CN113857587A - 一种数控螺旋锥齿轮研齿机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控螺旋锥齿轮研齿机床，包括：床身、大轮主轴箱、小轮主轴箱和滑台，滑台沿水平的Z轴方向移动地设置在床身的上端，大轮主轴箱沿水平的Y轴方向移动地设置在滑台的上端，大轮主轴箱内沿Z轴方向设置有大轮回转轴，小轮主轴箱沿竖直的X轴方向移动地设置在床身的前端，小轮主轴箱内沿X轴方向设置有小轮回转轴。本发明的水平尺寸可以得到减小，从而实现占地面积的优化减小。同时由于大轮回转轴面对操作者，方便操作者进行大轮的拆卸。而小轮直径小于大轮，但其轴向长度长于大轮，采用上述结构设置的本发明，在设计自动上下料机构的时候在空间上更具备优势，有利于自动上下料机构的设计和动作执行。

Description

一种数控螺旋锥齿轮研齿机床

技术领域

本发明涉及一种齿轮加工设备，特别涉及一种数控螺旋锥齿轮研齿机床。

背景技术

数控螺旋锥齿轮研齿机床主要用于弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮的成对精确研磨，修正齿轮热处理的变形，提高齿面的光洁度，修正接触区位置与大小，以及提高齿轮承载能力，达到传动平稳、降低噪音、延长齿轮使用寿命的目的。其加工方法是将一对锥齿轮安装在研齿机的两个对应主轴上，并保持一定侧隙，同时沿大、小轮轴向及偏置距方向高速微量抖动，并在这一对锥齿轮啮合点上施加一定压力，喷洒合适的压力、流量的研磨液，研磨至齿面达到接触区要求为止。

现有技术中螺旋锥齿轮副研齿机床均采用卧式结构，如图4所示，其结构主要包括有：床身100、大轮主轴箱400、Y轴传动机构(偏置距)、立柱200、X轴传动机构(小轮轴向)、小轮主轴箱300、Z轴传动机构(大轮轴向)；立柱200安装在床身100上并通过X轴传动机构实现X轴方向运动；大轮主轴箱400侧挂在立柱200的前端并通过Y轴传动机构实现竖直运动(偏置距)，大轮主轴箱400内沿Z轴方向设置有大轮回转轴；小轮主轴箱300安装在床身100上并通过Z轴传动机构实现Z轴方向移动，小轮主轴箱300内沿X轴方向设置小轮回转轴，Z轴传动机构为柔性与刚性可转换的结构，以实现自动柔性对齿和大轮轴向运动。该结构目前存在如下缺陷：

1、机床两轴(X轴、Z轴)水平布置，占地面积大；

2、大轮侧向安装，操作不方便；

3、不易实现自动上下料；

4、由于立柱200、大轮主轴箱400重量较大，导致X轴传动机构能耗较大。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种数控螺旋锥齿轮研齿机床，能够解决上下料困难、占地面积过大的问题。

根据本发明实施例的一种数控螺旋锥齿轮研齿机床，包括：床身、大轮主轴箱、小轮主轴箱和滑台，所述滑台沿水平的Z轴方向移动地设置在所述床身的上端，所述大轮主轴箱沿水平的Y轴方向移动地设置在所述滑台的上端，所述大轮主轴箱内沿Z轴方向设置有大轮回转轴，所述小轮主轴箱沿竖直的X轴方向移动地设置在所述床身的前端，所述小轮主轴箱内沿X轴方向设置有小轮回转轴。

根据本发明的实施例，至少具有如下技术效果：

采用上述结构设置的本发明，将小轮回转轴竖直向上设置，小轮回转轴、大轮回转轴在高度方向进行叠加，这样对应的主轴箱的宽度尺寸小于轴长方向尺寸，再加上Y轴方向的偏置运动行程也小于小轮、大轮的轴向运动行程，因此采用上述结构设置的本发明的水平尺寸可以得到减小，从而实现占地面积的优化减小。同时由于大轮回转轴面对操作者，方便操作者进行大轮的拆卸。而小轮直径小于大轮，但其轴向长度长于大轮，采用上述结构设置的本发明，在设计自动上下料机构的时候在空间上更具备优势，有利于自动上下料机构的设计和动作执行。

根据本发明的一些实施例，所述床身上端设置有Z轴直线导轨，所述滑台安装于所述Z轴直线导轨上，所述床身与所述滑台之间设置有Z轴驱动机构，所述Z轴驱动机构用于控制所述滑台在所述Z轴直线导轨上移动。

根据本发明的一些实施例，所述滑台的上端设置有Y轴直线导轨，所述大轮主轴箱安装于所述Y轴直线导轨上，所述滑台与所述大轮主轴箱之间设置有Y轴驱动机构，所述Y轴驱动机构用于控制所述大轮主轴箱在所述Y轴直线导轨上移动。

根据本发明的一些实施例，所述床身的前端设置有X轴直线导轨，所述小轮主轴箱安装于所述X轴直线导轨上，所述床身与所述小轮主轴箱之间设置有X轴驱动机构，所述X轴驱动机构用于控制所述小轮主轴箱在所述X轴直线导轨上移动。

根据本发明的一些实施例，所述Z轴驱动机构设置有Z轴伺服电机、Z轴同步带、Z轴滚珠丝杠副和柔性对齿结构，所述Z轴伺服电机安装在所述床身上并通过所述Z轴同步带驱动所述Z轴滚珠丝杠副，所述Z轴滚珠丝杠副推动所述柔性对齿结构，进而推动所述滑台。

根据本发明的一些实施例，所述Y轴驱动机构设置有Y轴伺服电机、Y轴同步带、Y轴滚珠丝杠副，所述Y轴伺服电机安装于所述滑台上并通过所述Y轴同步带驱动所述Y轴滚珠丝杠副控制所述大轮主轴箱移动。

根据本发明的一些实施例，所述X轴驱动机构设置有X轴减速机、X轴伺服电机、X轴滚珠丝杠副，所述X轴伺服电机安装在所述床身上并通过所述X轴减速机驱动所述X轴滚珠丝杠副，进而控制所述小轮主轴箱移动。

根据本发明的一些实施例，所述大轮主轴箱的上端设置有大轮主轴伺服电机，所述大轮主轴伺服电机通过大轮主轴同步带驱动所述大轮回转轴的后端，所述大轮回转轴的前端设置有大轮安装工位。

根据本发明的一些实施例，所述小轮主轴箱的一侧设置有小轮主轴伺服电机，所述小轮主轴伺服电机通过小轮主轴同步带驱动所述小轮回转轴的下端，所述小轮回转轴的上端设置有小轮安装工位。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明的第一种视角的结构示意图；

图2是本发明的第二种视角的结构示意图；

图3是本发明的第三种视角的结构示意图；

图4是传统结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1～图4，本发明提出一种数控螺旋锥齿轮研齿机床，包括：床身100、大轮主轴箱400、小轮主轴箱300和滑台500，滑台500沿水平的Z轴方向移动地设置在床身100的上端，大轮主轴箱400沿水平的Y轴方向移动地设置在滑台500的上端，大轮主轴箱400内沿Z轴方向设置有大轮回转轴402，小轮主轴箱300沿竖直的X轴方向移动地设置在床身100的前端，小轮主轴箱300内沿X轴方向设置有小轮回转轴302。

采用上述结构设置的本发明，将小轮回转轴302竖直向上设置，小轮回转轴302、大轮回转轴402在高度方向进行叠加，这样对应的主轴箱的宽度尺寸小于轴长方向尺寸，再加上Y轴方向的偏置运动行程也小于小轮、大轮的轴向运动行程，因此采用上述结构设置的本发明的水平尺寸可以得到减小，从而实现占地面积的优化减小。同时由于大轮回转轴402面对操作者，方便操作者进行大轮的拆卸。而小轮直径小于大轮，但其轴向长度长于大轮，采用上述结构设置的本发明，在设计自动上下料机构的时候在空间上更具备优势，有利于自动上下料机构的设计和动作执行。

在本发明的一些实施例中，床身100上端设置有Z轴直线导轨，滑台500安装于Z轴直线导轨上，床身100与滑台500之间设置有Z轴驱动机构，Z轴驱动机构用于控制滑台500在Z轴直线导轨上移动。滑台500的上端设置有Y轴直线导轨，大轮主轴箱400安装于Y轴直线导轨上，滑台500与大轮主轴箱400之间设置有Y轴驱动机构，Y轴驱动机构用于控制大轮主轴箱400在Y轴直线导轨上移动。床身100的前端设置有X轴直线导轨，小轮主轴箱300安装于X轴直线导轨上，床身100与小轮主轴箱300之间设置有X轴驱动机构，X轴驱动机构用于控制小轮主轴箱300在X轴直线导轨上移动。

在实际作业时，首先通过X轴驱动机构控制小轮主轴箱300移动到工作位，然后通过Z轴驱动机构驱动滑台500与大轮主轴箱400一起前后移动，使大、小轮相互靠近，并实现大、小轮的对齿、啮合。

在本发明的一些实施例中，Z轴驱动机构设置有Z轴伺服电机102、Z轴同步带、Z轴滚珠丝杠副101和柔性对齿结构103，Z轴伺服电机102安装在床身100上，Z轴滚珠丝杠副101设置在床身100与柔性对齿结构103之间，柔性对齿结构103连接滑台500，Z轴伺服电机102通过Z轴同步带驱动Z轴滚珠丝杠副101，Z轴滚珠丝杠副101推动柔性对齿结构103，进而推动滑台500。其中柔性对齿结构103能够在刚性和柔性之间调节，调节至刚性的时候，滑台500与Z轴滚珠丝杠副101之间为刚性传动，滑台500的移动距离与Z轴滚珠丝杠副101的转动调节距离一致。在调节至柔性的时候，滑台500与Z轴滚珠丝杠副101之间为柔性连接，此时柔性对齿结构103与滑台500之间仅通过弹簧连接，在弹簧力的作用力下滑台500会根据Z轴滚珠丝杠副101的转动调节距离进行继续移动，但在大、小轮齿顶相互顶住或大轮啮合小轮无侧隙的时候就不会再移动。此时Z轴滚珠丝杠副101继续驱动柔性对齿结构103，这样柔性对齿结构103与滑台500就会产生相对位移，作用在大、小轮上的力为弹簧力是不会损坏齿轮的。其具体结构可以参照申请号为CN202010701537.6的中国发明专利申请或者现有技术中的其他已知结构。

采用本实施例的结构设置，可以实现大轮、小轮的柔性对齿和压力保持，可以确保对齿过程中对齿轮的保护。

在本发明的一些实施例中，Y轴驱动机构设置有Y轴伺服电机404、Y轴同步带、Y轴滚珠丝杠副403，Y轴伺服电机404安装于滑台500上，Y轴滚珠丝杠副403设置在滑台500和大轮主轴箱400之间，Y轴伺服电机404通过Y轴同步带驱动Y轴滚珠丝杠副403控制大轮主轴箱400移动。由于Y轴驱动机构是用于控制大轮的偏置距的，无需设置柔性对接，采用本实施例中Y轴驱动机构的结构设置，结构简单、传动精确。

在本发明的一些实施例中，X轴驱动机构设置有X轴减速机304、X轴伺服电机305、X轴滚珠丝杠副303，X轴伺服电机305安装在床身100上，X轴滚珠丝杠副303设置在床身100和小轮主轴箱300之间，X轴伺服电机305通过X轴减速机304驱动X轴滚珠丝杠副303，进而控制小轮主轴箱300移动。由于小轮主轴箱300只需要进行X轴向移动即可实现小轮、大轮的研齿，结构精简。

参照图1至图3，床身100的前端开设有第一安装腔，X轴伺服电机305和X轴滚珠丝杠副303的主体部分均位于第一安装腔内，以减小小轮主轴箱300的重心与床身100的重心距离，提高稳定性、缩小体积，同时一定程度上降低X轴伺服电机305的能耗。床身100上端开设有第二安装腔，Z轴伺服电机102和Z轴滚珠丝杠副101的主体部分均位于第二安装腔内，以降低大轮主轴箱400的高度，缩小体积。

在本发明的一些实施例中，大轮主轴箱400的上端设置有大轮主轴伺服电机401，大轮主轴伺服电机401通过大轮主轴同步带405驱动大轮回转轴402的后端，大轮回转轴402的前端设置有大轮安装工位。采用本实施例的结构设置，将大轮主轴伺服电机401设置在上端，而非大轮回转轴402的后端，有利于减小整个设备的水平尺寸，减小占地面积。

在本发明的一些实施例中，小轮主轴箱300的一侧设置有小轮主轴伺服电机301，小轮主轴伺服电机301通过小轮主轴同步带驱动小轮回转轴302的下端，小轮回转轴302的上端设置有小轮安装工位。

综上所述，本发明具有如下有益效果：

1、将传统的水平方向分布的结构改进为竖向分布的结构，可以优化占地面积，减小占地面积；

2、大轮回转轴402正对操作者，安装时只需要进行推入，拆卸时只需要向前拉拽，操作便捷；

3、大轮采用前后移动进行拆装，小轮采用竖直插入，结合大轮、小轮本身的结构特点(大轮轴向尺寸短、小轮轴向尺寸长)，便于自动上下料的设计和实现；

4、优化了传统结构中立柱的设置，可以降低能耗。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨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，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种数控螺旋锥齿轮研齿机床，其特征在于，包括：床身、大轮主轴箱、小轮主轴箱和滑台，所述滑台沿水平的Z轴方向移动地设置在所述床身的上端，所述大轮主轴箱沿水平的Y轴方向移动地设置在所述滑台的上端，所述大轮主轴箱内沿Z轴方向设置有大轮回转轴，所述小轮主轴箱沿竖直的X轴方向移动地设置在所述床身的前端，所述小轮主轴箱内沿X轴方向设置有小轮回转轴。

2.根据权利要求1所述的数控螺旋锥齿轮研齿机床，其特征在于，所述床身上端设置有Z轴直线导轨，所述滑台安装于所述Z轴直线导轨上，所述床身与所述滑台之间设置有Z轴驱动机构，所述Z轴驱动机构用于控制所述滑台在所述Z轴直线导轨上移动。

3.根据权利要求2所述的数控螺旋锥齿轮研齿机床，其特征在于，所述滑台的上端设置有Y轴直线导轨，所述大轮主轴箱安装于所述Y轴直线导轨上，所述滑台与所述大轮主轴箱之间设置有Y轴驱动机构，所述Y轴驱动机构用于控制所述大轮主轴箱在所述Y轴直线导轨上移动。

4.根据权利要求3所述的数控螺旋锥齿轮研齿机床，其特征在于，所述床身的前端设置有X轴直线导轨，所述小轮主轴箱安装于所述X轴直线导轨上，所述床身与所述小轮主轴箱之间设置有X轴驱动机构，所述X轴驱动机构用于控制所述小轮主轴箱在所述X轴直线导轨上移动。

5.根据权利要求4所述的数控螺旋锥齿轮研齿机床，其特征在于，所述Z轴驱动机构设置有Z轴伺服电机、Z轴同步带、Z轴滚珠丝杠副和柔性对齿结构，所述Z轴伺服电机安装在所述床身上并通过所述Z轴同步带驱动所述Z轴滚珠丝杠副，所述Z轴滚珠丝杠副推动所述柔性对齿结构，进而推动所述滑台。

6.根据权利要求5所述的数控螺旋锥齿轮研齿机床，其特征在于，所述Y轴驱动机构设置有Y轴伺服电机、Y轴同步带、Y轴滚珠丝杠副，所述Y轴伺服电机安装于所述滑台上并通过所述Y轴同步带驱动所述Y轴滚珠丝杠副控制所述大轮主轴箱移动。

7.根据权利要求6所述的数控螺旋锥齿轮研齿机床，其特征在于，所述X轴驱动机构设置有X轴减速机、X轴伺服电机、X轴滚珠丝杠副，所述X轴伺服电机安装在所述床身上并通过所述X轴减速机驱动所述X轴滚珠丝杠副，进而控制所述小轮主轴箱移动。

8.根据权利要求7所述的数控螺旋锥齿轮研齿机床，其特征在于，所述大轮主轴箱的上端设置有大轮主轴伺服电机，所述大轮主轴伺服电机通过大轮主轴同步带驱动所述大轮回转轴的后端，所述大轮回转轴的前端设置有大轮安装工位。

9.根据权利要求8所述的数控螺旋锥齿轮研齿机床，其特征在于，所述小轮主轴箱的一侧设置有小轮主轴伺服电机，所述小轮主轴伺服电机通过小轮主轴同步带驱动所述小轮回转轴的下端，所述小轮回转轴的上端设置有小轮安装工位。

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