CN111889810A - 一种移动基圆变齿厚齿轮加工用磨削装置及磨削方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动基圆变齿厚齿轮加工用磨削装置及磨削方法，包括底座、主轴立柱、机械手电机、刀具立柱和机械手爪，所述底座内部安装旋转电机，并且旋转电机一端设有减速箱，同时减速箱上端连接有转轴，且转轴上端焊接有三爪卡盘，同时三爪卡盘设在X轴燕尾导轨上，并且X轴燕尾导轨左端设有X轴负限位开关所述主轴立柱设与底座的左侧,且主轴立柱下端设有Z轴负限位开关，同时主轴立柱上部安装有Z轴正限位开关，并且主轴立柱和Z轴步进电机通过Z轴滚珠丝杠连接，同时主轴立柱内部设有Z轴燕尾导轨。该防移动基圆变齿厚齿轮加工用磨削装置，采用新型的结构设计，可以齿轮加工过程中改变齿轮基圆，且由装置自动换刀，通过更换刀具改变齿轮齿厚。

Description

一种移动基圆变齿厚齿轮加工用磨削装置及磨削方法

技术领域

本发明涉及齿轮加工技术领域，具体为一种移动基圆变齿厚齿轮加工用磨

削装置及磨削方法。

背景技术

齿轮是指轮缘上有齿轮连续啮合传递运动和动力的机械元件。齿轮在传动中的应用很早就出现了。19世纪末，展成切齿法的原理及利用此原理切齿的专用机床与刀具的相继出现，随着生产的发展，齿轮运转的平稳性受到重视。

传统工厂内的齿轮加工均是采用流水线的方式，每个工序都需要安排一个人或多个人负责，然而工人操作效率低，坯料废品率高，人工成本高，流水线形式占地面积大，已经不适合工厂的大规模加工。现有的齿轮加工机床加工齿轮不能使齿轮基圆移动，且齿厚不会变化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种移动基圆变齿厚齿轮加工用磨削装置，以解决上述背景技术中提出加工齿轮不能使齿轮基圆移动，且齿厚不会变化的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种移动基圆变齿厚齿轮加工用磨削装置，包括底座、主轴立柱、机械手电机、刀具立柱和机械手爪，所述底座内部安装旋转电机，并且旋转电机一端设有减速箱，同时减速箱上端连接有连转轴，且转轴上端焊接有三爪卡盘，同时三爪卡盘设在X轴燕尾导轨上，并且X轴燕尾导轨左端设有X轴负限位开关，同时X轴燕尾导轨右端设有X轴正限位开关，且X轴燕尾导轨和X轴步进电机通过X轴滚珠丝杠转轴连接，所述主轴立柱设与底座的左侧,且主轴立柱下端设有Z轴负限位开关，同时主轴立柱上部安装有Z轴正限位开关，并且主轴立柱和Z轴步进电机通过Z轴滚珠丝杠转轴连接，同时主轴立柱内部设有Z轴燕尾导轨，并且Z轴燕尾导轨上设有主轴，且主轴顶部固定安装有主轴直流无刷电机，同时主轴直流无刷电机与螺旋导轨转轴连接，并且螺旋导轨下安装有插齿刀，所述刀具立柱固定安装在底座右侧，同时刀具立柱上部固定安装有连杆，并且连杆内部右侧固定安装有刀库电动机，且刀库电动机与刀库转轴连接，同时刀库设有刀套，所述机械手电机固定安装在连杆内部左侧，同时机械手电机与机械手臂转轴安装，并且机械手臂内部右上侧设有弹簧，且弹簧与活动销固定连接，所述机械手爪与机械手臂右下侧固定安装，并且机械手爪与锥销固定安装。

优选的，所述刀库上设置有24个刀套，且刀套彼此之间的距离都两两相等。

优选的，所述Z轴负限位开关到底座上表面的距离大于螺旋导轨和插齿刀组合的长度加上三爪卡盘和X轴燕尾导轨组合的长度之和，同时Z轴正限位开关到底座上表面的距离小于主轴立柱长度。

优选的，所述X轴负限位开关到X轴正限位开关的距离小于主轴立柱到刀具立柱的距离。

优选的，所述Z轴步进电机与Z轴滚珠丝杠通过齿轮转动连接，X轴步进电机和X轴滚珠丝杠也是通过齿轮转动连接。

优选的，所述机械手臂是中心对称结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该移动基圆变齿厚齿轮加工用磨削装置，采用新型的结构设计，可以齿轮加工过程中，齿轮可以在X轴范围内移动，从而改变齿轮基圆，同时齿轮加工过程中，不需要人为换刀，由装置自动换刀，通过更换刀具改变齿轮齿厚；

有X轴燕尾导轨、螺旋导轨、三爪卡盘、Z轴燕尾导轨、刀库和机械手爪相互配合，使得本装置可以在齿轮加工过程中，齿轮可以在X轴范围内移动，从而改变齿轮基圆，并且不需要人为换刀，由装置自动换刀，通过更换刀具改变齿轮齿厚。

附图说明

图1为本发明正视结构示意图；

图2为本发明局部俯视结构示意图；

图3为本发明刀库结构示意图；

图4为本发明机械手臂正视剖面结构示意；

图5为本发明机械手臂俯视剖面结构示意。

图中1、底座；2、Z轴负限位开关；3、主轴立柱；4、主轴；5、Z轴燕尾导轨；6、Z轴正限位开关；7、Z轴步进电机；8、Z轴滚珠丝杠；9、连杆；10、机械手电机；11、刀具立柱；12、X轴负限位开关；13、连转轴；14、减速箱；15、旋转电机；16、X轴正限位开关；17、刀库电动机；18、主轴直流无刷电机；19、螺旋导轨；20、插齿刀；21、三爪卡盘；22、X轴燕尾导轨；23、刀库；24、X轴滚珠丝杠；25、X轴步进电机；26、机械手爪；27、机械手臂；28、弹簧；29、活动销；30、锥销；31、刀套。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种移动基圆变齿厚齿轮加工用磨削装置，包括底座1、Z轴负限位开关2、主轴立柱3、主轴4、Z轴燕尾导轨5、Z轴正限位开关6、Z轴步进电机7、Z轴滚珠丝杠8、连杆9、机械手电机10、刀具立柱11、X轴负限位开关12、连转轴13、减速箱14、旋转电机15、X轴正限位开关16、刀库电动机17、主轴直流无刷电机18、螺旋导轨19、插齿刀20、三爪卡盘21、X轴燕尾导轨22、刀库23、X轴滚珠丝杠24、X轴步进电机25、机械手爪26、机械手臂27、弹簧28、活动销29、锥销30和刀套31，底座1内部安装旋转电机15，并且旋转电机15一端设有减速箱14，同时减速箱14上端连接有转轴13，且转轴13上端焊接有三爪卡盘21，同时三爪卡盘21设在X轴燕尾导轨22上，并且X轴燕尾导轨22左端设有X轴负限位开关12，同时X轴燕尾导轨22右端设有X轴正限位开关16，且X轴燕尾导轨22和X轴步进电机25通过X轴滚珠丝杠24转轴连接，主轴立柱3设与底座1的左侧,且主轴立柱3下端设有Z轴负限位开关2，同时主轴立柱3上部安装有Z轴正限位开关6，并且主轴立柱3和Z轴步进电机7通过Z轴滚珠丝杠8转轴连接，同时主轴立柱3内部设有Z轴燕尾导轨5，并且Z轴燕尾导轨5上设有主轴4，且主轴4顶部固定安装有主轴直流无刷电机18，同时主轴直流无刷电机18与螺旋导轨19转轴连接，并且螺旋导轨19下安装有插齿刀20，刀具立柱11固定安装在底座1右侧，同时刀具立柱11上部固定安装有连杆9，并且连杆9内部右侧固定安装有刀库电动机17，且刀库电动机17与刀库23转轴连接，同时刀库23设有刀套31，机械手电机10固定安装在连杆9内部左侧，同时机械手电机10与机械手臂27转轴安装，并且机械手臂27内部右上侧设有弹簧28，且弹簧28与活动销29固定连接，机械手爪26与机械手臂27右下侧固定安装，并且机械手爪26与锥销30固定安装。

本例中刀库23上设置有24个刀套31，且刀套31彼此之间的距离都两两相等，使得机械手爪26每从刀套31安装或拿取刀具时，转动的角度都一致，方便编码，同时可以通过增加刀库23上的链条长度，来增加刀库23上刀套31数；

Z轴负限位开关2到底座1上表面的距离大于螺旋导轨19和插齿刀20组合的长度加上三爪卡盘21和X轴燕尾导轨22组合的长度之和，同时Z轴正限位开关6到底座1上表面的距离小于主轴立柱3长度，通过限至装置Z轴的行程，避免装置运动超程，发生碰撞，导致意外的发生；

X轴负限位开关12到X轴正限位开关16的距离小于主轴立柱3到刀具立柱11的距离，避免X轴装置运动超程，和主轴立柱3或刀具立柱11发生碰撞；

Z轴步进电机7与Z轴滚珠丝杠8通过齿轮转动连接，X轴步进电机25和X轴滚珠丝杠24也是通过齿轮转动连接，防止插齿刀20高速切割工件时负荷过大，插齿刀20或工件损坏；

机械手臂27是中心对称结构，机械手爪26可以一边取下插齿刀20，另一边取下刀套31的刀具，旋转后，两边可以同时安装，并且对称结构方便编码。

一种移动基圆变齿厚齿轮加工用磨削装置的磨削方法：使用本装置前可先将工件设与三爪卡盘21内，固定安装好，底座1内部安装旋转电机15，旋转电机15配合减速箱14上端转轴13，带动转轴13转动，转轴13与三爪卡盘21固定安装，三爪卡盘21也随之转动，三爪卡盘21会带动工件转动，X轴步进电机25和X轴滚珠丝杠24相互配合，使得三爪卡盘21会带动工件X轴内移动，并且X轴负限位开关12和X轴正限位开关16会控制行程，避免意外的发生。

主轴4通过Z轴步进电机7和Z轴滚珠丝杠8相互配合在主轴立柱3上的Z轴燕尾导轨5可上下自由移动，但必须要在Z轴负限位开关2和Z轴正限位开关6之间，主轴4上的主轴直流无刷电机18会带动螺旋导轨19，螺旋导轨19带动插齿刀20作螺旋运动。当需要换刀具时，可通过机械手电机10和刀库电动机17分别带动机械手臂27和刀库23，和系统的有关控制指令来完成，先是机械手爪26进行换刀过程，插齿刀20进入机械手爪26时，活动销29会压缩弹簧28，插齿刀20进入机械手爪26后，弹簧28会自动伸长，这样活动销29和锥销30一起作用从而固定插齿刀20，使其不会轻易掉落，再将插齿刀20安置在设定的刀套31内，之后进行选刀操作，选刀方式按工艺过程的顺序将刀具安置在刀套31中，使用时，按刀具的安置顺序逐一取用，用后放回原刀套31中，最后进行换刀操作，主轴4上的插齿刀20和刀库23的待换刀具都是任选刀套31，即刀库23选刀，到换刀位，然后机械手爪26取出刀具再装入主轴4，同时将主轴4取下的插齿刀20装入待换刀具的刀套31，从主轴4取下的刀具送到最近的一个空刀套31中。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种移动基圆变齿厚齿轮加工用磨削装置，包括底座（1）、主轴立柱（3）、机械手电机（10）、刀具立柱（11）和机械手爪（26），其特征在于：所述底座（1）内部安装旋转电机（15），并且旋转电机（15）一端设有减速箱（14），同时减速箱（14）上端连接有连转轴（13），且转轴（13）上端焊接有三爪卡盘（21），同时三爪卡盘（21）设在X轴燕尾导轨（22）上，并且X轴燕尾导轨（22）左端设有X轴负限位开关（12），同时X轴燕尾导轨（22）右端设有X轴正限位开关（16），且X轴燕尾导轨（22）和X轴步进电机（25）通过X轴滚珠丝杠（24）转轴连接，所述主轴立柱（3）设与底座（1）的左侧,且主轴立柱（3）下端设有Z轴负限位开关（2），同时主轴立柱（3）上部安装有Z轴正限位开关（6），并且主轴立柱（3）和Z轴步进电机（7）通过Z轴滚珠丝杠（8）转轴连接，同时主轴立柱（3）内部设有Z轴燕尾导轨（5），并且Z轴燕尾导轨（5）上设有主轴（4），且主轴（4）顶部固定安装有主轴直流无刷电机(18)，同时主轴直流无刷电机(18)与螺旋导轨（19）转轴连接，并且螺旋导轨（19）下安装有插齿刀（20），所述刀具立柱（11）固定安装在底座（1）右侧，同时刀具立柱（11）上部固定安装有连杆（9），并且连杆（9）内部右侧固定安装有刀库电动机（17），且刀库电动机（17）与刀库（23）转轴连接，同时刀库（23）设有刀套（31），所述机械手电机（10）固定安装在连杆（9）内部左侧，同时机械手电机（10）与机械手臂（27）转轴安装，并且机械手臂（27）内部右上侧设有弹簧（28），且弹簧（28）与活动销（29）固定连接，所述机械手爪（26）与机械手臂（27）右下侧固定安装，并且机械手爪（26）与锥销（30）固定安装。

2.根据权利要求1所述的一种移动基圆变齿厚齿轮加工用磨削装置，其特征在于：所述刀库（23）上设置有24个刀套（31），且刀套（31）彼此之间的距离都两两相等。

3.根据权利要求1所述的一种移动基圆变齿厚齿轮加工用磨削装置，其特征在于：所述Z轴负限位开关（2）到底座（1）上表面的距离大于螺旋导轨（19）和插齿刀（20）组合的长度加上三爪卡盘（21）和X轴燕尾导轨（22）组合的长度之和，同时Z轴正限位开关（6）到底座（1）上表面的距离小于主轴立柱（3）长度。

4.根据权利要求1所述的一种移动基圆变齿厚齿轮加工用磨削装置，其特征在于：所述X轴负限位开关（12）到X轴正限位开关（16）的距离小于主轴立柱（3）到刀具立柱（11）的距离。

5.根据权利要求1所述的一种移动基圆变齿厚齿轮加工用磨削装置，其特征在于：所述Z轴步进电机（7）与Z轴滚珠丝杠（8）通过齿轮转动连接，X轴步进电机（25）和X轴滚珠丝杠（24）也是通过齿轮转动连接。

6.根据权利要求1所述的一种移动基圆变齿厚齿轮加工用磨削装置，其特征在于：所述机械手臂（27）是中心对称结构。

7.一种基于移动基圆变齿厚齿轮加工用磨削装置的磨削方法，其特征在于：具体方法为：使用本装置前可先将工件设与三爪卡盘（21）内，固定安装好，底座（1）内部安装旋转电机（15），旋转电机（15）配合减速箱（14）上端转轴（13），带动转轴（13）转动，转轴（13）与三爪卡盘（21）固定安装，三爪卡盘（21）也随之转动，三爪卡盘（21）会带动工件转动，X轴步进电机（25）和X轴滚珠丝杠（24）相互配合，使得三爪卡盘（21）会带动工件X轴内移动，并且X轴负限位开关（12）和X轴正限位开关（16）会控制行程，避免意外的发生；

主轴（4）通过Z轴步进电机（7）和Z轴滚珠丝杠（8）相互配合在主轴立柱（3）上的Z轴燕尾导轨（5）可上下自由移动，但必须要在Z轴负限位开关（2）和Z轴正限位开关（6）之间，主轴（4）上的主轴直流无刷电机（18）会带动螺旋导轨（19），螺旋导轨（19）带动插齿刀（20）作螺旋运动，当需要换刀具时，可通过机械手电机（10）和刀库电动机（17）分别带动机械手臂（27）和刀库（23），和系统的有关控制指令来完成，先是机械手爪（26）进行换刀过程，插齿刀（20）进入机械手爪（26）时，活动销（29）会压缩弹簧（28），插齿刀（20）进入机械手爪（26）后，弹簧（28）会自动伸长，这样活动销（29）和锥销（30）一起作用从而固定插齿刀（20），使其不会轻易掉落，再将插齿刀（20）安置在设定的刀套（31）内，之后进行选刀操作，选刀方式按工艺过程的顺序将刀具安置在刀套（31）中，使用时，按刀具的安置顺序逐一取用，用后放回原刀套（31）中，最后进行换刀操作，主轴（4）上的插齿刀（20）和刀库（23）的待换刀具都是任选刀套（31），即刀库（23）选刀，到换刀位，然后机械手爪（26）取出刀具再装入主轴（4），同时将主轴（4）取下的插齿刀（20）装入待换刀具的刀套（31），从主轴（4）取下的刀具送到最近的一个空刀套（31）中。

Images