CN114939697A - 一种提升铣齿精度和加工范围的辅助机构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提升铣齿精度和加工范围的辅助机构及方法，中心支架底板校准后通过螺栓螺母与铣齿机斜轨固定，把中心支架箱体校平后用螺栓固定，将中心轴穿过定位爪连接法兰盘后用螺栓固定；顶杆座直接连接在中心支架箱体上，顶杆与顶杆座连接，最后装上蜗杆铜套即完成组装。优点：一是改善蜗杆齿部精度（改善前10级改善后8级GB10089‑2018）；二是降低蜗杆齿部加工成本.（同规格产品，5模数，2头，磨齿时间15分钟降低到12分钟）；三是提升蜗杆齿部加工效率（同规格产品，5模数，2头，从20分钟降低到15分钟）；四是增大了机床的加工范围（长度：400mm改善后800mm，直径：φ100mm改善后φ150mm，加工头数：2头改善后可加工6头）。

Description

一种提升铣齿精度和加工范围的辅助机构及方法

技术领域

本发明涉及一种既能从根本上改善蜗杆齿部加工精度，又能降低蜗杆齿部加工成本，提升蜗杆齿部加工效率同时，又增大了机床的加工范围的提升铣齿精度和加工范围的辅助机构及方法，属数控铣齿机床辅助机构制造领域。

背景技术

数控铣齿机床是蜗杆齿部位置加工的机床，广泛应用于各类蜗杆齿形加工（ZI、ZC、ZA等）。机床配合盘铣刀加工蜗杆齿部。由于盘铣刀加工有较大的切削量，从而加工过程中产生很大震动，齿部精度和齿面粗糙度不佳，导致以下几个不良影响：一是因粗加工精度及粗糙度不好，粗加工到精加工余量必须留0.5mm以上（齿厚方向），精加工时间长，成本高；二是铣齿过程中是通过一头夹紧，一头顶中心孔的方式，当加工产品长度越长，震动越大，齿向误差越差，导致只能加工400mm长度以内的产品，长度局限性大，同时所加工蜗杆直径（模数）越大，每刀所切削的量越大，导致的震动也越大，为达到机床正常加工和正常精度，通常加工直径φ100以内的产品，直径局限性大；三是因加工震动大，导程角10°（单头或双头）蜗杆精度均能达到正常，导程10°以上蜗杆（多头数，3头及以上），精度误差差异变大，虽然留较多余量，还是有精加工加工不出来的风险，如果要铣3头以上的产品，需要另外一道粗磨工序，浪费成本，故规定只能加工1头-2头蜗杆，蜗杆头数局限性大。

发明内容

设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种既能从根本上改善蜗杆齿部加工精度，又能降低蜗杆齿部加工成本，提升蜗杆齿部加工效率同时，又增大了机床的加工范围的提升铣齿精度和加工范围的辅助机构及方法。

设计方案：由于背景技术中蜗杆铣床有以上诸多加工局限，为了实现本发明的设计目的，本发明在背景技术的基础上，在背景技术蜗杆铣床的基础上设计一种具有高刚性、抗切削震动的辅助机构，来提高精度和加工范围，满足齿部精度的要求，避免因齿部精度不良导致降低铣齿速度或增加余量加长蜗杆磨齿时间，达到：（1）改善蜗杆齿部精度（改善前10级改善后8级 GB10089-2018）；（2）降低蜗杆齿部加工成本. （同规格产品，5模数，2头，磨齿时间15分钟降低到12分钟）；（3）提升蜗杆齿部加工效率（同规格产品，5模数，2头，从20分钟降低到15分钟）；（4）增大了机床的加工范围（长度：400mm改善后800mm，直径：φ100mm改善后φ150mm，加工头数：2头改善后可加工6头）。

在结构设计上增加辅助机构，即蜗杆铣齿过程中，除了收到加工受力Fw外，增加两个支撑力Fc1和Fc2，这两个支撑力的合力Fc与加工受力Fw方向相反，大小与Fw相当，这样一来，二力平衡，阻止了蜗杆铣齿受力弯曲变形，截面受力如图2和图3所示。

技术方案1：一种提升铣齿精度和加工范围的辅助机构，由中心支架底板、螺栓螺母、中心支架箱体、定位爪、中心轴、法兰盘、顶杆做、顶杆和蜗杆铜套构成；中心支架底板校准后通过螺栓螺母与铣齿机斜轨固定，把中心支架箱体校平后用螺栓固定，将中心轴穿过定位爪连接法兰盘后用螺栓固定；顶杆座直接连接在中心支架箱体3上，顶8与顶杆座连接，最后装上蜗杆铜套即完成组装。

技术方案2：一种提升铣齿精度和加工范围的辅助机构辅助方法，其特征是：加工蜗杆时，当两端丝杆施加预紧力时，定位爪通过杠杆对蜗杆形成支撑力（Fc1、Fc2），由于棘轮扳手通过螺纹与顶杆连接，用棘轮扳手调整顶杆预紧力（Fc），使铣刀在进给位置施加切削力（Fw），蜗杆开始加工。

本发明与背景技术相比，一是改善蜗杆齿部精度（改善前10级改善后8级GB10089-2018）；二是降低蜗杆齿部加工成本. （同规格产品，5模数，2头，磨齿时间15分钟降低到12分钟）；三是提升蜗杆齿部加工效率（同规格产品，5模数，2头，从20分钟降低到15分钟）；四是增大了机床的加工范围（长度：400mm改善后800mm，直径：φ100mm改善后φ150mm，加工头数：2头改善后可加工6头）。

附图说明

图1是提升铣齿精度和加工范围的辅助机构示意图。

图2是中心支架底板与斜床身连接方式示意图。

图3是中心轴及定位爪结构示意图。

图4是顶杆座功能及结构示意图。

图5是顶杆及铜套功能结构。

图6是辅助机构原理示意图。

图7是图2中受力分析图。

图8是背景技术示意图。

图9是背景技术受力分析示意图。

图10是图9立体示意图。

图11是图9中蜗杆铣齿截面受力图。

图12是图11中蜗杆铣齿过程中蜗杆发生变形示意图。

具体实施方式

实施例1：参照附图1-4。一种提升铣齿精度和加工范围的辅助机构，由中心支架底板1、螺栓螺母2、中心支架箱体3、定位爪4、中心轴5、法兰盘6、顶杆座7、顶杆8和蜗杆铜套9构成；中心支架底板1校准后通过螺栓螺母2与铣齿机斜轨固定，把中心支架箱体3校平后用螺栓固定，将中心轴5穿过定位爪4连接法兰盘6后用螺栓固定；顶杆座7直接连接在中心支架箱体3上，顶杆8与顶杆座7连接，最后装上蜗杆铜套9即完成组装。

辅助机构的结构及功能说明：

1、由于铣齿机床11采用斜床身，故根据斜床身70°的角度要求设计底板角度，保证中心支架底板与中心支架箱体垂直连接，中心支架底板与斜床身连接方式采用T型槽锁螺栓12方式固定。具体如图2所示。

2、中心支架底板功能及结构说明：将中心支架底板与箱体连接完成后，通过中心轴孔轴配合插入中心支架箱体另一侧用连接法兰固定。此固定方式将定位爪位置与箱体端面贴合，当定位爪角度移动时，为避免与箱体干涉，前端位置设计避免干涉点。具体如图3所示。

3、中心轴及定位爪的功能及结构说明：将顶杆座连接到中心支架箱体，通过嵌入式螺栓连接保证顶杆座与箱体的相对位置，用自制丝杆垂直向下施加预紧力来预紧定位爪，利用杠杆实现定位爪对于蜗杆10的上下两个支撑点（Fc1、Fc2）的支撑作用。具体如图4所示。

4、顶杆座功能及结构说明：顶杆与箱体螺纹连接，用棘轮扳手通过顶杆的内六角来调整顶杆对于蜗杆施加的预紧力，在顶杆前端装入铜套，防止蜗杆表面加工损伤，顶杆预紧力支撑点（Fc）与蜗杆回转中心点高度一致，同时铣刀回转中心与蜗杆回转中心点高度一致。具体如图5所示。

5、辅助机构原理说明

当两端丝杆施加预紧力时，定位爪通过杠杆形成支撑力（Fc1、Fc2），用棘轮扳手调整顶杆预紧力（Fc），此时铣刀在进给位置施加切削力（Fw），蜗杆开始加工。具体如图6所示。

中心支架底板1构成：该零件材料为HT300，主要用于连接机床及箱体。

中心支架箱体3构成：该零件材料为HT300，主要用于辅助机构载体，用于连接各个位置的零件（例如定位爪、中心轴等等）。

定位爪4构成：该零件材料为42CrMo，主要用于蜗杆支撑。

中心轴5构成：该零件材料为42CrMo，主要用于连接箱体及定位爪。

顶杆座7构成：该零件材料为40Cr，主要用于连接箱体及非标丝杆

蜗杆铜套9构成：该零件材料为10-1铜材，主要与定位爪及顶杆连接，保护蜗杆表面。

实施例2：在实施例1的基础上，一种提升铣齿精度和加工范围的辅助机构辅助方法，加工蜗杆时，当两端丝杆施加预紧力时，定位爪通过杠杆对蜗杆形成支撑力（Fc1、Fc2），由于棘轮扳手通过螺纹与顶杆连接，用棘轮扳手调整顶杆预紧力（Fc），使铣刀在进给位置施加切削力（Fw），蜗杆开始加工。

需要理解到是：上述实施例虽然对本发明设计思路的作了详细的文字描述，但是这些文字的描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种提升铣齿精度和加工范围的辅助机构，其特征是由中心支架底板、螺栓螺母、中心支架箱体、定位爪、中心轴、法兰盘、顶杆座、顶杆、蜗杆和铜套构成；中心支架底板校准后通过螺栓螺母与铣齿机斜轨固定，把中心支架箱体校平后用螺栓固定，将中心轴穿过定位爪连接法兰盘后用螺栓固定；顶杆座直接连接在中心支架箱体上，顶杆与顶杆座连接，最后装上蜗杆铜套即完成组装。

2.根据权利要求1所述的提升铣齿精度和加工范围的辅助机构，其特征是：顶杆与中心支架箱体螺纹连接，顶杆对于蜗杆施加的预紧力。

3.根据权利要求2所述的提升铣齿精度和加工范围的辅助机构，其特征是：顶杆前端装入铜套。

4.根据权利要求1所述的提升铣齿精度和加工范围的辅助机构，其特征是：顶杆预紧力支撑点（Fc）与蜗杆回转中心点高度一致，铣刀回转中心与蜗杆回转中心点高度一致。

5.根据权利要求1所述的提升铣齿精度和加工范围的辅助机构，其特征是：中心支架底板角度与铣齿机床斜床身角度一致，中心支架底板与中心支架箱体垂直连接，中心支架底板与机床斜床身连接方式采用T型槽锁螺栓方式固定。

6.根据权利要求1所述的提升铣齿精度和加工范围的辅助机构，其特征是：中心支架底板与中心支架箱体连接完成后，通过中心轴孔轴配合插入中心支架箱体另一侧用连接法兰固定，此固定方式将定位爪位置与箱体端面贴合，当定位爪角度移动时，为避免与箱体干涉，前端位置设计避免干涉点。

7.根据权利要求1或5所述的提升铣齿精度和加工范围的辅助机构，其特征是：中心支架底板面上开有多条连接中心支架箱体的T型槽和多个吊装孔。

8.根据权利要求5所述的提升铣齿精度和加工范围的辅助机构，其特征是：中心支架底板与机床床身底板平行要求在0.02mm以内。

9.根据权利要求1所述的提升铣齿精度和加工范围的辅助机构，其特征是：顶杆座连接到中心支架箱体，通过嵌入式螺栓连接保证顶杆座与中心支架箱体的相对位置，用自制丝杆垂直向下施加预紧力来预紧定位爪，利用杠杆实现定位爪对于蜗杆的上下两个支撑点（Fc1、Fc2）的支撑作用。

10.一种提升铣齿精度和加工范围的辅助机构辅助方法，其特征是：加工蜗杆时，当两端丝杆施加预紧力时，定位爪通过杠杆对蜗杆形成支撑力（Fc1、Fc2），由于棘轮扳手通过螺纹与顶杆连接，用棘轮扳手调整顶杆预紧力（Fc），使铣刀在进给位置施加切削力（Fw），蜗杆开始加工。

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