CN107695463A - 一种内齿数控成形磨齿机的专用摆臂装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及齿轮加工设备，具体涉及一种内齿数控成形磨齿机的专用摆臂装置。它由摆臂支承机构、摆臂旋转‑锁紧机构、金刚轮运动‑动力机构、砂轮动力机构组成。本发明的磨削摆臂采用高定位精度、高刚度的摆臂分度‑锁紧机构，将砂轮修整机构设计于磨削摆臂内侧，结构紧凑，砂轮修整效率高，磨削精度好，可与通用数控制齿装备配合使用安装，降低数控磨齿机成本，尤其适用于大型风电齿轮、工程机械回转支承的内齿磨削加工。
Description
技术领域
本发明涉及齿轮加工设备，具体涉及一种内齿数控成形磨齿机的专用摆臂装置。
背景技术
大型内齿轮传动装置是风力发电、工程机械、冶金设备以及船舶装置的关键零部件。由于大型内齿轮工件的体积大、齿槽深，一般采用成形砂轮磨削法进行精加工，成形磨齿加工不仅可以实现内外、直斜齿轮的高精度、高效率加工，而且具有能够磨削任意齿轮廓形和实现齿面拓扑修形，适合磨削较大模数齿轮的特点。
目前，国内的数控成形磨齿机仅配置有外磨齿功能，目前还不能实现大规格内齿轮的磨削加工，如国内数控成形磨齿机床主要生产厂商——秦川机床集团和重庆机床集团均暂时没有内齿轮磨齿机产品上市。而国外的数控成形磨齿机的虽然有内齿磨削功能，但现有的内齿磨削头普遍将砂轮修整机构设置在砂轮一侧，存在着内磨头结构布局松散，且修整砂轮时空行程较多，降低了磨齿效率。
发明内容
为了克服现有内齿数控磨齿机存在的砂轮修整效率低和结构布局松散的不足之处，本发明的目的是提供一种内齿数控成形磨齿机的专用摆臂装置，该装置使磨削头结构更紧凑，可显著提高砂轮修整效率，具有优良的刚度支承性，适用于齿宽和齿厚较大的内齿圈磨削加工。
本发明通过以下技术方案实现：
一种用于内齿磨削的数控成形磨齿机摆臂装置，包括摆臂支承机构、摆臂旋转-锁紧机构、金刚轮运动-动力机构和砂轮动力机构。、所述摆臂支承机构包括A轴拖板1、摆臂回转支承架12和摆臂箱体18，摆臂回转支承架12与A轴拖板1固定联接，摆臂箱体18与摆臂回转支承架12固定联接；所述摆臂旋转-锁紧机构包括液压缸支座8、液压缸9、齿条滑块10、齿条导轨11、齿条13、齿轮14和端面分度齿盘15；液压缸9后端通过液压缸支座8与A轴拖板1联接，液压缸9前端与齿条13联接，齿条13与齿条滑块10固定联接，使得齿条滑块(10)在齿条导轨(11)上可以沿齿轮磨削的径向运动方向前后移动。
所述砂轮动力机构包括砂轮主轴电机16、砂轮电机支承座17、摆臂箱体18、砂轮19、砂轮传动带轮21和砂轮传动带22；摆臂箱体18上端分别与砂轮电机支承座17、端面分度齿盘15相联接，砂轮电机支承座17上安装砂轮主轴电机16，摆臂箱体18内部安装砂轮传动带轮21和砂轮传动带22，摆臂箱体18下端安装砂轮19，形成砂轮动力机构，为磨齿提供砂轮转动的动力；
所述金刚轮运动-动力机构包括金刚轮Z轴电机支承座2、金刚轮主轴电机3、金刚轮修整支架4、金刚轮5、金刚轮Z轴驱动电机6、金刚轮Y轴驱动电机7、金刚轮Y轴电机支承座23、金刚轮Y轴丝杠副24、金刚轮Y轴导轨副25、金刚轮Z轴丝杠副26、金刚轮Z轴导轨副27、金刚轮传动带轮28和金刚轮传动带29；金刚轮Y轴电机支承座23与A轴拖板1固定联接，金刚轮Y轴驱动电机7、金刚轮Y轴丝杠副24、金刚轮Y轴导轨副25固定在金刚轮Y轴电机支承座23上，形成金刚轮Y轴传动机构，能实现金刚轮沿Y轴方向上下运动；金刚轮Z轴电机支承座2与金刚轮Z轴导轨副27联接，而金刚轮Z轴导轨副27与A轴拖板1固定联接，金刚轮Z轴驱动电机6、金刚轮Z轴丝杠副26、金刚轮Z轴导轨副27固定在金刚轮Z轴电机支承座2上，形成金刚轮Z轴传动机构，能实现金刚轮沿Z轴方向上下运动；金刚轮修整支架4与Z轴导轨副27联接，金刚轮修整支架4上端安装金刚轮主轴电机3，内部安装金刚轮传动带轮28和金刚轮传动带29，下端安装金刚轮5，形成金刚轮的动力机构，为修整砂轮提供金刚轮转动的动力。
所述液压缸9在液压力的作用下，驱动齿条13在齿条导轨11上可以沿X轴正方向移动，此时，齿条13推动齿轮14旋转，实现摆臂箱体18向内侧旋转功能，当摆臂箱体18上的砂轮19旋转至砂轮19轴线和金刚轮5轴线处于同一垂线时，端面分度齿盘15加载锁紧，后续即可实现修整砂轮功能；当磨削齿轮时，端面分度齿盘15卸载松开，由液压缸9拉动与齿条13在齿轮导轨11上沿X轴负方向移动，由齿条13驱动与摆臂箱体18固连的齿轮14转动，当摆臂箱体18转动到垂直位置时，端面分度齿盘15加载锁紧，即可实现磨齿功能。
本发明通过将砂轮修整机构设计于磨削摆臂内侧，结构更紧凑，砂轮修整效率更高；采用高定位精度、高刚度的摆臂分度-锁紧机构，内齿磨削精度高。
本发明的工作原理：在砂轮修整状态时，端面分度齿盘卸载松开，由液压缸推动与滑块固连的齿条在导轨上沿X正方向移动，由齿条驱动与摆臂箱体固连的齿轮转动，当摆臂箱体转动到砂轮轴线和金刚轮轴线处于同一垂线时，端面分度齿盘加载锁紧，此时，金刚轮在Y轴和Z轴传动系统的驱动下，自动调整位置，分别对砂轮左、右两侧进行修整，砂轮修整完成后，转入到磨齿状态。此时，端面分度齿盘卸载松开，由液压缸拉动与滑块固连的齿条在导轨上沿X负方向移动，由齿条驱动与摆臂箱体固连的齿轮转动，当摆臂箱体转动到垂直位置时，端面分度齿盘加载锁紧，即可进行磨齿加工。
本发明与现有技术相比具有以下突出的优点：
本发明的内齿数控成形磨齿机的专用摆臂装置采用内摆臂形式实现砂轮修整运动，砂轮辅助动作简单，辅助行程短，可以提高砂轮修整效率。专用摆臂装置将砂轮修整机构置于摆臂内侧，在不影响刚性支承的同时，使结构更为紧凑。本发明的内齿数控成形磨齿机的专用摆臂装置可与通用数控装备配合安装使用，降低大型数控制齿装备成本。
本发明的磨削摆臂采用高定位精度、高刚度的摆臂分度-锁紧机构，将砂轮修整机构设计于磨削摆臂内侧，结构紧凑，砂轮修整效率高，磨削精度好，可与通用数控制齿装备配合使用安装，降低数控磨齿机成本，尤其适用于大型风电齿轮、工程机械回转支承的内齿磨削加工。
附图说明
图1为本发明所采用的内齿数控成形磨齿机专用摆臂装置的结构示意图。
图2为内齿数控成形磨齿机专用摆臂装置的修整砂轮状态时的示意图。
图3为摆臂旋转-锁紧机构和砂轮动力机构示意图。
图4为金刚轮运动机构示意图。
图5为金刚轮动力机构示意图。
图中：1.A轴拖板、2.金刚轮Z轴电机支承座、3.金刚轮主轴电机、4.金刚轮修整支架、5.金刚轮、6.金刚轮Z轴驱动电机、7.金刚轮Y轴驱动电机、8.液压缸支座、9.液压缸、10.齿条滑块、11.齿条导轨、12.摆臂回转支承架、13.齿条、14.齿轮、15.端面分度齿盘、16.砂轮主轴电机、17.砂轮电机支承座、18.摆臂箱体、19.砂轮、20.内齿轮、21.砂轮传动带轮、22.砂轮传动带、23.金刚轮Y轴电机支承座、24.金刚轮Y轴丝杠副、25.金刚轮Y轴导轨副、26.金刚轮Z轴丝杠副、27.金刚轮Z轴导轨副、28.金刚轮传动带轮、29.金刚轮传动带。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明，图1～图2所示是一种可应用本发明的具体实施结构，但本发明实施方式不仅限于此。
由图1、图2可见，内齿数控成形磨齿机摆臂装置由摆臂支承机构、摆臂旋转-锁紧机构、金刚轮运动-动力机构、砂轮动力机构所组成。
摆臂支承机构由A轴拖板1、摆臂回转支承架12、摆臂箱体18组成。其联接关系如下：摆臂回转支承架12与A轴拖板1固定联接，摆臂箱体18与摆臂回转支承架12固定联接。
图3所示是摆臂旋转-锁紧机构，由液压缸支座8、液压缸9、齿条滑块10、齿条导轨11、齿条13、齿轮14、端面分度齿盘15组成。其联接关系如下：液压缸9后端通过液压缸支座8与A轴拖板1联接，液压缸9前端与齿条13联接，齿条13与齿条滑块10固定联接，齿条滑块10在齿条导轨11上可以沿X轴方向前后移动。当修整砂轮时，液压缸9在液压力的作用下，驱动齿条13在齿条导轨11上可以沿X轴正方向移动，使得齿条滑块(10)在齿条导轨(11)上可以沿齿轮磨削的径向运动方向前后移动。沿齿轮磨削的径向运动方向即图2中X轴方向。此时，齿条13推动齿轮14旋转，实现摆臂箱体18向内侧旋转功能，当摆臂箱体18上的砂轮19旋转至砂轮19轴线和金刚轮5轴线处于同一垂线时，端面分度齿盘15加载锁紧，后续即可实现修整砂轮功能。当磨削齿轮时，端面分度齿盘15卸载松开，由液压缸9拉动与齿条13在齿轮导轨11上沿X轴负方向移动，由齿条13驱动与摆臂箱体18固连的齿轮14转动，当摆臂箱体18转动到垂直位置时，端面分度齿盘15加载锁紧，即可实现磨齿功能。
砂轮动力机构由砂轮主轴电机16、砂轮电机支承座17、摆臂箱体18、砂轮19、砂轮传动带轮21、砂轮传动带22组成。摆臂箱体18上端分别与砂轮电机支承座17、端面分度齿盘15相联接，砂轮电机支承座17上安装砂轮主轴电机16，摆臂箱体18内部安装砂轮传动带轮21和砂轮传动带22，摆臂箱体18下端安装砂轮19，形成砂轮动力机构，为磨齿提供砂轮转动的动力。
图4、图5所示是金刚轮运动-动力机构，由金刚轮Z轴电机支承座2、金刚轮主轴电机3、金刚轮修整支架4、金刚轮5、金刚轮Z轴驱动电机6、金刚轮Y轴驱动电机7、金刚轮Y轴电机支承座23、金刚轮Y轴丝杠副24、金刚轮Y轴导轨副25、金刚轮Z轴丝杠副26、金刚轮Z轴导轨副27、金刚轮传动带轮28、金刚轮传动带29组成。其联接关系如下：金刚轮Y轴电机支承座23与A轴拖板1固定联接，金刚轮Y轴驱动电机7、金刚轮Y轴丝杠副24、金刚轮Y轴导轨副25固定在金刚轮Y轴电机支承座23上，形成金刚轮Y轴传动机构，能实现金刚轮沿Y轴方向上下运动。金刚轮Z轴电机支承座2与金刚轮Z轴导轨副27联接，而金刚轮Z轴导轨副27与A轴拖板1固定联接，金刚轮Z轴驱动电机6、金刚轮Z轴丝杠副26、金刚轮Z轴导轨副27固定在金刚轮Z轴电机支承座2上，形成金刚轮Z轴传动机构，能实现金刚轮沿Z轴方向上下运动。金刚轮修整支架4与Z轴导轨副27联接，金刚轮修整支架4上端安装金刚轮主轴电机3，内部安装金刚轮传动带轮28和金刚轮传动带29，下端安装金刚轮5，形成金刚轮的动力机构，为修整砂轮提供金刚轮转动的动力。
通过内齿轮磨削加工试验验证，本实施例中的内齿成形磨齿机摆臂装置结构紧凑，相比采用单侧修整砂轮的内齿磨齿机床，砂轮辅助动作简单，辅助行程短，其效率提高约20％，且砂轮修整系统刚度较好，磨齿精度达到加工要求。
本发明的工作原理：在砂轮修整状态时，端面分度齿盘卸载松开，由液压缸推动与滑块固连的齿条在导轨上沿X正方向移动，由齿条驱动与摆臂箱体固连的齿轮转动，当摆臂箱体转动到砂轮轴线和金刚轮轴线处于同一垂线时，端面分度齿盘加载锁紧，此时，金刚轮在Y轴和Z轴传动系统的驱动下，自动调整位置，分别对砂轮左、右两侧进行修整，砂轮修整完成后，转入到磨齿状态。此时，端面分度齿盘卸载松开，由液压缸拉动与滑块固连的齿条在导轨上沿X负方向移动，由齿条驱动与摆臂箱体固连的齿轮转动，当摆臂箱体转动到垂直位置时，端面分度齿盘加载锁紧，即可进行磨齿加工。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容已经全部记载在权利要求书中。
Claims (5)
1.一种用于内齿磨削的数控成形磨齿机摆臂装置，其特征在于包括摆臂支承机构、摆臂旋转-锁紧机构、金刚轮运动-动力机构和砂轮动力机构。
2.根据权利要求1所述的用于内齿磨削的数控成形磨齿机摆臂装置，其特征在于：所述摆臂支承机构包括A轴拖板(1)、摆臂回转支承架(12)和摆臂箱体(18)，摆臂回转支承架(12)与A轴拖板(1)固定联接，摆臂箱体(18)与摆臂回转支承架(12)固定联接；所述摆臂旋转-锁紧机构包括液压缸支座(8)、液压缸(9)、齿条滑块(10)、齿条导轨(11)、齿条(13)、齿轮(14)和端面分度齿盘(15)；液压缸(9)后端通过液压缸支座(8)与A轴拖板(1)联接，液压缸(9)前端与齿条(13)联接，齿条(13)与齿条滑块(10)固定联接，使得齿条滑块(10)在齿条导轨(11)上可以沿齿轮磨削的径向运动方向前后移动。
3.根据权利要求1所述的用于内齿磨削的数控成形磨齿机摆臂装置，其特征在于：所述砂轮动力机构包括砂轮主轴电机(16)、砂轮电机支承座(17)、摆臂箱体(18)、砂轮(19)、砂轮传动带轮(21)和砂轮传动带(22)；摆臂箱体(18)上端分别与砂轮电机支承座(17)、端面分度齿盘(15)相联接，砂轮电机支承座(17)上安装砂轮主轴电机(16)，摆臂箱体(18)内部安装砂轮传动带轮(21)和砂轮传动带(22)，摆臂箱体(18)下端安装砂轮(19)，形成砂轮动力机构，为磨齿提供砂轮转动的动力。
4.根据权利要求1所述的用于内齿磨削的数控成形磨齿机摆臂装置，其特征在于：所述金刚轮运动-动力机构包括金刚轮Z轴电机支承座(2)、金刚轮主轴电机(3)、金刚轮修整支架(4)、金刚轮(5)、金刚轮Z轴驱动电机(6)、金刚轮Y轴驱动电机(7)、金刚轮Y轴电机支承座(23)、金刚轮Y轴丝杠副(24)、金刚轮Y轴导轨副(25)、金刚轮Z轴丝杠副(26)、金刚轮Z轴导轨副(27)、金刚轮传动带轮(28)和金刚轮传动带(29)；金刚轮Y轴电机支承座(23)与A轴拖板(1)固定联接，金刚轮Y轴驱动电机(7)、金刚轮Y轴丝杠副(24)、金刚轮Y轴导轨副(25)固定在金刚轮Y轴电机支承座(23)上，形成金刚轮Y轴传动机构，能实现金刚轮沿Y轴方向上下运动；金刚轮Z轴电机支承座(2)与金刚轮Z轴导轨副(27)联接，而金刚轮Z轴导轨副(27)与A轴拖板1固定联接，金刚轮Z轴驱动电机(6)、金刚轮Z轴丝杠副(26)、金刚轮Z轴导轨副(27)固定在金刚轮Z轴电机支承座(2)上，形成金刚轮Z轴传动机构，能实现金刚轮沿Z轴方向上下运动；金刚轮修整支架(4)与Z轴导轨副27联接，金刚轮修整支架(4)上端安装金刚轮主轴电机(3)，内部安装金刚轮传动带轮(28)和金刚轮传动带(29)，下端安装金刚轮(5)，形成金刚轮的动力机构，为修整砂轮提供金刚轮转动的动力。
5.根据权利要求1所述的用于内齿磨削的数控成形磨齿机摆臂装置，其特征在于：所述液压缸(9)在液压力的作用下，驱动齿条(13)在齿条导轨(11)上可以沿X轴正方向移动，此时，齿条(13)推动齿轮(14)旋转，实现摆臂箱体(18)向内侧旋转功能，当摆臂箱体(18)上的砂轮(19)旋转至砂轮(19)轴线和金刚轮(5)轴线处于同一垂线时，端面分度齿盘(15)加载锁紧，后续即可实现修整砂轮功能；当磨削齿轮时，端面分度齿盘(15)卸载松开，由液压缸(9)拉动与齿条(13)在齿轮导轨(11)上沿X轴负方向移动，由齿条(13)驱动与摆臂箱体(18)固连的齿轮(14)转动，当摆臂箱体(18)转动到垂直位置时，端面分度齿盘(15)加载锁紧，即可实现磨齿功能。
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