CN108672833A - 一种滚齿加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滚齿加工设备，包括机座、固定于所述机座上的刀架角度调整机构、设于所述刀架角度调整机构上的刀座、通过所述刀座驱动的滚齿刀、固定于所述机座上的齿轮底座、设于所述机座上方的尾座限位机构、设于所述尾座限位机构上的自动上下料机构及设于所述底座上的滚刀校正机构，所述自动上下料机构包括夹取单元，所述夹取单元包括夹爪，所述夹爪内侧设有夹紧机构；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。

Description

一种滚齿加工设备

技术领域

本发明涉及一种滚齿加工设备。

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一个单独的自动上下料装置，当上部限位机构退出时，夹爪仲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。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种能够实现多种功能自动化操作、加工效率高、加工精度高的滚齿加工设备，包括机座、固定于所述机座上的刀架角度调整机构、设于所述刀架角度调整机构上的刀座、通过所述刀座驱动的滚齿刀、固定于所述机座上的齿轮底座、设于所述机座上方的尾座限位机构、设于所述尾座限位机构上的自动上下料机构及设于所述底座上的滚刀校正机构，所述自动上下料机构包括夹取单元，所述夹取单元包括夹爪，所述夹爪内侧设有夹紧机构；通过自动上下料机构可使滚齿机完成自动上下料的功能；通过刀架角度调整机构可实现滚齿刀自动调节角度功能；通过齿轮底座和尾座限位机构可实现自动加工成型功能；自动化程度高，无需人工操作，减轻工人负担；通过齿轮底座和尾座限位机构的配合，将齿轮牢固的固定住，防止齿轮在加工过程中发生移动，提升了齿轮的加工精度；采用自动上下料机构自动给上料、下料，有效的提升了齿轮加工的效率；通过设置滚刀校正机构，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，提高齿轮加工精度；通过刀架角度调整机构控制刀座整体旋转设定角度，以实现任何旋转角度的齿轮加工；设置夹紧机构，可以在夹爪夹持齿轮时对齿轮提供更好的夹紧力，防止齿轮在夹持过程中掉落。

所述夹紧机构包括夹板、设于所述夹板一侧的支撑杆、设于所述支撑杆底部的弹簧及设于所述夹爪内壁上的空腔体；支撑杆底部设于空腔体内，当夹爪夹持齿轮零件时，夹板受力压缩，支撑杆向空腔体内部运动，从而压缩弹簧，弹簧反向给夹板提供弹力，从而提升夹紧力，使夹爪能更牢固的夹紧齿轮件。

所述夹板为圆弧形结构，所述支撑杆为多个，所述空腔体数目与所述支撑杆相对应；采用弧形结构使夹板在夹持齿轮时能与齿轮更多的接触，提升夹板与齿轮的接触面积，增强夹持效果，通过多个支撑杆的设置，使夹板的各个角度都能受到弹力的支撑，更好的夹紧齿轮，防止齿轮在夹持过程中掉落。

所述滚刀校正机构包括滚刀连接组件和设于所述滚刀连接组件一侧的检测组件，所述连接组件包括支撑座、设于所述支撑座上的刀柄、与所述刀柄配合连接的刀杆、设于所述刀杆上的滚刀及设于所述支撑座上方的上端限位顶针；通过滚刀矫正机构，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，提高齿轮加工精度；通过限位顶针对滚刀进行定位，方便检测组件的正常运作，提高滚刀矫正的准确率。

所述支撑座底部设有电机，所述电机一侧设有蓄电池，所述电机与所述蓄电池电性连接；电机的输出端与刀柄相连，通过电机驱动滚刀转动，使矫正检测工作更好的进行，减轻工人的负担，采用蓄电池给电机提供电能，使电机的转速不至于过快，提升矫正的精准度。

所述支撑座外表面设有按钮，所述按钮、所述电机与所述蓄电池为电性连接；所述按钮为开关效果，起控制电机工作的作用，当滚刀矫正机构工作时，按下按钮使电机工作，确保滚刀矫正机构能正常。

所述自动上下料机构还包括底座、设于所述底座上的齿轮圈、固定在所述底座上的伺服电机及与所述齿轮圈内部啮合的传动齿轮；所述夹取单元对称设置于所述齿轮圈上，齿轮圈通过伺服电机进行转动，通过设置可以旋转的齿轮圈，并在齿轮圈上对称设置夹取单元，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°即可快速完成，大大提高了上下料的效率。

所述齿轮圈下表面设有若干第二连接板，所述第二连接板底部设有滚轮，所述底座上设有与所述第二滚轮配合的滑槽；通过设置滚轮和滑槽，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。

所述夹取单元还包括与所述齿轮圈同步旋转的固定板、设于所述固定板上的第二气缸及受所述第二气缸驱动的第三气缸；巧妙的设置夹取单元，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，且通过气缸来驱动夹取单元工作，提升夹取单元工作的可靠性，提升夹取齿轮的稳定性。

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的丝杆、与所述丝杆配合传动的角度调整齿轮及固定于所述角度调节齿轮上的第一支撑板；通过第一驱动件驱动丝杆旋转设定角度，带动角度调整齿轮旋转设定角度，从而实现与角度调整齿轮同步旋转的刀座整体旋转设定角度，以实现任何旋转角度的齿轮加工。

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12为本发明实施例中的夹爪剖面结构示意图。

具体实施方式

如图1-12所示，一种滚齿加工设备，包括机座1、固定于所述机座1上的刀架角度调整机构2、设于所述刀架角度调整机构2上的刀座3、通过所述刀座3驱动的滚齿刀4、固定于所述机座1上的齿轮底座5、设于所述机座1上方的尾座限位机构6、设于所述尾座限位机构6上的自动上下料机构7及设于所述底座1上的滚刀校正机构8，所述自动上下料机构7套设于尾座限位机构6上，所述自动上下料机构7包括夹取单元75，所述夹取单元75为两个，所述夹取单元75包括夹爪754，所述一个夹取单元75包括两个夹爪754，所述夹爪754内侧设有夹紧机构。

如图12所示，所述夹紧机构包括夹板7541、设于所述夹板7541一侧的支撑杆7542、设于所述支撑杆7542底部的弹簧7544及设于所述夹爪754内壁上的空腔体7543，所述夹板7541为圆弧形结构，所述圆弧形结构对应齿轮件外轮廓，使夹板7541更方便的夹持齿轮件，所述支撑杆7542为多个，所述空腔体7543数目与所述支撑杆7542相对应；通过多个支撑杆7542对夹板7541的支撑作用，增加夹板7541的牢固性，延长夹板7541的使用寿命，支撑杆7542底部设有限位块，限位块设于空腔体7543内部，空腔体7543顶部设有小孔，供支撑杆7542伸缩，支撑杆7542可沿着空腔体7543内壁上下滑动，所述弹簧7544上端焊接于支撑杆7542底部，弹簧7544下端焊接于空腔体7543底部内表面；当夹爪754夹持齿轮件时，齿轮件压迫夹板7541，使伸缩杆7542往空腔体7543内部运动，从而压缩弹簧7544，弹簧7544对夹板7541产生弹力，使夹板7541增加对齿轮件的夹持力，从而起到稳固夹持的目的，防止齿轮件在夹持过程中脱落。

如图11所示，所述滚刀校正机构8包括滚刀连接组件81和设于所述滚刀连接组件81一侧的检测组件82，所述连接组件81包括支撑座811、设于所述支撑座811上的刀柄812、与所述刀柄812配合连接的刀杆813、设于所述刀杆813上的滚刀814及设于所述支撑座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、一集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。所述调整机构822包括通过螺杆锁紧节点连接在一起的若千连杆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；所述支撑座811底部设有电机8111，所述电机8111一侧设有蓄电池8112，所述电机8111与所述蓄电池8112电性连接；所述支撑座811外表面设有按钮8113，所述按钮8113、所述电机8111与所述蓄电池8112为电性连接；按钮8113为电机8111的启动开关，当检测组件82对滚齿刀814进行检测时，按下按钮8113使电机8111开始工作，蓄电池8112为电机8111提供电能，电机8111带动滚齿刀814进行转动，减轻工人负担，实现自动化检测功能，且通过电机能控制转速，使滚齿刀814按照一定的速率进行旋转，增加检测的精确度。

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在刀当需要更换杆813 上的位置和角度，从而保证滚刀的安装精度; 校正好后，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。

如图7-8所示，所述自动上下料机构7还包括套设在尾座限位机构6外周表面上的底座71、设于所述底座71上的齿轮圈72、固定在所述底座71上的伺服电机73及与所述齿轮圈72内部啮合且受伺服电机73驱动进行旋转的传动齿轮74，所述夹取单元75对称固定在齿轮圈72上，底座71一旁设置有第三支撑板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；所述齿轮圈72下表面设有若干第二连接板712，所述第二连接板712底部设有滚轮713，所述底座上设有与所述滚轮713配合的滑槽714；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；第二连接板712底部设置滚轮713，减小齿轮圈72与底座71的摩擦力，使得齿轮圈72在旋转时更加顺畅，且使用寿命更长。

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.齿轮第气缸753驱运动至夹爪754 下方位置; 第二气缸752驱动夹爪754 下降，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L;待加工结束后，另一个夹取单元75将待加工的齿轮个夹取单元75将已加工好的齿轮夹走，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。

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; 整个装置可以直按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米装置，也减小了对原有机械的改动空间，大大节省了空间。

如图9所示，所述夹取单元75还包括与所述齿轮圈72同步旋转的固定板751、设于所述固定板751上的第二气缸752及受所述第二气缸752驱动进行上下运动的第三气缸753，第三气缸753驱动控制夹爪754的张开与闭合；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上固定设置有导杆755，导杆755上上下滑动设有滑块座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，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。

如图2所示，所述刀架角度调整机构2包括第一驱动件21、受所述第一驱动件21驱动进行旋转运动且竖向何止的丝杆22、与所述丝杆22配合传动的且竖向设置的角度调整齿轮23及固定于所述角度调节齿轮23上的第一支撑板刀座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、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，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。

如图3所示，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。

如图5所示，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。尾座项针机构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T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；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项针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。

Claims (10)

1.一种滚齿加工设备，包括机座（1）、固定于所述机座（1）上的刀架角度调整机构（2）、设于所述刀架角度调整机构（2）上的刀座（3）、通过所述刀座（3）驱动的滚齿刀（4）、固定于所述机座（1）上的齿轮底座（5）、设于所述机座（1）上方的尾座限位机构（6）、设于所述尾座限位机构（6）上的自动上下料机构（7）及设于所述底座（1）上的滚刀校正机构（8），所述自动上下料机构（7）包括夹取单元（75），所述夹取单元（75）包括夹爪（754），其特征在于：所述夹爪（754）内侧设有夹紧机构。

2.按照权利要求1所述的一种滚齿加工设备，其特征在于：所述夹紧机构包括夹板（7541）、设于所述夹板（7541）一侧的支撑杆（7542）、设于所述支撑杆（7542）底部的弹簧（7544）及设于所述夹爪（754）内壁上的空腔体（7543）。

3.按照权利要求2所述的一种滚齿加工设备，其特征在于：所述夹板（7541）为圆弧形结构，所述支撑杆（7542）为多个，所述空腔体（7543）数目与所述支撑杆（7542）相对应。

4.按照权利要求1所述的一种滚齿加工设备，其特征在于：所述滚刀校正机构（8）包括滚刀连接组件（81）和设于所述滚刀连接组件（81）一侧的检测组件（82），所述连接组件（81）包括支撑座（811）、设于所述支撑座（811）上的刀柄（812）、与所述刀柄（812）配合连接的刀杆（813）、设于所述刀杆（813）上的滚刀（814）及设于所述支撑座（811）上方的上端限位顶针（815）。

5.按照权利要求4所述的一种滚齿加工设备，其特征在于：所述支撑座（811）底部设有电机（8111），所述电机（8111）一侧设有蓄电池（8112），所述电机（8111）与所述蓄电池（8112）电性连接。

6.按照权利要求5所述的一种滚齿加工设备，其特征在于：所述支撑座（811）外表面设有按钮（8113），所述按钮（8113）、所述电机（8111）与所述蓄电池（8112）为电性连接。

7.按照权利要求1所述的一种滚齿加工设备，其特征在于：所述自动上下料机构（7）还包括底座（71）、设于所述底座（71）上的齿轮圈（72）、固定在所述底座（71）上的伺服电机（73）及与所述齿轮圈（72）内部啮合的传动齿轮（74）。

8.按照权利要求7所述的一种滚齿加工设备，其特征在于：所述齿轮圈（72）下表面设有若干第二连接板（712），所述第二连接板（712）底部设有滚轮（713），所述底座上设有与所述滚轮（713）配合的滑槽（714）。

9.按照权利要求7所述的一种滚齿加工设备，其特征在于：所述夹取单元（75）还包括与所述齿轮圈（72）同步旋转的固定板（751）、设于所述固定板（751）上的第二气缸（752）及受所述第二气缸（752）驱动的第三气缸（753）。

10.按照权利要求1所述的一种滚齿加工设备，其特征在于：所述刀架角度调整机构（2）包括第一驱动件（21）、受所述第一驱动件（21）驱动的丝杆（22）、与所述丝杆（22）配合传动的角度调整齿轮（23）及固定于所述角度调节齿轮（23）上的第一支撑板。