CN111745226A - 一种端齿盘复合加工机床与端齿盘复合加工工艺 - Google Patents

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CN111745226A CN202010760004.5A CN202010760004A CN111745226A CN 111745226 A CN111745226 A CN 111745226A CN 202010760004 A CN202010760004 A CN 202010760004A CN 111745226 A CN111745226 A CN 111745226A
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邹盛
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Abstract

本发明公开了一种端齿盘复合加工机床和端齿盘复合加工工艺，通过可沿Y向移动的Y向滑板和回转工作台控制待加工的端齿盘工件的定位，通过X向和Z向移动的横向滑板来控制第一砂轮和第二砂轮的加工工位，通过第一砂轮加工端齿盘工件的齿盘端面和齿形，再通过第二砂轮加工端齿盘工件的内孔和外圆，实现通过一次装夹即完成端齿盘的加工流程，可简化端齿盘的加工流程，并显著提高端齿盘的加工精度，此发明用于机加工技术领域。

Description

一种端齿盘复合加工机床与端齿盘复合加工工艺
技术领域
本发明涉及机加工技术领域，特别涉及一种端齿盘复合加工机床与端齿盘复合加工工艺。
背景技术
端齿盘也叫鼠牙盘或端面齿盘，是机械分度设备的最核心关键部件，它能确保数控机械等设备高精度分度有序运行。端齿盘制造精度要求高，工艺复杂。
以往对端齿盘的加工，一般需要多台机床分别对齿槽、齿端面和齿盘的端面和齿盘外圆等来分别加工，在端齿盘的整个加工过程中，会需要对待加工工件进行多次的安装和拆卸，从而影响端齿盘加工的精度，或者需要在加工中耗费更多的精力。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种端齿盘复合加工机床与端齿盘复合加工工艺，能够通过一次装夹完成端齿盘的加工流程，可显著提高加工精度，并简化加工流程。
根据本发明的第一方面实施例，提供一种端齿盘复合加工机床，包括床身和位于所述床身的一侧竖向设置的立柱，所述床身上设有可沿Y向移动的Y向滑板，所述Y向滑板上设有用于工件装夹的回转工作台，所述回转工作台包括固定安装在Y向滑板上的工作台底座，所述工作台底座上设有回转台面，所述立柱上设有横向设置沿X向移动的横向滑板，所述横向滑板上设有两并列设置沿Z向移动的第一竖向滑板和第二竖向滑板，所述第一竖向滑板上设有齿形端面加工磨头，所述齿形端面加工磨头上设有用于加工齿盘端面和齿形的第一砂轮，所述第二竖向滑板上设有内外圆磨头，所述内外圆磨头上设有用于端齿盘的内孔和外圆加工的第二砂轮。
根据本发明的第二方面实施例，提供一种端齿盘复合加工工艺，包括以下步骤：
1)、将待加工的端齿盘工件安装在回转工作台上；
2)、驱动所述回转工作台沿Y向移动，并通过X向和Z向移动横向滑板和第一竖向滑板至第一加工工位；
3)、通过齿形端面加工磨头中的第一砂轮的面磨削部加工所述端齿盘工件的外圆端面；
4)、驱动所述回转工作台沿Y向移动并绕中心轴回转，并通过X向和Z向移动横向滑板和第一竖向滑板至第二加工工位；
5)、通过所述齿形端面加工磨头中的第一砂轮的齿形磨削部加工所述端齿盘工件的齿盘齿形；
6)、驱动所述回转工作台沿Y向移动并绕中心轴回转，并通过X向和Z向移动横向滑板和第二竖向滑板至第三加工工位；
7)、通过内外圆磨头中的第二砂轮磨削所述端齿盘工件的齿盘内孔；
8)、驱动所述回转工作台沿Y向移动并绕中心轴回转，并通过X向和Z向移动横向滑板和第二竖向滑板至第四加工工位；
9)、通过内外圆磨头中的第二砂轮磨削所述端齿盘工件的齿盘外圆。
有益效果：此端齿盘复合加工机床和端齿盘复合加工工艺通过可沿Y向移动的Y向滑板和回转工作台控制待加工的端齿盘工件的定位，通过X向和Z向移动的横向滑板来控制第一砂轮和第二砂轮的加工工位，通过第一砂轮加工端齿盘工件的齿盘端面和齿形，再通过第二砂轮加工端齿盘工件的内孔和外圆，实现通过一次装夹即完成端齿盘的加工流程，可简化端齿盘的加工流程，并显著提高端齿盘的加工精度。
根据本发明第一方面实施例所述的端齿盘复合加工机床，所述齿形端面加工磨头包括横向设置的第一电主轴和安装于所述第一电主轴端部的第一砂轮，所述第一砂轮包括圆形的第一砂轮基体和安装于所述第一砂轮基体外围的第一砂轮磨削体，所述第一砂轮磨削体包括面磨削部和齿形磨削部，所述面磨削部为与所述第一砂轮基体同轴的圆柱面，所述齿形磨削部为由所述面磨削部沿径向向外隆起的凸台，所述凸台沿所述圆柱面的周向延伸。
根据本发明第一方面实施例所述的端齿盘复合加工机床，所述凸台沿所述面磨削部的周向形成封闭的环形，所述凸台的截面呈三角形或梯形。
根据本发明第一方面实施例所述的端齿盘复合加工机床，所述第一砂轮磨削体套在所述第一砂轮基体的外周并与所述第一砂轮基体连接，所述第一砂轮磨削体采用立方氮化硼磨料成型，所述第一砂轮基体采用铸造铝成型。
根据本发明第一方面实施例所述的端齿盘复合加工机床，所述回转台面的中心设有中心定位孔，所述回转台面上还设有环绕所述中心孔设置的若干工件定位孔。
根据本发明第一方面实施例所述的端齿盘复合加工机床，所述回转工作台内设有驱动所述回转台面转动的DD直驱电机。
根据本发明第一方面实施例所述的端齿盘复合加工机床，所述床身上设有沿Y向设置的Y向丝杆和位于所述Y向丝杆两侧的Y向导轨，所述回转工作台的底部两侧设有搭设在所述Y向导轨上的Y向导槽。
根据本发明第一方面实施例所述的端齿盘复合加工机床，所述立柱上设有沿X向横向设置的X向丝杆和位于所述X向丝杆上下两侧的X向导轨，所述X向丝杆的端部设有第一伺服电机。
根据本发明第二方面实施例所述的端齿盘复合加工工艺，所述齿形端面加工磨头包括横向设置的第一电主轴和安装于所述第一电主轴端部的第一砂轮，所述第一砂轮包括圆形的第一砂轮基体和安装于所述第一砂轮基体外围的第一砂轮磨削体，所述第一砂轮磨削体包括面磨削部和齿形磨削部，所述面磨削部为与所述第一砂轮基体同轴的圆柱面，所述齿形磨削部为由所述面磨削部沿径向向外隆起的凸台，所述凸台沿所述圆柱面的周向延伸。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；
图1为本发明实施例整体结构示意图；
图2为本发明实施例中机床的床身结构示意图；
图3为本发明实施例中立柱结构主视图；
图4为本发明实施例中立柱结构立体示意图；
图5为本发明实施例中齿形端面加工磨头的立体结构示意图；
图6为本发明实施例中齿形端面加工磨头的侧视图；
图7为本发明实施例中齿形端面加工磨头的整体结构剖面示意图；
图8为本发明实施例中第一砂轮整体结构示意图；
图9为本发明实施例中内外圆磨头的立体结构示意图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1～图9，根据本发明的第一方面实施例，提供一种端齿盘复合加工机床，包括床身100和位于床身100的一侧竖向设置的立柱200，床身100上设有可沿Y向移动的Y向滑板110，Y向滑板110上设有用于工件装夹的回转工作台300，回转工作台300包括固定安装在Y向滑板110上的工作台底座310，工作台底座310上设有回转台面320，立柱200上设有横向设置沿X向移动的横向滑板210，横向滑板210上设有两并列设置沿Z向移动的第一竖向滑板211和第二竖向滑板212，第一竖向滑板211上设有齿形端面加工磨头400，齿形端面加工磨头400上设有用于加工齿盘端面和齿形的第一砂轮410，第二竖向滑板212上设有内外圆磨头500，内外圆磨头500上设有用于端齿盘的内孔和外圆加工的第二砂轮510。
根据本发明的第二方面实施例，提供一种端齿盘复合加工工艺，包括以下步骤：
1)、将待加工的端齿盘工件安装在回转工作台300上；
2)、驱动回转工作台300沿Y向移动，并通过X向和Z向移动横向滑板210和第一竖向滑板211至第一加工工位；
3)、通过齿形端面加工磨头400中的第一砂轮410的面磨削部413加工端齿盘工件的外圆端面；
4)、驱动回转工作台300沿Y向移动并绕中心轴回转，并通过X向和Z向移动横向滑板210和第一竖向滑板211至第二加工工位；
5)、通过齿形端面加工磨头400中的第一砂轮410的齿形磨削部414加工端齿盘工件的齿盘齿形；
6)、驱动回转工作台300沿Y向移动并绕中心轴回转，并通过X向和Z向移动横向滑板210和第二竖向滑板212至第三加工工位；
7)、通过内外圆磨头500中的第二砂轮510磨削端齿盘工件的齿盘内孔；
8)、驱动回转工作台300沿Y向移动并绕中心轴回转，并通过X向和Z向移动横向滑板210和第二竖向滑板212至第四加工工位；
10)、通过内外圆磨头500中的第二砂轮510磨削端齿盘工件的齿盘外圆。
此端齿盘复合加工机床和端齿盘复合加工工艺通过可沿Y向移动的Y向滑板110和回转工作台300控制待加工的端齿盘工件的定位，通过X向和Z向移动的横向滑板210来控制第一砂轮410和第二砂轮510的加工工位，通过第一砂轮410加工端齿盘工件的齿盘端面和齿形，再通过第二砂轮510加工端齿盘工件的内孔和外圆，实现通过一次装夹即完成端齿盘的加工流程，可简化端齿盘的加工流程，并显著提高端齿盘的加工精度。
在其中的一些实施例中，齿形端面加工磨头400包括横向设置的第一电主轴401和安装于第一电主轴401端部的第一砂轮410，第一砂轮410包括圆形的第一砂轮基体411和安装于第一砂轮基体411外围的第一砂轮磨削体412，第一砂轮磨削体412包括面磨削部413和齿形磨削部414，面磨削部413为与第一砂轮基体411同轴的圆柱面，齿形磨削部414为由面磨削部413沿径向向外隆起的凸台，凸台沿圆柱面的周向延伸。
在其中的一些实施例中，凸台沿面磨削部413的周向形成封闭的环形，凸台的截面呈三角形或梯形。
此端齿盘复合加工机床和加工工艺中，将端齿盘工件上的端面加工与端齿盘工件上的齿形加工工序集成在第一砂轮410上进行，减少了一次装夹完成端齿盘工件加工的机床中需要设置的主轴数量，齿形加工和端面加工工序集中在第一砂轮410上完成，避免了面磨削部413和齿形磨削部414之间产生相互干涉，从而影响加工精度。若通过一个砂轮同时加工端齿盘工件的端面和内孔、外圆，砂轮上一个加工面的磨损会对其他工序的加工精度造成影响，而通过第一砂轮410分别加工齿形和端面，使用第一砂轮410上的不同加工部，彼此间干涉减少，并方便砂轮的制作和调校，可现实简化机床机构，并能提高加工精度。
在其中的一些实施例中，第一砂轮磨削体412套在第一砂轮基体411的外周并与第一砂轮基体411连接，第一砂轮磨削体412采用立方氮化硼磨料成型，第一砂轮基体411采用铸造铝成型。
在其中的一些实施例中，回转台面320的中心设有中心定位孔，回转台面320上还设有环绕中心孔设置的若干工件定位孔。
在其中的一些实施例中，回转工作台300内设有驱动回转台面320转动的DD直驱电机。
在其中的一些实施例中，床身100上设有沿Y向设置的Y向丝杆101和位于Y向丝杆101两侧的Y向导轨102，回转工作台300的底部两侧设有搭设在Y向导轨102上的Y向导槽。
在其中的一些实施例中，立柱200上设有沿X向横向设置的X向丝杆201和位于X向丝杆201上下两侧的X向导轨202，X向丝杆201的端部设有第一伺服电机。
在此端齿盘复合加工机床中，床身100作为机床的基础部件，支撑着整个机床，此端齿盘复合加工机床中，床身100采用树脂砂造型的高强度HT300优质铸铁件，并经二次回火，性能优良、质量稳定。床身100上的筋板采用近似正方形截面轮廓尺寸的框架型封闭式结构，筋板的合理布置，经过有限元分析计算，床身100具有优良的机床基础刚性和抗振性。此机床的床身100上布置了磨削油回收沟槽，合理的磨削油回收沟槽的布置，使得机床在加工过程中实现磨削油的无污染使用，能节省加工成本，工作场地也能更为环保。
此机床的床身100上安装了沿Y向驱动的高精度直线导轨和精密滚珠丝杆，实现回转工作台300的加工时定位，能够实现端齿盘工件的安装和加工的两个工位。此机床的床身100起支撑作用，而且带有冷却液收集功能。Y向滑板110在床身100的导轨上通过伺服电机驱动Y向丝杆101，实现Y向滑板110的前后移动，带着回转工作台300达到方便装夹和加工的位置。
回转工作台300采用DD直驱电机驱动，内置有高精度的圆光栅，可实现机床0.001°的回转精度，回转工作台300的回转精度高，其稳定性更为可靠。
此机床的立柱200采用树脂砂造型的高强度HT300优质铸铁件，并经二次回火、振动时效处理，去除铸件的内部应力，从而使机床具有良好的刚性和精度保持性。根据有限元分析，在机床的立柱200上进行合理的布筋，从而可使得机床具有良好的抗扭曲和抗弯曲的能力，同时具备了良好的精度稳定性。
立柱200安装在床身100上，立柱200上安装有高精度的X向丝杆201和X向导轨202，第一伺服电机安装在电机座上，第一伺服电机驱动X向丝杆201旋转，从而可带动横向滑板210移动。
横向滑板210采用整体滑板，刚性好、结构稳定。横向滑板210上设置了两个实现单独上下运动的第一竖向滑板211和第二竖向滑板212，可用于满足齿形端面加工磨头400和内外圆磨头500复合加工的要求。
横向滑板210安装在立柱200上，通过立柱200上的电机和导轨实现在立柱200上沿X向的左右移动。横向滑板210上安装头两副竖向的丝杆和导轨，提供第一竖向滑板211和第二竖向滑板212进行上下移动的动力。
该机床设置了两个砂轮主轴，一个端头安装用于齿形和端面加工的齿形端面加工摸头，另一个端头安装用于内孔和外圆加工的内外圆磨头500。
内外圆磨头500，采用高精度电主轴来实现，第二砂轮510采用多面复合砂轮来实现齿盘内孔和外圆加工的要求。
内外圆磨头500中包括一电机座，电机座的内部安装电主轴，电主轴前端安装砂轮磨杆，砂轮磨杆的前端安装第二砂轮510。电主轴的旋转带动第二砂轮510旋转，实现加工。电机座的上方设有电机罩壳，用于保护电主轴。
齿形端面加工磨头400，采用大功率的电主轴卧式结构，通过一个第一砂轮410即可以实现端齿盘工件上齿形和外端面的磨削加工。
第一砂轮410的第一砂轮磨削体412上的齿形磨削部414用于对端齿盘工件的齿形进行加工，砂轮本体的面磨削部413用于对端齿盘工件的各端面进行加工，端齿盘工件的端面加工包括对外圆端面和齿形端面等的加工。该第一砂轮410可在一次装夹中就能通过该面磨削部413和齿形磨削部414完成对于端齿盘工件的不同结构面的分别加工，实现了多工序的复合加工，减少砂轮的装夹次数和多个不同结构砂轮的使用，提高了加工精度和工作效率，并减少了生产加工端齿盘所需的成本。
第一砂轮410中的第一砂轮磨削体412采用立方氮化硼磨料成型，第一砂轮基体411采用铸造铝成型，铸造铝密度较小、刚度较大，使得第一砂轮410的整体质量轻、硬度高，符合复合砂轮强力磨削的要求，且可在高速旋转时不产生噪音。
机床采用统一集中的冷却液过滤系统，将冷却液集中收集，再经过磁分离器和高精度的纸袋过滤机来实现冷却液的过滤，达到冷却液循环干净的冲刷砂轮和端齿盘工件的效果。
机床采用日本原装磁分离器磁鼓，更快更强的将磨削液中的铁粉分离干净，不浪费磨削液。
机床配置空气冷压干燥机，使车间供给的压缩空气经过进一步过滤。本机床配备冷冻式压缩空气干燥机，冷冻式压缩空气干燥机利用冷却空气降低空气温度的原理，将湿空气中的水份通过冷凝后从空气中析出，得到干空气。使得除水率达到99％，得以很好保护机床的关键原件。
机床还配备了主轴冷却液油冷机，通过独立循环的管道，将电主轴发热稳定到恒定温度，保证了主轴的精度变化。使得机床精度稳定性更好。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种端齿盘复合加工机床，其特征在于：包括床身和位于所述床身的一侧竖向设置的立柱，所述床身上设有可沿Y向移动的Y向滑板，所述Y向滑板上设有用于工件装夹的回转工作台，所述回转工作台包括固定安装在Y向滑板上的工作台底座，所述工作台底座上设有回转台面，所述立柱上设有横向设置沿X向移动的横向滑板，所述横向滑板上设有两并列设置沿Z向移动的第一竖向滑板和第二竖向滑板，所述第一竖向滑板上设有齿形端面加工磨头，所述齿形端面加工磨头上设有用于加工齿盘端面和齿形的第一砂轮，所述第二竖向滑板上设有内外圆磨头，所述内外圆磨头上设有用于端齿盘的内孔和外圆加工的第二砂轮。
2.根据权利要求1所述的端齿盘复合加工机床，其特征在于：所述齿形端面加工磨头包括横向设置的第一电主轴和安装于所述第一电主轴端部的第一砂轮，所述第一砂轮包括圆形的第一砂轮基体和安装于所述第一砂轮基体外围的第一砂轮磨削体，所述第一砂轮磨削体包括面磨削部和齿形磨削部，所述面磨削部为与所述第一砂轮基体同轴的圆柱面，所述齿形磨削部为由所述面磨削部沿径向向外隆起的凸台，所述凸台沿所述圆柱面的周向延伸。
3.根据权利要求2所述的端齿盘复合加工机床，其特征在于：所述凸台沿所述面磨削部的周向形成封闭的环形，所述凸台的截面呈三角形或梯形。
4.根据权利要求3所述的端齿盘复合加工机床，其特征在于：所述第一砂轮磨削体套在所述第一砂轮基体的外周并与所述第一砂轮基体连接，所述第一砂轮磨削体采用立方氮化硼磨料成型，所述第一砂轮基体采用铸造铝成型。
5.根据权利要求1所述的端齿盘复合加工机床，其特征在于：所述回转台面的中心设有中心定位孔，所述回转台面上还设有环绕所述中心孔设置的若干工件定位孔。
6.根据权利要求5所述的端齿盘复合加工机床，其特征在于：所述回转工作台内设有驱动所述回转台面转动的DD直驱电机。
7.根据权利要求1所述的端齿盘复合加工机床，其特征在于：所述床身上设有沿Y向设置的Y向丝杆和位于所述Y向丝杆两侧的Y向导轨，所述回转工作台的底部两侧设有搭设在所述Y向导轨上的Y向导槽。
8.根据权利要求1所述的端齿盘复合加工机床，其特征在于：所述立柱上设有沿X向横向设置的X向丝杆和位于所述X向丝杆上下两侧的X向导轨，所述X向丝杆的端部设有第一伺服电机。
9.一种端齿盘复合加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)、将待加工的端齿盘工件安装在回转工作台上；
2)、驱动所述回转工作台沿Y向移动，并通过X向和Z向移动横向滑板和第一竖向滑板至第一加工工位；
3)、通过齿形端面加工磨头中的第一砂轮的面磨削部加工所述端齿盘工件的外圆端面；
4)、驱动所述回转工作台沿Y向移动并绕中心轴回转，并通过X向和Z向移动横向滑板和第一竖向滑板至第二加工工位；
5)、通过所述齿形端面加工磨头中的第一砂轮的齿形磨削部加工所述端齿盘工件的齿盘齿形；
6)、驱动所述回转工作台沿Y向移动并绕中心轴回转，并通过X向和Z向移动横向滑板和第二竖向滑板至第三加工工位；
7)、通过内外圆磨头中的第二砂轮磨削所述端齿盘工件的齿盘内孔；
8)、驱动所述回转工作台沿Y向移动并绕中心轴回转，并通过X向和Z向移动横向滑板和第二竖向滑板至第四加工工位；
9)、通过内外圆磨头中的第二砂轮磨削所述端齿盘工件的齿盘外圆。
10.根据权利要求9所述的端齿盘复合加工工艺，其特征在于：所述齿形端面加工磨头包括横向设置的第一电主轴和安装于所述第一电主轴端部的第一砂轮，所述第一砂轮包括圆形的第一砂轮基体和安装于所述第一砂轮基体外围的第一砂轮磨削体，所述第一砂轮磨削体包括面磨削部和齿形磨削部，所述面磨削部为与所述第一砂轮基体同轴的圆柱面，所述齿形磨削部为由所述面磨削部沿径向向外隆起的凸台，所述凸台沿所述圆柱面的周向延伸。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113953955A (zh) * 2021-10-25 2022-01-21 宁波市众顺盛精密制造有限公司 一种用于加工压料块的专用装置
CN114043358A (zh) * 2021-11-23 2022-02-15 安徽日威数控重机有限公司 一种尺寸统一性高的球笼弧形沟道磨床

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