CN205147499U - 数控高效精密齿条磨床 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种数控高效精密齿条磨床，包括床身、横向导轨、纵向导轨、立柱、工作台和磨头拖板，所述磨头拖板上设有主磨头和修整器，所述主磨头上安装有砂轮，所述修整器上安装有用于修整砂轮的金钢滚轮，磨头拖板安装在立柱上、并可相对立柱上下移动，立柱安装在横向导轨上、并可相对横向导轨横向移动，横向导轨安装在床身上，工作台安装在纵向导轨上、并可相对纵向导轨纵向移动，纵向导轨可转动地安装在床身上。本实用新型能够在齿条毛坯上一次全切深走刀，以迅速获得精确的形状并达到高精度加工尺寸，且本实用新型代替了现有技术中由多台加工设备组合构成的加工机组，从而大幅度节能，且大大提高齿条加工效率。

Description

数控高效精密齿条磨床

技术领域

本实用新型涉及一种磨床，特别是涉及一种用于加工各种齿形等的数控高效精密齿条磨床。

背景技术

随着机械手、各种数控设备的迅速发展，精密齿条替代滚珠丝杆势在必行；同时，在汽车制造领域中，随着汽车转向摇臂轴扇形齿、汽车转向齿条、活塞中齿、汽车齿轮齿条搓刀、高精密CNC虎钳、摆线轮等零件的市场需求量的剧增，为此，迫切希望有一种新的先进的齿条制造技术来替代原来落后的老工艺。

在传统机械齿条成形加工领域中，须在成形铣刀或成形车刀进行预成形加工后，再用成形砂轮精磨才能获得齿条的所需加工形状和尺寸精度；所以，传统机械齿条成形加工设备是由铣床(或车床)、磨床、以及工具磨削(为修磨成形刀具而配套)的三台机床共同构成的机组；因此，传统机械齿条成形加工设备投资高、能耗大、操作人员多、加工效率不高，故是机械成形加工领域中的老大难题。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种生产效率高且大幅度节能的数控高效精密齿条磨床。

为实现上述目的，本实用新型提供一种数控高效精密齿条磨床，包括床身、横向导轨、纵向导轨、立柱、工作台和磨头拖板，所述磨头拖板上设有主磨头和修整器，所述主磨头上安装有砂轮，所述修整器上安装有金钢滚轮，该金钢滚轮的外周面上设有用于修整砂轮的磨削成形齿，所述磨头拖板安装在立柱上、并可相对立柱上下移动，所述立柱安装在横向导轨上、并可相对横向导轨横向移动，所述横向导轨安装在床身上，所述工作台安装在纵向导轨上、并可相对纵向导轨纵向移动，所述纵向导轨可转动地安装在床身上；还包括控制器、修整器移动量电子尺、垂向进给量电子尺、横向进给量电子尺、纵向进给量电子尺和用于测量工作台转动角度的角度传感器，所述修整器移动量电子尺、垂向进给量电子尺、横向进给量电子尺、纵向进给量电子尺和角度传感器都与控制器相连接，所述修整器移动量电子尺包括设在修整器上的标尺和设在磨头拖板上的定尺，所述垂向进给量电子尺包括设在磨头拖板上的标尺和设在立柱上的定尺，所述横向进给量电子尺包括设在立柱上的标尺和设在横向导轨上的定尺，所述纵向进给量电子尺包括设在工作台上的标尺和设在纵向导轨上的定尺。

进一步地，所述修整器包括修整器轴，所述金刚滚轮固定在修整器轴上，所述磨头拖板上安装有修整器支座，修整器支座上安装有修整器拖板和修整器移动电机，所述修整器拖板上安装有修整器驱动电机，所述修整器驱动电机通过传动机构与修整器轴相连接、并带动修整器轴转动，所述修整器移动电机通过丝杆螺母机构与修整器相连接、并带动修整器上下移动。

优选地，所述主磨头包括磨头主轴，所述砂轮固定在磨头主轴上，所述磨头拖板上安装有主电机，所述主电机通过传动机构与磨头主轴相连接、并带动磨头主轴旋转。

优选地，所述立柱上安装有垂直进给电机，该垂直进给电机通过丝杆螺母机构与磨头拖板相连接、并带动磨头拖板上下移动。

优选地，所述横向导轨上安装有横向进给电机，该横向进给电机通过丝杆螺母机构与立柱相连接、并带动立柱横向移动。

进一步地，所述纵向导轨上安装有纵向进给电机，该纵向进给电机通过丝杆螺母机构与工作台相连接、并带动工作台纵向移动；所述工作台的下端设有导轨座，所述纵向导轨与导轨座相配合，所述导轨座沿纵向导轨纵向移动。

进一步地，所述纵向导轨设在一小床身上，所述小床身的下端还设有转向台，所述小床身和转向台中设有一上下延伸的转向轴，该转向轴与转向台键连接；所述转向台上安装有螺旋角转动电机，所述螺旋角转动电机的输出轴与一减速箱相连接，该减速箱的输出轴通过传动机构与转向轴相连接、并带动转向轴转动。

优选地，所述传动机构包括主动皮带轮、从动皮带轮、以及用于连接主动皮带轮和从动皮带轮的传动带，所述修整器驱动电机的输出轴或主电机的输出轴或减速箱的输出轴固定在主动皮带轮中，所述修整器轴或磨头主轴或转向轴固定在从动皮带轮中。

进一步地，所述转向轴的下端安装有推力轴承，转向轴与转向台之间设有轴套。

优选地，所述砂轮的轴线方向与立柱沿横向导轨的横向移动方向相垂直。

如上所述，本实用新型涉及的数控高效精密齿条磨床，具有以下有益效果：

本实用新型能够在齿条毛坯上毋需预成形、一次全切深走刀，以迅速获得精确的形状并达到高精度加工尺寸，且本实用新型代替了现有技术中由多台加工设备组合构成的加工机组，从而大幅度节能，且大大提高齿条加工效率。

附图说明

图1为本实用新型的主视图。

图2为本实用新型的侧视图。

图3为本实用新型的俯视图。

图4为本实用新型中纵向导轨与工作台的连接示意图。

图5为图4的仰视图。

图6为图5的A-A向剖视图。

元件标号说明

1床身

2横向导轨

3纵向导轨

32转向台

4立柱

5工作台

51导轨座

6磨头拖板

61主磨头

62修整器

7砂轮

8金钢滚轮

9传动机构

10主电机

11横向进给电机

12纵向进给电机

13螺旋角转动电机

14转向轴

15推力轴承

16轴套

17横向丝杆

18纵向丝杆

19减速箱

20齿条夹具

21修整器移动量电子尺

22垂向进给量电子尺

23横向进给量电子尺

24纵向进给量电子尺

25角度传感器

26小床身

27修整器拖板

28挡块

29夹块

30修整器支座

31角度检测盘

具体实施方式

如图1至图3所示，本实用新型提供一种数控高效精密齿条磨床，包括床身1、横向导轨2、纵向导轨3、立柱4、工作台5和磨头拖板6，所述磨头拖板6上设有主磨头61和修整器62，所述主磨头61上安装有砂轮7，所述修整器62上安装有金钢滚轮8，该金钢滚轮8的外周面上设有用于修整砂轮7的磨削成形齿，且磨削成形齿与待加工齿条的待加工齿相对应，所述磨头拖板6安装在立柱4上、并可相对立柱4沿Z方向上下移动，所述立柱4安装在横向导轨2上、并可相对横向导轨2沿X方向横向移动，所述横向导轨2安装在床身1上，所述工作台5安装在纵向导轨3上、并可相对纵向导轨3沿Y方向纵向移动，所述纵向导轨3可转动地安装在床身1上，所述砂轮7的轴线方向与立柱4沿横向导轨2的横向移动方向相垂直。

进一步地，本申请涉及的数控高效精密齿条磨床在四个运动方向和一个转动方向上都配置有电子尺，从而组成闭环控制，实现磨床的联动补偿，特别是修整器的修整量补偿和齿距补偿。如图1至图3所示，还包括控制器、修整器移动量电子尺21、垂向进给量电子尺22、横向进给量电子尺23、纵向进给量电子尺24和用于测量工作台5转动角度的角度传感器25，所述修整器移动量电子尺21、垂向进给量电子尺22、横向进给量电子尺23、纵向进给量电子尺24和角度传感器25都与控制器相连接。所述修整器移动量电子尺21包括设在修整器62上的标尺和设在磨头拖板6上的定尺，用于检测修整器62在Z方向上下移动的移动量；所述垂向进给量电子尺22包括设在磨头拖板6上的标尺和设在立柱4上的定尺，用于检测磨头拖板6沿立柱4在Z方向上下移动的垂直进给量；所述横向进给量电子尺23包括设在立柱4上的标尺和设在横向导轨2上的定尺，用于检测立柱4沿横向导轨2在X方向横向移动的横向进给量；所述纵向进给量电子尺24包括设在工作台4上的标尺和设在纵向导轨3上的定尺，用于检测工作台4沿纵向导轨3在Y方向纵向移动的纵向进给量。所述修整器移动量电子尺21、垂向进给量电子尺22、横向进给量电子尺23、纵向进给量电子尺24可以采用磁栅尺或光栅尺等，由于磁栅尺具有精度高、价格低等优点，故本申请中采用磁栅尺，以进一步降低磨床成本；采用磁栅尺后，对应地，所述定尺为磁栅尺，所述标尺为与磁栅尺相配合的磁头。

上述数控高效精密齿条磨床中，工作台5上安装有齿条夹具20，齿条夹具20上固定有待加工的齿条毛坯、齿轮毛坯等，齿条夹具20的上端一侧设有挡块28，另一侧设有夹块29。加工齿条毛坯时，磨头拖板6带动砂轮7相对于立柱4上下移动，立柱4带动磨头拖板6和砂轮7相对于横向导轨2横向移动，工作台5带动齿条毛坯相对于砂轮7纵向移动，故砂轮7与齿条毛坯之间可在三个方向上来回移动；同时，纵向导轨3可相对于床身1转动，故纵向导轨3可根据齿条的螺旋角进行角度调整；之后，通过砂轮7磨削齿条毛坯，实现在齿条毛坯上一次全切深走刀即可迅速获得精确的形状、并达到高精度尺寸的要求，故本申请涉及的数控高效精密齿条磨床颠覆了传统的机械齿条成形加工，无需预成形加工，从而大大提高齿条的加工效率。另外，本实用新型为一台设备，相对于现有技术中由三台机械加工设备组合而成的机组而言，本申请大大降低了设备成本，从而大幅度地节能，并能节省一定的人力资源。同时，在砂轮7对毛坯的磨削过程中，金刚滚轮8可同时修整砂轮7，其不影响砂轮7磨削毛坯，故可提高磨削效率。更进一步地，本申请通过控制器、修整器移动量电子尺21、垂向进给量电子尺22、横向进给量电子尺23、纵向进给量电子尺24和角度传感器25的相互配合组成了闭环控制，实现了机床在四个运动方向上的联动补偿，故机床的定位精度高，是一台五轴的数控成形磨床。

进一步地，如图2所示，所述修整器62包括修整器轴，所述金刚滚轮8固定在修整器轴上，磨头拖板6上安装有修整器支座30，修整器支座30上安装有修整器拖板27和修整器移动电机，所述修整器拖板27上安装有修整器驱动电机，所述修整器驱动电机通过传动机构9与修整器轴相连接、并带动修整器轴转动，从而带动安装在修整器轴上的金钢滚轮8相对于砂轮7转动；所述修整器移动电机通过丝杆螺母机构与修整器62相连接、并带动修整器62沿Z方向上下移动，从而带动安装在修整器轴上的金钢滚轮8相对于砂轮7沿Z方向上下移动，进而修整砂轮7。用于连接修整器驱动电机和修整器轴的传动机构9包括主动皮带轮、从动皮带轮、以及用于连接主动皮带轮和从动皮带轮的传动带，主动皮带轮固定在修整器驱动电机的输出轴的端部，从动皮带轮和金钢滚轮8分别固定在修整器轴的两端。用于连接修整器移动电机和修整器62的丝杆螺母机构包括与修整器移动电机的输出轴固定连接的垂直丝杆和固定在修整器62上的螺母，垂直丝杆与螺母相配合构成丝杆螺母副。

优选地，见图2，所述主磨头61包括磨头主轴，所述磨头拖板6上安装有主电机10，所述主电机10通过传动机构9与磨头主轴相连接、并带动磨头主轴旋转，从而带动安装在磨头主轴上的砂轮7旋转。用于连接主电机10和磨头主轴的传动机构9包括主动皮带轮、从动皮带轮、以及用于连接主动皮带轮和从动皮带轮的传动带，主动皮带轮固定在主电机10的输出轴的端部，从动皮带轮和砂轮7分别固定在磨头主轴的两端。

优选地，所述立柱4上安装有垂直进给电机，该垂直进给电机通过丝杆螺母机构与磨头拖板6相连接、并带动磨头拖板6上下移动，从而带动砂轮7一起相对于立柱4上下移动。用于连接垂直进给电机和磨头拖板6的丝杆螺母机构包括与垂直进给电机的输出轴固定连接的垂直丝杆和固定在磨头拖板6上的螺母，垂直丝杆与螺母相配合构成丝杆螺母副。

优选地，如图1和图3所示，所述横向导轨2上安装有横向进给电机11，该横向进给电机11通过丝杆螺母机构与立柱4相连接、并带动立柱4横向移动，从而带动磨头拖板6和砂轮7一起相对于横向导轨2横向移动。用于连接横向进给电机11和立柱4的丝杆螺母机构包括与横向进给电机11的输出轴固定连接的横向丝杆17和固定在立柱4上的螺母，横向丝杆17与螺母相配合构成丝杆螺母副。

进一步地，如图3所示，所述纵向导轨3上安装有纵向进给电机12，该纵向进给电机12通过丝杆螺母机构与工作台5相连接、并带动工作台5纵向移动，从而带动齿条夹具20和齿条毛坯一起相对于纵向导轨3纵向移动；为了保证工作台5纵向移动的稳定性，如图6所示，所述工作台5的下端设有导轨座51，所述纵向导轨3与导轨座51相配合，所述导轨座51沿纵向导轨3纵向移动。用于连接纵向进给电机12和工作台5的丝杆螺母机构包括与纵向进给电机12的输出轴固定连接的纵向丝杆18和固定在工作台5上的螺母，纵向丝杆18与螺母相配合构成丝杆螺母副。

进一步地，如图4至图6所示，所述纵向导轨3设在一小床身26上，所述小床身26的下端还设有转向台32，所述小床身26和转向台32中设有一上下延伸的转向轴14，该转向轴14与转向台32键连接；所述转向台32上安装有螺旋角转动电机13，所述螺旋角转动电机13的输出轴与一减速箱19相连接，该减速箱19的输出轴通过传动机构9与转向轴14相连接、并带动转向轴14转动，从而带动小床身26、纵向导轨3、工作台5、齿条夹具20和毛坯一起相对于床身1、立柱4和砂轮7转动。用于连接减速箱19和转向轴14的传动机构9包括主动皮带轮、从动皮带轮、以及用于连接主动皮带轮和从动皮带轮的传动带，减速箱19的输出轴固定在主动皮带轮中，转向轴14固定在从动皮带轮中。优选地，所述角度传感器25设在小床身26上，所述转向轴14上安装有与角度传感器25相配合的角度检测盘31。

进一步地，所述转向轴14的下端安装有推力轴承15，转向轴14与小床身26之间设有轴套16，以限制转向轴14的轴向移动。

综上所述，本实用新型涉及的数控高效精密齿条磨床具有以下有益效果：

1、主磨头61刚度高、运转精度高、线速度高，故齿条的加工精度高；

2、齿条的螺旋角通过纵向导轨3的转动进行调整；

3、金钢滚轮8安装在修整器62上，并可相对于砂轮7径向运动，故金钢滚轮8对砂轮7进行修整，通过修整器移动量电子尺21和垂向进给量电子尺22的数值进行砂轮修整量的连续及时补偿，且金刚滚轮8对砂轮7的修整不影响砂轮7对齿条的磨削工作，进而提高生产效率；

4、相对于现有技术中砂轮7的磨削加工齿依靠机床三轴运动完成修整的技术方案而言，本申请中，砂轮7外周面上的磨削加工齿依靠金钢滚轮8磨削一次修整成形，故效率高、精度高、修整周期短；

5、本申请能够实现连续修整并连续及时补偿，在磨削齿条的过程中，修整器能够连续修整砂轮7，故使得砂轮7始终保持锋利状态，又保持加工尺寸的一致性，因此磨削效率得到大大提高，砂轮7的消耗更低；

6、本申请也可实现间隙式修整，在每次定量磨损后，能够自动修整并进行修整器修整量联动补偿和齿距联动补偿，且是在退刀过程中同时进行，故不会增加辅助工时；

7、本申请应用范围广，可用于加工直齿、斜齿等。

所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

Claims (10)

1.一种数控高效精密齿条磨床，其特征在于：包括床身(1)、横向导轨(2)、纵向导轨(3)、立柱(4)、工作台(5)和磨头拖板(6)，所述磨头拖板(6)上设有主磨头(61)和修整器(62)，所述主磨头(61)上安装有砂轮(7)，所述修整器(62)上安装有金钢滚轮(8)，该金钢滚轮(8)的外周面上设有用于修整砂轮(7)的磨削成形齿，所述磨头拖板(6)安装在立柱(4)上、并可相对立柱(4)上下移动，所述立柱(4)安装在横向导轨(2)上、并可相对横向导轨(2)横向移动，所述横向导轨(2)安装在床身(1)上，所述工作台(5)安装在纵向导轨(3)上、并可相对纵向导轨(3)纵向移动，所述纵向导轨(3)可转动地安装在床身(1)上；还包括控制器、修整器移动量电子尺(21)、垂向进给量电子尺(22)、横向进给量电子尺(23)、纵向进给量电子尺(24)和用于测量工作台(5)转动角度的角度传感器(25)，所述修整器移动量电子尺(21)、垂向进给量电子尺(22)、横向进给量电子尺(23)、纵向进给量电子尺(24)和角度传感器(25)都与控制器相连接，所述修整器移动量电子尺(21)包括设在修整器(62)上的标尺和设在磨头拖板(6)上的定尺，所述垂向进给量电子尺(22)包括设在磨头拖板(6)上的标尺和设在立柱(4)上的定尺，所述横向进给量电子尺(23)包括设在立柱(4)上的标尺和设在横向导轨(2)上的定尺，所述纵向进给量电子尺(24)包括设在工作台(4)上的标尺和设在纵向导轨(3)上的定尺。

2.根据权利要求1所述的数控高效精密齿条磨床，其特征在于：所述修整器(62)包括修整器轴，所述金钢滚轮(8)固定在修整器轴上，所述磨头拖板(6)上安装有修整器支座(30)，修整器支座(30)上安装有修整器拖板(27)和修整器移动电机，所述修整器拖板(27)上安装有修整器驱动电机，所述修整器驱动电机通过传动机构(9)与修整器轴相连接、并带动修整器轴转动，所述修整器移动电机通过丝杆螺母机构与修整器(62)相连接、并带动修整器(62)上下移动。

3.根据权利要求1所述的数控高效精密齿条磨床，其特征在于：所述主磨头(61)包括磨头主轴，所述砂轮(7)固定在磨头主轴上，所述磨头拖板(6)上安装有主电机(10)，所述主电机(10)通过传动机构(9)与磨头主轴相连接、并带动磨头主轴旋转。

4.根据权利要求1所述的数控高效精密齿条磨床，其特征在于：所述立柱(4)上安装有垂直进给电机，该垂直进给电机通过丝杆螺母机构与磨头拖板(6)相连接、并带动磨头拖板(6)上下移动。

5.根据权利要求1所述的数控高效精密齿条磨床，其特征在于：所述横向导轨(2)上安装有横向进给电机(11)，该横向进给电机(11)通过丝杆螺母机构与立柱(4)相连接、并带动立柱(4)横向移动。

6.根据权利要求1所述的数控高效精密齿条磨床，其特征在于：所述纵向导轨(3)上安装有纵向进给电机(12)，该纵向进给电机(12)通过丝杆螺母机构与工作台(5)相连接、并带动工作台(5)纵向移动；所述工作台(5)的下端设有导轨座(51)，所述纵向导轨(3)与导轨座(51)相配合，所述导轨座(51)沿纵向导轨(3)纵向移动。

7.根据权利要求1所述的数控高效精密齿条磨床，其特征在于：所述纵向导轨(3)设在一小床身(26)上，所述小床身(26)的下端还设有转向台(32)，所述小床身(26)和转向台(32)中设有一上下延伸的转向轴(14)，该转向轴(14)与转向台(32)键连接；所述转向台(32)上安装有螺旋角转动电机(13)，所述螺旋角转动电机(13)的输出轴与一减速箱(19)相连接，该减速箱(19)的输出轴通过传动机构(9)与转向轴(14)相连接、并带动转向轴(14)转动。

8.根据权利要求2或3或7所述的数控高效精密齿条磨床，其特征在于：所述传动机构(9)包括主动皮带轮、从动皮带轮、以及用于连接主动皮带轮和从动皮带轮的传动带，所述修整器驱动电机的输出轴或主电机(10)的输出轴或减速箱(19)的输出轴固定在主动皮带轮中，所述修整器轴或磨头主轴或转向轴(14)固定在从动皮带轮中。

9.根据权利要求7所述的数控高效精密齿条磨床，其特征在于：所述转向轴(14)的下端安装有推力轴承(15)，转向轴(14)与转向台(32)之间设有轴套(16)。

10.根据权利要求1所述的数控高效精密齿条磨床，其特征在于：所述砂轮(7)的轴线方向与立柱(4)沿横向导轨(2)的横向移动方向相垂直。