CN202527800U

CN202527800U - 加工平面二次包络蜗杆的四轴联动数控车床

Info

Publication number: CN202527800U
Application number: CN2012201061598U
Authority: CN
Inventors: 周宏�
Original assignee: WUXI OTEC CNC MACHINERY CO Ltd
Current assignee: WUXI OTEC CNC MACHINERY CO Ltd
Priority date: 2012-03-20
Filing date: 2012-03-20
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2022-03-20

Abstract

本实用新型涉及一种加工平面二次包络蜗杆的四轴联动数控车床，包括主轴电机、主轴传动箱和切削加工装置，主轴电机向主轴传动箱输入动力，主轴传动箱的主轴旋转并驱动切削加工装置，其特征在于：所述切削加工装置包括C轴回转运动机构、X轴直线运动机构、Z轴直线运动机构和A轴回转运动机构，通过正确地编制各运动机构的运动参数，控制刀具在X轴、Z轴和A轴三个轴方向的运动，以及控制工件在C轴方向上的回转运动，实现工件的展成加工。本实用新型结构巧妙合理，以四轴联动形式，让工件和刀具模仿蜗轮蜗杆的运动轨迹，进行平面二次包络蜗杆的切削加工，能够大大提高平面二次包络蜗杆的加工效率、加工精度和表面粗糙度。

Description

加工平面二次包络蜗杆的四轴联动数控车床

技术领域

本实用新型涉及一种金属加工设备，具体地说是一种适用于平面二次包络蜗杆切削加工的四轴联动数控车床。

背景技术

随着以传递空间交错的两轴之间的运动和动力的蜗轮蜗杆的大面积应用，蜗杆的需求不断增加，对于分度用的蜗轮副，其精度和运动精度都直接影响着使用的精度和寿命。在精度和承载能力中，普通的圆柱蜗杆在啮合关系、结构和调整方面越来越不能满足高精度的要求，而平面二次包络蜗杆正在逐渐取代普通的圆柱蜗杆，在高精度传动，高精度分度以及高承载能力方面的应用越来越广泛，但是平面二次包络蜗杆的加工设备并没有为多数公司大量制造，加工设备的成本较高。

以往平面二次包络蜗杆的加工制造大都选择在普通车床上改制，或者使用一些专机，或者用滚齿机进行滚制，上述设备的加工不仅费时费力，而且效率很低，工件精度无法保证，粗糙度很难达到要求。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种适用于平面二次包络蜗杆切削加工的四轴联动数控车床，其结构巧妙合理，能够大大提高平面二次包络蜗杆的加工效率、加工精度和表面粗糙度。

按照本实用新型提供的技术方案：加工平面二次包络蜗杆的四轴联动数控车床，包括主轴电机、主轴传动箱和切削加工装置，主轴电机向主轴传动箱输入动力，主轴传动箱的主轴旋转并结合驱动切削加工装置，其特征在于：所述切削加工装置包括：

C轴回转运动机构，其包括卡盘和尾座，所述卡盘固定在主轴传动箱的主轴上，卡盘与工件一端连接并带动工件旋转；所述尾座设置在工件另一端，尾座与卡盘相配合，以夹紧工件；

X轴直线运动机构，其包括X轴滚珠丝杆、X轴伺服电机和X轴托板，X轴滚珠丝杆与X轴伺服电机的输出轴连接，X轴托板与X轴滚珠丝杆上的螺母连接，X轴伺服电机带动X轴滚珠丝杆旋转，使得X轴托板在X轴方向上做直线运动；

Z轴直线运动机构，其包括Z轴伺服电机、Z轴滚珠丝杆和Z轴托板，Z轴伺服电机的输出轴与Z轴滚珠丝杆连接，Z轴托板与Z轴滚珠丝杆上的螺母连接，Z轴伺服电机带动Z轴滚珠丝杆旋转，使得Z轴托板在Z轴方向上做直线运动，所述X轴托板安装在Z轴托板上；

A轴回转运动机构，其包括回转刀台、刀架体、刀具和回转伺服电机，回转刀台固定在X轴托板上，随X轴托板在X轴方向上做直线运动；刀架体安装在回转刀台上，刀架体通过伺服电机带动做回转运动；刀具固定在刀架体上，刀具随刀架体的回转运动产生展成运动，对工件进行切削加工。

作为本实用新型的进一步改进，所述回转刀台内部安装有蜗轮，蜗轮的回转中心与刀架体的回转中心相同，所述回转伺服电机的输出轴连接有与蜗轮相啮合的蜗杆轴，回转伺服电机带动蜗杆轴旋转，蜗杆轴驱动蜗轮和刀架体做回转运动。

作为本实用新型的进一步改进，所述主轴传动箱上安装有用于反馈主轴旋转信息的主轴编码器。

作为本实用新型的进一步改进，所述主轴电机通过同步带带动主轴传动箱。

本实用新型与现有技术相比，优点在于：本实用新型结构巧妙合理，以四轴联动形式，让工件和刀具模仿蜗轮蜗杆的运动轨迹，进行平面二次包络蜗杆的切削加工，能够大大提高平面二次包络蜗杆的加工效率、加工精度和表面粗糙度。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图所示：实施例中的四轴联动数控车床主要由主轴电机1、皮带轮2、主轴传动箱3、主轴4、卡盘5、X轴滚珠丝杆6、X轴伺服电机7、X轴托板8、Z轴托板9、回转刀台10、刀架体11、刀具12、Z轴伺服电机13、Z轴丝杆14、回转伺服电机15、尾座16、工件17、蜗杆轴18、蜗轮19和主轴编码器20等零部件构成。

如图1所示，所述主轴电机1通过皮带2带动主轴传动箱3，向主轴传动箱3输入动力，主轴传动箱3的主轴4旋转并驱动切削加工装置。所述切削加工装置为四轴联动形式，共包括四个运动机构，分别为：C轴回转运动机构、X轴直线运动机构、Z轴直线运动机构和A轴回转运动机构，通过这四个运动机构的相互配合联动，完成平面二次包络蜗杆的切削加工。

所述C轴回转运动机构的结构如图1所示，其主要由卡盘5和尾座16组成，所述卡盘5固定在主轴传动箱3的主轴4上，卡盘5与工件17一端连接并带动工件17旋转；所述尾座16设置在工件17另一端，尾座16与卡盘5相配合，以夹紧工件17。

所述X轴直线运动机构的结构如图1所示，其主要由X轴滚珠丝杆6、X轴伺服电机7和X轴托板8组成，X轴滚珠丝杆6与X轴伺服电机7的输出轴连接，X轴托板8与X轴滚珠丝杆6上的螺母连接，X轴伺服电机7带动X轴滚珠丝杆6旋转，使得X轴托板8在X轴方向上做直线运动。

所述Z轴直线运动机构的结构如图1所示，其主要由Z轴伺服电机13、Z轴滚珠丝杆14和Z轴托板9组成，Z轴伺服电机13的输出轴与Z轴滚珠丝杆14连接，Z轴托板9与Z轴滚珠丝杆14上的螺母连接，Z轴伺服电机13带动Z轴滚珠丝杆14旋转，使得Z轴托板9在Z轴方向上做直线运动，所述X轴托板8安装在Z轴托板9上。

所述A轴回转运动机构的结构如图1所示，其主要由回转刀台10、刀架体11、刀具12和回转伺服电机15组成，回转刀台10固定在X轴托板8上，随X轴托板8在X轴方向上直线运动；刀架体11安装在回转刀台10上，所述回转刀台10内部安装有蜗轮19，蜗轮19的回转中心与刀架体11的回转中心相同，所述回转伺服电机15的输出轴连接有与蜗轮19相啮合的蜗杆轴18，回转伺服电机15带动蜗杆轴18旋转，蜗杆轴18驱动蜗轮19和刀架体11做回转运动；刀具12固定在刀架体11上，刀具12随刀架体11的回转运动产生展成运动，对工件17进行切削加工。所述展成运动是指刀具与工件之间加工时，产生的啮合运动。

展成法又称滚切法，是加工时切削工具与工件作相对展成运动，刀具和工件的瞬心线相互作纯滚动，两者之间保持确定的速比关系，所获得加工表面就是刀刃在这种运动中的包络面，齿轮加工中的滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿等均属展成法加工。有些切削加工兼有刀尖轨迹法和成形刀具法的特点，如螺纹车削。有时又称滚切法。

另外，所述主轴传动箱3上安装有用于反馈主轴4旋转信息的主轴编码器20，以便于数控车床的自动化控制。

本实用新型的工作过程和工作原理如下：

工作时，主轴电机1通过同步带轮2带动主轴传动箱3里的轴以及主轴4和卡盘5旋转，主轴编码器20提供主轴4旋转反馈信息，卡盘5和尾座16相互配合，夹持被加工的工件17两端，实现工件17的回转运动。

刀具12的进给由X轴直线运动机构、Z轴直线运动机构和A轴回转运动机构这三个运动机构控制其运动轨迹，刀具12固定在刀架体11上，刀架体11在回转刀台10上做回转运动，使刀具12在A轴方向上产生展成运动；回转刀台10固定在X轴托板8上，可以随X轴托板8在X轴方向上做直线运动，从而确定切削加工进给的深度（切削量）；X轴托板8安装在Z轴托板9上，可以随Z轴托板9在Z轴方向上做直线运动，从而调整平面二次包络蜗杆加工中心的轴线位置。

通过正确地编制各运动机构的运动参数，控制刀具12在X轴、Z轴和A轴三个轴方向的运动，以及控制工件17在C轴方向上的回转运动，实现工件17的展成加工，从而实现平面二次包络蜗杆的切削加工。

本实用新型是在数控车床的基础上更改刀架部分，实现刀具12的回转运动并结合X轴直线运动机构和Z轴直线运动机构的运动来实现四轴联动，让工件17和刀具12模仿蜗轮蜗杆的运动轨迹，进行平面二次包络蜗杆的切削加工，本四轴联动数控机床可以实现平面二次包络蜗杆快速加工，大大提高加工效率。

Claims

1.加工平面二次包络蜗杆的四轴联动数控车床，包括主轴电机（1）、主轴传动箱（3）和切削加工装置，主轴电机（1）向主轴传动箱（3）输入动力，主轴传动箱（3）的主轴（4）旋转并驱动切削加工装置，其特征及其加工装置包括：

C轴回转运动机构，其包括卡盘（5）和尾座（16），所述卡盘（5）固定在主轴传动箱（3）的主轴（4）上，卡盘（5）与工件（17）一端连接并带动工件（17）旋转；所述尾座（16）设置在工件（17）另一端，尾座（16）与卡盘（5）相配合，以夹紧工件（17）；

X轴直线运动机构，其包括X轴滚珠丝杆（6）、X轴伺服电机（7）和X轴托板（8），X轴滚珠丝杆（6）与X轴伺服电机（7）的输出轴连接，X轴托板（8）与X轴滚珠丝杆（6）上的螺母连接，X轴伺服电机（7）带动X轴滚珠丝杆（6）旋转，使得X轴托板（8）在X轴方向上直线运动；

Z轴直线运动机构，其包括Z轴伺服电机（13）、Z轴滚珠丝杆（14）和Z轴托板（9），Z轴伺服电机（13）的输出轴与Z轴滚珠丝杆（14）连接，Z轴托板（9）与Z轴滚珠丝杆（14）上的螺母连接，Z轴伺服电机（13）带动Z轴滚珠丝杆（14）旋转，使得Z轴托板（9）在Z轴方向上直线运动，所述X轴托板（8）安装在Z轴托板（9）上；

A轴回转运动机构，其包括回转刀台（10）、刀架体（11）、刀具（12）和回转伺服电机（15），回转刀台（10）固定在X轴托板（8）上，随X轴托板（8）在X轴方向上直线运动；刀架体安装在回转刀台（10）上，刀架体（11）通过伺服电机带动做回转运动；刀具（12）固定在刀架体（11）上，刀具（12）随刀架体（11）的回转运动产生展成运动，对工件（17）进行切削加工。

2.如权利要求1所述的加工平面二次包络蜗杆的四轴联动数控车床，其特征在于：所述回转刀台（10）内部安装有蜗轮（19），蜗轮（19）的回转中心与刀架体（11）的回转中心相同，所述回转伺服电机（15）的输出轴连接有与蜗轮（19）相啮合的蜗杆轴（18），回转伺服电机（15）带动蜗杆轴（18）旋转，蜗杆轴（18）驱动蜗轮（19）和刀架体（11）做回转运动。

3.如权利要求1所述的加工平面二次包络蜗杆的四轴联动数控车床，其特征在于：所述主轴传动箱（3）上安装有用于反馈主轴（4）旋转信息的主轴编码器（20）。

4.如权利要求1所述的加工平面二次包络蜗杆的四轴联动数控车床，其特征在于：所述主轴电机（1）通过皮带（2）带动主轴传动箱（3）。