CN110293382A - 齿轮加工机床的多功能集成式加工工艺 - Google Patents

齿轮加工机床的多功能集成式加工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供了齿轮加工机床的多功能集成式加工工艺,其步骤在于:刀具为插齿刀,升降驱动机构驱动升降臂上下往复运动,升降臂带动插齿刀对齿轮毛坯件进行插齿加工,同时,插齿刀绕着齿轮毛坯件做环绕逐步运动并且逐渐缩小其转动半径,使插齿刀沿齿轮毛坯件的径向进行逐步进给,进行插齿加工;而后,插齿加工后,刀具为铣刀,钻铣电机将带动铣刀转动,旋转驱动部件逐渐缩小铣刀的转动半径,使铣刀沿齿轮的径向进行进给,进行倒角加工;最后,刀具为钻刀,使钻刀沿齿轮的径向进行进给并且使钻刀在水平方向上与所需钻孔的腹板位置重合,钻铣电机将带动钻刀转动,升降驱动机构驱动升降臂缓慢向下运动,进行钻孔加工。

Description

齿轮加工机床的多功能集成式加工工艺
技术领域
本发明涉及一种机床,具体涉及齿轮加工机床的多功能集成式加工工艺。
背景技术
齿轮是一种十分重要的机械传动零部件,变速箱内通过不同传动比的齿轮相啮合,实现变速传动,常见的齿轮包括圆柱齿轮、锥齿轮、齿环等,现阶段,对于圆柱直齿轮的生产一般采用插齿机进行加工处理,但是,目前普通插齿机加工效率低、单次只能对一个齿轮毛坯件进行插齿加工,而且齿轮加工完成后,对于齿轮齿顶的倒角以及齿轮腹板孔无法在插齿机上进行加工处理,还需要将插齿加工步骤完成的齿轮安装于其他机床上进行二次加工处理,大大降低了插齿机加工齿轮的效率,影响加工生产企业的经济效益,为了解决普通插齿机加工效率低的难题,本发明人设计一种结构巧妙、原理简单、能够同时对多个齿轮毛坯件进行插齿加工、操作使用便捷的齿轮加工机床的高效集成加工方法。
发明内容
为解决现有技术的不足,本发明的目的是提供一种结构巧妙、原理简单、能够同时对多个齿轮毛坯件进行插齿加工、操作使用便捷的多功能齿轮加工数控机床。
为实现上述技术目的,本发明所采用的技术方案如下。
齿轮加工机床的多功能集成式加工工艺,其步骤在于:
(一)插齿加工阶段;
S1:刀具跟换为插齿刀,用户将同种型号的齿轮毛坯件自定心装夹于工作台上,旋转驱动部件调整插齿加工部件的转动半径使插齿刀进行对刀,而后,升降驱动机构启动运行并且驱动升降臂在高位状态与低位状态进行上下往复运动,升降臂带动插齿刀同步运动并且对齿轮毛坯件进行插齿加工;
插齿加工部件包括穿设于安装台上并且可上下滑动的矩形升降臂,升降臂长度方向竖直布置、宽度方向沿床身的宽度方向布置,升降臂与安装台沿竖直方向构成滑动导向配合,升降臂可在高位状态与低位状态相互切换并且初始状态为高位状态,升降臂一端位于安装台的上方、另一端位于安装台的下方,升降臂的下端设置有向外延伸的连接机构,连接机构的延伸端设置有刀架,刀架设置有多个,所述刀架设置有三个并且呈三点式布置,其中一刀架与升降臂沿其宽度方向的一侧面相对应、另一刀架与升降臂沿其宽度方向的另一侧面相对应、还有一刀架与升降臂背离立柱的一端面相对应,刀架上固定安装有竖直布置的钻铣电机,钻铣电机的输出轴竖直向下布置并且该输出轴上可拆卸设置有刀具,刀具为插齿刀/铣刀/钻刀,高位状态的升降臂使刀具位于装夹齿轮毛坯件的上方,低位状态的升降臂使刀具位于装夹齿轮毛坯件的下方,所述工作台上设置有三个自定心装夹工位且与刀具一一对应,刀具可绕着装夹齿轮毛坯件的轴心线转动且旋转半径可调,升降臂的上端设置有用于驱动其做上下往复运动的升降驱动机构且升降驱动机构固定安装于安装台上;
所述立柱的下端固定设置有矩形导程板,导程板的长度方向平行于床身的长度方向、宽度方向平行于床身的宽度方向,导程板与床身之间设置有用于连接两者的导轨一、导轨二,导程板与导轨一沿平行于床身的长度方向构成滑动导向配合、导轨一与导轨二沿平行于床身的宽度方向构成滑动导向配合,导轨二与床身固定连接;
S2:在S1的过程中,旋转驱动部件带动插齿刀绕着齿轮毛坯件做环绕逐步运动,使插齿刀对齿轮毛坯件进行环绕插齿加工;
旋转驱动部件设置于床身与导程板的下端面之间,旋转驱动部件包括转动设置于床身内且竖直布置的旋转主轴,旋转主轴设置有两个并且沿床身的宽度方向对称布置,旋转主轴的顶端设置有水平布置的矩形旋转架,旋转架沿其长度方向的中部位置与旋转主轴的顶端固定连接,旋转架上活动设置有驱动块,驱动块位于旋转主轴所在圆周方向的偏心位置并且该偏心距离等于刀具沿齿轮毛坯件做环绕运动所在圆周的半径,并且驱动块位于旋转主轴所在圆周方向的偏心距离可调节,驱动块与导程板固定连接;
所述两旋转主轴之间设置有用于连接两者的同步传动组件,同步传动组件为带传动同步传动组件,所述的旋转驱动部件还包括动力源,动力源包括固定安装于床身内的旋转步进电机,旋转步进电机的输出轴轴向平行于床身的长度方向,旋转步进电机的输出轴上同轴固定设置有蜗杆,其中一旋转主轴上同轴固定套设有涡轮,蜗杆与涡轮相啮合;
旋转驱动部件在工作过程中,启动旋转步进电机,旋转步进电机将带动蜗杆同步转动,涡轮将蜗杆的动力传递至其中一旋转主轴并且带动该旋转主轴转动,同步传动组件将使两旋转主轴同步转动,旋转主轴将带动旋转架绕其轴线方向转动,旋转架将带动驱动块绕旋转主轴的轴向转动,驱动块将带动导程板绕两旋转主轴连线中点所在的竖直线为轴心线转动且转动半径为驱动块偏离旋转主轴的距离,导程板将带动立柱同步转动,立柱将带动插齿加工部件整体转动,插齿刀做环绕齿轮毛坯件运动与竖直方向往复运动的复合运动,对齿轮毛坯件进行插齿加工;
S3:在S1的过程中,旋转驱动部件逐渐缩小其驱动插齿刀的转动半径,使插齿刀沿齿轮毛坯件的径向进行逐步进给;
所述旋转架上开设有开口向上且沿其长度方向布置的滑槽,驱动块活动嵌设于滑槽内并且可沿其长度方向进行滑动,滑槽内转动设置有平行于其长度方向布置的变径调节丝杆,驱动块活动套接于变径调节丝杆的外部并且两者构成螺纹连接配合,旋转架沿长度方向的一端的端部位置固定安装有变径调节电机,变径调节电机的输出轴与变径调节丝杆的驱动端同轴固定连接;
调整驱动块偏离旋转主轴距离的过程中,当需要减小驱动块偏离旋转主轴的距离时,启动变径调节电机反转,变径调节电机将带动变径调节丝杆反向转动,变径调节丝杆将使驱动块沿着滑槽靠近旋转主轴滑动,驱动块的偏心距离减小,插齿刀的转动半径减小,插齿刀沿齿轮毛坯件的径向进行进给;插齿完成后,启动变径调节电机,变径调节电机将带动变径调节丝杆转动,变径调节丝杆将使驱动块沿着滑槽远离旋转主轴滑动,驱动块的偏心距离增大,插齿刀的转动半径增大,插齿刀沿齿轮的径向向外运动,插齿刀进行退刀;
(二)倒角加工阶段;
S4:插齿加工后,刀具跟换为铣刀,升降驱动机构驱动处于高位状态的升降臂向下运动,将升降臂带动铣刀在竖直方向上与齿轮齿顶处的上端面/下端面进行对刀,启动钻铣电机,钻铣电机将带动铣刀转动,旋转驱动部件逐渐缩小铣刀的转动半径,使铣刀沿齿轮的径向进行进给,同时旋转驱动部件驱动铣刀沿齿轮进行环绕运动,直至倒角加工完成;
对齿轮齿顶处进行倒角的过程中,铣刀做环绕齿轮运动与绕自身轴线转动的复合运动,对齿轮齿顶处进行倒角加工;
(三)钻孔加工阶段;
S5:倒角加工后,刀具跟换为钻刀,旋转驱动部件调整钻刀的转动半径,使钻刀沿齿轮的径向进行进给并且使钻刀在水平方向上与所需钻孔的腹板位置重合,而后,启动钻铣电机,钻铣电机将带动钻刀转动,最后,升降驱动机构驱动升降臂由高位状态缓慢切换至低位状态,升降臂带动钻刀竖直向下运动并且沿平行于齿轮轴向向下进给,直至钻孔加工完成。
作为本方案进一步的优化或者改进。
所述的升降驱动机构包括固定设置于安装台上端面的支撑架,支撑架设置有两个并且沿安装台的长度方向对称布置,两支撑架之间转动设置有轴向平行于安装台宽度方向的曲轴,所述升降臂的顶部设置有呈水平延伸布置的套接孔,套接孔的中心线方向平行于曲轴的轴线方向,套接孔套接于曲轴沿其轴向中部位置上并且曲轴沿平行于安装台长度方向活动布置于套接孔内;
所述曲轴沿平行于其轴向的端部为驱动端并且该端同轴固定套设有飞轮,所述的升降驱动机构还包括转动设置于立柱上且轴向平行于曲轴轴向的传动轴、固定设置于立柱上的升降驱动电机,升降驱动电机为步进电机,升降驱动电机的输出轴轴向平行于传动轴的轴向,升降驱动电机与传动轴驱动端之间设置有用于连接两者的带传动组件二,带传动组件二包括同轴固定套设于升降驱动齿轮输出轴上的主动带轮二、同轴固定套设于传动轴驱动端上的从动带轮二以及设置于主动带轮二与从动带轮二之间且用于连接两者的皮带二,所述传动轴的输出端与驱动轴的驱动端之间设置有用于连接两者的带传动组件一。
作为本方案进一步的优化或者改进。
所述的带传动组件一设置有两个并且沿平行于安装台的长度方向对称布置,带传动组件一位于支撑架与飞轮之间,带传动组件一包括同轴固定套设于传动轴输出端上的主动带轮一、同轴固定套设于曲轴驱动端上的从动带轮一以及设置于主动带轮一与从动带轮一之间且用于连接两者的皮带一。
作为本方案进一步的优化或者改进。
所述升降臂中空布置,连接机构设置于升降臂内且延伸至升降臂的外部,连接机构包括设置于升降臂与刀架之间且用于铰接连接两者的双连杆且该铰接轴的轴向垂直于升降臂的长度方向,初始状态下双连杆为水平状态,连接机构还包括设置于升降臂内且可沿竖直方向上下滑动的滑块,滑块的侧面设置有延伸至升降臂外部的凸耳且凸耳可沿着升降臂上下滑动,凸耳与双连杆之间设置有用于铰接连接两者的连接杆,连接杆与双连杆其中一连杆沿其长度方向的中部位置铰接连接,滑块的正下方设置有与升降臂内壁固定连接的固定块,滑块的正上方设置有与升降臂内部固定连接的升降调节电机,升降调节电机的输出轴竖直向下布置且该输出轴与固定块之间设置升降调节丝杆,升降调节丝杆一端与升降调节电机输出轴同轴固定连接、另一端与固定块转动连接配合,固定块套接于升降调节丝杆的外部并且两者构成螺纹连接配合。
本发明与现有技术相比的有益效果在于结构巧妙、原理简单、能够同时对多个齿轮毛坯件进行插齿加工,其通过驱动多个插齿刀上下往复运动对相应的齿轮毛坯件进行插齿切削加工并且该运动为主运动,其通过驱动多个插齿刀沿相应的齿轮毛坯件进行环绕运动并且该运动为进给运动,并且插齿刀能够跟换为铣刀/钻刀对齿轮进行倒角/钻孔处理,大大提升了齿轮加工的效率,增加产生加工企业的经济回报率。
附图说明
图1为本发明插齿加工状态的结构示意图。
图2为本发明插齿加工状态的结构示意图。
图3为本发明倒角加工状态的结构示意图。
图4为本发明插齿加工状态的结构示意图。
图5为本发明插齿加工状态的结构示意图。
图6为床身的结构示意图。
图7为工作台板的结构示意图。
图8为立柱的结构示意图。
图9为立柱的局部结构示意图。
图10为立柱与插齿加工部件的配合图。
图11为插齿加工部件的结构示意图。
图12为升降臂的局部结构示意图。
图13为升降臂与刀架的连接图。
图14为升降驱动机构与升降臂的配合图。
图15为升降驱动机构与升降臂的配合图。
图16为曲轴与升降臂的配合图。
图17为升降驱动机构的结构示意图。
图18为连接机构与升降臂、刀架的配合图。
图19为连接机构的局部结构示意图。
图20为旋转驱动部件与立柱的配合图。
图21为旋转驱动部件与立柱的配合图。
图22为旋转驱动部件与立柱的配合图。
图23为旋转驱动部件的结构示意图。
图24为动力源的结构示意图。
图25为旋转驱动部件的局部结构示意图。
具体实施方式
齿轮加工机床的多功能集成式加工工艺,其步骤在于:
(一)插齿加工阶段;
S1:刀具222跟换为插齿刀,用户将同种型号的齿轮毛坯件自定心装夹于工作台110上,旋转驱动部件300调整插齿加工部件200的转动半径使插齿刀进行对刀,而后,升降驱动机构240启动运行并且驱动升降臂210在高位状态与低位状态进行上下往复运动,升降臂210带动插齿刀同步运动并且对齿轮毛坯件进行插齿加工;
插齿加工部件200包括穿设于安装台130上并且可上下滑动的矩形升降臂210,升降臂210长度方向竖直布置、宽度方向沿床身100的宽度方向布置,升降臂210与安装台130沿竖直方向构成滑动导向配合,升降臂210可在高位状态与低位状态相互切换并且初始状态为高位状态,升降臂210一端位于安装台130的上方、另一端位于安装台130的下方,升降臂210的下端设置有向外延伸的连接机构230,连接机构230的延伸端设置有刀架220,刀架220设置有多个,所述刀架220设置有三个并且呈三点式布置,其中一刀架220与升降臂210沿其宽度方向的一侧面相对应、另一刀架220与升降臂210沿其宽度方向的另一侧面相对应、还有一刀架220与升降臂210背离立柱120的一端面相对应,刀架220上固定安装有竖直布置的钻铣电机221,钻铣电机221的输出轴竖直向下布置并且该输出轴上可拆卸设置有刀具222,刀具222为插齿刀/铣刀/钻刀,高位状态的升降臂210使刀具222位于装夹齿轮毛坯件的上方,低位状态的升降臂210使刀具位于装夹齿轮毛坯件的下方,所述工作台110上设置有三个自定心装夹工位且与刀具222一一对应,刀具222可绕着装夹齿轮毛坯件的轴心线转动且旋转半径可调,升降臂210的上端设置有用于驱动其做上下往复运动的升降驱动机构240且升降驱动机构240固定安装于安装台130上;
所述立柱120的下端固定设置有矩形导程板121,导程板121的长度方向平行于床身100的长度方向、宽度方向平行于床身100的宽度方向,导程板121与床身100之间设置有用于连接两者的导轨一122、导轨二123,导程板121与导轨一122沿平行于床身100的长度方向构成滑动导向配合、导轨一122与导轨二123沿平行于床身100的宽度方向构成滑动导向配合,导轨二123与床身100固定连接;
S2:在S1的过程中,旋转驱动部件300带动插齿刀绕着齿轮毛坯件做环绕逐步运动,使插齿刀对齿轮毛坯件进行环绕插齿加工;
旋转驱动部件300设置于床身100与导程板121的下端面之间,旋转驱动部件300包括转动设置于床身100内且竖直布置的旋转主轴301,旋转主轴301设置有两个并且沿床身100的宽度方向对称布置,旋转主轴301的顶端设置有水平布置的矩形旋转架302,旋转架302沿其长度方向的中部位置与旋转主轴301的顶端固定连接,旋转架302上活动设置有驱动块303,驱动块303位于旋转主轴301所在圆周方向的偏心位置并且该偏心距离等于刀具222沿齿轮毛坯件做环绕运动所在圆周的半径,并且驱动块303位于旋转主轴301所在圆周方向的偏心距离可调节,驱动块303与导程板121固定连接;
所述两旋转主轴301之间设置有用于连接两者的同步传动组件304,同步传动组件304为带传动同步传动组件,所述的旋转驱动部件300还包括动力源310,动力源310包括固定安装于床身100内的旋转步进电机311,旋转步进电机311的输出轴轴向平行于床身100的长度方向,旋转步进电机311的输出轴上同轴固定设置有蜗杆312,其中一旋转主轴301上同轴固定套设有涡轮313,蜗杆312与涡轮313相啮合;
旋转驱动部件300在工作过程中,启动旋转步进电机311,旋转步进电机311将带动蜗杆312同步转动,涡轮313将蜗杆312的动力传递至其中一旋转主轴301并且带动该旋转主轴301转动,同步传动组件304将使两旋转主轴301同步转动,旋转主轴301将带动旋转架302绕其轴线方向转动,旋转架302将带动驱动块303绕旋转主轴301的轴向转动,驱动块303将带动导程板121绕两旋转主轴301连线中点所在的竖直线为轴心线转动且转动半径为驱动块303偏离旋转主轴301的距离,导程板121将带动立柱120同步转动,立柱120将带动插齿加工部件200整体转动,插齿刀做环绕齿轮毛坯件运动与竖直方向往复运动的复合运动,对齿轮毛坯件进行插齿加工;
S3:在S1的过程中,旋转驱动部件300逐渐缩小其驱动插齿刀的转动半径,使插齿刀沿齿轮毛坯件的径向进行逐步进给;
所述旋转架302上开设有开口向上且沿其长度方向布置的滑槽305,驱动块305活动嵌设于滑槽305内并且可沿其长度方向进行滑动,滑槽305内转动设置有平行于其长度方向布置的变径调节丝杆306,驱动块303活动套接于变径调节丝杆306的外部并且两者构成螺纹连接配合,旋转架302沿长度方向的一端的端部位置固定安装有变径调节电机307,变径调节电机307的输出轴与变径调节丝杆306的驱动端同轴固定连接;
调整驱动块303偏离旋转主轴301距离的过程中,当需要减小驱动块303偏离旋转主轴301的距离时,启动变径调节电机307反转,变径调节电机307将带动变径调节丝杆306反向转动,变径调节丝杆306将使驱动块303沿着滑槽305靠近旋转主轴301滑动,驱动块303的偏心距离减小,插齿刀的转动半径减小,插齿刀沿齿轮毛坯件的径向进行进给;插齿完成后,启动变径调节电机307,变径调节电机307将带动变径调节丝杆306转动,变径调节丝杆306将使驱动块303沿着滑槽305远离旋转主轴301滑动,驱动块303的偏心距离增大,插齿刀的转动半径增大,插齿刀沿齿轮的径向向外运动,插齿刀进行退刀;
(二)倒角加工阶段;
S4:插齿加工后,刀具222跟换为铣刀,升降驱动机构240驱动处于高位状态的升降臂210向下运动,将升降臂210带动铣刀在竖直方向上与齿轮齿顶处的上端面/下端面进行对刀,启动钻铣电机221,钻铣电机221将带动铣刀转动,旋转驱动部件300逐渐缩小铣刀的转动半径,使铣刀沿齿轮的径向进行进给,同时旋转驱动部件300驱动铣刀沿齿轮进行环绕运动,直至倒角加工完成;
对齿轮齿顶处进行倒角的过程中,铣刀做环绕齿轮运动与绕自身轴线转动的复合运动,对齿轮齿顶处进行倒角加工;
(三)钻孔加工阶段;
S5:倒角加工后,刀具222跟换为钻刀,旋转驱动部件300调整钻刀的转动半径,使钻刀沿齿轮的径向进行进给并且使钻刀在水平方向上与所需钻孔的腹板位置重合,而后,启动钻铣电机221,钻铣电机221将带动钻刀转动,最后,升降驱动机构240驱动升降臂210由高位状态缓慢切换至低位状态,升降臂210带动钻刀竖直向下运动并且沿平行于齿轮轴向向下进给,直至钻孔加工完成。
一种多功能齿轮加工数控机床,其包括矩形落地床身100,床身100顶部沿长度方向的一端设置有矩形水平工作台110,工作台110用于自定心装夹固定齿轮毛坯件,床身100顶部沿长度方向的另一端活动设置有竖直布置的立柱120,立柱120顶部固定安装有水平矩形安装台130,安装台130长度方向平行于床身100的长度方向且安装台130位于工作台110的正上方,安装台130上设置有插齿加工部件200,插齿加工部件200用于对齿轮毛坯工件进行插齿加工/倒角加工/钻孔加工,插齿加工部件200包含多个刀头并且可同时对多个同型号的齿轮毛坯件进行加工,所述立柱120与床身100之间设置有用于连接两者的旋转驱动部件300,立柱120用于将旋转驱动部件300的动力传递至插齿加工部件200并且带动插齿加工部件200对多个齿轮毛坯件进行环绕插齿加工/环绕倒角加工,旋转驱动部件300可调节插齿加工部件200整体的转动半径。
插齿加工部件200包括穿设于安装台130上并且可上下滑动的矩形升降臂210,升降臂210长度方向竖直布置、宽度方向沿床身100的宽度方向布置,升降臂210与安装台130沿竖直方向构成滑动导向配合,升降臂210可在高位状态与低位状态相互切换并且初始状态为高位状态,升降臂210一端位于安装台130的上方、另一端位于安装台130的下方,升降臂210的下端设置有向外延伸的连接机构230,连接机构230的延伸端设置有刀架220,刀架220设置有多个,为了避免刀架220与立柱120发生碰撞,所述刀架220设置有三个并且呈三点式布置,其中一刀架220与升降臂210沿其宽度方向的一侧面相对应、另一刀架220与升降臂210沿其宽度方向的另一侧面相对应、还有一刀架220与升降臂210背离立柱120的一端面相对应,刀架220上固定安装有竖直布置的钻铣电机221,钻铣电机221的输出轴竖直向下布置并且该输出轴上可拆卸设置有刀具222,刀具222为插齿刀/铣刀/钻刀,高位状态的升降臂210使刀具222位于装夹齿轮毛坯件的上方,低位状态的升降臂210使刀具位于装夹齿轮毛坯件的下方,所述工作台110上设置有三个自定心装夹工位且与刀具222一一对应,刀具222可绕着装夹齿轮毛坯件的轴心线转动且旋转半径可调,升降臂210的上端设置有用于驱动其做上下往复运动的升降驱动机构240且升降驱动机构240固定安装于安装台130上。
齿轮加工过程中,第一阶段进行插齿加工,此时,刀具222跟换为插齿刀,具体表现为,用户将同种型号的齿轮毛坯件自定心装夹于工作台110上,用户根据齿轮毛坯件的直径大小,旋转驱动部件300调整插齿加工部件200的转动半径并且插齿刀与齿轮毛坯件在水平方向上进行对刀,而后,升降驱动机构240启动运行并且驱动升降臂210在高位状态与低位状态进行上下往复运动,升降臂210带动插齿刀同步运动并且对齿轮毛坯件进行插齿加工,在此过程中,旋转驱动部件300带动插齿刀绕着齿轮毛坯件做环绕逐步运动,使插齿刀对齿轮毛坯件进行环绕插齿加工,并且旋转驱动部件300逐渐缩小其驱动插齿刀的转动半径,使插齿刀沿齿轮毛坯件的径向进行逐步进给,直至插齿加工完成。
第二阶段进行倒角加工,刀具222跟换为铣刀,具体表现为,首先,升降驱动机构240驱动处于高位状态的升降臂210向下运动,将升降臂210带动铣刀在竖直方向上与齿轮齿顶处的上端面/下端面进行对刀,使铣刀与齿轮齿顶处的上端面边缘处对齐/下端面边缘处对齐,启动钻铣电机221,钻铣电机221将带动铣刀转动,旋转驱动部件300逐渐缩小铣刀的转动半径,使铣刀沿齿轮的径向进行进给,同时旋转驱动部件300驱动铣刀沿齿轮进行环绕运动,直至倒角加工完成。
第三个阶段进行钻孔加工,刀具222跟换为钻刀,首先,旋转驱动部件300调整钻刀的转动半径,使钻刀沿齿轮的径向进行进给并且使钻刀在水平方向上与所需钻孔的腹板位置重合,而后,启动钻铣电机221,钻铣电机221将带动钻刀转动,最后,升降驱动机构240驱动升降臂210由高位状态缓慢切换至低位状态,升降臂210带动钻刀竖直向下运动并且沿平行于齿轮轴向向下进给,直至钻孔加工完成。
为了能够驱动立柱120绕着竖直方向进行转动,所述立柱120的下端固定设置有矩形导程板121,导程板121的长度方向平行于床身100的长度方向、宽度方向平行于床身100的宽度方向,导程板121与床身100之间设置有用于连接两者的导轨一122、导轨二123,导程板121与导轨一122沿平行于床身100的长度方向构成滑动导向配合、导轨一122与导轨二123沿平行于床身100的宽度方向构成滑动导向配合,导轨二123与床身100固定连接,采取本方案的意义在于,使立柱120能够在平行于床身100的长度方向以及宽度方向进行自由滑动,满足旋转驱动部件300驱动立柱120绕竖直方向进行转动的必要条件。
为了提升升降臂210沿竖直方向往复运动的可靠性,所述安装台130上端面固定设置有活动套接于升降臂210外部且上下两端开口布置的矩形导向筒211,导向筒211边角处与升降臂210的边角处相对应,导向筒211的内壁上开设有与其边角处相对应的安装槽212,安装槽212上下贯穿,安装槽212内转动设置有橡胶导轮213且该转动轴的轴向平行于安装槽212的槽宽方向,导轮213设置有两个且上下布置,其中一导轮213靠近导向筒211的上端、另一导轮123靠近导向筒211的下端,升降臂210的边角处活动卡接于导轮213上,采取本方案的意义在于,结构简单,提升了升降臂210上下往复运动的稳定性与可靠性。
为了能够驱动升降臂210沿竖直方向做往复运动,所述的升降驱动机构240包括固定设置于安装台130上端面的支撑架241,支撑架241设置有两个并且沿安装台130的长度方向对称布置,两支撑架241之间转动设置有轴向平行于安装台130宽度方向的曲轴242,为了能够将曲轴242的转动势能转化为升降臂210升降运动的动力,所述升降臂210的顶部设置有呈水平延伸布置的套接孔214,套接孔214的中心线方向平行于曲轴242的轴线方向,套接孔214套接于曲轴242沿其轴向中部位置上并且曲轴242沿平行于安装台130长度方向活动布置于套接孔214内,通过驱动曲轴242绕自身轴线的转动,实现升降臂210在竖直方向上的往复运动。
具体的,为了能够驱动曲轴242平稳转动,所述曲轴242沿平行于其轴向的端部为驱动端并且该端同轴固定套设有飞轮243,为了能够驱动曲轴242进行转动,所述的升降驱动机构240还包括转动设置于立柱120上且轴向平行于曲轴242轴向的传动轴244、固定设置于立柱120上的升降驱动电机246,升降驱动电机246为步进电机,升降驱动电机246的输出轴轴向平行于传动轴244的轴向,升降驱动电机246与传动轴244驱动端之间设置有用于连接两者的带传动组件二247,带传动组件二247包括同轴固定套设于升降驱动齿轮246输出轴上的主动带轮二、同轴固定套设于传动轴244驱动端上的从动带轮二以及设置于主动带轮二与从动带轮二之间且用于连接两者的皮带二,通过带传动组件二247将升降驱动电机246的动力传递至传动轴244上,为了能够将传动轴244的动力传递至曲轴242的驱动端,所述传动轴244的输出端与驱动轴242的驱动端之间设置有用于连接两者的带传动组件一245。
更为具体的,所述的带传动组件一245设置有两个并且沿平行于安装台130的长度方向对称布置,带传动组件一245位于支撑架241与飞轮243之间,带传动组件一245包括同轴固定套设于传动轴244输出端上的主动带轮一、同轴固定套设于曲轴242驱动端上的从动带轮一以及设置于主动带轮一与从动带轮一之间且用于连接两者的皮带一,通过带传动组件一245将传动轴244的动力传递至曲轴242上并且带动曲轴242绕自身轴线转动。
在插齿加工过程中,升降驱动机构240需要驱动升降臂210沿竖直方向上下往复运动,使插齿刀对齿轮毛坯件进行插齿加工;在倒角加工过程中,升降驱动机构240驱动处于高位状态的升降臂缓慢向下运动,使铣刀与齿轮齿顶处在竖直方向上进行对刀;在钻孔过程中,升降驱动机构240驱动处于高位状态的升降臂缓慢向下运动,使钻刀沿齿轮的轴向进给钻孔,升降驱动机构240在工作过程中,具体表现为,启动升降驱动电机246,带传动组件二247将升降驱动电机246的动力传递至传动轴244上并且带动传动轴244转动,带传动组件一245将传动轴246的动力传递至曲轴242并且带动曲轴242进行转动,曲轴242将带动升降臂210竖直方向进行升降运动,由升降驱动电机246控制升降臂210的运动形态,满足齿轮毛坯件不同加工阶段的需求。
为了能够驱动导程板121沿竖直方向为轴线进行转动,同时能够控制导程板121转动的半径大小,以此适应不同型号的齿轮毛坯件的加工处理,旋转驱动部件300设置于床身100与导程板121的下端面之间,旋转驱动部件300包括转动设置于床身100内且竖直布置的旋转主轴301,旋转主轴301设置有两个并且沿床身100的宽度方向对称布置,旋转主轴301的顶端设置有水平布置的矩形旋转架302,旋转架302沿其长度方向的中部位置与旋转主轴301的顶端固定连接,旋转架302上活动设置有驱动块303,驱动块303位于旋转主轴301所在圆周方向的偏心位置并且该偏心距离等于刀具222沿齿轮毛坯件做环绕运动所在圆周的半径,并且驱动块303位于旋转主轴301所在圆周方向的偏心距离可调节,驱动块303与导程板121固定连接,通过驱动两旋转主轴301同步转动,实现导程板121绕竖直方向为轴心线转动并且转动的半径等于驱动块303位于旋转主轴301所在圆周方向的偏心距离,从而带动刀具222环绕齿轮毛坯件做圆周运动。
具体的,为了能够驱动旋转主轴301进行转动,所述两旋转主轴301之间设置有用于连接两者的同步传动组件304,同步传动组件304为带传动同步传动组件,为了能够对其中一旋转主轴301进行驱动,所述的旋转驱动部件300还包括动力源310,动力源310包括固定安装于床身100内的旋转步进电机311,旋转步进电机311的输出轴轴向平行于床身100的长度方向,旋转步进电机311的输出轴上同轴固定设置有蜗杆312,其中一旋转主轴301上同轴固定套设有涡轮313,蜗杆312与涡轮313相啮合,通过旋转步进电机311驱动旋转主轴301进行转动。
旋转驱动部件300在工作过程中,启动旋转步进电机311,旋转步进电机311将带动蜗杆312同步转动,涡轮313将蜗杆312的动力传递至其中一旋转主轴301并且带动该旋转主轴301转动,同步传动组件304将使两旋转主轴301同步转动,旋转主轴301将带动旋转架302绕其轴线方向转动,旋转架302将带动驱动块303绕旋转主轴301的轴向转动,驱动块303将带动导程板121绕两旋转主轴301连线中点所在的竖直线为轴心线转动且转动半径为驱动块303偏离旋转主轴301的距离,导程板121将带动立柱120同步转动,立柱120将带动插齿加工部件200整体转动,插齿刀做环绕齿轮毛坯件运动与竖直方向往复运动的复合运动,对齿轮毛坯件进行插齿加工/铣刀做环绕齿轮运动与绕自身轴线转动的复合运动,对齿轮齿顶处倒角加工。
更为具体的,为了能够改变刀具222与对应齿轮毛坯件轴心线之间的距离,其意义在于,一方面适应不同直径的齿轮毛坯件的加工,另一方面使刀具222能够沿着齿轮毛坯件的径向进行进给(在插齿加工时,插齿刀沿着齿轮毛坯件的径向进给切削,在倒角加工时,铣刀沿着齿轮的径向进给切削,在钻孔加工时,钻刀沿着齿轮的径向进给与腹板开孔位置进行对刀),为此,所述旋转架302上开设有开口向上且沿其长度方向布置的滑槽305,驱动块305活动嵌设于滑槽305内并且可沿其长度方向进行滑动,滑槽305内转动设置有平行于其长度方向布置的变径调节丝杆306,驱动块303活动套接于变径调节丝杆306的外部并且两者构成螺纹连接配合,旋转架302沿长度方向的一端的端部位置固定安装有变径调节电机307,变径调节电机307的输出轴与变径调节丝杆306的驱动端同轴固定连接,通过变径调节电机307带动变径调节丝杆306转动,从而改变驱动块303偏离旋转主轴301的距离,进而改变刀具222与对应齿轮毛坯件轴心线之间的距离。
更为具体的,为了提升旋转架302绕旋转主轴301转动的稳定性,所述旋转架302背离变径调节电机307一端设置有用于平衡变径调节电机307转动势能的配重块二309,所述旋转架302上还设置有用于平衡驱动块303转动势能的配重块一308,采取本方案的意义在于,结构简单,提升旋转架302转动的平稳性。
调整驱动块303偏离旋转主轴301距离的过程中,具体表现为,当需要增大驱动块303偏离旋转主轴301的距离时,启动变径调节电机307,变径调节电机307将带动变径调节丝杆306转动,变径调节丝杆306将使驱动块303沿着滑槽305远离旋转主轴301滑动,驱动块303的偏心距离增大;当需要减小驱动块303偏离旋转主轴301的距离时,启动变径调节电机307反转,变径调节电机307将带动变径调节丝杆306反向转动,变径调节丝杆306将使驱动块303沿着滑槽305靠近旋转主轴301滑动,驱动块303的偏心距离减小。
作为本发明更为优化的方案,为了提升插齿加工部件200的功能性,使铣刀能够对工件铣削偏心孔,所述升降臂210中空布置,连接机构230设置于升降臂210内且延伸至升降臂210的外部,连接机构230包括设置于升降臂210与刀架220之间且用于铰接连接两者的双连杆231且该铰接轴的轴向垂直于升降臂210的长度方向,初始状态下双连杆231为水平状态,连接机构230还包括设置于升降臂210内且可沿竖直方向上下滑动的滑块232,滑块232的侧面设置有延伸至升降臂210外部的凸耳且凸耳可沿着升降臂210上下滑动,凸耳与双连杆231之间设置有用于铰接连接两者的连接杆233,连接杆233与双连杆232其中一连杆沿其长度方向的中部位置铰接连接,滑块232的正下方设置有与升降臂210内壁固定连接的固定块234,滑块232的正上方设置有与升降臂210内部固定连接的升降调节电机235,升降调节电机235的输出轴竖直向下布置且该输出轴与固定块234之间设置升降调节丝杆236,升降调节丝杆236一端与升降调节电机235输出轴同轴固定连接、另一端与固定块234转动连接配合,固定块234套接于升降调节丝杆236的外部并且两者构成螺纹连接配合。
当需要对装夹于工作台110上的工件进行铣偏心孔时,启动升降调节电机235,升降调节电机235将带动升降调节丝杆236转动,升降调节丝杆236将带动滑块232竖直向下滑动,连接杆233将推动双连杆231绕着其铰接轴向下转动,刀架220将做向下运动与相互靠近运动的复合运动(值得注意的是,此时,刀具222与对应齿轮毛坯件装夹轴心线的距离将不等,不再适用对多个齿轮进行插齿、倒角、钻孔的加工情形),而后,铣钻电机221带动铣刀转动,由旋转驱动部件300带动铣刀对工件进行铣削偏心孔加工,升降驱动机构240驱动铣刀沿竖直方向向下进给或者向上退刀,偏心孔铣削完成后,启动升降调节电机235反转,升降调节电机235将带动升降调节丝杆236反向转动,升降调节丝杆236将带动固定块234竖直向上滑动复位,连接杆233将推动双连杆231绕着其铰接轴向上转动,使双连杆231复位至水平状态,采取本方案的意义在于,结构简单,提升插齿加工部件200的功能性。

Claims (10)

1.齿轮加工机床的多功能集成式加工工艺,其步骤在于:
(一)插齿加工阶段;
S1:刀具跟换为插齿刀,用户将同种型号的齿轮毛坯件自定心装夹于工作台上,旋转驱动部件调整插齿加工部件的转动半径使插齿刀进行对刀,而后,升降驱动机构启动运行并且驱动升降臂在高位状态与低位状态进行上下往复运动,升降臂带动插齿刀同步运动并且对齿轮毛坯件进行插齿加工;
插齿加工部件包括穿设于安装台上并且可上下滑动的矩形升降臂,升降臂长度方向竖直布置、宽度方向沿床身的宽度方向布置,升降臂与安装台沿竖直方向构成滑动导向配合,升降臂可在高位状态与低位状态相互切换并且初始状态为高位状态,升降臂一端位于安装台的上方、另一端位于安装台的下方,升降臂的下端设置有向外延伸的连接机构,连接机构的延伸端设置有刀架,刀架设置有多个,所述刀架设置有三个并且呈三点式布置,其中一刀架与升降臂沿其宽度方向的一侧面相对应、另一刀架与升降臂沿其宽度方向的另一侧面相对应、还有一刀架与升降臂背离立柱的一端面相对应,刀架上固定安装有竖直布置的钻铣电机,钻铣电机的输出轴竖直向下布置并且该输出轴上可拆卸设置有刀具,刀具为插齿刀/铣刀/钻刀,高位状态的升降臂使刀具位于装夹齿轮毛坯件的上方,低位状态的升降臂使刀具位于装夹齿轮毛坯件的下方,所述工作台上设置有三个自定心装夹工位且与刀具一一对应,刀具可绕着装夹齿轮毛坯件的轴心线转动且旋转半径可调,升降臂的上端设置有用于驱动其做上下往复运动的升降驱动机构且升降驱动机构固定安装于安装台上;
所述立柱的下端固定设置有矩形导程板,导程板的长度方向平行于床身的长度方向、宽度方向平行于床身的宽度方向,导程板与床身之间设置有用于连接两者的导轨一、导轨二,导程板与导轨一沿平行于床身的长度方向构成滑动导向配合、导轨一与导轨二沿平行于床身的宽度方向构成滑动导向配合,导轨二与床身固定连接;
S2:在S1的过程中,旋转驱动部件带动插齿刀绕着齿轮毛坯件做环绕逐步运动,使插齿刀对齿轮毛坯件进行环绕插齿加工;
旋转驱动部件设置于床身与导程板的下端面之间,旋转驱动部件包括转动设置于床身内且竖直布置的旋转主轴,旋转主轴设置有两个并且沿床身的宽度方向对称布置,旋转主轴的顶端设置有水平布置的矩形旋转架,旋转架沿其长度方向的中部位置与旋转主轴的顶端固定连接,旋转架上活动设置有驱动块,驱动块位于旋转主轴所在圆周方向的偏心位置并且该偏心距离等于刀具沿齿轮毛坯件做环绕运动所在圆周的半径,并且驱动块位于旋转主轴所在圆周方向的偏心距离可调节,驱动块与导程板固定连接;
所述两旋转主轴之间设置有用于连接两者的同步传动组件,同步传动组件为带传动同步传动组件,所述的旋转驱动部件还包括动力源,动力源包括固定安装于床身内的旋转步进电机,旋转步进电机的输出轴轴向平行于床身的长度方向,旋转步进电机的输出轴上同轴固定设置有蜗杆,其中一旋转主轴上同轴固定套设有涡轮,蜗杆与涡轮相啮合;
旋转驱动部件在工作过程中,启动旋转步进电机,旋转步进电机将带动蜗杆同步转动,涡轮将蜗杆的动力传递至其中一旋转主轴并且带动该旋转主轴转动,同步传动组件将使两旋转主轴同步转动,旋转主轴将带动旋转架绕其轴线方向转动,旋转架将带动驱动块绕旋转主轴的轴向转动,驱动块将带动导程板绕两旋转主轴连线中点所在的竖直线为轴心线转动且转动半径为驱动块偏离旋转主轴的距离,导程板将带动立柱同步转动,立柱将带动插齿加工部件整体转动,插齿刀做环绕齿轮毛坯件运动与竖直方向往复运动的复合运动,对齿轮毛坯件进行插齿加工;
(二)倒角加工阶段;
S3:插齿加工后,刀具跟换为铣刀,升降驱动机构驱动处于高位状态的升降臂向下运动,将升降臂带动铣刀在竖直方向上与齿轮齿顶处的上端面/下端面进行对刀,启动钻铣电机,钻铣电机将带动铣刀转动,旋转驱动部件逐渐缩小铣刀的转动半径,使铣刀沿齿轮的径向进行进给,同时旋转驱动部件驱动铣刀沿齿轮进行环绕运动,直至倒角加工完成;
对齿轮齿顶处进行倒角的过程中,铣刀做环绕齿轮运动与绕自身轴线转动的复合运动,对齿轮齿顶处进行倒角加工;
(三)钻孔加工阶段;
S4:倒角加工后,刀具跟换为钻刀,旋转驱动部件调整钻刀的转动半径,使钻刀沿齿轮的径向进行进给并且使钻刀在水平方向上与所需钻孔的腹板位置重合,而后,启动钻铣电机,钻铣电机将带动钻刀转动,最后,升降驱动机构驱动升降臂由高位状态缓慢切换至低位状态,升降臂带动钻刀竖直向下运动并且沿平行于齿轮轴向向下进给,直至钻孔加工完成。
2.根据权利要求1所述的齿轮加工机床的多功能集成式加工工艺,
在S1的过程中,旋转驱动部件逐渐缩小其驱动插齿刀的转动半径,使插齿刀沿齿轮毛坯件的径向进行逐步进给;
所述旋转架上开设有开口向上且沿其长度方向布置的滑槽,驱动块活动嵌设于滑槽内并且可沿其长度方向进行滑动,滑槽内转动设置有平行于其长度方向布置的变径调节丝杆,驱动块活动套接于变径调节丝杆的外部并且两者构成螺纹连接配合,旋转架沿长度方向的一端的端部位置固定安装有变径调节电机,变径调节电机的输出轴与变径调节丝杆的驱动端同轴固定连接;
调整驱动块偏离旋转主轴距离的过程中,当需要减小驱动块偏离旋转主轴的距离时,启动变径调节电机反转,变径调节电机将带动变径调节丝杆反向转动,变径调节丝杆将使驱动块沿着滑槽靠近旋转主轴滑动,驱动块的偏心距离减小,插齿刀的转动半径减小,插齿刀沿齿轮毛坯件的径向进行进给;插齿完成后,启动变径调节电机,变径调节电机将带动变径调节丝杆转动,变径调节丝杆将使驱动块沿着滑槽远离旋转主轴滑动,驱动块的偏心距离增大,插齿刀的转动半径增大,插齿刀沿齿轮的径向向外运动,插齿刀进行退刀。
3.根据权利要求1所述的齿轮加工机床的多功能集成式加工工艺,所述的升降驱动机构包括固定设置于安装台上端面的支撑架,支撑架设置有两个并且沿安装台的长度方向对称布置,两支撑架之间转动设置有轴向平行于安装台宽度方向的曲轴。
4.根据权利要求3所述的齿轮加工机床的多功能集成式加工工艺,所述升降臂的顶部设置有呈水平延伸布置的套接孔,套接孔的中心线方向平行于曲轴的轴线方向,套接孔套接于曲轴沿其轴向中部位置上并且曲轴沿平行于安装台长度方向活动布置于套接孔内。
5.根据权利要求4所述的齿轮加工机床的多功能集成式加工工艺,所述曲轴沿平行于其轴向的端部为驱动端并且该端同轴固定套设有飞轮,所述的升降驱动机构还包括转动设置于立柱上且轴向平行于曲轴轴向的传动轴、固定设置于立柱上的升降驱动电机,升降驱动电机为步进电机,升降驱动电机的输出轴轴向平行于传动轴的轴向,升降驱动电机与传动轴驱动端之间设置有用于连接两者的带传动组件二,带传动组件二包括同轴固定套设于升降驱动齿轮输出轴上的主动带轮二、同轴固定套设于传动轴驱动端上的从动带轮二以及设置于主动带轮二与从动带轮二之间且用于连接两者的皮带二,所述传动轴的输出端与驱动轴的驱动端之间设置有用于连接两者的带传动组件一。
6.根据权利要求5所述的齿轮加工机床的多功能集成式加工工艺,所述的带传动组件一设置有两个并且沿平行于安装台的长度方向对称布置,带传动组件一位于支撑架与飞轮之间。
7.根据权利要求6所述的齿轮加工机床的多功能集成式加工工艺,带传动组件一包括同轴固定套设于传动轴输出端上的主动带轮一、同轴固定套设于曲轴驱动端上的从动带轮一以及设置于主动带轮一与从动带轮一之间且用于连接两者的皮带一。
8.根据权利要求1所述的齿轮加工机床的多功能集成式加工工艺,所述升降臂中空布置,连接机构设置于升降臂内且延伸至升降臂的外部,连接机构包括设置于升降臂与刀架之间且用于铰接连接两者的双连杆且该铰接轴的轴向垂直于升降臂的长度方向,初始状态下双连杆为水平状态。
9.根据权利要求8所述的齿轮加工机床的多功能集成式加工工艺,连接机构还包括设置于升降臂内且可沿竖直方向上下滑动的滑块,滑块的侧面设置有延伸至升降臂外部的凸耳且凸耳可沿着升降臂上下滑动,凸耳与双连杆之间设置有用于铰接连接两者的连接杆。
10.根据权利要求9所述的齿轮加工机床的多功能集成式加工工艺,连接杆与双连杆其中一连杆沿其长度方向的中部位置铰接连接,滑块的正下方设置有与升降臂内壁固定连接的固定块,滑块的正上方设置有与升降臂内部固定连接的升降调节电机,升降调节电机的输出轴竖直向下布置且该输出轴与固定块之间设置升降调节丝杆,升降调节丝杆一端与升降调节电机输出轴同轴固定连接、另一端与固定块转动连接配合,固定块套接于升降调节丝杆的外部并且两者构成螺纹连接配合。
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