CN202701520U - 一种滚铣复合加工机床 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种滚铣复合加工机床，包括床身、位于床身两侧的双立柱和辅助立柱、置于双立柱上的垂直驱动机构、位于双立柱和辅助立柱之间的并能在垂直驱动机构驱动下做垂直上下往复调整运动的滚铣机构、位于床身上的横向驱动机构、设置在横向驱动机构上并能在横向驱动机构驱动下做横向往复运动的回转盘、设置在回转盘上的纵向驱动机构、设置在纵向驱动机构上并能在纵向驱动机构的驱动下做纵向往复运动的工作台、设置在工作台上的工件定位夹持机构；以及控制系统。有如下优点：采用模块化设计理念，增强了机床的通用性；可根据工件材料及加工工艺的不同，选择不同的加工模式，实现铣滚削齿的调用及铣滚齿功能的复合。

Description

一种滚铣复合加工机床

技术领域

本实用新型涉及一种加工机床，尤其是涉及一种滚铣复合加工机床。

背景技术

目前齿轮加工方式从原理上划分主要有两类，即展成法加工和成形法加工；而展成法滚齿和成形法铣齿，是所述两种加工方式的最典型、最普遍应用；一般展成法滚齿在滚齿机上完成，而成形法铣齿在万能通用铣床上完成，目前市场上尚未有将展成法滚齿和成形法铣齿复合在同一台机床上加工的装备。

实用新型内容

本实用新型主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种具有能满足成形铣齿、展成滚齿的运动链、传动系统和机床布局方式，加强了机床的功用的一种滚铣复合加工机床。

本实用新型还有一目的是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种可根据工件材料及加工工艺的不同，选择不同的加工模式，实现铣滚齿的调用及铣滚齿功能的复合的一种滚铣复合加工机床。

本实用新型再有一目的是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种能提高齿轮的加工效率，节约设备投入经费，能实现一机多用，降低制造成本的一种滚铣复合加工机床。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种滚铣复合加工机床，其特征在于，包括床身、位于床身两侧的双立柱和辅助立柱、设置在床身上的主运动部件和进给运动部件、以及用于控制所述滚铣机构、纵向驱动机构以及自动分齿分度装置的控制系统；

所述主运动部件包括位于双立柱和辅助立柱之间的并能在一垂直驱动机构驱动下做垂直上下往复运动的滚铣机构、固定在双立柱上的主轴箱以及固定在主轴箱上的主电机，所述主轴箱内设有通过联轴器与主电机输出轴配接的输入传动轴、输出传动主轴以及减速齿轮副；

所述进给运动部件包括置于双立柱上的垂直驱动机构、位于床身上的横向驱动机构、设置在横向驱动机构上并能在横向驱动机构驱动下做横向往复运动的横向滑板，所述横向滑板上设置有回转盘、设置在回转盘上的纵向驱动机构、设置在纵向驱动机构上并能在纵向驱动机构的驱动下做纵向往复运动的工作台、设置在工作台上的工件定位夹持机构。

在上述的一种滚铣复合加工机床，所述垂直驱动机构与一个垂直丝杠螺母副配接的主轴箱，所述垂直丝杠螺母副顶端还设有垂直丝杠轴承以及与垂直丝杠螺母副的垂直丝杆配接的垂直手轮，所述传动主轴两端设有主轴锥孔，所述主轴箱内壁设有轴承孔，所述轴承孔内固定有圆锥滚子轴承，所述传动主轴两端通过圆锥滚子轴承架设在主轴箱内。

在上述的一种滚铣复合加工机床，所述滚铣机构包括一端与主轴箱固定另一端通过辅助支承连接座与辅助支柱固定的横梁、固定在横梁上并能沿横梁做往复移动的托架、以及一端与主轴箱通过主轴锥孔定位连接另一端与托架固定的刀杆，所述刀杆上设有用于滚铣工件的刀具，所述刀杆通过设置在其末端的刀杆光电旋转编码器与上述控制系统电连接。

在上述的一种滚铣复合加工机床，所述横向驱动机构包括设置在床身上的横向丝杆螺母副以及通过连接件与横向丝杆螺母副配接的横向手轮，所述横向丝杆螺母副的螺母固定在上述横向滑板上，横向丝杆螺母副的丝杆通过轴承支撑在床身上。

在上述的一种滚铣复合加工机床，所述纵向驱动机构包括固定在回转盘上的连接板、纵向丝杠螺母副以及设置在纵向丝杠螺母副的丝杆一端的纵向手轮，纵向丝杠螺母副的螺母固定在连接板上，纵向丝杠螺母副的丝杆两端通过支撑轴承与所述工作台固定，所述纵向手轮通过纵驱电机与纵向丝杠螺母副配接，所述纵驱电机双伸轴电机，纵驱电机一端输出轴与纵向手轮配接，另一端与纵向丝杠螺母副的丝杆配接，所述纵向丝杠螺母副另一端通过设置在其末端的进给丝杆编码器与上述控制系统电连接。

在上述的一种滚铣复合加工机床，所述工件定位夹持机构包括固定在工作台上尾座以及自动分齿分度装置，所述尾座和自动分齿分度装置之间设有用于夹持工件的夹具。

在上述的一种滚铣复合加工机床，所述自动分齿分度装置包括基座、设置在基座上的传动箱体、设置在传动箱体内的的分齿驱动电机以及与分齿驱动电机输出轴配接的蜗轮蜗杆副，上述夹具固定在所述蜗轮蜗杆副输出主轴上，所述蜗轮蜗杆副输出主轴设置有制动器，该蜗轮蜗杆副输出主轴还与一分齿主轴编码器连接，所述分齿主轴编码器与上述控制系统电连接。

在上述的一种滚铣复合加工机床，所述控制系统包括PLC控制器，I/O接口电路，以及分别通过I/O接口电路与控制器连接的驱动器、触摸屏、制动电路以及检测电路，所述制动电路与制动器电连接，所述检测电路分别与上述刀杆光电旋转编码器、进给丝杆编码器以及分齿主轴编码器电连接。

因此，本实用新型具有如下优点：1.采用模块化设计理念，增强了机床的通用性。本实用新型综合考虑了成形铣齿粗精加工、展成滚齿的加工特点，合理布置了具有能满足成形铣齿、展成滚齿的运动链，加强了机床的功用；2.可根据工件材料及加工工艺的不同，选择不同的加工模式，实现铣滚齿的调用及铣滚齿功能的复合。本实用新型主要包括两个系列：粗铣与精铣复合加工机床；粗铣与精滚复合加工机床，即用铣削功能对齿轮进行铣削加工，再用滚削功能对齿轮进行精加工；3.具有高效的铣齿粗加工、成形铣齿精加工与精密展成滚齿加工的复合功能，能提高齿轮的加工效率，节约设备投入经费，能实现一机多用，降低制造成本。

附图说明

图1是本实用新型的传动系统原理图。

图2是本实用新型的控制电路图。

图3是本实用新型的PLC与驱动器连接图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。图中，床身1、双立柱2、主轴箱3、垂直丝杠螺母副4、联轴器5、主电机6、减速齿轮副7、输出传动主轴8、垂直丝杠轴承9、垂直手轮10、主轴锥孔11、横梁12、刀杆13、尾座14、刀具15、工件16、夹具17、托架18、刀杆传感器19、蜗轮蜗杆副20、自动分齿装置21、制动器22、分齿主轴传感器23、辅助支承连接座24、辅助支柱25、控制系统26、分齿驱动电机27、进给丝杆传感器28、工作台29、纵向丝杠螺母副30、横向手轮31、横向丝杆螺母副32、回转盘33、纵向手轮34、横向滑板35、连接板36、输入传动轴37。

实施例：

首先介绍一下本实用新型的机械结构：如图1所示，包括床身1、位于床身1两侧的双立柱2和辅助立柱25、设置在床身1上的主运动部件和进给运动部件、以及用于控制所述滚铣机构、纵向驱动机构以及自动分齿分度装置21的控制系统26；

1.首先，介绍主运动部件。

主运动部件包括位于双立柱2和辅助立柱25之间的并能在一垂直驱动机构驱动下做垂直上下往复运动的滚铣机构、固定在双立柱2上的主轴箱3以及固定在主轴箱3上的主电机6，所述主轴箱3内设有通过联轴器5与主电机6输出轴配接的输入传动轴37、输出传动主轴8以及减速齿轮副7；

滚铣机构包括一端与主轴箱3固定另一端通过辅助支承连接座24与辅助支柱25固定的横梁12、固定在横梁12上并能沿横梁12做往复移动的托架18、以及一端与主轴箱3通过主轴锥孔定位连接另一端与托架18固定的刀杆13，所述刀杆13上设有用于滚铣工件的刀具15，所述刀杆13通过设置在其末端的刀杆光电旋转编码器19与上述控制系统26电连接。

2.其次介绍进给运动部件。

进给运动部件包括置于双立柱2上的垂直驱动机构、位于床身1上的横向驱动机构、设置在横向驱动机构上并能在横向驱动机构驱动下做横向往复运动的横向滑板35，所述横向滑板35上设置有回转盘33、设置在回转盘33上的纵向驱动机构、设置在纵向驱动机构上并能在纵向驱动机构的驱动下做纵向往复运动的工作台29、设置在工作台29上的工件定位夹持机构。

垂直驱动机构与一个垂直丝杠螺母副4配接的主轴箱3，所述垂直丝杠螺母副4顶端还设有垂直丝杠轴承9以及与垂直丝杠螺母副4的垂直丝杆配接的垂直手轮10，所述传动主轴8两端设有主轴锥孔11，所述主轴箱3内壁设有轴承孔，所述轴承孔内固定有圆锥滚子轴承，所述传动主轴8两端通过圆锥滚子轴承架设在主轴箱3内。

横向驱动机构包括设置在床身1上的横向丝杆螺母副32以及通过连接件与横向丝杆螺母副32配接的横向手轮31，所述横向丝杆螺母副32的螺母固定在上述横向滑板35上，横向丝杆螺母副32的丝杆通过轴承支撑在床身1上。

纵向驱动机构包括固定在回转盘33上的连接板36、纵向丝杠螺母副30以及设置在纵向丝杠螺母副30的丝杆一端的纵向手轮34，纵向丝杠螺母副30的螺母固定在连接板36上，纵向丝杠螺母副30的丝杆两端通过支撑轴承与所述工作台29固定，所述纵向手轮34通过纵驱电机与纵向丝杠螺母副30配接，所述纵驱电机双伸轴电机，纵驱电机一端输出轴与纵向手轮34配接，另一端与纵向丝杠螺母副30的丝杆配接，所述纵向丝杠螺母副30另一端通过设置在其末端的进给丝杆编码器28与上述控制系统26电连接。

3.其他的结构部件。

工件定位夹持机构包括固定在工作台29上尾座14以及自动分齿分度装置21，所述尾座14和自动分齿分度装置21之间设有用于夹持工件16的夹具17。

自动分齿分度装置21包括基座、设置在基座上的传动箱体、设置在传动箱体内的的分齿驱动电机27以及与分齿驱动电机27输出轴配接的蜗轮蜗杆副20，上述夹具17固定在所述蜗轮蜗杆副20输出主轴上，所述蜗轮蜗杆副20输出主轴设置有制动器22，该蜗轮蜗杆副20输出主轴还与一分齿主轴编码器23连接，所述分齿主轴编码器23与上述控制系统26电连接。

4.最后介绍一下控制系统。

控制系统26包括PLC控制器，I/O接口电路，以及分别通过I/O接口电路与控制器连接的驱动器、触摸屏、制动电路以及检测电路，所述制动电路与制动器22电连接，所述检测电路分别与上述刀杆光电旋转编码器19、进给丝杆编码器28以及分齿主轴编码器23电连接。

下面介绍本实用新型控制系统26的具体结构，如图1所示，控制系统26包括PLC控制器，I/O接口电路，以及分别通过I/O接口电路与控制器连接的驱动器、触摸屏、制动电路以及检测电路，所述制动电路与制动器22电连接，所述检测电路分别与上述刀杆传感器19、进给丝杆传感器28以及分齿主轴传感器23电连接。安装在主轴上的刀杆传感器19检测主轴转速；由安装在横向进给运动丝杠上的进给丝杆传感器28检测工作台位移；由安装在自动分度装置21上的分齿主轴传感器23进行分齿检测。光电旋转编码器的信号输入给控制系统，由控制系统处理后输出脉冲信号，控制分齿驱动电机驱动分度头转动，用于完成工件加工。

下面介绍一下本实用新型的工作原理以及流程：

参见图2，一种滚铣复合加工机床的控制系统电路图，控制系统由PLC，触摸屏，电机，驱动器，编码器，开关，指示灯，蜂鸣器等构成。PLC根据位移检测装置提供的机床工作台位移信息向驱动器输出信号，驱动器控制机床实时自动分度装置的步进电机或伺服电机。分度加工过程中，机床工作台的运动位置、速度、方向由位移检测转转检测，并将检测信号输入PLC，PLC按照触摸屏上设定的工作模式、分度参数和起始条件进行实时处理和运算，运算结果和指令送入驱动器来控制步进电机或伺服电机的运行。步进电机或伺服电机经过传动机构驱动分度主轴，然后通过工件夹持机构带动工件进行实时自动分度。

参见图3，由于PLC的输出电压是24V，而电机驱动器的电压为5V，两者不兼容，同时由于电机驱动器是电流信号控制，因此只要设法改变电流状态，通过外接限流电阻的方法。驱动器和PLC输出有其各自的特性，如下：

驱动器选择DMDT68A和DMD403A，两者输入参数一致如下：

（1）DMDT68A/DMD403A输入限流电阻270Ω，有效安全电流6~30mA2PLC输入限流电阻3.3KΩ，PLC Y000，Y001作定位指令时需高速响应，使用10~100mA的电流为安全有效电流。

驱动器输入逻辑电流为I_min=6mA，I_class=10mA，I_max=30mA，而当PLCY000，Y001作高速口时，使用10~100mA安全有效电流输出，于是有：

$\frac{24V}{R+R^{\′}+2700}\∈[10\mathrm{mA}~30\mathrm{mA}]$

由上式即得：

800Ω≤R+R′≤2400Ω

考虑裕量应取I位于15mA~20mA较为合适，可取R=1000Ω，此时

$I=\frac{24V}{1270\mathrm{\Ω}}=18.9\mathrm{mA}\∈[10\mathrm{mA}~30\mathrm{mA}]$

由上述驱动器和PLC的特性可以得出

$10\mathrm{mA}\≤\frac{24V}{R}\≤100\mathrm{mA},$

$6\mathrm{mA}\≤\frac{24V}{R}\≤30\mathrm{mA},$

所以回路中总电阻R满足：

$10\mathrm{mA}\≤\frac{24V}{R}\≤30\mathrm{mA},$

即：

800Ω≤R≤2400Ω，

取电流15mA，则

所以：R=1330Ω。

由上面的计算可以推得串联一个1KΩ的电阻和一个变阻器，这个即可满足PLC和驱动器两者对脉冲电流的要求。并且，这样也可以通过对3296变阻的调节方便的调节电机的相关性能，便于调试。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了床身1、双立柱2、主轴箱3、垂直丝杠螺母副4、联轴器5、主电机6、减速齿轮副7、输出传动主轴8、垂直丝杠轴承9、垂直手轮10、主轴锥孔11、横梁12、刀杆13、尾座14、刀具15、工件16、夹具17、托架18、刀杆传感器19、蜗轮蜗杆副20、自动分齿装置21、制动器22、分齿主轴传感器23、辅助支承连接座24、辅助支柱25、控制系统26、分齿驱动电机27、进给丝杆传感器28、工作台29、纵向丝杠螺母副30、横向手轮31、横向丝杆螺母副32、回转盘33、纵向手轮34、横向滑板35、连接板36、输入传动轴37等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (8)

1.一种滚铣复合加工机床，其特征在于，包括床身(1)、位于床身(1)两侧的双立柱(2)和辅助立柱(25)、设置在床身(1)上的主运动部件和进给运动部件、以及用于控制所述滚铣机构、纵向驱动机构以及自动分齿分度装置(21)的控制系统(26)；

所述主运动部件包括位于双立柱(2)和辅助立柱(25)之间的并能在一垂直驱动机构驱动下做垂直上下往复运动的滚铣机构、固定在双立柱(2)上的主轴箱(3)以及固定在主轴箱(3)上的主电机（6），所述主轴箱(3)内设有通过联轴器（5）与主电机（6）输出轴配接的输入传动轴（37）、输出传动主轴（8）以及减速齿轮副（7）；

所述进给运动部件包括置于双立柱(2)上的垂直驱动机构、位于床身(1)上的横向驱动机构、设置在横向驱动机构上并能在横向驱动机构驱动下做横向往复运动的横向滑板（35），所述横向滑板（35）上设置有回转盘(33)、设置在回转盘(33)上的纵向驱动机构、设置在纵向驱动机构上并能在纵向驱动机构的驱动下做纵向往复运动的工作台(29)、设置在工作台(29)上的工件定位夹持机构。

2.根据权利要求1所述的一种滚铣复合加工机床，其特征在于，所述垂直驱动机构与一个垂直丝杠螺母副（4）配接的主轴箱（3），所述垂直丝杠螺母副（4）顶端还设有垂直丝杠轴承（9）以及与垂直丝杠螺母副（4）的垂直丝杆配接的垂直手轮（10），所述传动主轴（8）两端设有主轴锥孔（11），所述主轴箱（3）内壁设有轴承孔，所述轴承孔内固定有圆锥滚子轴承，所述传动主轴（8）两端通过圆锥滚子轴承架设在主轴箱(3)内。

3.根据权利要求2所述的一种滚铣复合加工机床，其特征在于，所述滚铣机构包括一端与主轴箱(3)固定另一端通过辅助支承连接座（24）与辅助支柱（25）固定的横梁（12）、固定在横梁（12）上并能沿横梁（12）做往复移动的托架（18）、以及一端与主轴箱(3)通过主轴锥孔定位连接另一端与托架（18）固定的刀杆（13），所述刀杆（13）上设有用于滚铣工件的刀具（15），所述刀杆（13）通过设置在其末端的刀杆光电旋转编码器（19）与上述控制系统(26)电连接。

4.根据权利要求3所述的一种滚铣复合加工机床，其特征在于，所述横向驱动机构包括设置在床身(1)上的横向丝杆螺母副（32）以及通过连接件与横向丝杆螺母副（32）配接的横向手轮（31），所述横向丝杆螺母副（32）的螺母固定在上述横向滑板（35）上，横向丝杆螺母副（32）的丝杆通过轴承支撑在床身（1）上。

5.根据权利要求4所述的一种滚铣复合加工机床，其特征在于，所述纵向驱动机构包括固定在回转盘(33)上的连接板（36）、纵向丝杠螺母副（30）以及设置在纵向丝杠螺母副（30）的丝杆一端的纵向手轮（34），纵向丝杠螺母副（30）的螺母固定在连接板（36）上，纵向丝杠螺母副（30）的丝杆两端通过支撑轴承与所述工作台(29)固定，所述纵向手轮（34）通过纵驱电机与纵向丝杠螺母副（30）配接，所述纵驱电机双伸轴电机，纵驱电机一端输出轴与纵向手轮（34）配接，另一端与纵向丝杠螺母副（30）的丝杆配接，所述纵向丝杠螺母副（30）另一端通过设置在其末端的进给丝杆编码器（28）与上述控制系统(26)电连接。

6.根据权利要求5所述的一种滚铣复合加工机床，其特征在于，所述工件定位夹持机构包括固定在工作台（29）上尾座（14）以及自动分齿分度装置(21)，所述尾座（14）和自动分齿分度装置(21)之间设有用于夹持工件（16）的夹具（17）。

7.根据权利要求6所述的一种滚铣复合加工机床，其特征在于，所述自动分齿分度装置(21)包括基座、设置在基座上的传动箱体、设置在传动箱体内的的分齿驱动电机（27）以及与分齿驱动电机（27）输出轴配接的蜗轮蜗杆副（20），上述夹具(17)固定在所述蜗轮蜗杆副（20）输出主轴上，所述蜗轮蜗杆副（20）输出主轴设置有制动器（22），该蜗轮蜗杆副（20）输出主轴还与一分齿主轴编码器（23）连接，所述分齿主轴编码器（23）与上述控制系统(26)电连接。

8.根据权利要求7所述的一种滚铣复合加工机床，其特征在于，所述控制系统(26)包括PLC控制器，I/O接口电路，以及分别通过I/O接口电路与控制器连接的驱动器、触摸屏、制动电路以及检测电路，所述制动电路与制动器（22）电连接，所述检测电路分别与上述刀杆光电旋转编码器（19）、进给丝杆编码器（28）以及分齿主轴编码器（23）电连接。

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