CN203917945U - 一种直驱式零传动滚齿机刀具主轴装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直驱式零传动滚齿机刀具主轴装置，包括刀杆拉杆、高精度编码器、角接触轴承组、电机连接座、连轴结、空心伺服电机、刀具主轴、双向推力轴承、圆柱滚子轴承、挡圈、刀杆、刀杆托架、刀具主轴箱体、平键和精密锁紧螺母；所述刀具主轴箱体上设有刀具主轴，所述刀具轴内设有刀杆拉杆和刀杆；所述刀具主轴外侧设置有空心伺服电机转子、空心伺服电机定子、连轴结、高精度编码器、角接触轴承组a、角接触轴承组b、双向推力轴承和刀杆托架；所述刀具主轴设置为旋转轴；所述连轴结通过平键与所述刀具主轴连接；本新型采用伺服电机直接驱动方式，零传动直驱结构设计，排除了累积误差与分度误差产生，全闭环数控加工精度高。

Description

一种直驱式零传动滚齿机刀具主轴装置

技术领域

本实用新型涉及一种滚齿机技术设备领域，特别涉及一种直驱式零传动滚齿机刀具主轴装置。

背景技术

齿轮是机械运动技术装备中关键基础性部件，各行各业中均有广泛的应用。而滚齿机则是齿轮加工中使用最多的主要齿轮加工机床，其中刀具主轴是滚齿机关键重要部件之一。随着现代科学技术的不断发展，对各类齿轮加工滚齿机提出了越来越高的要求，主要体现在数控、高效、高精度和环保加工等方面。

传统滚齿机的刀具主轴，其托座安装在主轴滑板座的滑动导轨上，主轴滑板座安装在刀架壳体的滑动导轨上，因此，这种两级滑动导轨副的刀具主轴结构造成刀具芯轴与刀架壳体定位安装面之间的距离偏大，使切削力引起的颠覆力矩过大，滚齿精度偏低；其次，还造成刀具主轴的结构复杂，组合精度差；再次，现有滚齿机的主轴多采用滑动轴承结构，在使用中特别容易磨损，从而常因主轴精度的降低和保持性差而导致滚齿机不能承受重载荷的切削条件。

综上所述，传统滚齿机的刀具主轴存在着结构复杂、组合精度低、工艺性差、切削过程中承受颠覆力矩大、加工精度偏低等缺陷。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种直驱式零传动滚齿机刀具主轴装置，针对现有技术中存在的不足，本实用新型刀具主轴采用伺服电机直接驱动方式，同时将与工件加工精度与分度精度相关的齿轮传动部件均省略掉，通过零传动直驱结构设计，从根本上排除了滚齿加工过程中，累积误差与分度误差的产生与累积问题，因此提高了工件加工精度，简化了结构、工艺性能好。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种直驱式零传动滚 齿机刀具主轴装置，包括刀杆锁紧螺母、刀杆拉杆、高精度编码器、轴承盖a、角接触轴承组a、轴承盖b、电机连接座、连轴结、空心伺服电机转子、空心伺服电机定子、刀具主轴、盖板、精密锁紧螺母、轴承盖c、角接触轴承组b、外隔套a、双向推力轴承、黄油杯、外隔套b、圆柱滚子轴承、挡圈、轴承盖d、刀杆、刀垫、轴承盖e、角接触轴承组c、刀具压紧套、轴承盖f、压紧螺母、油封组、刀杆托架、油封、内隔套b、内隔套a、套圈、刀具主轴箱体、平键和精密锁紧螺母，其特征在于：

所述刀具主轴箱体上设置有刀具主轴，所述刀具主轴为空心轴，所述刀具空心轴内设置有刀杆拉杆和刀杆，所述刀杆与刀杆拉杆之间为螺接；所述刀具主轴外侧设置有空心伺服电机转子、空心伺服电机定子、连轴结、高精度编码器、角接触轴承组a、角接触轴承组b、双向推力轴承、角接触轴承组c和刀杆托架。

所述刀具主轴设置为旋转轴，由所述空心伺服电机转子通过所述连轴结直接驱动。所述刀具主轴的实际圆周位置由同轴高精度编码器确定。

所述空心伺服电机转子的一端靠紧在所述刀具主轴对应的台阶面上，所述空心伺服电机转子的另一端与所述连轴结固定，所述连轴结通过精密锁紧螺母锁紧，所述连轴结通过平键与所述刀具主轴连接，实现所述空心伺服电机转子与所述刀具主轴的连接。

所述空心伺服电机定子的一端靠紧在所述刀具主轴箱体预留的台阶面上，所述空心伺服电机定子的另一端通过所述电机连接座安装在所述刀具主轴箱体上。

所述刀具主轴的前端与所述刀具主轴箱体之间安装有角接触轴承组b、外隔套a、内隔套a、双向推力轴承、外隔套b、内隔套b、圆柱滚子轴承；所述圆柱滚子轴承的内孔为圆锥面，所述刀具主轴与之对应的部分为相配合的圆锥面；所述圆柱滚子轴承与所述刀具主轴之间的配合公差由所述挡圈调整；所述精密锁紧螺母通过所述套圈对所述圆柱滚子轴承的轴向预紧。

以上设置的轴承组承受径向力与轴向力，受力结构好，可使所述刀具主轴具有高的回转精度。

所述电机连接座设置有用于所述刀具主轴后端支承的角接触轴承组a、 轴承盖a、轴承盖b及对应的氟胶油封。

所述圆柱滚子轴承的外端设置有轴承盖d，所述轴承盖d与所述刀具主轴的前端设置有氟胶油封。

所述角接触轴承组b的后端设置有轴承盖c。

所述刀具主轴箱体上设置有添加润滑脂的黄油杯。

所述刀杆的尾端设有刀杆托架，所述刀杆托架上设置有刀具压紧套、角接触轴承组c、轴承盖e、轴承盖f、油封组、压紧螺母。

所述刀杆通过刀杆拉杆拉紧，所述刀杆上可安装相同孔径的不同规格的滚刀，安装孔径不相同的滚刀时需更换对应的刀杆和刀垫。

更换所述刀杆时向下旋转刀杆锁紧螺母，取下压紧螺母，取下刀杆托架，再松开刀杆拉杆。

本新型应用内装式电机即直驱技术，所述刀具主轴采用空心伺服电机直接套装在所述刀具主轴上，所述刀具主轴尾部同轴安装一个位置高精度编码器反馈所述刀具主轴位置。反馈元件直接检测滚刀位置，构成了真正意义的全闭环。

所述的刀具主轴采用伺服电机直接驱动方式，将与工件加工精度与分度精度相关的齿轮传动部件均省略掉，因此从根本上排除了滚齿加工过程中，累积误差与分度误差的产生与累积问题，是提高工件加工精度的根本措施。

本新型具有高效率，刀具主轴采用高精度高速轴承且无中间传动环节，使其主轴速度直接取决于其直驱电机的转速，本发明中采用的直驱电机速度达到3000rpm；高转速可以把现代刀具的高速性能淋漓尽致地发挥出来，从而获得很高的生产效率。Speedcore(速切王)纳米涂层滚刀切削线速度可达到350m/min，硬质合金滚刀线速度可达到300m/min，比传统卧式滚齿机床效率成倍提高。

所述的刀具主轴选用空心伺服电机，均采用轴套装与高精度位置编码器或光栅尺检测位置信号，确保驱动与信号采集反馈的实时性和精确性。所述的刀具主轴直驱式零传动设计构成了工件与刀具之间不存在任何机械传动元件，真正意义上实现了零传动，因此才能使位置编码器检测信号实 现实时传送与反馈，才能实现控制系统的全闭环数据控制。

采用直驱结构零传动，从根本上消除了累积误差环节，使工件的加工精度提高；优化设计使机械结构大幅度简化；由于直驱和优化设计，使反馈元件直接检测滚刀轴实时信号，构成真正意义上的全闭环数控系统，使本新型拥有理想的加工精度；由于采用了直驱零传动技术，使本新型的运行稳定性大大提高，从而可以实施高速运行和干切加工；加工的齿轮产品表面质量优良。

通过上述技术方案，本实用新型技术方案的有益效果是：所述刀具主轴装置采用伺服电机直接驱动方式，同时将与工件加工精度与分度精度相关的齿轮传动部件均省略掉，通过零传动直驱结构设计，从根本上排除了滚齿加工过程中，累积误差与分度误差的产生与累积问题，因此提高了工件加工精度，简化了结构、工艺性能好，实现了全闭环数据控制、加工切削效率高、滚齿加工精度高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所公开的一种直驱式零传动滚齿机刀具主轴装置结构示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

1.刀杆锁紧螺母 2.刀杆拉杆 3.高精度编码器 4.轴承盖a

5.角接触轴承组a 6.轴承盖b 7.电机连接座 8.连轴结

9.空心伺服电机转子 10.空心伺服电机定子 11.刀具主轴 12.盖板

13.精密锁紧螺母 14.轴承盖c 15.角接触轴承组b 16.外隔套a

17.双向推力轴承 18.黄油杯 19.外隔套b 20.圆柱滚子轴承

21.挡圈 22.轴承盖d 23.刀杆 24.刀垫

25.轴承盖e 26.角接触轴承组c 27.刀具压紧套 28.轴承盖f

29.压紧螺母 30.油封组 31.刀杆托架 32.油封

33.内隔套b 34.内隔套a 35.套圈 36刀具主轴箱体

37.平键 38.精密锁紧螺母

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

根据图1，本实用新型提供了一种直驱式零传动滚齿机刀具主轴装置，包括刀杆锁紧螺母1、刀杆拉杆2、高精度编码器3、轴承盖a4、角接触轴承组a5、轴承盖b6、电机连接座7、连轴结8、空心伺服电机转子9、空心伺服电机定子10、刀具主轴11、盖板12、精密锁紧螺母13、轴承盖c14、角接触轴承组b15、外隔套a16、双向推力轴承17、黄油杯18、外隔套b19、圆柱滚子轴承20、挡圈21、轴承盖d22、刀杆23、刀垫24、轴承盖e25、角接触轴承组c26、刀具压紧套27、轴承盖f28、压紧螺母29、油封组30、刀杆托架31、油封32、内隔套b33、内隔套a34、套圈35、刀具主轴箱体36、平键37和精密锁紧螺母38。

所述刀具主轴箱体36上设置有刀具主轴11，所述刀具主轴为空心轴，所述刀具空心轴内设置有刀杆拉杆2和刀杆23；所述刀具主轴外侧设置有空心伺服电机转子9、空心伺服电机定子10、连轴结8、高精度编码器3、角接触轴承组a5、角接触轴承组b15、双向推力轴承17、角接触轴承组c26和刀杆托架31。

所述刀具主轴11设置为旋转轴，由所述空心伺服电机转子9通过所述连轴结8直接驱动。所述刀具主轴11的实际圆周位置由同轴高精度编码器3确定。

所述空心伺服电机转子9的一端靠紧在所述刀具主轴11对应的台阶面 上，所述空心伺服电机转子9的另一端与所述连轴结8固定，所述连轴结8通过精密锁紧螺母38锁紧，所述连轴结8通过平键37与所述刀具主轴11连接，实现所述空心伺服电机转子9与所述刀具主轴11的连接。

所述空心伺服电机定子10的一端靠紧在所述刀具主轴箱体36预留的台阶面上，所述空心伺服电机定子10的另一端通过所述电机连接座7安装在所述刀具主轴箱体36上。

所述刀具主轴11的前端与所述刀具主轴箱体36之间安装有角接触轴承组b15、外隔套a16、内隔套a34、双向推力轴承17、外隔套b19、内隔套b33、圆柱滚子轴承20。所述圆柱滚子轴承20的内孔为圆锥面，所述刀具主轴11与之对应的部分为相配合的圆锥面；所述圆柱滚子轴承20与所述刀具主轴11之间的配合公差由挡圈21调整；所述精密锁紧螺母13通过所述套圈35对所述圆柱滚子轴承的轴向预紧。

以上设置的轴承组承受径向力与轴向力，受力结构好，可使所述刀具主轴11具有高的回转精度。

所述电机连接座7设置有用于所述刀具主轴11后端支承的角接触轴承组a5、轴承盖a4、轴承盖b6及对应的氟胶油封。

所述圆柱滚子轴承20的外端设置有轴承盖d22，所述轴承盖d22与所述刀具主轴11的前端设置有氟胶油封32。

所述角接触轴承组b15的后端设置有轴承盖c14。

所述刀具主轴箱体36上设置有添加润滑脂的黄油杯18。

所述刀杆23的尾端设有刀杆托架31，所述刀杆托架31上设置有刀具压紧套27、角接触轴承组c26、轴承盖e25、轴承盖f28、油封组30、压紧螺母29。

所述刀杆23通过刀杆拉杆2拉紧，所述刀杆23上可安装相同孔径的不同规格的滚刀，安装孔径不相同的滚刀时需更换对应的刀杆23和刀垫24。

更换所述刀杆23时向下旋转刀杆锁紧螺母1，取下压紧螺母29，取下刀杆托架31，再松开刀杆拉杆2。

通过上述具体实施例，本实用新型的有益效果是：所述刀具主轴装置 采用伺服电机直接驱动方式，同时将与工件加工精度与分度精度相关的齿轮传动部件均省略掉，通过零传动直驱结构设计，从根本上排除了滚齿加工过程中，累积误差与分度误差的产生与累积问题，因此提高了工件加工精度，简化了结构、工艺性能好，实现了全闭环数据控制、加工切削效率高、滚齿加工精度高。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种直驱式零传动滚齿机刀具主轴装置，其特征在于，包括刀杆锁紧螺母、刀杆拉杆、高精度编码器、轴承盖a、角接触轴承组a、轴承盖b、电机连接座、连轴结、空心伺服电机转子、空心伺服电机定子、刀具主轴、盖板、精密锁紧螺母、轴承盖c、角接触轴承组b、外隔套a、双向推力轴承、黄油杯、外隔套b、圆柱滚子轴承、挡圈、轴承盖d、刀杆、刀垫、轴承盖e、角接触轴承组c、刀具压紧套、轴承盖f、压紧螺母、油封组、刀杆托架、油封、内隔套b、内隔套a、套圈、刀具主轴箱体、平键和精密锁紧螺母；所述刀具主轴箱体上设置有刀具主轴，所述刀具主轴为空心轴，所述刀具空心轴内设置有刀杆拉杆和刀杆，所述刀杆与刀杆拉杆之间为螺接；所述刀具主轴外侧设置有空心伺服电机转子、空心伺服电机定子、连轴结、高精度编码器、角接触轴承组a、角接触轴承组b、双向推力轴承、角接触轴承组c和刀杆托架；所述刀具主轴设置为旋转轴，由所述空心伺服电机转子通过所述连轴结直接驱动；所述刀具主轴的实际圆周位置由同轴高精度编码器确定；所述空心伺服电机转子的一端靠紧在所述刀具主轴对应的台阶面上，所述空心伺服电机转子的另一端与所述连轴结固定，所述连轴结通过精密锁紧螺母锁紧，所述连轴结通过平键与所述刀具主轴连接，实现所述空心伺服电机转子与所述刀具主轴的连接；所述空心伺服电机定子的一端靠紧在所述刀具主轴箱体预留的台阶面上，所述空心伺服电机定子的另一端通过所述电机连接座安装在所述刀具主轴箱体上。

2.根据权利要求1所述的一种直驱式零传动滚齿机刀具主轴装置，其特征在于，所述刀具主轴的前端与所述刀具主轴箱体之间安装有角接触轴承组b、外隔套a、内隔套a、双向推力轴承、外隔套b、内隔套b、圆柱滚子轴承；所述圆柱滚子轴承的内孔为圆锥面，所述刀具主轴与之对应的部分为相配合的圆锥面；所述圆柱滚子轴承与所述刀具主轴之间的配合公差由所述挡圈调整；所述精密锁紧螺母通过所述套圈对所述圆柱滚子轴承的轴向预先锁紧。

3.根据权利要求1所述的一种直驱式零传动滚齿机刀具主轴装置，其特征在于，所述电机连接座设置有角接触轴承组a、轴承盖a、轴承盖b及对应的氟胶油封。

4.根据权利要求1所述的一种直驱式零传动滚齿机刀具主轴装置，其特征在于，所述刀杆的尾端设有刀杆托架，所述刀杆托架上设置有刀具压紧套、角接触轴承组c、轴承盖e、轴承盖f、油封组、压紧螺母。

5.根据权利要求1所述的一种直驱式零传动滚齿机刀具主轴装置，其特征在于，所述刀杆通过刀杆拉杆拉紧，所述刀杆上可安装相同孔径的不同规格的滚刀。

6.根据权利要求1所述的一种直驱式零传动滚齿机刀具主轴装置，其特征在于，所述刀具主轴采用空心伺服电机直接套装在所述刀具主轴上，所述刀具主轴尾部同轴安装一个位置高精度编码器反馈所述刀具主轴位置，反馈元件直接检测滚刀位置，构成了真正意义的全闭环控制。