CN1280055C - 螺旋锥齿轮六维加工装置 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种螺旋锥齿轮六维加工装置，床身(11)上有安装了滑台(13)的X向直线导轨(12)，导轨(13)一侧有Y向直线导轨(14)且其上装有工件箱(15)，导轨(14)所在平面与导轨(12)所在平面成75-90°角，工件箱(15)上装有A轴(17)，床身(11)上还有与导轨(12)垂直的Z向直线导轨(18)且其上装有Z轴滑台(19)，该滑台(19)上装有可绕垂直于导轨(18)所在平面的B轴(20)转动的转台(21)，装有C轴(24)的刀具箱(22)装在该转台(21)上。本装置结构简单、稳定与可靠性好，易于实现干切削，机床占地面积小、防护容易，工件和刀具的装卸都很方便。
Description
技术领域
本发明涉及数控机加工设备，进一步是指螺旋锥齿轮六维加工装置。
背景技术
现有技术中，机械型的螺旋锥齿轮铣齿机的机床结构和调整环节是齿轮机床中最复杂的。随着技术进步，螺旋锥齿轮铣齿机和磨齿机改为数控机床后，采用了图1所示结构，它用计算机直接控制三个直线轴(即X、Y、Z轴)和三个转动轴(即A、B、C轴)，即可以模拟螺旋锥齿轮机械铣齿机和磨齿机的加工运动，从而加工出螺旋锥齿轮；数控铣齿机和数控磨齿机将复杂的机械结构转换为软件控制，实现了螺旋锥齿轮加工的信息和智能化，这显然是所述加工设备的一次重大技术进步。
但是，上述数控加工设备是一种刻意模拟机械铣齿机的结构，它将摇台回转机构改为X轴和Y轴联动来实现刀盘绕摇台轴线的回转，将刀倾机构的功能改为B轴的摆动来实现，没有充分发挥数控技术的作用，因而还存在以下主要缺陷：
1、直线轴Z方向的Z轴滑台1上有一个直径很大的扇形齿轮或摩擦轮，加工的工艺性能不好；
2、工件箱4的形状复杂，加工的工艺性不好，难以保证精度；
3、工件箱4的所有重量都压在扇形齿轮或摩擦轮上，摩擦力很大，卸荷比较困难；
4、直线轴X方向的X轴滑台2是一龙门架，直线轴Y方向的Y轴滑台3在龙门架上作垂直运动，伺服电机和液压平衡油缸竖起很高，防护很困难；
5、为了环保和节约，螺旋锥齿轮铣齿的发展方向是干切削，即在加工时不加冷却液，切削速度很快，热量都要求被切屑带走，这就要求灼热的切屑不能落在机床上，以免影响机床的热变形，而图1所示装置很难做到这一点。
6、机床占地面积大，零件装卸不方便。
发明内容
本发明的目的是，研制出螺旋锥齿轮六维加工装置，克服现有技术的上述缺陷，结构更合理，同时装置的应用范围更广。
本发明的技术方案是，所述螺旋锥齿轮六维加工装置有床身，其技术特点是，所述床身上设有X向直线导轨且其上装有可在驱动机构带动下沿该导轨滑行的X轴滑台，该滑台一侧设有Y向直线导轨且其上装有可在驱动机构带动下沿该导轨滑行的Y轴工件箱，所述Y向直线导轨所在平面与所述X向直线导轨所在平面成75-90°角，所述工件箱上设有其一端可安装工件并在驱动机构作用下带动工件旋转的A轴，所述床身上还设有与所述X向直线导轨垂直的Z向直线导轨且其上装有可在驱动机构带动下沿该导轨滑行的Z轴滑台，该Z轴滑台上装有可在驱动机构带动下绕垂直于Z向直线导轨所在平面的B轴转动的B轴转台，刀具箱安装在该B轴转台上且该刀具箱装有一端可安装刀具并在驱动机构作用下带动刀具旋转的C轴。
以下对本发明做出进一步说明。
参见图2，本发明的螺旋锥齿轮六维加工装置有床身11，其结构特点是，所述床身11上设有X向直线导轨12且其上装有可在驱动机构带动下沿该导轨12滑行的X轴滑台13，该滑台13一侧设有Y向直线导轨14且其上装有可在驱动机构带动下沿该导轨14滑行的Y轴工件箱15，所述Y向直线导轨14所在平面与所述X向直线导轨12所在平面(水平面)成75-90°角，所述工件箱15上设有一端可安装工件16并在驱动机构作用下带动工件16旋转的A轴17，所述床身11上还设有与所述X向直线导轨12垂直的Z向直线导轨18且其上装有可在驱动机构带动下沿该导轨18滑行的Z轴滑台19，该Z轴滑台19上装有可在驱动机构带动下绕垂直于Z向直线导轨18所在平面的B轴20转动的B轴转台21，刀具箱22安装在该B轴转台21上且刀具箱22装有一端可安装刀具23并在驱动机构作用下带动刀具23旋转的C轴24。为了使X向直线导轨12防护方便和增强刀具箱20的稳定性，Z向直线导轨18的水平面应高于X向直线导轨12的水平面为宜。还可在工件箱15的A轴17的工件16一端下方的床身11上设置落屑区25。
本发明的技术原理是，直接从齿轮加工的几何运动关系研究设计本发明结构；齿轮在加工过程中，其齿面的形成取决于刀具和工件的相对运动，而刀具和工件的相对位置完全可以由三个直线轴和三个转动轴来确定，六轴的设定只要保持刀具和工件能处于任何需要的相对位置即可，本发明是在研究了三个直线轴和三个转动轴的各种可能的设定方式并分析其优缺点后确定的。图2所示本发明装置加工螺旋锥齿轮的过程是：
1、设定控制刀具沿B轴20轴顺时旋转一个角度(即工件的轮坯安装角)，刀具箱22沿Z向直线导轨道18向前移动到工件加工的起始位置；
2、工件箱15沿X向直线导轨12和Y向直线导轨14同时移动，将工件移动到加工的起始位置；刀具旋转并开冷却液；
3、在设定控制下，A、B、X、Y、Z五轴联动作展成运动加工齿轮；
4、一个齿槽加工好之后，滑台1 3向X向直线导轨道12后退使刀具和工件脱离接触，齿轮分度到第二个轮齿加工的起如位置，其余各轴也都退回到齿轮加工的起始位置；
5、加工第二个齿槽，如此循环往复，直到加工完成所有的轮齿；
6、各轴都回到原始位置，工作门打开，工作人员取下加工好的齿轮并换上新的待加工的齿轮；
7、如果是数控磨齿机，在预备时间或加工过程中还要修整砂轮。
由以上可知，本发明为螺旋锥齿轮六维加工装置，可采用数控方式实现其加工工作过程，它与现有技术相比的特点是：
1、将龙门架结构改为倾斜机架(倾斜角75-90°)作X向移动，工作箱在倾斜的导轨上作Y向垂直运动，这样可以简化机床结构，而且工件箱有一个分力作用在斜面上，运动效果更好，同时还可以不用平衡油缸；
2、刀具轴安装在Z轴滑座的B轴转台上，有以形成工件加工时所需的轮坯安装角和刀倾机构，取消了扇形齿轮和摩擦轮，也没有卸荷问题。技术上要稳定可靠得多。
3、加工的切屑都落在图2的“落屑区”内，容易实现干切削；
4、机床占地面积小，防护容易，工件和刀具的装卸都很方便。
本发明装置主要用于数控螺旋锥齿轮铣齿机、数控螺旋锥齿轮磨齿机，若将刀具换成螺旋锥齿轮大轮，工件换成螺旋锥齿轮小轮，本装置也可用于数控螺旋锥齿轮研齿机和数控螺旋锥齿轮检验机等。
附图说明
图1是现有技术装置结构；
图2是本发明装置的一种实施例结构。
在附图中：
1-Z轴滑台， 2-X轴滑台，
3-Y轴滑台， 4-工件箱，
5-机床座， 8-C轴(刀具)，
9-B轴， 10-A轴(工件)，
11-床身， 12-X向直线导轨，
13-X轴滑台， 14-Y向直线导轨，
15-Y轴工件箱， 16-工件，
17-A轴， 18-Z向直线导轨，
19-Z轴滑台， 20-B轴，
21-B轴转台， 22-刀具箱，
23-刀具， 24-C轴。
具体实施方式
按照图2和上述结构的本发明装置，三个直线导轨和滑动驱动机构采用滚动导轨和滚珠丝杆，伺服电机通过一对齿轮传动或同步齿形带传动将电机转动传给滚珠丝杆，带动X轴(倾斜机架)、Y轴工件箱和Z轴滑台移动，其位移用光栅尺测定，闭环控制；A、B、C三转动轴的驱动可采用已有技术结构，所成装置为螺旋锥齿轮铣齿或磨齿的加工装置。
Claims (1)
1、一种螺旋锥齿轮六维加工装置，有床身(11)，其特征是，所述床身(11)上设有X向直线导轨(12)且该X向直线导轨(12)上装有可在驱动机构带动下沿该导轨(12)滑行的X轴滑台(13)，该滑台(13)一侧设有Y向直线导轨(14)且该Y向直线导轨(14)上装有可在驱动机构带动下沿该导轨(14)滑行的Y轴工件箱(15)，所述Y向直线导轨(14)所在平面与所述X向直线导轨(12)所在平面成75-90℃角，所述工件箱(15)上设有一端可安装工件(16)并在驱动机构作用下带动工件(16)旋转的A轴(17)，所述床身(11)上还设有与所述X向直线导轨(12)垂直的Z向直线导轨(18)且该Z向直线导轨(18)上装有可在驱动机构带动下沿该导轨(18)滑行的Z轴滑台(19)，该Z轴滑台(19)上装有可在驱动机构带动下绕垂直于Z向直线导轨(18)所在平面的B轴(20)转动的B轴转台(21)，刀具箱(22)安装在该B轴转台(21)上且刀具箱(22)装有一端可安装刀具(23)并在驱动机构作用下带动刀具(23)旋转的C轴(24)。
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