CN111975122A - 一机全覆盖数控伞齿铣床 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及齿轮加工技术领域，具体涉及一机全覆盖数控伞齿铣床，包括工作台和刀具进给总成，工作台为圆形工作台，刀具进给总成数量为2~32个，刀具进给总成绕工作台周边均匀布置，工作台的旋转速度、各刀具进给总成的主轴转速和进给量分别受机床数控伺服系统控制。与现有技术相比，本发明的有益效果如下：1）采用圆形工作台与多组刀具总成相结合的方法，工件自转一周即可完成多次切削，极大地提高了生产效率，显著降低了加工成本；2）最大可适用于直径20米的齿轮齿形加工，原则上齿轮直径不受限。3）效率惊人，加工速度是现有单刀铣齿机的2~32倍，原则上只要工作台的尺寸足够，刀具进给总成的数量不受限定。

Description

一机全覆盖数控伞齿铣床
技术领域
本发明涉及齿轮加工技术领域，具体涉及一机全覆盖数控伞齿铣床。
背景技术
齿轮加工是利用机械的方法获得齿轮特定结构和精度的工艺过程。齿轮是机械传动机构中的核心传动部件，其加工质量的优劣对机械总成乃至整机的振动噪声以及可靠性等会带来直接影响，有时会成为制约产品水平提高的关键因素。
齿轮加工机床可分为圆柱齿轮和锥齿轮加工机床两大类，具有不同的精度水平和适用范围。圆柱齿轮加工机床按工艺方式可分为滚齿、插齿、剃齿、珩齿、磨齿、挤齿、倒角机床等；锥齿轮加工机床按工艺方式可分为铣齿、刨齿、拉齿、磨齿、研齿、倒角、滚动检验、淬火机床等。中国齿轮加工机床已基本形成了较完整的系列，已开发出技术含量具有国际水准的螺旋锥齿轮六轴数控磨床，但齿轮机床总体制造水平在精度、寿命、稳定性、数控技术应用等方面与欧美相比存在较大差距。
申请号为200910217972.5的中国发明专利公开了一种螺旋锥齿轮切齿机床与切齿方法。切齿机床包括切削刀具系统、工件系统、床身和数控系统。切削刀具系统包括XZ工作台、X轴丝杠、Z轴丝杠、短轴、刀具座转筒、刀具座、1号铣刀、铣刀轴、2号铣刀、齿轮轴与楔形垫块。刀具座转筒回转中心线与短轴回转中心线共线，刀具座转筒右端面通过楔形垫块与刀具座左端的环形法兰盘固定连接，刀具座右端安装有铣刀轴，铣刀轴回转中心线与短轴回转中心线相交，铣刀轴的两端安装1号铣刀、2号铣刀或砂轮片。刀具座左端面安装有驱动电机，驱动电机通过齿轮轴与铣刀轴上的锥齿轮相啮合，驱动电机输出轴回转中心线和铣刀轴回转中心线垂直相交。
申请号为201811578084.1的中国发明专利公开了一种四轴侧刃铣齿方法，在卧式加工中心上通过调用加工程序实施，并由装夹在主轴上的圆柱铣刀的远端侧刃进行切削；其主轴箱在立柱上作Y向的升降运动，主轴相对于主轴箱作Z向的前后水平伸缩运动，立柱作X向的水平左右运动；绕B轴旋转的回转工作台用于装夹齿坯，且B轴轴线呈平行于Y轴的竖向布置，齿坯中心轴线与B轴重合；在加工过程中，通过旋转工作台转动，实现齿轮分度，以及Y轴与B轴联动的角度补偿，主轴沿齿形方向进给的角度补偿。
现在全世界伞齿轮加工机床，都在使用仿苏、仿欧的分模数和直径的的老式阶梯式伞齿刨，效率低下，种类分几个档，需要多机配套才能覆盖整个伞齿轮的产业链。
发明内容
本发明的目的在于提供一机全覆盖数控伞齿铣床，克服现有技术的不足，优化结构，采用圆形工作台与多组刀具总成相结合的方法，使刀具总成沿工作台周边成对布置，数控化作业，工件自转一周即可完成多次切削，极大地提高生产效率，并降低加工成本；双导轨座能达到大小模数、大小直径齿轮通吃，实现伞齿加工种类最大化。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一机全覆盖数控伞齿铣床，包括工作台和刀具进给总成，其特征在于，所述工作台为圆形工作台，刀具进给总成数量为2~32个，所述刀具进给总成绕工作台周边相对中心轴线镜像对称布置，所述刀具进给总成包括双导轨座、床头箱、方滑枕和镗铣头，双导轨座上设有床头箱，床头箱上垂直设有方滑枕，方滑枕下端连接镗铣头，操作方滑枕上的进给电机和主轴电机，镗铣头做旋转和进给操作；双导轨座包括底座一和底座二，底座一的前端下垂直设有立柱一，底座二的前端下垂直设有立柱二，底座一与底座二之间通过滚珠丝杠一相连接，底座二与床头箱之间通过滚珠丝杠二相连接，立柱一和立柱二均为两段承插结构，两段承插结构各自通过蜗轮丝杠升降机构相连接，立柱一和立柱二的长度在数控系统的控制下同步比例调节，使双导轨座与地面的夹角可调节；所述工作台包括台座和台身，所述台身通过上下平行设置的两组主变速箱总成与台座相连接，台身在主变速箱驱动下相对台座同轴旋转；所述工作台的旋转速度、各刀具进给总成的主轴转速和进给量、底座一相对底座二的移动、床头箱相对底座二的移动分别受机床数控伺服系统控制。
所述工作台直径为6米~20米，所述工作台的整体高度与直径的比为1:3~5。
所述滚珠丝杠一和/或滚珠丝杠二为数控伺服驱动的滚珠丝杠。
所述双导轨座的后端与地面铰接。
所述工作台的台身通过锥形轴与台座相连接，锥形轴与台座之间设有上下两个轴承，锥形轴底部与台座底部通过止锁螺母相连接。
所述镗铣头为电主轴铣头。
所述刀具进给总成的数量优选值为4组或8组。
所述双导轨座后端与地面之间设有分度盘。
本发明技术方案的原理是采用双层导轨，最大程度地增加伞齿轮的加工范围，除微型齿轮外，各种模数、各种直径齿轮通吃，实现加工种类最大化，该设计思想为当前世界所独创。一机就可以覆盖当前99.96%的伞齿轮加工，因为采用的多刀设置结构，效率更高，本发明可以说是一场齿轮机床设计的革命。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：1）优化结构，镜像成对设计了刀具进给总成，只有有空间就上镗铣头，实现多刀干活，圆形工作台与多组刀具总成相结合，数控化作业，工件自转一周即可完成多次切削，极大地提高了生产效率，降低加工成本人优势极大，节约厂房，提高了厂房使用率，多刀加工是群狼战术，被加齿轮直径越大，效率越高，可以提高5~20倍，这是一个伟大而神奇的数字。2）最大可适用于直径20米的齿轮齿形加工，原则上齿轮直径不受限定。3）效率惊人，加工速度是现有单刀铣齿机的2~32倍，原则上只要工作台尺寸足够大，刀具进给总成的数量不受限。
附图说明
图1为本发明实施例结构示意图。
图2为本发明实施例中刀具进给总成分布例结构示意图，刀具进给总成为8个。
图3为本发明实施例中立柱结构示意图。
图中：1、工作台；101、台座；102、台身；103、锥形轴；2、刀具进给总成；3、底座一；4、床头箱；5、方滑枕；6、镗铣头；7、滚珠丝杠一；8、蜗轮蜗杆副；9、主变速箱；10、底座二；11、滚珠丝杠二；12、双导轨座；13、上轴承；14、下轴承；15、止锁螺母；16、立柱一；17、立柱二；18、蜗轮丝杠升降机构；19、分度盘。
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。
以下实施例中，工作台1、床头箱4、方滑枕5、镗铣头6、滚珠丝杠一7、蜗轮蜗杆副8、主变速箱9、滚珠丝杠二11、上轴承13、下轴承14、止锁螺母15以及数控伺服系统均为现有市售产品。
实施例的机床型号为CK505-6。
见图1－图3，为本发明一机全覆盖数控伞齿铣床实施例结构示意图，包括工作台1和刀具进给总成2，工作台1为圆形工作台1，刀具进给总成2数量为2~32个，刀具进给总成2绕工作台1相对中心轴线镜像对称布置，刀具进给总成包括双导轨座12、床头箱4、方滑枕5和镗铣头6，双导轨座12上设有床头箱4，双导轨座包括底座一3和底座二10，底座一3的前端下垂直设有立柱一16，底座二10的前端下垂直设有立柱二17，底座一3与底座二10之间通过滚珠丝杠一7相连接，底座二10可相对底座一3做平行移动，底座二10与床头箱4之间通过滚珠丝杠二11相连接，床头箱4可相对底座二10做横向移动；床头箱4上垂直设有方滑枕5，方滑枕5下端连接镗铣头6，操作方滑枕5上的进给电机和主轴电机，镗铣头6做旋转和进给操作。
立柱一16和立柱二17均为两段承插结构，两段承插结构各自通过蜗轮丝杠升降机构18相连接，立柱一16和立柱二17的长度在数控系统的控制下同步比例调节，使双导轨座12与地面的夹角可调节。双导轨座12的后端可与地面铰接，在双导轨座12后端与地面之间设置的分度盘19，可直观显示双导轨座与地面的角度。
实施例中，滚珠丝杠一7和滚珠丝杠二11为伺服电机驱动的滚珠丝杠结构，精度高，移动阻力小。方滑枕可用于控制镗铣头6在垂直方向的移动进给，进给量为数控伺服系统调节，精度高。滚珠丝杠一7和滚珠丝杠二11也可选用手动丝杠结构，以降低成本。
本发明实施例的工作台1直径适用于6米~20米的范围。工作台1的整体高度与直径的比为1:3~5，加深的工作台对提高工作台旋转时的稳定性有好处。
工作台1包括台座101和台身102，台身102通过锥形轴103与台座101相连接，锥形轴103与台座101之间设有上轴承13和下轴承14，锥形轴103底部与台座101底部通过止锁螺母15相连接。台身102通过上下平行设置的两组蜗轮蜗杆副8和主变速箱总成9与台座101相连接，台身102在主变速箱9驱动下相对台座101同轴旋转，在数控伺服系统的控制下，工作台的转动速度可控。两组蜗轮蜗杆副8和主变速箱总成9的设置可提高驱动功率，使工作台转动更平稳。
镗铣头6为电主轴铣头，具有吃刀量大，运转平稳的优点。
刀具进给总成2的分布数量优选值为4组或8组，工件自转一周即可完成多次切削，分布数量越多，可以实现更高的加工精度和加工效率。实施例中，工作台的旋转速度、各刀具进给总成的主轴转速和进给量、底座一相对底座二的移动、床头箱相对底座二的移动分别受机床数控伺服系统控制。
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 (8)

1.一机全覆盖数控伞齿铣床，包括工作台和刀具进给总成，其特征在于，所述工作台为圆形工作台，刀具进给总成数量为2~32个，所述刀具进给总成绕工作台周边相对中心轴线镜像对称布置，所述刀具进给总成包括双导轨座、床头箱、方滑枕和镗铣头，双导轨座上设有床头箱，床头箱上垂直设有方滑枕，方滑枕下端连接镗铣头，操作方滑枕上的进给电机和主轴电机，镗铣头做旋转和进给操作；
双导轨座包括底座一和底座二，底座一的前端下垂直设有立柱一，底座二的前端下垂直设有立柱二，底座一与底座二之间通过滚珠丝杠一相连接，底座二与床头箱之间通过滚珠丝杠二相连接，立柱一和立柱二均为两段承插结构，两段承插结构各自通过蜗轮丝杠升降机构相连接，立柱一和立柱二的长度在数控系统的控制下同步比例调节，使双导轨座与地面的夹角可调节；
所述工作台包括台座和台身，所述台身通过上下平行设置的两组主变速箱总成与台座相连接，台身在主变速箱驱动下相对台座同轴旋转；
所述工作台的旋转速度、各刀具进给总成的主轴转速和进给量、底座一相对底座二的移动、床头箱相对底座二的移动分别受机床数控伺服系统控制。
2.根据权利要求1所述的一机全覆盖数控伞齿铣床，其特征在于，所述工作台直径为6米~20米，所述工作台的整体高度与直径的比为1:3~5。
3.根据权利要求1所述的一机全覆盖数控伞齿铣床，其特征在于，所述滚珠丝杠一和/或滚珠丝杠二为数控伺服驱动的滚珠丝杠。
4.根据权利要求1所述的一机全覆盖数控伞齿铣床，其特征在于，所述双导轨座的后端与地面铰接。
5.根据权利要求1所述的一机全覆盖数控伞齿铣床，其特征在于，所述工作台的台身通过锥形轴与台座相连接，锥形轴与台座之间设有上下两个轴承，锥形轴底部与台座底部通过止锁螺母相连接。
6.根据权利要求1所述的一机全覆盖数控伞齿铣床，其特征在于，所述镗铣头为电主轴铣头。
7.根据权利要求1所述的一机全覆盖数控伞齿铣床，其特征在于，所述刀具进给总成的数量优选值为4组或8组。
8.根据权利要求1所述的一机全覆盖数控伞齿铣床，其特征在于，所述双导轨座后端与地面之间设有分度盘。
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