CN116060704A - 长鼓型蜗杆轴加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及长鼓型蜗杆轴加工装置，其包括：基座，具备用于旋转具有长鼓型主体的被加工物的主轴、及用于将被加工物固定到主轴的尾座；旋转单元，具备能够进行左右旋转并且在上表面安装有基座的旋转板；对准装置，能够沿前后左右移动基座，使得长鼓型主体的圆弧切削面以旋转板的中心点为基准与旋转板的旋转路径配置成同心圆结构；以及刀具，以朝向长鼓型主体的圆弧切削面的方式，固定在旋转板的中心侧，使被加工物在刀具的外围进行公转，从而在长鼓型主体的圆弧切削面实现长鼓型蜗杆轴的螺纹加工。本发明使被加工的长鼓型蜗杆轴的齿形始终朝向蜗轮的中心轴并以均匀的深度进行切削，从而提高长鼓型蜗杆轴的加工精度，无需进行后续加工。

Description

长鼓型蜗杆轴加工装置

技术领域

本发明涉及一种长鼓(janggu)型蜗杆轴加工装置，更详细地，涉及在对于具有以中心部凹陷的圆弧形外周面形成的长鼓型主体的被加工物切削加工螺纹的长鼓型蜗杆轴加工装置中，使被加工的长鼓型蜗杆轴的齿形始终朝向蜗轮的中心轴并以均匀的深度进行切削，从而提高长鼓型蜗杆轴的加工精度，无需进行后续加工的长鼓型蜗杆轴加工装置。

背景技术

与大部分一般的齿轮不同，蜗轮蜗杆(worm gear)是通过蜗杆轴的旋转来在蜗轮(worm wheel)的齿面滑动而传递力，其在2个轴彼此正交的情况下使用。

这种蜗轮蜗杆可以产生10：1以上的大齿轮比，能够简化需要使用多个齿轮组的装置的设计，因此用于各种装置的动力传递装置(减速器)，然而在现有的一般蜗轮蜗杆的情况下，由于蜗杆轴的螺纹部为圆筒型结构，存在因与蜗轮齿面的小接触而导致发热且效率低的缺陷。

为解决上述问题，开发了一种长鼓型蜗杆轴齿轮。

长鼓型蜗杆轴齿轮是指使用形成有长鼓型螺纹部以替代现有的圆筒型螺纹部的的蜗杆轴。

具体而言，如图1a所示，长鼓型蜗杆轴是在长度方向上越靠近中央部分外径逐渐减少的凹形长鼓型主体上形成有螺纹1a齿形，与点或线接触的一般圆筒形蜗杆轴不同，以长鼓型蜗杆轴1的螺纹1a包围蜗轮3的齿轮部的结构性，因此，与通常的圆筒形蜗杆轴相比，对蜗轮齿轮部的接触面积显著增加，从而通过力的分散提升润滑性，减少发热，使噪音和震动最少化，从而在减少能耗的同时确保出色的耐久性。

由于上述优点，对长鼓型蜗杆轴(蜗轮蜗杆)的需求正在增加，然而在现有的长鼓型蜗轮蜗杆加工方式的情况下，如图1b所示，由于通过刀具相对于被加工物移动并进行切削，来加工长鼓型蜗杆轴1，因此存在如下问题：即齿形方向不朝向蜗轮的中心，导致与蜗轮的接触面不均匀，或者为了使接触面保持均匀而需要进行附加的后续加工。

为了解决上述问题，作为一种用于加工长鼓型蜗杆轴的装置，存在如公开专利第10-2016-0028198号、公开专利第10-2020-0034181号的刀具以画圆弧的方式转动来在被加工物切削、加工长鼓型螺纹部的技术(以下称为现有技术)。

如图1c所示，在上述现有技术中，随着安装有刀具的旋转体以中心轴C1为中心进行旋转，刀具以画圆弧的方式转动，从而在长鼓型主体的外周面切削、加工螺纹部。

然而，根据与蜗轮的齿轮比等，长鼓型蜗杆轴具有各种不同的尺寸。

因此，当如现有技术那样使用转动型刀具来加工长鼓型蜗杆轴时，与长鼓型蜗杆轴的曲率无关地，齿形的方向均以与转动型刀具的旋转半径对齐的方式被加工，因此当实际与蜗轮啮合时，存在长鼓型蜗杆轴与蜗轮的齿面接触不均匀，导致作为长鼓型蜗杆轴齿轮的优点减少，或者为了防止这种问题而需要进行附加的后续加工的问题。

即如图1c所示，长鼓型螺纹部的曲率根据蜗轮的大小(半径)而不同，然而在现有技术中，刀具的转动半径始终恒定，因此其中心也始终不变，存在因长鼓型螺纹部的曲率与刀具的旋转半径之差值而导致齿形的方向与蜗轮中心不对齐的缺点。

换言之，在图1c中，中心位置C1、C2、C3根据长鼓型螺纹部的各个曲率R1、R2、R3而互不相同，然而在现有技术中，刀具的转动半径的中心C1恒定，因此长鼓型螺纹部的加工精度降低或者几乎不能进行加工。对此，在现有技术中，根据长鼓型螺纹部的曲率前后调节刀具的位置来补偿上述差值，但在这种情况下，由于刀具的实际转动半径恒定，齿形方向与刀具的转动中心对齐而不是蜗轮的中心，导致切削深度不同，加工精度下降，而实际长鼓型蜗杆轴齿轮加工企业通过进行后需加工来使长鼓型蜗杆轴准确地与蜗轮啮合，因此存在加工精度和生产率下降的缺点。

发明内容

技术问题

鉴于此，本发明为了解决如上所述的问题而提出，旨在提供一种长鼓型蜗杆轴加工装置，在加工长鼓型蜗杆轴的过程中，其通过在使齿形的方向均朝向蜗轮的中心恒定地形成且形成均匀的切削深度来提高加工精度，从而提高生产率，无需后续加工等附加作业。

技术方案

为了实现上述目的，本发明的长鼓型蜗杆轴加工装置包括：基座，具备用于旋转具有长鼓型主体的被加工物的主轴、及用于将上述被加工物固定到上述主轴的尾座；旋转单元，具有能够进行左右旋转并且在上表面安装有上述基座的旋转板；对准装置，能够沿前后左右移动上述基座，使得上述长鼓型主体的圆弧切削面以上述旋转板的中心点为基准与上述旋转板的旋转路径配置成同心圆结构；以及刀具，以朝向上述长鼓型主体的圆弧切削面的方式，固定在上述旋转板的中心侧，使上述被加工物在上述刀具的外围进行公转，从而在上述长鼓型主体的圆弧切削面实现长鼓型蜗杆轴的螺纹加工。

并且，在本发明的长鼓型蜗杆轴加工装置中，上述旋转单元包括：蜗杆轴，通过电机进行旋转；以及蜗轮，结合于上述旋转板并且与上述蜗杆轴啮合。

另外，本发明的长鼓型蜗杆轴加工装置包括角度改变单元，其设置在上述旋转单元的下部，通过使上述旋转单元相对于上述刀具进行左右转动来改变上述被加工物的安装角度。

另外，在本发明的长鼓型蜗杆轴加工装置中，上述角度改变单元包括：底座，具有半球形蜗轮部；以及转动块，与上述底座轴结合并进行转动，且在上表面结合有上述旋转单元，并且具有与上述半球形蜗轮部啮合的蜗杆轴部。

发明效果

本发明的长鼓型蜗杆轴加工装置具有如下效果：即不同于现有的旋转移动型刀具的切削方式，在刀具固定的状态下，被加工物本身根据蜗轮的曲率公转来实现长鼓型蜗杆轴切削加工，使得长鼓型蜗杆轴的齿形方向始终与蜗轮对齐，且切削深度均匀，提高加工精度，由此无需进行附加的后续加工，生产率优异；能够使用蜗轮蜗杆来精密地控制被加工物的旋转移动(公转)；能够通过改变被加工物本身的角度来对长鼓型蜗杆轴的导程角(扭转角度)进行各种改变并进行加工，能够通过改变使用了半球形蜗轮蜗杆的旋转单元的角度来精密地调节长鼓型蜗杆轴的导程角；能够使用一个电机调节主轴与旋转板的旋转减速比来联动被加工物的旋转移动(公转)与被加工物自身的旋转(自转)，从而实现精密控制；能够通过使用离合器分别控制主轴和旋转板的旋转来根据长鼓型蜗杆轴的螺纹条数进行切削加工。

附图说明

图1a是用于说明长鼓型蜗杆轴的重要部分剖视图。

图1b、图1c是用于说明现有的长鼓型蜗杆轴加工装置的图。

图2a至图2c是本发明的长鼓型蜗杆轴加工装置样品的照片。

图3是简要示出本发明的俯视图。

图4是示出本发明的旋转单元的蜗轮蜗杆的重要部分剖视图。

图5是简要示出本发明的刀具的角度变化的主视图。

附图标记

1：长鼓型蜗杆轴

1a：螺纹

2：被加工物

2a：长鼓型主体

10：基座

11：主轴

12：尾座

13：输入轴

20：旋转单元

21：旋转台

22：固定台

23：蜗杆轴

24：蜗轮

25：减速齿轮部

25a：正齿轮

30：对准装置

31：固定块

40：角度改变单元

41：底座

41a：蜗轮部

41b：引导槽

41c：角度计

42：转动块

42a：蜗杆轴部

43：把手

具体实施方式

本发明可以进行各种修改并且可以具有各种形式，本文中将详细说明实现例(方面，aspect)(或者实施例)。然而，这并不旨在将将本发明限制在特定的公开形式，应理解为包括所有包含在在本发明的思想和技术范围内的所有变更、等同物至替代物。

在各个附图中，相同的附图标记，尤其是十位数和个位数，或者十位数、个位数以及字母相同的附图标记表示相同或者具有类似功能的部件，除非另有说明，附图的各个附图标记所指的部件可以被理解为符合这些标准的部件。

另外，对于各个附图中，为了方便理解，以夸张的方式(放大(或者加厚)或者缩小(或者薄化))或简化表示了构成要素的大小或厚度，但本发明的保护范围不应因此而被解释为是限制性的。

在本说明书中使用的术语仅用于说明特定实现例(形式，方面，aspect)(或者实施例)，并不旨在限制本发明。除非在上下文中另有明确说明，否则单数表述包括复数表述。

在本申请中，“包括”或者“组成”等术语旨在说明在说明书中记载的特征、数字、步骤、动作、构成要素、部件或者它们的组合的存在，不应被理解为预先排除一个或一个以上其他特征或者数字、步骤、动作、构成要素、部件或者它们的组合的存在或者附加可能性。

除非另有定义，本文中使用的包括技术性术语或者科学术语在内的所有术语均具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。通常使用的辞典中定义的术语等应被解释为具有与在相关技术的上下文中具有的含义相同的含义，除非在本申请中有明确的定义，否则不应被解释为具有过于理想或形式化的含义。

在本说明书中记载的～第一～、～第二～等仅用于区分不同的构成要素，不受制造顺序的影响，并且在发明的详细说明和权利要求范围中其名称可以有所不同。

在本发明的长鼓型蜗杆轴加工装置的说明中，如果为了方便说明，参照图1来指定粗略的大致方向基准，将重力的作用方向指定为向下侧的方向，并将所看到的方向指定为上下左右方向，在与其他附图相关的发明的详细说明和权利要求书中，除非另有说明，以上述基准指定方向并进行说明。

下面将参照附图来说明本发明的长鼓型蜗杆轴加工装置。

本发明涉及一种长鼓型蜗杆轴加工装置，如图2a至图5所示，大体上包括基座10、旋转单元20、对准装置30、刀具、角度改变单元40。

具体而言，本发明包括：基座10，具备用于旋转具有长鼓型主体2a的被加工物2的主轴11，及用于将上述被加工物2固定到上述主轴11的尾座12；旋转单元20，具备能够进行左右旋转并且在上表面安装有上述基座10的旋转台21；对准装置30，能够沿前后左右移动上述基座10，使得上述长鼓型主体2a的圆弧切削面以上述旋转台21的中心点为基准与上述旋转台21的旋转路径配置成同心圆结构；以及刀具，以朝向上述长鼓型主体2a的圆弧切削面的方式，固定在上述旋转台21的中心侧，使上述被加工物2在上述刀具的外围进行公转，从而在上述长鼓型主体2a的圆弧切削面实现长鼓型蜗杆轴1的螺纹加工。

上述被加工物2通过预先铣削加工来被加工成具有规定曲率的长鼓型主体2a，以具有长鼓型初始形状。

上述基座10可以在上述旋转单元20的上表面进行前后左右移动，并且在基座10上表面的两侧具有用于旋转上述被加工物2的主轴11，和与上述主轴11对应地固定被加工物2的尾座12。

上述主轴11夹住被加工物2的一端并使被加工物2以长度方向轴为中心进行旋转(自传)，在附图中省略的电机连接到与上述主轴11通过齿轮联动的输入轴13，使主轴11旋转。

上述尾座12能够相对于上述主轴11在被加工物2的长度方向上进行前后移动，以支撑上述被加工物2另一端的中心点。

在附图中，可以确认上述尾座12设置于与上述主轴11不在同一条直线上的位置处的块体的实施例，然而如同应用于现有的滚齿机等的金属加工设备的尾座，主轴11与具有尾座12的块体当然也可以排列在同一条直线上。

在这种情况下，虽然图中未示出，上述主轴11和尾座12优选设置成分别可以在上述基座上沿上述被加工物的长度方向进行前后移动。

在上述旋转单元20中，上述旋转台21以能够进行左右水平方向旋转的方式结合到固定台22的上部，并且上述旋转单元20包括设置在上述旋转台21内部的蜗轮蜗杆。

上述蜗轮蜗杆包括：蜗杆轴23，通过电机旋转，以及蜗轮24，结合于上述旋转台21并与上述蜗杆轴23啮合。

在附图中，可以确认以下实施例：在上述输入轴13与蜗杆轴23之间设置有由多个正齿轮25a构成的减速齿轮部25，主轴11和旋转台21通过供给到上述输入轴13的电机的旋转力来联动并旋转。与附图不同地，可以通过将单独的伺服电机分别连接到主轴11(输入轴13)和蜗杆轴23，以数值控制的方式分别控制主轴11和蜗杆轴23的旋转。

然而，被加工物2自身旋转(自转)和旋转移动(公转)的速度应根据长鼓型蜗杆轴1的导程值以规定比例调节，因此优选通过改变减速齿轮部25的齿轮比来同时控制主轴11和旋转台21的旋转速度。

在这种情况下，上述减速齿轮部25的齿轮比根据长鼓型蜗杆轴齿轮的减速比调节。

例如，当加工具有例如20：1的减速比的长鼓型蜗杆轴齿轮时，如果旋转台21的蜗轮蜗杆减速比为90：1，则上述减速齿轮部25以具有4.5：1的减速比的方式设置并与主轴11和旋转台21连接，以使主轴11和旋转台21联动旋转。

另外，通过在连接到上述主轴11的输入轴13的齿轮上应用分离式离合器(未图示)，根据长鼓型蜗杆轴1的螺纹条数，分别控制主轴11和旋转台21的联动旋转。

例如，当长鼓型蜗杆轴1的螺纹条数为1条时，不使用离合器，当长鼓型蜗杆轴1的螺纹条数为2条时，能够通过将离合器分180度来仅使主轴11旋转。

另外，当长鼓型蜗杆轴1的螺纹条数为3条或者4条时，可以通过操作分离式离合器来进行加工。

同时，在上述输入轴13可以设置有手动旋转用把手，在加工前进行设定时，用于将旋转台21旋转移动到规定位置。

上述对准装置30只要能够在沿前后左右移动上述基座10后固定上述基座10即可，其方式不受限制。

即图2a至图2c是将本发明应用于机械等前进行试验操作的样品的照片，代表性地示出了由夹紧式固定块构成的对准装置30，但不限于此(例如，可以使用机械本身的坐标移动台来实现基座10的位置调节和固定。)。

在这种情况下，如图3所示，上述基座10计算上述长鼓型主体2a的曲率半径，并将上述被加工物2设置成与上述旋转台21的中心隔开相同的半径距离。

上述刀具切削加工上述长鼓型主体2a的外表面以形成螺纹，其使用已知的金属切削用刀具，在附图中代表性地示出了圆锯形刀具S。

在圆锯形刀具S的情况下，其轴设在另设的固定轴，通过电机进行旋转并进行切削，此时，圆锯形刀具S与上述旋转台21的中心对准并以竖立方式安装，使得圆锯形刀具S的末端位于上述被加工物2的旋转路径，刀具准确的配置位置根据长鼓型圆轴的螺纹槽深度调节。

接着，上述角度改变单元40设置在上述旋转单元20的下部，通过使上述旋转单元20相对于上述刀具进行左右转动来改变上述被加工物2的安装角度。

即上述角度改变单元40改变上述被加工物2的角度，使其相对于上述刀具向一侧倾斜。

由此可以按规格调节在长鼓型主体2a切削的螺纹的导程角(扭转角度)。

具体而言，上述角度改变单元40包括：底座41，具有半球形蜗轮部41a；以及转动块42，与上述底座41实现轴结合并进行转动，且在上表面结合有上述旋转单元20，并且具有与上述半球形蜗轮部41a啮合的蜗杆轴部42a。

上述底座41具有向上侧突出的半球形外周面，并且在中心部上形成有半球形蜗轮部41a。

上述转动块42的前后两侧端部轴设于上底座41并进行左右转动，上述蜗杆轴部42a在上述半球形蜗轮部41a的上部交叉啮合。

在附图中，可以确认上述蜗杆轴部42a通过把手43旋转的实施例，当然也可以在上述蜗杆轴部42a另设电机。

同时，在上述底座41的前后两侧端部设置有引导槽41b以引导上述转动块42的左右转动。

另外，在上述底座41或者转动块42设置有半球形的角度计41c和指示部，从而可以用肉眼准确确认转动块42，即被加工物2的角度，并进行调整。

与现有的蜗杆轴加工方式不同，在具有这种结构的本发明中，根据形成长鼓型蜗杆轴齿轮的蜗轮的曲率，被加工物2本身相对于被固定的刀具进行旋转移动(公转)，同时实现螺纹的切削加工。

因此，与具有较大曲率RL的长鼓型主体2a或者具有较小曲率RS的长鼓型主体2a无关地，通过刀具切削的螺纹1a的齿形均准确地对准蜗轮的中心C，形成均匀的切削深度，从而加工精度高，因而无需进行附加的后续加工，能够提高生产率。

以上，在本发明的说明中，参照附图，主要说明了长鼓型蜗杆轴加工装置，然而本领域技术人员可以对本发明进行各种修改、变更和替换，并且这种修改、变更和替换应被解释为包括在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种长鼓型蜗杆轴加工装置，其特征在于，包括：

基座，具备用于旋转具有长鼓型主体的被加工物的主轴、及用于将所述被加工物固定到所述主轴的尾座；

旋转单元，具有能够进行左右旋转并且在上表面安装有所述基座的旋转板；

对准装置，能够沿前后左右移动所述基座，使得所述长鼓型主体的圆弧切削面以所述旋转板的中心点为基准与所述旋转板的旋转路径配置成同心圆结构；以及

刀具，以朝向所述长鼓型主体的圆弧切削面的方式，固定在所述旋转板的中心侧，

使所述被加工物在所述刀具的外围进行公转，从而在所述长鼓型主体的圆弧切削面实现长鼓型蜗杆轴的螺纹加工。

2.根据权利要求1所述的长鼓型蜗杆轴加工装置，其特征在于，

所述旋转单元包括：

蜗杆轴，通过电机进行旋转；以及

蜗轮，结合于所述旋转板并且与所述蜗杆轴啮合。

3.根据权利要求1所述的长鼓型蜗杆轴加工装置，其特征在于，

包括角度改变单元，其设置在所述旋转单元的下部，通过使所述旋转单元相对于所述刀具进行左右转动来改变所述被加工物的安装角度。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的长鼓型蜗杆轴加工装置，其特征在于，

所述角度改变单元包括：

底座，具有半球形蜗轮部；以及

转动块，与所述底座实现轴结合并进行转动，且在上表面结合有所述旋转单元，并且具有与所述半球形蜗轮部啮合的蜗杆轴部。

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