CN117697040A - 一种面齿轮专用数控磨齿机床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种面齿轮专用数控磨齿机床，包括工件部件、修整部件、立柱部件、床身和磨头部件，本发明解决了原有面齿轮磨齿机效率低的问题，实现了自动对刀和智能修整，大大提高了面齿轮的加工效率，同时，解决了原有面齿轮磨齿机精度难以控制的问题，实现了在线刀具尺寸测量和在机精度检测，大大提高了面齿轮的加工精度，另外，本发明装置结构易于改造，可改进为不同尺寸的机床，以适应不同大小的齿轮磨削，本发明装置的结构清晰，功能模块化、智能化，实现了在线检测、自动对刀、智能修整等功能，大大提高了面齿轮的加工效率和加工精度，为面齿轮大批量生产打下了基础。

Description

一种面齿轮专用数控磨齿机床

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种面齿轮专用数控磨齿机床。

背景技术

面齿轮是一种新型的齿轮，与锥齿轮传动相对比，面齿轮传动具有结构紧凑、稳定性强、转矩分流、承载能力强等优点。美国军方将面齿轮传动技术应用到直升机中，实现直升机公重比提高35％，制造成本降低20％的效果。面齿轮传动在航空、航天、兵器、汽车等行业具有广泛的应用价值。

面齿轮加工是面齿轮研究的主要任务，我国对面齿轮加工加工理论及加工试验做了大量研究，但对面齿轮热处理后的精加工磨齿机，一直没有很好解决。目前的面齿轮磨齿机，磨齿效率低，且面齿轮精度不能保证，无法进行面齿轮的大批量生产，对面齿轮的广泛应用造成了很大的困难。

目前，面齿轮磨齿机采用碟型砂轮展成磨削方法，面齿轮磨削过程需要多次对砂轮进行修整，磨削面齿轮前需要对刀，磨削面齿轮后需要进行齿面精度检测，这是导致面齿轮磨削加工效率低和精度无法保证的重要原因。

针对上述面齿轮磨齿加工效率低和精度无法保证的问题，目前尚未见到有效的解决方案。

本专利发明的面齿轮专用数控磨齿机，在七轴五联动面齿轮磨齿机的基础上，增加了在线检测和自动对刀的功能，改善了砂轮修整装置的结构，完善了磨齿机整体结构，大大提高了面齿轮加工效率和加工精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面齿轮专用数控磨齿机床，解决了现有的面齿轮磨削过程需要多次对砂轮进行修整，磨削面齿轮前需要对刀，磨削面齿轮后需要进行齿面精度检测，从而导致面齿轮磨削加工效率低和精度无法保证的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种面齿轮专用数控磨齿机床，包括工件部件、修整部件、立柱部件、床身和磨头部件，所述工件部件和所述修整部件分别安装在所述床身的下滑座的两侧，所述立柱部件安装在所述床身的方形底座上，所述磨头部件安装在所述立柱部件上；所述工件部件包括面齿轮工件和装卡块，所述装卡块用于装卡固定所述面齿轮工件，并带动所述面齿轮工件移动；所述修整部件包括金刚滚轮和修整块，所述修整块用于带动所述金刚滚轮移动；所述磨头部件包括砂轮和移动块，所述移动块用于带动所述砂轮移动。

其中，所述装卡块包括三爪卡盘、工件转台连接盘、工件A轴转台、工件底座、工件上滑座和工件X轴运动机构，所述面齿轮工件装卡在所述三爪卡盘上；所述三爪卡盘连接在所述工件转台连接盘上；所述工件转台连接盘连接在所述工件A轴转台上；所述工件A轴转台安装在所述工件底座上；所述工件底座安装在所述工件上滑座上；所述工件上滑座安装在所述工件X轴运动机构上；所述工件X轴运动机构安装在所述床身上。

其中，所述修整块包括修整主轴、修整主轴箱、修整上滑座和修整X1轴运动机构，所述金刚滚轮连接在所述修整主轴上；所述修整主轴安装在所述修整主轴箱中；所述修整主轴箱固定在所述修整上滑座上；所述修整上滑座安装在所述修整X1轴运动机构上；所述修整X1轴运动机构安装在所述床身上。

其中，所述立柱部件包括Y轴运动机构、Y轴立柱、B轴方形转台、B轴回转台、B轴电机和Z轴运动机构，所述Y轴运动机构安装在所述Y轴立柱上；所述Y轴立柱安装在所述B轴方形转台上；所述B轴方形转台安装在所述B轴回转台上；所述B轴回转台安装在所述Z轴运动机构上；所述Z轴运动机构安装在所述床身的方形底座上；所述B轴电机安装在所述B轴回转台上。

其中，所述移动块包括刀杆和磨头体，所述砂轮连接在所述刀杆上；所述刀杆装卡在所述磨头体上；所述磨头体安装在所述立柱部件的所述Y轴运动机构上。

其中，所述磨头部件还包括测头摆缸，所述侧头摆缸固定在所述磨头体的侧面上。

其中，所述砂轮为碟型砂轮。

本发明的一种面齿轮专用数控磨齿机床，本发明解决了原有面齿轮磨齿机效率低的问题，实现了自动对刀和智能修整，大大提高了面齿轮的加工效率，同时，解决了原有面齿轮磨齿机精度难以控制的问题，实现了在线刀具尺寸测量和在机精度检测，大大提高了面齿轮的加工精度，另外，本发明装置结构易于改造，可改进为不同尺寸的机床，以适应不同大小的齿轮磨削，本发明装置的结构清晰，功能模块化、智能化，实现了在线检测、自动对刀、智能修整等功能，大大提高了面齿轮的加工效率和加工精度，为面齿轮大批量生产打下了基础。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明第一实施例的面齿轮专用数控磨齿机床的整体的结构示意图。

图2是本发明第一实施例的面齿轮专用数控磨齿机床的正视图。

图中：101-砂轮、102-刀杆、103-磨头体、104-Y轴运动机构、105-接近传感器、106-测头摆缸、107-Y轴立柱、108-B轴方形转台、109-B轴电机、110-Z轴运动机构、111-B轴回转台、112-方形底座、113-面齿轮工件、114-工件A轴转台、115-工件X轴运动机构、116-工件上滑座、117-工件底座、118-工件转台连接盘、119-三爪卡盘、120-床身、121-下滑座、122-修整上滑座、123-修整X1轴运动机构、124-激光对刀仪、125-修整主轴箱、126-修整主轴、127-金刚滚轮。

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，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

第一实施例：

请参阅图1和图2，其中图1是面齿轮专用数控磨齿机床的整体的结构示意图，图2是面齿轮专用数控磨齿机床的正视图，本发明提供一种面齿轮专用数控磨齿机床，包括工件部件、修整部件、立柱部件、床身120和磨头部件，所述工件部件包括面齿轮工件113和装卡块，所述装卡块包括三爪卡盘119、工件转台连接盘118、工件A轴转台114、工件底座117、工件上滑座116和工件X轴运动机构115，所述修整部件包括金刚滚轮127、修整块和激光对刀仪124，所述修整块包括修整主轴126、修整主轴126箱125、修整上滑座122和修整X1轴运动机构123，所述立柱部件包括Y轴运动机构104、Y轴立柱107、B轴方形转台108、B轴回转台111、B轴电机109和Z轴运动机构110，所述磨头部件包括砂轮101、移动块、测头摆缸106和接近传感器105，所述移动块包括刀杆102和磨头体103。

在本实施方式中，本发明在七轴五联动面齿轮磨齿机的基础上，增加了在线检测和自动对刀的功能，改善了砂轮修整装置的结构，完善了磨齿机整体结构，本发明装置的结构清晰，功能模块化、智能化，实现了在线检测、自动对刀、智能修整等功能，大大提高了面齿轮的加工效率和加工精度，为面齿轮大批量生产打下了基础。

其中，所述工件部件和所述修整部件分别安装在所述床身120的下滑座121的两侧，所述立柱部件安装在所述床身120的方形底座112上，所述磨头部件安装在所述立柱部件上，所述装卡块用于装卡固定所述面齿轮工件113，并带动所述面齿轮工件113移动，所述修整块用于带动所述金刚滚轮127移动，所述移动块用于带动所述砂轮101移动，所述面齿轮工件113装卡在所述工件部件上，被所述工件部件带动旋转，所述磨头部件安装在所述立柱部件上，从而可进行所述面齿轮工件113的磨削加工工作，由所述立柱部件和所述磨头部件与所述修整部件共同完成所述砂轮101的修整工作。

其次，所述面齿轮工件113装卡在所述三爪卡盘119上；所述三爪卡盘119连接在所述工件转台连接盘118上；所述工件转台连接盘118连接在所述工件A轴转台114上；所述工件A轴转台114安装在所述工件底座117上；所述工件底座117安装在所述工件上滑座116上；所述工件上滑座116安装在所述工件X轴运动机构115上；所述工件X轴运动机构115安装在所述床身120上，所述三爪卡盘119能够装卡固定所述面齿轮工件113，并带动所述面齿轮工件113沿着A轴进行转动，所述工件转台连接盘118能够带动所述三爪卡盘119沿着A轴进行转动，所述工件A轴转台114能够带动所述工件转台连接盘118沿着A轴进行转动，所述工件底座117能够带动所述工件A轴转台114沿着X轴进行移动，所述工件上滑座116能够带动所述工件底座117沿着X轴进行移动，所述工件X轴运动机构115能够带动所述面齿轮工件113沿着X轴进行移动。

再次，所述金刚滚轮127连接在所述修整主轴126上；所述修整主轴126安装在所述修整主轴126箱125中；所述修整主轴126箱125固定在所述修整上滑座122上；所述修整上滑座122安装在所述修整X1轴运动机构123上；所述修整X1轴运动机构123安装在所述床身120上，所述激光对刀仪124安装在所述修整主轴126箱125的侧面，并正对所述工件部件，所述金刚滚轮127由所述修整主轴126带动旋转，用于修整所述砂轮101，所述修整主轴126能够带动所述金刚滚轮127沿着A1轴旋转，所述修整主轴126箱125能够带动所述修整主轴126沿着X1轴移动，所述修整X1轴运动机构123能够带动所述修整部件沿着X1轴移动，所述激光对刀仪124能够协助完成自动对刀。

同时，所述Y轴运动机构104安装在所述Y轴立柱107上；所述Y轴立柱107安装在所述B轴方形转台108上；所述B轴方形转台108安装在所述B轴回转台111上；所述B轴回转台111安装在所述Z轴运动机构110上；所述Z轴运动机构110安装在所述床身120的方形底座112上；所述B轴电机109安装在所述B轴回转台111上，所述Y轴运动机构104能够带动所述磨头部件沿Y轴上下移动，所述B轴回转台111能够带动所述B轴方形转台108、所述Y轴立柱107、所述Y轴运动机构104和所述磨头部件沿着B轴进行转动，所述Z轴运动机构110能够带动所述立柱部件和所述磨头部件沿着Z轴前后移动。

另外，所述砂轮101连接在所述刀杆102上；所述刀杆102装卡在所述磨头体103上；所述磨头体103安装在所述立柱部件的所述Y轴运动机构104上，所述侧头摆缸固定在所述磨头体103的侧面上，所述接近传感器105固定在所述磨头体103的侧面上，所述刀杆102能够带动所述砂轮101高速旋转，所述磨头体103能够带动所述砂轮101沿Y轴上下移动，所述侧头摆缸能够检测所述面齿轮工件113的齿面精度，所述接近传感器105能够辅助完成自动对刀。

最后，所述砂轮101为碟型砂轮。

使用本实施例的一种面齿轮专用数控磨齿机床时，在进行所述面齿轮工件113的磨齿之前需要先进行所述砂轮101的修整工作，此时利用所述立柱部件、所述磨头部件和所述修整部件共同配合完整所述砂轮101的修整工作，通过所述金刚滚轮127对所述砂轮101进行修整，从而完成磨削前的所述砂轮101的修整工作，然后进行所述面齿轮工件113的磨齿工作，先将所述面齿轮工件113安装在所述工件部件的所述三爪卡盘119上，使用所述激光对刀仪124和所述接近传感器105辅助完成自动对刀工作，在磨齿过程需要所述立柱部件、所述磨头部件和所述工件部件共同配合完成，实现X、Y、Z、A和B五轴联动磨削面齿轮，所述面齿轮工件113在磨削过程需要经过多次修整，每次修整所述砂轮101后接着继续磨削所述面齿轮工件113，直到完成所述面齿轮工件113的磨齿工作，在所述面齿轮工件113的磨齿工作结束后，通过所述测头摆缸106来检测所述面齿轮工件113的齿面精度，从而可判断出所述面齿轮工件113的精度是否满足要求，若不满足精度，则在误差补偿后，再次加工，若面齿轮精度满足要求，则完成面齿轮磨削工作。

本发明解决了原有面齿轮磨齿机效率低的问题，实现了自动对刀和智能修整，大大提高了面齿轮的加工效率，同时，解决了原有面齿轮磨齿机精度难以控制的问题，实现了在线刀具尺寸测量和在机精度检测，大大提高了面齿轮的加工精度，另外，本发明装置结构易于改造，可改进为不同尺寸的机床，以适应不同大小的齿轮磨削，本发明装置的结构清晰，功能模块化、智能化，实现了在线检测、自动对刀、智能修整等功能，大大提高了面齿轮的加工效率和加工精度，为面齿轮大批量生产打下了基础。

以上所揭露的仅为本申请一种或多种较佳实施例而已，不能以此来限定本申请之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本申请权利要求所作的等同变化，仍属于本申请所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种面齿轮专用数控磨齿机床，包括工件部件、修整部件、立柱部件、床身和磨头部件，其特征在于，

所述工件部件和所述修整部件分别安装在所述床身的下滑座的两侧，所述立柱部件安装在所述床身的方形底座上，所述磨头部件安装在所述立柱部件上；

所述工件部件包括面齿轮工件和装卡块，所述装卡块用于装卡固定所述面齿轮工件，并带动所述面齿轮工件移动；

所述修整部件包括金刚滚轮和修整块，所述修整块用于带动所述金刚滚轮移动；

所述磨头部件包括砂轮和移动块，所述移动块用于带动所述砂轮移动。

2.如权利要求1所述的面齿轮专用数控磨齿机床，其特征在于，

所述装卡块包括三爪卡盘、工件转台连接盘、工件A轴转台、工件底座、工件上滑座和工件X轴运动机构，所述面齿轮工件装卡在所述三爪卡盘上；所述三爪卡盘连接在所述工件转台连接盘上；所述工件转台连接盘连接在所述工件A轴转台上；所述工件A轴转台安装在所述工件底座上；所述工件底座安装在所述工件上滑座上；所述工件上滑座安装在所述工件X轴运动机构上；所述工件X轴运动机构安装在所述床身上。

3.如权利要求1所述的面齿轮专用数控磨齿机床，其特征在于，

所述修整块包括修整主轴、修整主轴箱、修整上滑座和修整X1轴运动机构，所述金刚滚轮连接在所述修整主轴上；所述修整主轴安装在所述修整主轴箱中；所述修整主轴箱固定在所述修整上滑座上；所述修整上滑座安装在所述修整X1轴运动机构上；所述修整X1轴运动机构安装在所述床身上。

4.如权利要求1所述的面齿轮专用数控磨齿机床，其特征在于，

所述立柱部件包括Y轴运动机构、Y轴立柱、B轴方形转台、B轴回转台、B轴电机和Z轴运动机构，所述Y轴运动机构安装在所述Y轴立柱上；所述Y轴立柱安装在所述B轴方形转台上；所述B轴方形转台安装在所述B轴回转台上；所述B轴回转台安装在所述Z轴运动机构上；所述Z轴运动机构安装在所述床身的方形底座上；所述B轴电机安装在所述B轴回转台上。

5.如权利要求4所述的面齿轮专用数控磨齿机床，其特征在于，

所述移动块包括刀杆和磨头体，所述砂轮连接在所述刀杆上；所述刀杆装卡在所述磨头体上；所述磨头体安装在所述立柱部件的所述Y轴运动机构上。

6.如权利要求1所述的面齿轮专用数控磨齿机床，其特征在于，

所述磨头部件还包括测头摆缸，所述侧头摆缸固定在所述磨头体的侧面上。

7.如权利要求1所述的面齿轮专用数控磨齿机床，其特征在于，

所述砂轮为碟型砂轮。