專利名稱：數控滾齒機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機加工設備，具體涉及數控滾齒機。
背景技術：
齒輪傳動在機械設備中應用廣泛,齒輪的加工一般采用滾齒機完成。為了提高加工效率，目前的齒輪加工多采用數控滾齒機進行。現有的數控滾齒機分為兩種類型
一種是在普通的機械式滾齒機上進行改裝，將機械式滾齒機上的普通電機更換成伺服電機或步進電機，各軸傳動鏈還是通過齒輪等機械部件傳動，這類滾齒機在加工精度上沒 有提高，只是適當的降低工人操作勞動強度；
另一種全自動數控滾齒機，有部分軸是通過伺服電機傳動的，各軸傳動鏈中多級齒輪等機械部件傳動有所簡化，但還是采用機械式傳動較多。當加工個別質數齒的齒輪時，分度不便計算，不便于加工。另外，采用機械式傳動，傳動誤差大、傳動精度低、加工速度慢、設備故障率高、維修復雜。再有，工件夾緊、頂緊采用液壓或手動，操作不方便且液壓部分易造成液壓油泄漏，造成環(huán)境污染。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是解決數控滾齒機傳動誤差大、加工精度低的問題。為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是提供一種數控滾齒機，包括機座以及用驅動工件旋轉的第一主軸箱和驅動滾刀旋轉的第二主軸箱，所述第一主軸箱固定在所述機座上且第一主軸箱內的第一主軸沿X方向設置，所述第二主軸箱通過滾刀平移旋轉裝置設置在所述機座上，且所述第二主軸箱內的第二主軸沿Z軸方向設置，所述滾刀平移旋轉裝置包括可沿X軸方向平移的X軸拖板機構、可沿Y軸方向平移的Y軸拖板機構、可沿Z軸方向平移的Z軸拖板機構以及驅動第二主軸箱在YZ平面內轉動的第三主軸箱，X軸拖板機構、Y軸拖板機構和Z軸拖板機構分別由絲杠螺母機構驅動且絲杠螺母機構中的絲杠與伺服電機通過拖板聯(lián)軸器直接連接，所述第二主軸通過主軸聯(lián)軸器與第二伺服電機直接連接。在上述方案中，所述X軸拖板機構包括X軸拖板座、X軸伺服電機和由X軸絲杠、X軸螺母組成的X軸滾珠絲桿傳動副，X軸拖板座通過X軸導軌副滑動設置在機座上，X軸伺服電機與機座固定且輸出軸與X軸絲杠連接固定，X軸螺母與X軸拖板座固定。在上述方案中，所述X軸拖板座的底面與所述底座的上表面之間的間隙為O. I O. 2mm，所述X軸拖板座的底面上設有環(huán)形密封槽，所述環(huán)形密封槽內裝有橡膠密封圈。在上述方案中，所述Y軸拖板機構包括Y軸拖板座、Y軸伺服電機和由Y軸絲杠、Y軸螺母組成的Y軸滾珠絲桿傳動副，Y軸拖板座通過Y軸導軌副滑動設置在X軸拖板座上，Y軸伺服電機固定在X軸拖板座上且輸出軸與Y軸絲杠連接固定，Y軸螺母與Y軸拖板座固定。
在上述方案中，所述Y軸拖板座的底面與所述X軸拖板座上表面之間的間隙為O. I O. 2mm，所述Y軸拖板座的底面上設有環(huán)形密封槽，所述環(huán)形密封槽內裝有橡膠密封圈。在上述方案中，所述第三主軸箱固定在所述Y軸拖板座上，第三主軸轉動設置在所述第三主軸箱內，第三電機固定在第三主軸箱內且輸出軸上固定連接一個蝸桿，第三主軸上固定設有蝸輪，蝸桿與蝸輪相互嚙合；
所述Z軸拖板機構包括Z軸拖板座、Z軸伺服電機和由Z軸絲杠、Z軸螺母組成的Z軸滾珠絲桿傳動副，Z軸拖板座固定在第三主軸的端部，Z軸伺服電機固定在Z軸拖板座上且輸出軸與Z軸絲杠連接固定，Z軸螺母與第二主軸箱固定，第二主軸箱通過Z軸導軌副滑動設置在Z軸拖板座上。在上述方案中，所述第二主軸箱的底面與所述Z軸拖板座外表面之間的間隙為 O.I O. 2mm，所述第二主軸箱的底面上設有環(huán)形密封槽，所述環(huán)形密封槽內裝有橡膠密封圈。在上述方案中，所述機座上設有向下傾斜的排屑槽。在上述方案中，所述第三主軸箱內設有氣動頂緊裝置，所述氣動頂緊裝置包括第三主軸鎖緊盤、鎖緊氣缸座和多個鎖緊氣缸，第三主軸鎖緊盤固定在第三主軸的伸出端部，鎖緊氣缸座固定在第三主軸箱上，鎖緊氣缸分別固定在鎖緊氣缸座內，鎖緊氣缸的活塞桿端部固定設有鎖緊塊，鎖緊塊與第三主軸鎖緊盤相對設置且沿第三主軸鎖緊盤的周向均布。在上述方案中，所述蝸桿通過偏心軸套轉動設置在所述第三主軸箱內。本發(fā)明，驅動滾刀旋轉的第二主軸與伺服電機直接連接，滾刀通過絲杠螺母機構沿X、Y、Z軸平移，并且絲杠螺母機構中的絲杠與相應的伺服電機直接連接，因此，最大限度地減小了傳動誤差大，提高了齒輪的加工精度。


圖I為本發(fā)明的結構示意 圖2為本發(fā)明的側視 圖3為本發(fā)明中驅動裝置的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作出詳細的說明。如圖I、圖2和圖3所示，本發(fā)明提供的數控滾齒機，在機座I上設有驅動工件旋轉的第一主軸箱2 (其中的第一主軸21沿X軸方向設置)、驅動滾刀旋轉的第二主軸箱3 (其中的第二主軸31沿Z軸方向設置)以及驅動第二主軸箱3按加工要求沿X、Y、Z軸方向平移和在YZ平面內轉動的滾刀平移旋轉裝置。X、Y、Z軸在空間內兩兩垂直，X軸沿左右方向設置，Y軸沿前后方向設置，Z軸沿上、下方向設置。滾刀平移旋轉裝置包括可沿X軸方向平移的X軸拖板機構、可沿Y軸方向平移的Y軸拖板機構、可沿Z軸方向平移的Z軸拖板機構以及驅動第二主軸箱3在YZ平面內轉動的第三主軸箱4 (其中的第三主軸41沿X軸方向設置)。X軸拖板機構通過X軸導軌副滑動設置在機座I上，Y軸拖板機構通過Y軸導軌副滑動設置在Y軸拖板機構上，第三主軸箱4固定在Y軸拖板機構，Z軸拖板機構固定在第三主軸上，第二主軸箱3通過Z軸導軌副滑動設置在Z軸拖板機構上。再請參見圖1，第一主軸箱2固定設置在機座I的左部，第一主軸21沿X軸方向轉動設置在第一主軸箱2內，并通過設置在第一主軸箱2內的第一伺服電機22和第一齒輪組23驅動其轉動。第一主軸21為空心軸，其右伸出端設有伸縮夾緊式工件夾頭24，伸縮夾緊式工件夾頭24為標準件，其右端的工作部具有錐度，周邊設有等分槽，待加工的工件(齒輪毛坯)裝夾在伸縮夾緊式工件夾頭24的工作部上，伸縮夾緊式工件夾頭24與穿裝在第一主軸21內的夾緊拉桿25連接，夾緊拉桿25通過平面軸承與固定在第一主軸箱2內的第一氣缸26連接，伸縮夾緊式工件夾頭24隨第一氣缸26的伸縮松開或夾緊待加工工件。具體地說，當第一氣缸26的活塞桿縮回時，通過夾緊拉桿25使伸縮夾緊式工件夾頭24夾緊待加工的工件；反之，當第一氣缸26的活塞桿伸出時，通過夾緊拉桿25使伸縮夾緊式工件夾頭24松開待加工的工件。由于夾緊拉桿25與第一氣缸26的活塞桿通過平面軸承連接，因此， 第一主軸21旋轉時,第一氣缸26不會一起旋轉。第一主軸21的轉速由控制系統(tǒng)依據第二主軸31的轉速根據齒輪展成法加工原理自動計算確定。機座I的右部固定設有尾座8，尾座8上設有尾座頂尖81，尾座頂尖81與第一主軸21同軸相對設置，尾座頂尖81由第二氣缸82驅動可沿其軸向伸縮移動，頂住或松開待加工工件的回轉中心，第二氣缸82固定在尾座8上，其活塞桿與尾座頂尖81通過平面軸承連接。再請參見圖2、圖3，X軸拖板機構包括X軸拖板座51、X軸伺服電機52和由X軸絲杠53、X軸螺母54組成的X軸滾珠絲桿傳動副，X軸拖板座51通過X軸導軌副55滑動設置在機座I上，并且，X軸拖板座51的底面與底座I的上表面基本貼平(二者之間的間隙為O. I O. 2mm)。X軸拖板座51的底面上設有環(huán)形密封槽，密封槽內裝有橡膠密封圈，從而可以防止鐵屑等異物從X軸拖板座51的底面與底座I的上表面之間的間隙進入X軸導軌副55及底座I的內部。X軸伺服電機52與機座I固定，X軸伺服電機52的輸出軸與X軸絲杠53通過聯(lián)軸器直接連接固定，X軸螺母54與X軸拖板座51固定，這樣，當X軸伺服電機52轉動時，通過由X軸絲杠53、X軸螺母54組成的X軸滾珠絲桿傳動副帶動X軸拖板座51沿X軸方向左右平移，實現在齒輪加工時滾刀沿工件的軸向移動。Y軸拖板機構包括Y軸拖板座61、Y軸伺服電機62和由Y軸絲杠63、Υ軸螺母64組成的Y軸滾珠絲桿傳動副，Y軸拖板座61通過Y軸導軌副65滑動設置在X軸拖板座51上。Y軸拖板座61的底面與X軸拖板座51上表面基本貼平(二者之間的間隙為O. I O. 2mm),Y軸拖板座61的底面上設有環(huán)形密封槽，密封槽內裝有橡膠密封圈，從而可以防止鐵屑等異物從Y軸拖板座61的底面與X軸拖板座51的上表面之間的間隙進入Y軸導軌副65及X軸拖板座51的內部。Y軸伺服電機62與X軸拖板座51固定，Y軸伺服電機62的輸出軸與Y軸絲杠63通過聯(lián)軸器直接連接固定，Y軸螺母64與Y軸拖板座61固定，這樣，當Y軸伺服電機62轉動時，通過由Y軸絲杠63、Y軸螺母64組成的Y軸滾珠絲桿傳動副帶動Y軸拖板座61沿Y軸方向平移，實現在齒輪加工時滾刀沿工件的徑向移動。Z軸拖板機構包括Z軸拖板座71、Z軸伺服電機72和由Z軸絲杠73、Z軸螺母74組成的Z軸滾珠絲桿傳動副。Z軸拖板座71固定在第三主軸41的端部，Z軸伺服電機72與Z軸拖板座71固定，Z軸伺服電機72的輸出軸與Z軸絲杠73通過聯(lián)軸器直接連接固定，Z軸螺母74與第二主軸箱3固定，第二主軸箱3通過Z軸導軌副滑動設置在Z軸拖板座71上。第二主軸箱3的底面與Z軸拖板座71左側表面基本貼平(二者之間的間隙為O. I
O.2_)，第二主軸箱3的底面上設有環(huán)形密封槽，密封槽內裝有橡膠密封圈，從而可以防止鐵屑等異物從第二主軸箱3的底面與Z軸拖板座71的外表面之間的間隙進入Z軸導軌副及Z軸拖板座71的內部。第三主軸箱4固定在Y軸拖板座61上，第三主軸41轉動設置在第三主軸箱4內，第三伺服電機42固定在第三主軸箱4內，其輸出軸上連接一個蝸桿43，第三主軸41上固定設有蝸輪44，蝸桿43與蝸輪44相互嚙合。當第三電機42轉動時，蝸桿43帶動蝸輪44轉動，從而使第三主軸41轉動。蝸桿43通過偏心軸套45轉動設置在第三主軸箱4內，通過轉動偏心軸套45可以調整蝸桿43與蝸輪44的中心距，使轉動更平穩(wěn)。 當Z軸伺服電機72轉動時，通過由Z軸絲杠73、Z軸螺母74組成的Z軸滾珠絲桿傳動副帶動第二主軸箱3沿Z軸方向平移。同時，第三主軸41的轉動也可以改變第二主軸31與豎直方向的夾角，從而實現了齒輪加工時滾刀和齒輪螺旋角的改變。第二主軸31沿Z軸方向轉動設置在第二主軸箱3內，第二伺服電機36固定在第二主軸箱3上并通過聯(lián)軸器與第二主軸31直接連接，第二主軸31的下伸出端安裝有滾刀軸，滾刀軸上安裝有滾刀32。第二主軸31的下方設有支座33，支座33固定在第二主軸箱3上，支座33內轉動設有后頂緊軸34，滾刀軸的下端固定有錐度墊片35，后頂緊軸34轉動設置在支座33內。支座33滑動設置在第二主軸箱3上，并通過絲杠、螺母機構可沿Z軸方向上下移動，后頂緊軸34向上運動，其頂面上的內錐孔頂在錐度墊片35的外圓錐面上，將滾刀軸頂緊在第二主軸31上，于是，第二伺服電機轉動時帶動第二主軸31轉動，進而帶動滾刀軸及滾刀轉動，在齒輪加工時進行切削。第三主軸箱4內設有氣動頂緊裝置，氣動頂緊裝置包括第三主軸鎖緊盤46、鎖緊氣缸座47、四個鎖緊氣缸48，第三主軸鎖緊盤46固定在第三主軸41的右端部，隨第三主軸41 一起轉動，鎖緊氣缸座47固定在第三主軸箱4的右端，四個鎖緊氣缸48分別固定在鎖緊氣缸座47內，鎖緊氣缸48的活塞桿端部固定設有鎖緊塊49，鎖緊塊49與第三主軸鎖緊盤46的右端面相對且沿第三主軸鎖緊盤46的周向均布。當第三主軸41轉動到指定角度時，鎖緊氣缸48的活塞桿伸出，帶動鎖緊塊49將第三主軸鎖緊盤46頂緊，于是第三主軸41停止轉動；當第三主軸41需要轉動時，鎖緊氣缸48的活塞桿縮回，帶動鎖緊塊49離開第三主軸鎖緊盤46，于是第三主軸41就可以轉動了。本發(fā)明中，底座I的前面設有向下傾斜的排屑槽，加工時切屑能自動排出。底座I上還設有護罩，護罩將第一、第二、第三主軸箱2、3、4以及滾刀移動裝置封裝，并且護罩上設有前活動門，前活動門采用鉸鏈機構，關閉時保證與護罩的前平面平齊，外形美觀。 本發(fā)明中采用的電腦數控系統(tǒng)是一種多軸聯(lián)動數控滾齒機控制系統(tǒng)，電腦采用直觀介面輸入，電腦系統(tǒng)內已設置加工各種齒輪、鏈輪等產品的加工基本程式。根據加工產品的類型，在電腦里選擇零件的類型，再在類型欄內填入相應的加工參數即可自動生成加工程序進行加工。如加工圓柱齒輪，先選擇加工類型圓柱齒輪，再在類型欄內填入齒數、模數、螺旋角度、刀具外徑、刀具螺旋角等參數即可。在填入齒輪基本參數時，電腦介面上會自動生產相應齒輪齒形，更直觀明確。操作簡單、方便。本發(fā)明提供的數控滾齒機，可以用來加工直齒、斜齒圓柱齒輪，直齒圓錐齒輪、蝸輪，鏈輪、同步帶輪等，同現有產品相比，具有如下突出的優(yōu)點
(1)X、Y、Z三軸伺服電機與三軸滾珠絲桿采用聯(lián)軸器直連，無傳動間隙、傳動誤差，加工精度高、響應速度快、提高加工效率。(2)第二伺服電機與第二主軸直聯(lián)，無傳動間隙，保證齒輪展成加工時的精度。(3) X軸拖板座51的底面與底座I的上表面基本貼平，Y軸拖板座61的底面與X軸拖板座51上表面基本貼平，第二主軸箱3的底面與Z軸拖板座71外表面基本貼平，并且，在它們的接觸面之間設置橡膠密封圈，從而可以有效防止鐵屑等異物進入相應的導軌副和滾珠絲桿傳動副內部。 本發(fā)明不局限于上述最佳實施方式，任何人應該得知在本發(fā)明的啟示下作出的結構變化，凡是與本發(fā)明具有相同或相近的技術方案，均落入本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.數控滾齒機，包括機座以及用驅動工件旋轉的第一主軸箱和驅動滾刀旋轉的第二主軸箱，所述第一主軸箱固定在所述機座上且第一主軸箱內的第一主軸沿X方向設置，所述第二主軸箱通過滾刀平移旋轉裝置設置在所述機座上，且所述第二主軸箱內的第二主軸沿Z軸方向設置，其特征在于所述滾刀平移旋轉裝置包括可沿X軸方向平移的X軸拖板機構、可沿Y軸方向平移的Y軸拖板機構、可沿Z軸方向平移的Z軸拖板機構以及驅動第二主軸箱在YZ平面內轉動的第三主軸箱，X軸拖板機構、Y軸拖板機構和Z軸拖板機構分別由絲杠螺母機構驅動且絲杠螺母機構中的絲杠與伺服電機通過拖板聯(lián)軸器直接連接，所述第二主軸通過主軸聯(lián)軸器與第二伺服電機直接連接。
2.如權利要求I所述的數控滾齒機，其特征在于，所述X軸拖板機構包括X軸拖板座、X軸伺服電機和由X軸絲杠、X軸螺母組成的X軸滾珠絲桿傳動副，X軸拖板座通過X軸導軌副滑動設置在機座上，X軸伺服電機與機座固定且輸出軸與X軸絲杠連接固定，X軸螺母與X軸拖板座固定。
3.如權利要求2所述的數控滾齒機，其特征在于，所述X軸拖板座的底面與所述底座的上表面之間的間隙為O. I O. 2mm，所述X軸拖板座的底面上設有環(huán)形密封槽，所述環(huán)形密封槽內裝有橡膠密封圈。
4.如權利要求2所述的數控滾齒機，其特征在于，所述Y軸拖板機構包括Y軸拖板座、Y軸伺服電機和由Y軸絲杠、Y軸螺母組成的Y軸滾珠絲桿傳動副，Y軸拖板座通過Y軸導軌副滑動設置在X軸拖板座上，Y軸伺服電機固定在X軸拖板座上且輸出軸與Y軸絲杠連接固定，Y軸螺母與Y軸拖板座固定。
5.如權利要求4所述的數控滾齒機，其特征在于，所述Y軸拖板座的底面與所述X軸拖板座上表面之間的間隙為O. I O. 2mm，所述Y軸拖板座的底面上設有環(huán)形密封槽，所述環(huán)形密封槽內裝有橡膠密封圈。
6.如權利要求4所述的數控滾齒機，其特征在于， 所述第三主軸箱固定在所述Y軸拖板座上，第三主軸轉動設置在所述第三主軸箱內，第三電機固定在第三主軸箱內且輸出軸上固定連接一個蝸桿，第三主軸上固定設有蝸輪，蝸桿與蝸輪相互嚙合； 所述Z軸拖板機構包括Z軸拖板座、Z軸伺服電機和由Z軸絲杠、Z軸螺母組成的Z軸滾珠絲桿傳動副，Z軸拖板座固定在第三主軸的端部，Z軸伺服電機固定在Z軸拖板座上且輸出軸與Z軸絲杠連接固定，Z軸螺母與第二主軸箱固定，第二主軸箱通過Z軸導軌副滑動設置在Z軸拖板座上。
7.如權利要求6所述的數控滾齒機，其特征在于，所述第二主軸箱的底面與所述Z軸拖板座外表面之間的間隙為O. I O. 2mm，所述第二主軸箱的底面上設有環(huán)形密封槽，所述環(huán)形密封槽內裝有橡膠密封圈。
8.如權利要求I所述的數控滾齒機，其特征在于，所述機座上設有向下傾斜的排屑槽。
9.如權利要求I所述的數控滾齒機，其特征在于，所述第三主軸箱內設有氣動頂緊裝置，所述氣動頂緊裝置包括第三主軸鎖緊盤、鎖緊氣缸座和多個鎖緊氣缸，第三主軸鎖緊盤固定在第三主軸的伸出端部，鎖緊氣缸座固定在第三主軸箱上，鎖緊氣缸分別固定在鎖緊氣缸座內，鎖緊氣缸的活塞桿端部固定設有鎖緊塊，鎖緊塊與第三主軸鎖緊盤相對設置且沿第三主軸鎖緊盤的周向均布。
10.如權利要求6所述的數控滾齒機，其特征在于，所述蝸桿通過偏心軸套轉動設置在所述第三主軸箱內。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數控滾齒機，包括機座以及用驅動工件旋轉的第一主軸箱和驅動滾刀旋轉的第二主軸箱，第二主軸箱通過滾刀平移旋轉裝置設置在機座上，滾刀平移旋轉裝置包括可沿X軸方向平移的X軸拖板機構、可沿Y軸方向平移的Y軸拖板機構、可沿Z軸方向平移的Z軸拖板機構以及驅動第二主軸箱在YZ平面內轉動的第三主軸箱，X、Y、Z軸拖板機構分別由絲杠螺母機構驅動且絲杠與伺服電機直接連接，第二主軸與第二伺服電機直接連接。本發(fā)明，驅動滾刀旋轉的第二主軸與伺服電機直接連接，滾刀滾刀平移旋轉裝置中的絲杠與相應的伺服電機也直接連接，因此，最大限度地減小了傳動誤差大，提高了齒輪的加工精度。
文檔編號B23Q5/40GK102825340SQ20121032416
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月4日 優(yōu)先權日2012年9月4日
發(fā)明者陳仁杰, 孫俊 申請人:溫州江南彈簧設備制造有限公司