601能够沿其中心线旋转，摇台后部602为固定设置；通过不同的运动组合，使得在加工直齿锥齿轮的齿面的时候，定位更加准确，加工精度更高、可加工的尺寸范围广；同时，将工件箱2、摇台6及砂轮磨头机构5均安装于密闭结构的安全屋11内，有效防止研磨齿轮时产生高温飞屑，避免造成不安全因素，安全性更高。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种直齿锥齿轮高精度数控磨齿机，其特征在于，包括中央处理器、用于装夹待加工直齿锥齿轮的工件箱、用于支撑和调整所述工件箱位置的第一导轨和第二导轨、用于加工待加工直齿锥齿轮的两个砂轮磨头机构、用于支撑和控制所述砂轮磨头机构的摇台以及用于支撑和调整所述摇台位置的第三导轨；所述第一导轨设置于所述第二导轨上，所述第一导轨为直导轨，所述第二导轨为弧形导轨，所述工件箱能够在所述第一导轨上前后移动，所述第一导轨能够在所述第二导轨上圆周运动；所述摇台能够在所述第三导轨上左右移动；两个所述砂轮磨头机构上下对称设置；

所述工件箱上设置有安装待加工直齿锥齿轮的安装筒及驱动工件箱移动的工件箱电机；所述安装筒与所述第一导轨平行；所述工件箱电机与所述中央处理器电性连接；

所述摇台由两部分分体结构组合而成，分别为摇台前部和摇台后部；所述摇台远离所述工件箱的一端为摇台后部，其上设置有用于驱动摇台在第三导轨上移动的摇台电机；所述摇台电机与所述中央处理器电性连接；所述摇台靠近所述工件箱的一端为摇台前部，其靠近工件箱的一端的端面上设置有两条平行的第四导轨；所述砂轮磨头机构安装于所述第四导轨上并能够前后移动；所述摇台前部与所述摇台后部之间设置有旋转驱动装置，使摇台前部能够沿其中心线旋转，摇台后部为固定设置；所述旋转驱动装置与所述中央处理器电性连接；

所述砂轮磨头机构包括砂轮片、用于驱动砂轮片旋转的驱动电机、用于调整砂轮片相对于所述第四导轨倾仰角度的倾仰电机以及基座；所述砂轮片安装于所述驱动电机的输出轴上；所述倾仰电机与所述驱动电机安装于所述基座上；所述基座安装于所述第四导轨上，并能够在第四导轨上前后移动；所述驱动电机及所述倾仰电机均与所述中央处理器电性连接；所述第一导轨由多根平行设置的滑槽组成；所述工件箱、所述摇台及所述砂轮磨头机构均安装于密闭结构的安全屋内；所述安全屋设置有用于人进去的检修门；所述中央处理器设置于所述安全屋外。

2.根据权利要求1所述的直齿锥齿轮高精度数控磨齿机，其特征在于，所述工件箱上还设置有冷却器；所述冷却器安装于所述安装筒上。

3.根据权利要求1所述的直齿锥齿轮高精度数控磨齿机，其特征在于，所述中央处理器包括控制器、控制面板及用于显示工作状态时各零部件的运行参数的显示器；所述控制面板及所述显示器均与所述控制器电性连接；所述控制面板上设置有用于输入控制程序修改参数的输入按键。

4.根据权利要求1所述的直齿锥齿轮高精度数控磨齿机，其特征在于，所述旋转驱动装置为旋转电机或旋转气缸中的任意一种；所述倾仰电机为步进电机。

5.根据权利要求3所述的直齿锥齿轮高精度数控磨齿机，其特征在于，所述控制器为PLC控制器。

6.根据权利要求1所述的直齿锥齿轮高精度数控磨齿机，其特征在于，所述摇台侧面还设置有电器柜；所述工件箱电机、所述摇台电机、所述旋转驱动装置、所述驱动电机及所述倾仰电机均与所述电器柜电性连接。