專利名稱：一種數(shù)控滾齒機(jī)的滾刀軸回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種教學(xué)用數(shù)控滾齒機(jī)的滾刀軸回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
工業(yè)生產(chǎn)用的數(shù)控設(shè)備不僅價(jià)格昂貴，因技術(shù)保密性，很難向?qū)W生展示數(shù)控設(shè)備 開(kāi)發(fā)過(guò)程等細(xì)節(jié)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉且適于展示數(shù)控 設(shè)備的組成的數(shù)控滾齒機(jī)的滾刀軸回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種數(shù)控滾齒機(jī)的滾刀軸回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，包 括安裝底座、通過(guò)多個(gè)固定螺栓設(shè)于所述安裝底座上的轉(zhuǎn)盤(pán)、設(shè)于轉(zhuǎn)盤(pán)上的一對(duì)軸承座、 設(shè)于所述一對(duì)軸承座中的滾刀軸、用于驅(qū)動(dòng)滾刀軸的滾刀電機(jī)、設(shè)于所述滾刀軸末端的滾 刀軸編碼器、設(shè)于所述安裝底座上的轉(zhuǎn)角刻度指示牌；所述滾刀電機(jī)與滾刀軸通過(guò)同步帶 傳動(dòng)連接。本實(shí)用新型具有積極的效果(1)本實(shí)用新型的數(shù)控滾齒機(jī)可為《數(shù)控技術(shù)》課 程開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，可用于展示數(shù)控設(shè)備組成、數(shù)控設(shè)備開(kāi)發(fā)過(guò)程、數(shù)控設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)、數(shù)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)、數(shù)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)、C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)實(shí)踐、滾齒加工實(shí)驗(yàn)等教學(xué)內(nèi)容。該 設(shè)備將當(dāng)前滾齒加工的先進(jìn)技術(shù)與教學(xué)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性相結(jié)合，在滿足滾齒加工實(shí)驗(yàn)教學(xué)的 同時(shí)，可大大降低教學(xué)成本。本實(shí)用新型的數(shù)控滾齒機(jī)的滾刀軸回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，滾刀軸傾角調(diào) 整結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便、實(shí)用。(2)傳動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用數(shù)控控制，具有高靈敏性、良好的導(dǎo)向精度， 經(jīng)濟(jì)實(shí)用?；诠I(yè)PC機(jī)的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)，硬件采用模塊化結(jié)構(gòu)，大屏幕液晶顯示，操作 軟件界面友好、系統(tǒng)維護(hù)及功能擴(kuò)展方便。整套設(shè)備批量生產(chǎn)成本較低。該套設(shè)備作為教 學(xué)用實(shí)例，可大幅提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及學(xué)習(xí)效果。(3)整機(jī)床身設(shè)計(jì)成立柱與底座用螺栓聯(lián) 接，便于加工與安裝，立柱與底座均為封閉框架焊接結(jié)構(gòu)，保證有足夠剛度，工藝性良好且 節(jié)省材料。滾刀軸采用雙支承結(jié)構(gòu)，以成對(duì)的高精度向心推力球軸承作支承，剛性好、能消 除間隙，滿足了滾齒機(jī)對(duì)滾刀高剛度、軸向定位對(duì)刀要求高的要求。軸向及徑向進(jìn)給機(jī)構(gòu)采 用高精度精密滾珠絲杠副，絲杠以成對(duì)的高精度向心推力球軸承作支承，靈敏、無(wú)間隙、剛 性好。軸向及徑向進(jìn)給滑臺(tái)采用高精度的圓柱直線導(dǎo)軌和直線軸承，有足夠的運(yùn)動(dòng)精度及 良好的導(dǎo)向精度，經(jīng)濟(jì)適用。絲杠由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用同步帶傳動(dòng)作一級(jí)減速，實(shí)現(xiàn)降速 增大轉(zhuǎn)矩。

圖1為本實(shí)用新型的數(shù)控滾齒機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中的數(shù)控滾齒機(jī)的A向視圖。圖3為圖1中的數(shù)控滾齒機(jī)的俯視圖。[0009]圖4為本實(shí)用新型的數(shù)控滾齒機(jī)中的數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
見(jiàn)圖1-圖4，本實(shí)施例的數(shù)控滾齒機(jī)包括主機(jī)和數(shù)控系統(tǒng)；所述主機(jī)包括底座 5、設(shè)于底座5 —端的立柱1、設(shè)于該立柱1上的軸向進(jìn)給組件2、在該軸向進(jìn)給組件2的控 制下軸向位移并加工工件11的滾刀組件3 (即滾刀軸回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu))、設(shè)于底座5上的徑向進(jìn) 給組件6、在該徑向進(jìn)給組件6的控制下徑向位移的用于放置工件11的圓周進(jìn)給組件4 ；所 述軸向進(jìn)給組件2包括軸向進(jìn)給電機(jī)21，徑向進(jìn)給組件6包括徑向進(jìn)給電機(jī)61，滾刀組件 3包括用于驅(qū)動(dòng)滾刀軸33的滾刀電機(jī)31，圓周進(jìn)給組件4包括圓周進(jìn)給電機(jī)41 ；所述數(shù)控 系統(tǒng)包括CPU，與CPU相連的系統(tǒng)總線，與系統(tǒng)總線相連的光耦隔離I/O電路，與光耦隔離 I/O電路相連的軸向進(jìn)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、徑向進(jìn)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、圓周進(jìn)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和PLC， 該P(yáng)LC與滾刀電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連；所述滾刀軸上設(shè)有滾刀軸編碼器，該滾刀軸編碼器通過(guò)編 碼器計(jì)數(shù)卡與所述系統(tǒng)總線相連。光耦隔離I/O電路即為光耦隔離的信號(hào)輸入輸出電流。所述CPU的控制端連接有數(shù)控鍵盤(pán)，所述光耦隔離I/O電路的控制端連接有控制 面板。所述軸向進(jìn)給組件2還包括設(shè)于立柱1前端面上的軸向滾珠絲杠軸承座觀、垂 向設(shè)于該軸向滾珠絲杠軸承座28中的絲桿沈(即X軸)、設(shè)于立柱1前方且于絲桿沈兩側(cè) 的一對(duì)圓柱導(dǎo)軌25、設(shè)于絲桿沈頂端的軸向編碼器22和與所述軸向進(jìn)給電機(jī)21傳動(dòng)相連 的同步帶輪27 ；所述滾刀組件3的安裝底座30設(shè)于所述絲桿沈和圓柱導(dǎo)軌25上。所述立柱1內(nèi)設(shè)有配重對(duì)，該配重M通過(guò)鋼絲繩23經(jīng)設(shè)于立柱1頂端的導(dǎo)向輪 與所述滾刀組件3的安裝底座30相連。該配重塊由兩根鋼絲繩經(jīng)鋼絲繩輪吊裝在軸向滑 臺(tái)上，平衡掉70-80%的滾刀組件的重量，主要為了減輕軸向進(jìn)給絲杠的軸向力。使軸向進(jìn) 給滑臺(tái)運(yùn)行靈活。所述徑向進(jìn)給組件6還包括設(shè)于底座5上的一對(duì)徑向?qū)к?2和設(shè)于該對(duì)徑向?qū)?軌62之間的滾珠絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)63，滾珠絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)63中的滾珠絲杠(即Z軸)的末端設(shè) 有徑向編碼器64。所述滾刀組件3還包括通過(guò)多個(gè)固定螺栓設(shè)于所述安裝底座30上的轉(zhuǎn)盤(pán)32、用 于設(shè)置所述滾刀軸33的軸承座36、設(shè)于所述滾刀軸33末端的滾刀軸編碼器35、設(shè)于所述 安裝底座30上的轉(zhuǎn)角刻度指示牌34 ；所述滾刀軸電機(jī)31與滾刀軸33通過(guò)同步帶傳動(dòng)連接。所述圓周進(jìn)給組件4還包括設(shè)于所述一對(duì)徑向?qū)к?2上并與所述滾珠絲杠傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)63相連的安裝底板40、與設(shè)于該安裝底板40上的所述圓周進(jìn)給電機(jī)41的輸出軸相連 的圓周進(jìn)給編碼器45、軸承連接在安裝底板40上并與圓周進(jìn)給電機(jī)41通過(guò)同步帶傳動(dòng)連 接的階梯式工件軸43、設(shè)于工件軸43頂端的工件夾緊機(jī)構(gòu)47。主機(jī)的支承系統(tǒng)為型材框架焊接結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊、剛度高、工藝性良好。雙支承的 滾刀軸，軸向定位串刀方便準(zhǔn)確。滾刀軸傾角調(diào)整結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便、實(shí)用。軸向及徑向進(jìn)給機(jī) 構(gòu)采用步進(jìn)電機(jī)、同步帶、滾珠絲杠副和圓柱直線導(dǎo)軌，具有高靈敏性、良好的導(dǎo)向精度， 經(jīng)濟(jì)實(shí)用。數(shù)控裝置所有功能集中在一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)PC-610工業(yè)機(jī)箱中，數(shù)字量輸入輸出卡、編 碼器采集卡安裝在母板插槽中，機(jī)箱前面板上安裝手輪、數(shù)字鍵盤(pán)、點(diǎn)動(dòng)按鍵、急停按鈕；上蓋板外表面上安裝各種控制信號(hào)連接器，內(nèi)表面安裝接線端子。采用電子盤(pán)，在安裝普通 硬盤(pán)位置安裝PLC。數(shù)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，數(shù)控系統(tǒng)軟件基于DOS平臺(tái)，用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)上層管 理軟件，用匯編開(kāi)發(fā)多軸聯(lián)動(dòng)實(shí)時(shí)控制軟件。為了降低制造成本，所有電機(jī)均采用步進(jìn)電機(jī)，其中滾刀軸通過(guò)PLC控制其啟動(dòng)、 停止、定轉(zhuǎn)速運(yùn)動(dòng)。滾刀軸上安裝光電編碼器，滾齒加工時(shí)數(shù)控系統(tǒng)先檢測(cè)出滾刀軸轉(zhuǎn)角后 再控制工件軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度，即通過(guò)檢測(cè)滾刀軸編碼器在采樣周期內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù)，再計(jì)算應(yīng) 該向工件軸驅(qū)動(dòng)器發(fā)出的脈沖數(shù)。Z、x軸安裝光電編碼器，用于零點(diǎn)的準(zhǔn)確定位。步進(jìn)電機(jī)與工件軸間用同步帶實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。同步帶傳動(dòng)基于其具有齒輪傳動(dòng)的準(zhǔn)確 傳動(dòng)比，又有帶傳動(dòng)中心距的靈活性。根據(jù)同步帶所需傳遞的扭矩，選HTD圓弧齒形帶一 HTD-475-5M-20 (節(jié)線長(zhǎng)為475 mm、齒數(shù)為95、型號(hào)為5M、帶寬20 mm)。同步帶主動(dòng)帶輪為 20-5M-25F，被動(dòng)帶輪為72-5M-25F。主動(dòng)帶輪齒數(shù)為Z主=20，被動(dòng)帶輪齒數(shù)為Ztt=72，實(shí)現(xiàn) 傳動(dòng)比i=72/20=3. 6的降速傳動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)90BYG350C，經(jīng)細(xì)分電路控制可達(dá)10000個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn) 一轉(zhuǎn)。而工件軸的分度精度為0.01° /脈沖。即轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所需的脈沖數(shù)為 N=360° /0.01° =36000=4X2500X3. 6,即在同步帶傳動(dòng)(傳動(dòng)比i=3. 6)下，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)轉(zhuǎn) 四轉(zhuǎn)，工件軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)。工件軸采用常規(guī)的階梯軸，用軸承7106GB^7-84 (Φ30ΧΦ55Χ17) 實(shí)現(xiàn)雙支承。上部加工出定位用心軸及外螺紋M16，用作齒輪加工時(shí)的定位與夾緊。軸承 7106GB297-84可借助修磨端蓋墊片來(lái)消除軸的徑向及軸向的間隙，以提高軸的運(yùn)動(dòng)精度及 動(dòng)、靜剛度。徑向進(jìn)給滑臺(tái)主要由進(jìn)給傳動(dòng)(即滾珠絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu))及徑向滑臺(tái)支承導(dǎo)軌組成。 徑向進(jìn)給滑臺(tái)的導(dǎo)軌采用直線軸承與直線圓柱導(dǎo)軌15。直線軸承變滑動(dòng)為滾動(dòng)，使磨擦力 大大降低，提高了導(dǎo)軌的靈敏性，避免了爬行，提高了導(dǎo)軌使用壽命。配重塊由兩根鋼絲繩經(jīng)鋼絲繩輪吊裝在軸向滑臺(tái)上，平衡掉70-80%的滑臺(tái)及回 轉(zhuǎn)盤(pán)等的重量，主要為了減輕軸向進(jìn)給絲杠的軸向力。使軸向進(jìn)給滑臺(tái)運(yùn)行靈活。滾刀擺動(dòng)角度由一手動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。要調(diào)整滾刀軸與工件軸的角度時(shí)，先松開(kāi)3 個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)固定螺栓5，手動(dòng)將轉(zhuǎn)盤(pán)2轉(zhuǎn)過(guò)一所需角度，所轉(zhuǎn)角度由轉(zhuǎn)角刻度指示牌3指示。然 后再擰緊3個(gè)固定螺栓5。本實(shí)施例的數(shù)控滾齒機(jī)的滾刀軸回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在開(kāi)機(jī)后首先進(jìn)入機(jī)床調(diào)整模塊并進(jìn) 行回參考點(diǎn)操作，回參考點(diǎn)是指移動(dòng)部件退到機(jī)床坐標(biāo)系中的一個(gè)固定不變的極限點(diǎn)，從 而建立機(jī)床坐標(biāo)系。回參考點(diǎn)操作通過(guò)接近開(kāi)關(guān)粗定位，然后由編碼器零位脈沖精定位?；?參考點(diǎn)時(shí)機(jī)床以設(shè)定速度向機(jī)床參考點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)接近開(kāi)關(guān)擋塊遮住接近開(kāi)關(guān)的感應(yīng)頭時(shí)， 機(jī)床減速進(jìn)入低速運(yùn)動(dòng)階段，此時(shí)數(shù)控系統(tǒng)不斷查詢編碼器零位脈沖信號(hào)，當(dāng)讀到零位脈 沖信號(hào)后，機(jī)床立刻停止運(yùn)動(dòng)，絲杠(編碼器)準(zhǔn)確停在圓周方向固定位置一編碼器零位，此 時(shí)機(jī)床準(zhǔn)確停在機(jī)床參考點(diǎn)。本實(shí)施例的數(shù)控滾齒機(jī)的滾刀軸回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)具有點(diǎn)動(dòng)功能按住數(shù)控系統(tǒng)操作面板 各點(diǎn)動(dòng)鍵可對(duì)z、x、工件軸隨意移動(dòng)，當(dāng)松開(kāi)點(diǎn)動(dòng)鍵即停止運(yùn)動(dòng)。本實(shí)施例的數(shù)控滾齒機(jī)的滾刀軸回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)具有手輪功能通過(guò)手輪實(shí)現(xiàn)對(duì)各軸微 調(diào)，進(jìn)入機(jī)床調(diào)整模塊后，選擇某個(gè)軸手輪功能后，再選擇手輪倍率。然后轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，數(shù)控系 統(tǒng)軟件每檢測(cè)到手輪發(fā)出一個(gè)脈沖即向?qū)?yīng)的軸的驅(qū)動(dòng)器發(fā)出η(η=1Χ手輪倍率)個(gè)脈沖。滾齒加工前，先進(jìn)入?yún)?shù)輸入模塊，設(shè)齒輪參數(shù)(齒數(shù)、模數(shù)、齒寬)、加工進(jìn)給速 度。滾齒加工模塊，首先徑向進(jìn)刀，在軸向進(jìn)刀，再加工開(kāi)始，PLC驅(qū)動(dòng)滾刀軸旋轉(zhuǎn)，工件跟 隨主軸旋轉(zhuǎn)，Z軸按設(shè)定加工速度進(jìn)給。顯然，本實(shí)用新型的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型所作的舉例，而 并非是對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明 的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以 窮舉。而這些屬于本實(shí)用新型的精神所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求1. 一種數(shù)控滾齒機(jī)的滾刀軸回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其特征在于包括安裝底座(30)、通過(guò)多個(gè)固 定螺栓設(shè)于所述安裝底座(30)上的轉(zhuǎn)盤(pán)(32)、設(shè)于轉(zhuǎn)盤(pán)(32)上的一對(duì)軸承座(36)、設(shè)于所 述一對(duì)軸承座(36 )中的滾刀軸(33 )、用于驅(qū)動(dòng)滾刀軸(33 )的滾刀電機(jī)(31)、設(shè)于所述滾刀 軸(33)末端的滾刀軸編碼器(35)、設(shè)于所述安裝底座(30)上的轉(zhuǎn)角刻度指示牌(34);所述 滾刀電機(jī)(31)與滾刀軸(33)通過(guò)同步帶傳動(dòng)連接。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種數(shù)控滾齒機(jī)的滾刀軸回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其包括安裝底座、通過(guò)多個(gè)螺栓設(shè)于安裝底座上的轉(zhuǎn)盤(pán)、設(shè)于轉(zhuǎn)盤(pán)上的一對(duì)軸承座、設(shè)于該對(duì)軸承座中的滾刀軸、用于驅(qū)動(dòng)滾刀軸的滾刀電機(jī)、設(shè)于所述滾刀軸末端的滾刀軸編碼器、設(shè)于所述安裝底座上的轉(zhuǎn)角刻度指示牌；所述滾刀電機(jī)與滾刀軸通過(guò)同步帶傳動(dòng)連接。本數(shù)控滾齒機(jī)可為《數(shù)控技術(shù)》課程開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，可用于展示數(shù)控設(shè)備組成、數(shù)控設(shè)備開(kāi)發(fā)過(guò)程、數(shù)控設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)、數(shù)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)、C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)實(shí)踐、滾齒加工實(shí)驗(yàn)等教學(xué)內(nèi)容。該設(shè)備將當(dāng)前滾齒加工的先進(jìn)技術(shù)與教學(xué)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性相結(jié)合，在滿足滾齒加工實(shí)驗(yàn)教學(xué)的同時(shí)，可大大降低教學(xué)成本。
文檔編號(hào)G09B25/02GK201868022SQ20102064562
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者丁仕燕, 劉祖朋, 毛建秋, 黃志榮 申請(qǐng)人:常州工學(xué)院