CN108145253A - 一种高精度高速加工滚齿机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度高速加工滚齿机，其包括机座、固定在所述机座上的刀架角度调整机构、设置在所述刀架角度调整机构上刀座、受所述刀座驱动进行移动的滚齿刀、固定在所述机座上且对齿轮进行定位驱动其旋转的齿轮底座、对齿轮的旋转进行同心度限位的尾座限位机构以及套设在所述尾座限位机构外周表面的齿轮自动上下料机构。本发明能够实现自动上料、自动调整滚齿刀角度、自动加工成型、自动下料等一系列自动化操作，加工效率高、加工精度高。

Description

一种高精度高速加工滚齿机

【技术领域】

本发明属于齿轮加工技术领域，特别是涉及一种高精度高速加工滚齿机。

【背景技术】

齿轮的加工成型一般会采用滚齿机加工成型齿轮，传统的滚齿机包括底座、刀架、刀座、滚刀、上部限位机构。为了实现自动化上下料，现有技术中绝大多数是在滚齿机底座上设置设置一个单独的自动上下料装置，当上部限位机构退出时，夹爪伸入底座上方将齿轮取走，然后夹取一个新的材料放置在底座上进行加工。该方法虽然能够实现齿轮的自动上下料，但空间占用较大，且抓取效率较低。现有的滚齿机存在加工效率低，且单台滚齿机加工的齿轮类型受限，通用性较低。

因此，有必要提供一种新的高精度高速加工滚齿机来解决上述问题。

【发明内容】

本发明的主要目的在于提供一种高精度高速加工滚齿机，能够实现自动上料、自动调整滚齿刀角度、自动加工成型、自动下料等一系列自动化操作，加工效率高、加工精度高。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种高精度高速加工滚齿机，其包括机座、固定在所述机座上的刀架角度调整机构、设置在所述刀架角度调整机构上刀座、受所述刀座驱动进行移动的滚齿刀、固定在所述机座上且对齿轮进行定位驱动其旋转的齿轮底座、对齿轮的旋转进行同心度限位的尾座限位机构以及套设在所述尾座限位机构外周表面的齿轮自动上下料机构。

进一步的，所述刀架角度调整机构包括第一驱动件、受所述第一驱动件驱动进行旋转的且竖向设置的丝杆、与所述丝杆配合传动的且竖向设置的角度调整齿轮以及固定在所述角度调整齿轮上的第一支撑板。

进一步的，所述刀座整体固定设置在所述第一支撑板上。

进一步的，所述刀座包括第二驱动件、受所述第二驱动件驱动沿X轴运动的第三驱动件、受所述第三驱动件驱动沿Y轴运动的第四驱动件、受所述第四驱动件驱动沿Z轴方向运动的第二支撑板、固定在所述第二支撑板上的旋转驱动机构，所述滚齿刀固定设置在所述旋转驱动机构的旋转端，受所述旋转驱动机构驱动进行旋转运动。

进一步的，所述旋转驱动机构为直连式的内置力矩马达。

进一步的，所述齿轮底座包括第六驱动件、受所述第六驱动件驱动进行旋转的支撑座、设置在所述支撑座上的夹持单元。

进一步的，所述自动上下料机构包括底座、位于所述底座上的齿轮圈、固定在所述底座上的伺服电机、受所述伺服电机驱动进行旋转且与所述齿轮圈内部啮合的传动齿轮、对称固定在所述齿轮圈上的夹取单元。

进一步的，所述夹取单元包括与所述齿轮圈同步旋转的一固定板、设置在所述固定板上的第二气缸、受所述第二气缸驱动进行上下运动的第三气缸、受所述第三气缸驱动进行张开与闭合的夹爪。

进一步的，所述底座一旁设置有一位于所述夹爪下方的支撑板，所述支撑板上固定有第一气缸、受所述第一气缸驱动进行来回运动的齿轮承载治具。

与现有技术相比，本发明一种高精度高速加工滚齿机的有益效果在于：实现了高精度、高效率的齿轮加工，整台设备结构紧凑，空间占用小，且具有自动上下料功能，实现自动上下料、自动加工齿轮；通用性高，能够实现各种螺旋角度的齿轮加工，且实现滚齿刀螺旋角的自动调整，自动化程度高。

【附图说明】

图1为本发明实施例的侧视结构示意图；

图2为本发明实施例中刀架角度调整机构的结构示意图；

图3为本发明实施例中齿轮底座的结构示意图；

图4为图3中A处的局部放大结构示意图；

图5为本发明实施例中尾座限位机构的结构示意图；

图6为本发明实施例中尾座顶针机构的结构示意图；

图7为本发明实施例中自动上下料机构的侧视结构示意图；

图8为本发明实施例中自动上下料机构的俯视结构示意图；

图9为本发明实施例中夹取单元的部分爆炸结构示意图；

图10为本发明实施例中的夹取单元中导向轮区域的局部放大结构示意图；

图11为本发明实施例中的滚刀校正机构的结构示意图；

图中数字表示：

100高精度高速加工滚齿机；101产品；

1机座；2刀架角度调整机构，21第一驱动件，22丝杆，23角度调整齿轮；3刀座；4滚齿刀；

5齿轮底座，51第六驱动件，52支撑座，53夹持单元，531支撑座本体， 532外夹筒，533内撑头，534膨胀夹套，535下拉气缸，536凸起部，537凹槽；

6尾座限位机构，61第七驱动件，62尾座顶针机构，621外筒，622轴承组，623内筒，624旋转轴，625锥度顶针，626轴套，627台阶面；

7自动上下料机构，71底座；72齿轮圈；73伺服电机；74传动齿轮；75 夹取单元，751固定板，752第二气缸，753第三气缸，754夹爪，755导杆， 756滑块座，757第一通道，758滑条，759弹性顶杆，7510楔块；76第三支撑板；77第一气缸；78齿轮承载治具；79导向轮；710凹槽；711凸圈；712 第二连接板；713滚轮；

8滚刀校正机构，81滚刀连接组件，811支撑座，812刀柄，813刀杆， 814滚刀，815上端限位顶针，816锁紧机构，82检测组件，821导杆，822调整机构，823感应探针，824连杆，825跳动度显示表。

【具体实施方式】

实施例：

请参照图1-图11，本实施例为高精度高速加工滚齿机100，其包括机座1、固定在机座1上的刀架角度调整机构2、设置在刀架角度调整机构2上刀座3、受刀座3驱动进行移动的滚齿刀4、固定在机座1上且对齿轮进行定位驱动其旋转的齿轮底座5、对齿轮的旋转进行同心度限位的尾座限位机构6、套设在尾座限位机构6外周表面的齿轮自动上下料机构7、以及设置在机座1上的滚刀校正机构8。

所述滚刀校正机构8包括滚刀连接组件81、检测滚刀跳动误差的检测组件82，所述滚刀连接组件81包括支撑座811、设置在所述支撑座811上的刀柄812、与所述刀柄812配合连接的刀杆813、设置在所述刀杆813上的滚刀 814、位于所述支撑座811上方的上端限位顶针815，所述检测组件82包括导杆821、上下可调整的设置在所述导杆821上的调整机构822、以及设置在所述调整机构822末端的且抵持滚刀轴表面的感应探针823，所述刀杆813上设置有将滚刀814锁紧在所述刀杆813上的锁紧机构816。

刀杆813的下端通过刀柄812进行限位，刀杆813的上端通过上端限位顶针815进行限位，刀柄812活动设置在支撑座811上，因此，刀杆813可旋转的设置在刀柄812与上端限位顶针815之间。锁紧机构816上设置有若干锁紧螺钉。

所述上端限位顶针815可上下调整的设置在一固定座上。所述支撑座 811上设置有与所述刀柄812配合的锥度凹槽(图中未标识)。所述调整机构 822包括通过螺杆锁紧节点连接在一起的若干连杆824。所述调整机构822上还设置有显示所述感应探针823跳动度的跳动度显示表825。

所述检测组件82设置有两个，分别检测滚刀两端的圆跳动值。

通过设置滚刀校正机构8，方便技术人员在齿轮加工时，可以提前将滚刀在刀杆上的位置进行校正在误差允许范围内。在校正过程中，首先，技术人员将滚刀814的上端用上端限位顶针815进行定位；再通过两个检测组件82在导杆821上的位置调整和通过调整机构822中的连杆824的角度调整，将感应探针823抵持住滚刀814的两端轴表面；再旋转滚刀814，观测两个跳动度显示表825中指针的旋转情况，判断滚刀814的圆跳动是否符合要求；若不符合，则通过刀杆813上的锁紧机构816中的锁紧螺钉调整滚刀814在刀杆813上的位置和角度，从而保证滚刀的安装精度；校正好后，当需要更换滚刀时，则直接将滚刀和刀杆整体安装到刀座3中即可，大大节省了滚刀校正的时间，避免了长时间的停机等待时间，从而提高了生产效率。

刀架角度调整机构2包括第一驱动件21、受第一驱动件21驱动进行旋转的且竖向设置的丝杆22、与丝杆22配合传动的且竖向设置的角度调整齿轮 23以及固定在角度调整齿轮23上的第一支撑板(图中未标识)。刀座3整体固定设置在所述第一支撑板上。通过第一驱动件21驱动丝杆22旋转设定角度，带动角度调整齿轮23旋转设定角度，从而实现与角度调整齿轮23同步旋转的刀座3整体旋转设定角度，以实现任何旋转角度的齿轮加工。为了保证角度调整齿轮23的旋转轴线的水平度和同轴度，本实施例刀架角度调整机构2还包括穿过角度调整齿轮23且与刀架角度调整机构23轴线共线的旋转轴(图中未标识)、对所述旋转轴的轴线进行微调的微调机构，所述微调机构包括围绕所述旋转轴等角度设置的若干螺杆，所述螺杆一端抵持住所述旋转轴表面另一端通过螺纹连接在一固定座上。通过旋转所述螺杆，便能实现对所述旋转轴的角度调节，从而调节角度调整齿轮23旋转轴线的水平度和同轴度，从而提高滚齿机的加工精度。

刀座3包括第二驱动件(图中未标识)、受所述第二驱动件驱动沿X轴运动的第三驱动件(图中未标识)、受所述第三驱动件驱动沿Y轴运动的第四驱动件(图中未标识)、受所述第四驱动件驱动沿Z轴方向运动的第二支撑板(图中未标识)、固定在所述第二支撑板上的旋转驱动机构(图中未标识)，滚齿刀4固定设置在所述旋转驱动机构的旋转端，受所述旋转驱动机构驱动进行旋转运动。刀座3中的所述旋转驱动机构为直连式的内置力矩马达，替代了传统的齿轮机床涡轮蜗杆或齿轮驱动的间隙误差，实现了高转速机高精度的齿轮加工，大大提高了滚齿机的加工效率。

齿轮底座5包括第六驱动件51、受第六驱动件51驱动进行旋转的支撑座 52、设置在支撑座52上的夹持单元53，夹持单元53包括支撑座本体531、固定在支撑座本体531上的外夹筒532和内撑头533、设置在外夹筒532和内撑头533之间的膨胀夹套534以及驱动膨胀夹套534上下运动的下拉气缸535，膨胀夹套534的内表面设置有凸起部536，内撑头533的外表面设置有与凸起部536配合控制膨胀夹套534张开和收缩的凹槽537。内撑头533的上端为锥形结构，对齿轮产品的放置起到定位导向功能。通过膨胀夹套534与内撑头 533的配合，实现了对加工产品的紧固夹持，并结合尾座限位机构6，大大提高了加工产品在齿轮加工过程中的位置稳定性，从而保障了加工精度。

尾座限位机构6包括第七驱动件61、受第七驱动件61驱动进行上下运动的尾座顶针机构62。尾座顶针机构62的中心轴与内撑头533以及膨胀夹套 534的中心轴共线。由于齿轮在加工时容易上下跳动，且齿轮仅在底部用膨胀夹套534夹紧，当对其上部进行齿轮加工成型时，容易造成齿轮整体倾斜，从而使得齿轮加工不良。因此，为了解决上述问题，本实施例设计了尾座限位机构6，压住齿轮上部，防止其进行跳动，且对齿轮的中心进行了限位，保证了齿轮旋转的同心度。尾座顶针机构62包括外筒621、通过轴承组622 设置在外筒621内的内筒623、与内筒623固定连接且设置在内筒623内的旋转轴624、固定在旋转轴624下端的锥度顶针625，所述轴承组622包括套设在内筒623下部的四组上部轴承和设置在内筒623上部的两组下部轴承，在内筒623与外筒621之间还设置有隔断所述上部轴承和所述下部轴承的轴套 626，所述轴套626中设置有贯通所述上部轴承与所述下部轴承的润滑油通道(图中未标识)。锥度顶针625的上端通过螺纹与旋转轴624的下端连接，且内筒623的下端设置成与锥度顶针625表面贴合的锥度结构，锥度顶针625 包括与内筒623下端表面相抵持的台阶面627，所述台阶面627上设置有螺钉与内筒623的下端表明螺纹连接，从而使得锥度顶针625更加牢固的与内筒 623和旋转轴624连接在一起，而且锥度顶针625能够快速的、便捷的进行更换，无需拆除内筒623和外筒621，只需拧开螺钉和拧松锥度顶针625即可，操作便捷。

本实施例设计的尾座限位机构6，将压住齿轮的尾座顶针机构62的重量设计的较大，保证齿轮在加工过程中，能够压住齿轮防止其进行上下跳动，且通过设置四个下部轴承和两个上部轴承，一方面使得压住齿轮的锥度顶针625能够随着齿轮一起旋转，减小对齿轮旋转的摩擦阻力；另一方面，保证了锥度顶针625在旋转过程中，旋转轴线保持绝对的垂直度且保持与齿轮的同心度，从而保障齿轮的加工精度。

自动上下料机构7包括套设在尾座限位机构6外周表面上的底座71、位于底座71上的齿轮圈72、固定在底座71上的伺服电机73、受伺服电机73驱动进行旋转且与齿轮圈72内部啮合的传动齿轮74、对称固定在齿轮圈72上的夹取单元75，底座71一旁设置有一第三支撑板76，第三支撑板76上固定有第一气缸77、受第一气缸77驱动进行来回运动的齿轮承载治具78。

通过设置第一气缸77和齿轮承载治具78，使得人工或者机械放置物料更加方便，且还可以避免位于上方的夹取单元75的干涉。

底座71上围绕齿轮圈72圆周等角度设置有导向轮79，导向轮79的中部设置有凹槽710，齿轮圈72圆周表面设置有卡入所述凹槽内的凸圈711。使得齿轮圈72在旋转时始终保持其旋转中心位于设定范围内，不会发生较大偏移，从而保证了抓取齿轮和放置齿轮时的位置精准。

夹取单元75包括与齿轮圈72同步旋转的一固定板751、设置在固定板 751上的第二气缸752、受第二气缸752驱动进行上下运动的第三气缸753、受第三气缸753驱动进行张开与闭合的夹爪754。

为了保证夹爪754在夹持过程和上下运动过程中保持稳定不晃动不偏移，本实施例在齿轮圈72上固定固定设置有导杆755，导杆755上上下滑动设置有滑块座756，滑块座756内部设置有左右贯通的第一通道757和与第一通道757垂直连通的第二通道(图中未标识)，第一通道757上对称设置有滑条758，夹爪754固定在滑条758上，滑条758的相对面设置为斜面，滑条758 的外缘端通过弹性顶杆759限制其左右方向的自由度，两个滑条758之间设置有与所述斜面配合传动的且在所述第二通道内滑动的楔块7510，楔块 7510固定在第三气缸753的活动端且受第三气缸753驱动进行前后运动，从而将两个滑条758挤开或收拢，从而实现对齿轮的夹持和松开。且通过导杆 755的导向作用，使得夹爪754在夹持齿轮上下运动时更加平稳，运动路径更加精准。

为了提高齿轮圈72的旋转效率和减小齿轮圈72与底座71的摩擦力，齿轮圈72的下表面等角度设置有若干第二连接板712，第二连接板712的底部设置有滚轮713，使得齿轮圈72在旋转时更加顺畅，且使用寿命更长。

自动上下料机构7的工作原理为：首先，人工或机械手将待加工齿轮放置在齿轮承载治具78上；第一气缸77驱动齿轮承载治具78带着待加工齿轮运动至夹爪754下方位置；第二气缸752驱动夹爪754下降，第三气缸753驱动夹爪754夹持住待加工齿轮；第二气缸752驱动夹爪754上升；伺服电机73 驱动齿轮圈72旋转180°；第二气缸752驱动夹爪754下降，第三气缸753驱动夹爪754松开，将待加工齿轮放置在底座上进行加工；待加工结束后，一个夹取单元75将已加工好的齿轮夹走，另一个夹取单元75将待加工的齿轮放置到底座上；已加工好的齿轮被夹爪754再夹取放置齿轮承载治具78上，再将运走。

自动上下料机构7的有益效果在于：通过设置可以旋转的齿轮圈，并在齿轮圈上对称设置两个夹取单元，实现了齿轮的自动上料和自动下料，且整个上下料过程仅需齿轮圈旋转180°即可快速的完成，大大提高了上下料的效率；通过巧妙的设置夹取单元，利用楔块和导向杆，实现对齿轮夹持运输的位置精度保证，防止出现齿轮放置偏移现象；通过设置底座，并在底座上设置导向滚轮和减少摩擦力的滑动滚轮，使得齿轮圈的旋转更加顺畅，也使得齿轮圈在旋转时，其旋转中心始终能够保持在设定范围内，不会造成偏心现象发生；整个装置可以直接套设在尾座限位机构6上，无需增大齿轮机底座的面积，也无需在齿轮机底座上寻找空间来放置上下料装置，大大节省了空间，也减小了对原有机械的改动空间。

本实施例为高精度高速加工滚齿机100的有益效果在于：实现了高精度、高效率的齿轮加工，整台设备结构紧凑，空间占用小，且具有自动上下料功能，实现自动上下料、自动加工齿轮；通用性高，能够实现各种螺旋角度的齿轮加工，且实现滚齿刀螺旋角的自动调整，自动化程度高。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高精度高速加工滚齿机，其特征在于：其包括机座、固定在所述机座上的刀架角度调整机构、设置在所述刀架角度调整机构上刀座、受所述刀座驱动进行移动的滚齿刀、固定在所述机座上且对齿轮进行定位驱动其旋转的齿轮底座、对齿轮的旋转进行同心度限位的尾座限位机构以及进行齿轮抓取上料和下料的齿轮自动上下料机构。

2.如权利要求1所述的高精度高速加工滚齿机，其特征在于：所述刀架角度调整机构包括第一驱动件、受所述第一驱动件驱动进行旋转的且竖向设置的丝杆、与所述丝杆配合传动的且竖向设置的角度调整齿轮以及固定在所述角度调整齿轮上的第一支撑板。

3.如权利要求2所述的高精度高速加工滚齿机，其特征在于：所述刀座整体固定设置在所述第一支撑板上。

4.如权利要求1所述的高精度高速加工滚齿机，其特征在于：所述刀座包括第二驱动件、受所述第二驱动件驱动沿X轴运动的第三驱动件、受所述第三驱动件驱动沿Y轴运动的第四驱动件、受所述第四驱动件驱动沿Z轴方向运动的第二支撑板、固定在所述第二支撑板上的旋转驱动机构，所述滚齿刀固定设置在所述旋转驱动机构的旋转端，受所述旋转驱动机构驱动进行旋转运动。

5.如权利要求4所述的高精度高速加工滚齿机，其特征在于：所述旋转驱动机构为直连式的内置力矩马达。

6.如权利要求1所述的高精度高速加工滚齿机，其特征在于：所述齿轮底座包括第六驱动件、受所述第六驱动件驱动进行旋转的支撑座、设置在所述支撑座上的夹持单元。

7.如权利要求1所述的高精度高速加工滚齿机，其特征在于：所述自动上下料机构包括底座、位于所述底座上的齿轮圈、固定在所述底座上的伺服电机、受所述伺服电机驱动进行旋转且与所述齿轮圈内部啮合的传动齿轮、对称固定在所述齿轮圈上的夹取单元。

8.如权利要求7所述的高精度高速加工滚齿机，其特征在于：所述夹取单元包括与所述齿轮圈同步旋转的一固定板、设置在所述固定板上的第二气缸、受所述第二气缸驱动进行上下运动的第三气缸、受所述第三气缸驱动进行张开与闭合的夹爪。

9.如权利要求8所述的高精度高速加工滚齿机，其特征在于：所述底座一旁设置有一位于所述夹爪下方的支撑板，所述支撑板上固定有第一气缸、受所述第一气缸驱动进行来回运动的齿轮承载治具。