CN108205959B - 插齿滚齿一体式加工教具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种插齿滚齿一体式加工教具，包括基座，所述基座上设有一X轴滚珠丝杠、X轴电机、两X轴圆柱导轨，所述X轴滚珠丝杠、两X轴圆柱导轨均一凸台，所述凸台上设有一工作台和一主轴电机，所述工作台中心处设有一贯穿其的立柱转轴，所述立柱转轴的底端通过同步带与主轴电机连接；所述基座上、且位于凸台的两侧分别设有插齿加工机构和滚齿加工机构。本教具将滚齿加工和插齿加工集于一体，功能齐全，结构简单、紧凑，且操作简便，不仅方便教师教学，也有利于学生方便观察、临摹，理论与实践相结合，对理论知识理解更透彻，也提高实践能力，可应用于各理工院校，尤其是机械专业的机械原理、加工、装备等课程的教学演示。

Description

插齿滚齿一体式加工教具
技术领域
本发明涉及一种教学用具，具体涉及一种插齿滚齿一体式加工教具。
背景技术
机械制造业在国民经济中占有极其重要的作用，是国家和地区经济发展的重要支柱。齿轮机构是在各种机器中应用最为广泛的一种机构。然而随着先进的技术在发展，在我们的实验室连最基本的齿轮加工实验都得不到普遍。之前，几乎没有方法在课堂上向学生直观展示各种齿轮的加工方法和成型原理，只能靠实验中的齿轮范成法感受齿轮加工过程。齿轮传动的相关知识在机械原理课程中非常重要，上课时老师最多也只能放一些加工齿轮的视频，而无法让学生亲自观察加工过程，所以教学实验型齿轮加工机械的设计是完全有必要的。它将在学生学习理论知识的同时把真正的实体展现于眼前，使学生能把理论与实际相结合，抹去那模糊不清的概念。
目前，现有制齿实验机主要有两种，一种直接将工业用插齿机床按一定比例做成模型，结构过于复杂，且没有教学针对性；另一种则用一些机构实现工业用插齿机的基本运动，完成演示范成法切制齿轮的功能，其结构仍比较复杂，且仅仅停留在演示功能，功能比较单一。此外，现有设备无法同时演示插齿和滚齿加工齿轮，学生无法进行对比学习。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种插齿滚齿一体式加工教具，本教具将滚齿加工和插齿加工集于一体，功能齐全，结构简单、紧凑，且操作简便，不仅方便教师教学，也有利于学生方便观察、临摹，理论与实践相结合，对理论知识理解更透彻，也提高实践能力，可应用于各理工院校，尤其是机械专业的机械原理、加工、装备等课程的教学演示。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案：
插齿滚齿一体式加工教具，包括基座，所述基座上设有一X轴滚珠丝杠，所述X轴滚珠丝杠的端部设有一固定于基座上的X轴电机，所述X轴滚珠丝杠的前、后两侧均设有固定于基座上的X轴圆柱导轨，所述X轴滚珠丝杠、两X轴圆柱导轨均贯穿位于基座中心处的凸台，所述凸台上设有一工作台和一主轴电机，所述工作台中心处设有一贯穿其的立柱转轴，所述立柱转轴的底端通过同步带与主轴电机连接，所述立柱转轴可用于套设置放于工作台上的加工件；所述基座上、且位于凸台的两侧分别设有插齿加工机构和滚齿加工机构；所述插齿加工机构包括位于凸台一侧的插齿机构支撑台，所述插齿机构支撑台与X轴滚珠丝杠配合连接、且可沿两X轴圆柱导轨移动，所述插齿机构支撑台上设有一Y轴滚珠丝杠，所述Y轴滚珠丝杠的端部设有一固定于插齿机构支撑台上的Y轴电机，所述Y轴滚珠丝杠的左、右侧均设有固定于插齿机构支撑台上的Y轴圆柱导轨，所述Y轴滚珠丝杠上配合连接一可沿两Y轴圆柱导轨移动的竖向移动台，所述竖向移动台上设有一Z轴滚珠丝杠，所述Z轴滚珠丝杠的端部设有一固定于竖向移动台上的Z轴电机，所述Z轴滚珠丝杠的前、后两侧均设有固定于竖向移动台上的Z轴圆柱导轨，所述Z轴滚珠丝杠上配合连接一可沿两Z轴圆柱导轨移动的插齿刀支撑块，所述插齿支撑块上贯穿一插齿刀转轴，所述插齿刀转轴的顶端设有插齿刀驱动、底端套设一插齿刀，则所述插齿刀驱动通过插齿刀转轴可带动插齿刀旋转；所述滚齿加工机构包括位于凸台另一侧的滚齿机构支撑台，所述滚齿机构支撑台与X轴滚珠丝杠配合连接、且可沿两X轴圆柱导轨移动，所述滚齿机构支撑台上横向设有一滚齿刀，所述滚齿刀的端部设有可使其旋转、且固定于滚齿机构支撑台上的滚齿刀驱动；所述X轴电机、主轴电机、Y轴电机、Z轴电机均设置为步进电机或伺服电机。
作为优选技术方案，为了保证插齿机构支撑台、竖向移动台、滚齿机构支撑台移动平稳且灵敏，有利于提高插齿加工和滚齿加工的效果，所述X轴圆柱导轨、Y轴圆柱导轨的一侧均设有辅助滑轨，所述辅助滑轨分别嵌套在插齿机构支撑台、竖向移动台、滚齿机构支撑台的两侧端。
作为优选技术方案，为了保证插齿机构支撑台、竖向移动台、滚齿机构支撑台和插齿刀支撑块移位精确，有利于提高齿轮加工的精度，提高加工效果，同时有效控制本一体式教具的制造成本，所述X轴电机、主轴电机、Y轴电机、Z轴电机均设置为步进电机。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
1、本教具将滚齿加工和插齿加工集于一体，功能齐全，结构简单、紧凑，且操作简便，不仅方便教师教学，也有利于学生方便观察、临摹，理论与实践相结合，对理论知识理解更透彻，也提高实践能力，可应用于各理工院校，尤其是机械专业的机械原理、加工、装备等课程的教学演示。
2、设置辅助滑轨，保证插齿机构支撑台、竖向移动台、滚齿机构支撑台移动平稳且灵敏，有利于提高插齿加工和滚齿加工的效果，提高教具的实用性。
3、程序电机设置为步进电机，保证插齿机构支撑台、竖向移动台、滚齿机构支撑台和插齿刀支撑块移位精确，有利于提高齿轮加工的精度，提高加工效果，同时有效控制本一体式教具的制造成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地详细说明。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的轴侧图；
附图标号：1、基座，2、X轴滚珠丝杠，3、X轴电机，4、X轴圆柱导轨，5、凸台，6、工作台，7、主轴电机，8、立柱转轴，9、同步带，10、加工件，11、插齿加工机构，11-1、插齿机构支撑台，11-2、Y轴滚珠丝杠，11-3、Y轴圆柱导轨，11-4、竖向移动台，11-5、Z轴滚珠丝杠，11-6、Z轴电机，11-7、Z轴圆柱导轨，11-8、插齿刀支撑块，11-9、插齿刀转轴，11-10、插齿刀驱动，11-11、插齿刀，11-12、Y轴电机，12、滚齿加工机构，12-1、滚齿机构支撑台，12-2、滚齿刀，12-3、滚齿刀驱动，13、固定螺母。
具体实施方式
如图1所示提出本发明一种具体实施例，插齿滚齿一体式加工教具，包括呈长方体状的基座1，所述基座1的顶面上沿其长度方向设有一X轴滚珠丝杠2，所述X轴滚珠丝杠2的端部设有一固定于基座1的X轴电机3，所述X轴滚珠丝杠2的前、后两侧均设有固定于基座1上的X轴圆柱导轨4，则两X轴圆柱导轨4与X轴滚珠丝杠2平行设置，所述X轴滚珠丝杠2、两X轴圆柱导轨4均贯穿位于基座1顶面中心处的凸台5，本实施例设置凸台5呈方状，所述凸台5上设有一工作台6和一主轴电机7，所述工作台6中心处设有一贯穿其的立柱转轴8，所述立柱转轴8的底端通过同步带9与主轴电机7连接，所述立柱转轴8可用于套设置放于工作台6上的加工件10，本实施例设置加工件10与立柱转轴8之间通过固定螺母13固定，则将加工件10套设入立柱转轴8后置放于工作台6上，再拧入固定螺母13将加工件10稳固在工作台6上，主轴电机7通过立柱转轴8带动加工件10进行旋转；所述基座1上、且位于凸台5的两侧分别设有插齿加工机构11和滚齿加工机构12；所述插齿加工机构11包括位于凸台5一侧、呈长方体状的插齿机构支撑台11-1，所述插齿机构支撑台11-1与X轴滚珠丝杠2配合连接、且可沿两X轴圆柱导轨4移动，则X轴电机3可通过X轴滚珠丝杠2使插齿机构支撑台11-1在X轴方向上移动，所述插齿机构支撑台11-1上设有一Y轴滚珠丝杠11-2，则Y轴滚珠丝杠11-2与X轴滚珠丝杠2垂直设置，所述Y轴滚珠丝杠11-2的端部设有一固定于插齿机构支撑台11-1上的Y轴电机11-12，所述Y轴滚珠丝杠11-2的左、右侧均设有固定于插齿机构支撑台11-1上的Y轴圆柱导轨11-3，所述Y轴滚珠丝杠11-2上配合连接一可沿两Y轴圆柱导轨11-3移动、呈长方体状的竖向移动台11-4，则Y轴电机11-12通过Y轴滚珠丝杠11-2使竖向移动台11-4在Y轴方向上移动，所述竖向移动台11-4沿其纵向方向设有一Z轴滚珠丝杠11-5，所述Z轴滚珠丝杠11-5的端部设有一固定于竖向移动台11-4上的Z轴电机11-6，所述Z轴滚珠丝杠11-5的前、后两侧均设有固定于竖向移动台11-4上的Z轴圆柱导轨11-7，所述Z轴滚珠丝杠11-5上配合连接一可沿两Z轴圆柱导轨11-7移动的插齿刀支撑块11-8，则Z轴电机11-6通过Z轴滚珠丝杠11-5使插齿刀支撑块11-8在Z轴方向上移动，所述插齿支撑块11-8上贯穿一插齿刀转轴11-9，所述插齿刀转轴11-9的顶端设有插齿刀驱动11-10、底端套设一插齿刀11-11，本实施例设置插齿刀驱动11-10为电机，则所述插齿刀驱动11-10通过插齿刀转轴11-9可带动插齿刀11-11旋转；所述滚齿加工机构12包括位于凸台5另一侧、呈长方体状的的滚齿机构支撑台12-1，所述滚齿机构支撑台12-1与X轴滚珠丝杠2配合连接、且可沿两X轴圆柱导轨4移动，则X轴电机3可通过X轴滚珠丝杠2使滚齿机构支撑台12-1在X轴方向上移动，所述滚齿机构支撑台12-1上横向设有一滚齿刀12-2，所述滚齿刀12-2的端部设有可使其旋转、且固定于滚齿机构支撑台12-1上的滚齿刀驱动12-3，如图2所示；所述X轴电机3、主轴电机7、Y轴电机11-12、Z轴电机11-6均设置为步进电机或伺服电机。
所述X轴圆柱导轨4、Y轴圆柱导轨11-3的一侧均设有辅助滑轨13，所述辅助滑轨13分别嵌套在插齿机构支撑台11-1、竖向移动台11-4、滚齿机构支撑台12-1的两侧端，插齿机构支撑台11-1、竖向移动台11-4、滚齿机构支撑台12-1的体积较大，在其底端两侧均设有辅助滑轨13，保证插齿机构支撑台11-1、竖向移动台11-4、滚齿机构支撑台12-1移动平稳且灵敏，有利于提高插齿加工和滚齿加工的效果。
所述X轴电机3、主轴电机7、Y轴电机11-12、Z轴电机11-6均设置为步进电机，步进电机和伺服电机均为程序控制电机，但伺服电机的价格更高，在保证插齿机构支撑台11-1、竖向移动台11-4、滚齿机构支撑台12-1和插齿刀支撑块11-8移位精确，有利于提高齿轮加工的精度，提高加工效果的前提下，选择步进电机，有效控制本一体式教具的制造成本。
本发明使用时：将加工件10套设入立柱转轴8后置放于工作台6上，拧入固定螺母13将加工件10稳固在工作台6上，主轴电机7通过立柱转轴8带动加工件10进行旋转；若加工件10需要滚齿加工时，滚齿机构支撑台12-1随着X轴滚珠丝杠2进行X轴上的移动，滚齿刀驱动12-3驱使滚齿刀12-2旋转，进而对加工件10实现滚齿加工；若加工件10需要进行插齿加工时，X轴电机3可通过X轴滚珠丝杠2使插齿机构支撑台11-1在X轴方向上移动，Y轴电机11-12通过Y轴滚珠丝杠11-2使竖向移动台11-4在Y轴方向上移动，Z轴电机11-6通过Z轴滚珠丝杠11-5使插齿刀支撑块11-8在Z轴方向上移动，则使插齿刀实现了X轴、Y轴、Z轴方向上的移动，插齿刀驱动11-10驱使插齿刀11-11旋转，进而实现对加工件10的插齿加工。
当然，上面只是结合附图对本发明优选的具体实施方式作了详细描述，并非以此限制本发明的实施范围，凡依本发明的原理、构造以及结构所作的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.插齿滚齿一体式加工教具，包括基座(1)，所述基座(1)上设有一X轴滚珠丝杠(2)，所述X轴滚珠丝杠(2)的端部设有一固定于基座(1)上的X轴电机(3)，所述X轴滚珠丝杠(2)的前、后两侧均设有固定于基座(1)上的X轴圆柱导轨(4)，所述X轴滚珠丝杠(2)、两X轴圆柱导轨(4)均贯穿位于基座(1)中心处的凸台(5)，所述凸台(5)上设有一工作台(6)和一主轴电机(7)，所述工作台(6)中心处设有一贯穿其的立柱转轴(8)，所述立柱转轴(8)的底端通过同步带(9)与主轴电机(7)连接，所述立柱转轴(8)可用于套设置放于工作台(6)上的加工件(10)，所述加工件(10)与立柱转轴(8)之间通过固定螺母(13)固定，所述加工件(10)套设入立柱转轴(8)后置放于工作台(6)上，拧入固定螺母(13)将加工件(10)稳固在工作台(6)上；所述基座(1)上、且位于凸台(5)的两侧分别设有插齿加工机构(11)和滚齿加工机构(12)；所述插齿加工机构(11)包括位于凸台(5)一侧的插齿机构支撑台(11-1)，所述插齿机构支撑台(11-1)与X轴滚珠丝杠(2)配合连接、且可沿两X轴圆柱导轨(4)移动，所述插齿机构支撑台(11-1)上设有一Y轴滚珠丝杠(11-2)，所述Y轴滚珠丝杠(11-2)的端部设有一固定于插齿机构支撑台(11-1)上的Y轴电机(11-12)，所述Y轴滚珠丝杠(11-2)的左、右侧均设有固定于插齿机构支撑台(11-1)上的Y轴圆柱导轨(11-3)，所述Y轴滚珠丝杠(11-2)上配合连接一可沿两Y轴圆柱导轨(11-3)移动的竖向移动台(11-4)，所述竖向移动台(11-4)上设有一Z轴滚珠丝杠(11-5)，所述Z轴滚珠丝杠(11-5)的端部设有一固定于竖向移动台(11-4)上的Z轴电机(11-6)，所述Z轴滚珠丝杠(11-5)的前、后两侧均设有固定于竖向移动台(11-4)上的Z轴圆柱导轨(11-7)，所述Z轴滚珠丝杠(11-5)上配合连接一可沿两Z轴圆柱导轨(11-7)移动的插齿刀支撑块(11-8)，所述插齿刀支撑块(11-8)上贯穿一插齿刀转轴(11-9)，所述插齿刀转轴(11-9)的顶端设有插齿刀驱动(11-10)、底端套设一插齿刀(11-11)；所述滚齿加工机构(12)包括位于凸台(5)另一侧的滚齿机构支撑台(12-1)，所述滚齿机构支撑台(12-1)与X轴滚珠丝杠(2)配合连接、且可沿两X轴圆柱导轨(4)移动，所述滚齿机构支撑台(12-1)上横向设有一滚齿刀(12-2)，所述滚齿刀(12-2)的端部设有可使其旋转、且固定于滚齿机构支撑台(12-1)上的滚齿刀驱动(12-3)；所述X轴电机(3)、主轴电机(7)、Y轴电机(11-12)、Z轴电机(11-6)均设置为步进电机或伺服电机。
2.根据权利要求1所述的插齿滚齿一体式加工教具，其特征在于：所述X轴圆柱导轨(4)、Y轴圆柱导轨(11-3)的一侧均设有辅助滑轨(13)，所述辅助滑轨(13)分别嵌套在插齿机构支撑台(11-1)、竖向移动台(11-4)、滚齿机构支撑台(12-1)的两侧端。
3.根据权利要求1或2所述的插齿滚齿一体式加工教具，其特征在于：所述X轴电机(3)、主轴电机(7)、Y轴电机(11-12)、Z轴电机(11-6)均设置为步进电机。
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