專利名稱：數(shù)控齒輪的開坯方法及專用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種齒輪的切削加工方法，特別是一種數(shù)控床加工齒輪的開坯方法以及專用設(shè)備。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的齒輪加工，是根據(jù)范成法，將齒輪坯料直接用滾齒機(jī)，滾切成齒輪，齒與齒之間的部分，全部加工成鐵屑(a)(見圖1)，由于滾切量大，需要幾刀甚至十幾刀才能將齒輪坯料滾切成齒輪，滾切時間長，耗電量大，生產(chǎn)量低。對精度要求不高的齒輪采用成形刀具及成形法加工，但刀具成本高，加工精度較低。
還有的在粗加工時(開坯)時使用指形單銑刀進(jìn)行切削加工，銑刀材質(zhì)采用高速工具鋼，切削時必須在充分冷卻的條件下進(jìn)行，切削速度不能超過40米/分，其工作過程是作回轉(zhuǎn)運(yùn)動的銑刀沿床身的垂直導(dǎo)軌上下運(yùn)動，將卡在回轉(zhuǎn)工作臺上的工件進(jìn)行切削加工，由于加工量大，進(jìn)給速度受到限制，切削后的凹槽部分也全部成為鐵屑，加工效率低且耗費(fèi)電能；每種模數(shù)的工件必須使用同模數(shù)的刀具，因此刀具用量大、類型多，操作麻煩， 工效低。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對上述加工齒輪技術(shù)存在的不足，提供一種用于大模數(shù)齒輪開坯，能夠縮短齒輪在滾齒機(jī)上的加工周期，降低能耗又提高齒輪生產(chǎn)產(chǎn)量的數(shù)控齒輪的開坯方法及其專用設(shè)備。
本發(fā)明所提出的數(shù)控床加工齒輪的開坯方法，是基于齒輪一定的跨齒數(shù)的兩齒廓，有公共法線原理，用兩把平行的圓形鋸片刀(A)，在專用的數(shù)控設(shè)備上，將齒輪坯料的齒與齒之間的部分切下(見圖2)，只留少量的滾切余量§。然后，再由滾齒機(jī)將余量滾切掉， 加工成齒輪。兩把圓形鋸片刀的距離是公法線長度L加上2倍的滾切余量§。由于齒與齒之間的部分變成了整塊廢料b，只有少部分坯料加工成鐵屑a(見圖幻，因此大大縮短了整個齒輪的加工周期，提高了生產(chǎn)效率。根據(jù)上述技術(shù)構(gòu)思本發(fā)明提出了一種數(shù)控齒輪的開坯方法，其特征在于齒輪的開坯包括如下方法
(1)根據(jù)齒輪模數(shù)確定刀的切割深度，采用二把鋸片刀(A)同時對齒輪工件進(jìn)行切削加工，兩把鋸片刀的內(nèi)側(cè)距離等于工件的公法線長度L加上2倍的滾切余量§，保證齒輪中心線位于兩把鋸片刀的距離中心；
(2)鋸片刀㈧在旋轉(zhuǎn)過程中由下向上切割，兩把鋸片刀分別沿著工件輪齒的兩個不同齒面切割成齒槽§，切割完成后兩把鋸片刀(A)同時離開該齒槽；
(3)兩把鋸片刀(A)再回到齒輪坯料下面的輪齒預(yù)切割位，同時齒輪坯料相對于刀具也旋轉(zhuǎn)到下一個齒位，兩把鋸片刀(A)再次進(jìn)給到切割深度位置，進(jìn)行第二個齒不同齒面的切割，如此重復(fù)步驟(2) (3)的過程，當(dāng)兩把刀切割的齒槽相交時，廢料(b)自然脫落，完成整個齒輪的開坯。
本發(fā)明設(shè)計開坯的齒輪為直齒輪或斜齒輪，斜齒輪開坯時要將兩把鋸片刀轉(zhuǎn)動角度，使刀片平面與齒輪軸線夾角同斜齒輪螺旋角一致，并使該轉(zhuǎn)動角度固定。
本發(fā)明根據(jù)上述齒輪開坯方法所設(shè)計的開坯設(shè)備，包括驅(qū)動工作臺、滑臺、立柱、 槽形橫梁、弓形滑板、主軸刀箱、配重和數(shù)控系統(tǒng)，驅(qū)動工作臺與滑臺水平連接，位于滑臺上方的立柱底面的橫凹軌與滑臺凸軌相配合，其特征在于立柱側(cè)面設(shè)有立柱縱凸軌，與立柱縱凸軌相配合安裝帶有縱凹橫凸軌的槽形橫梁，橫梁凹軌與立柱縱凸軌相配合；橫梁水平凸軌與弓形滑板上的水平凹軌相配合，該凹、凸軌的運(yùn)動方向與立柱縱導(dǎo)軌相垂直；在弓形滑板的水平凹軌背面設(shè)有圓形平軌，該圓形平軌與主軸刀箱上的刀箱平軌相配合以實(shí)現(xiàn)刀具轉(zhuǎn)角，刀箱的輸出軸上裝有圓形鋸片刀。
所述的驅(qū)動工作臺的底座上設(shè)有環(huán)形下導(dǎo)軌，下導(dǎo)軌面上開有靜壓油槽，蝸桿及蝸輪各自與底座及盤面固定，蝸輪下面設(shè)有與下導(dǎo)軌相對應(yīng)接觸的環(huán)形上導(dǎo)軌，盤面中心裝有定心軸，在蝸桿驅(qū)動下的蝸輪帶動盤面繞定心軸作360°旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明加工的開坯件直徑從2米到8米，開坯齒輪厚度達(dá)1米，開坯齒輪模數(shù)為 15 40，工作環(huán)境溫度不限；經(jīng)測算，齒輪經(jīng)開坯再進(jìn)行滾齒，與傳統(tǒng)的齒輪加工相比，同規(guī)格齒輪從坯料到成品加工，提高功效5-8倍，節(jié)電30% -60%，模數(shù)越大，省時、省電越明顯，節(jié)電節(jié)能達(dá)40% -60% ；加工的廢料可作金屬材料回收利用，比碎屑利用率提高30 40%。運(yùn)行平穩(wěn)定可靠。本發(fā)明開坯機(jī)床是專為大模數(shù)齒輪的開坯而設(shè)計，可縮短齒輪在滾齒機(jī)上的加工周期，提高滾齒機(jī)的產(chǎn)量，降低電耗，本數(shù)控齒輪開坯機(jī)分度精確，位移準(zhǔn)確， 滾切余量均勻。


圖1為現(xiàn)有齒輪工件加工示意圖。
圖2為本發(fā)明齒輪工件加工原理示意圖。
圖3為加工過程中齒輪坯料示意圖。
圖4、圖5和圖6為直齒輪加工過程示意圖。
圖7、圖8和圖9為斜齒輪加工過程示意圖。
圖10為本發(fā)明數(shù)控開坯機(jī)床沿圖11中C-C向剖面示意圖。
圖11為沿圖10中B-B向剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖12為工作臺剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖13為弓形滑板結(jié)構(gòu)示意圖。
圖14為主軸刀箱結(jié)構(gòu)示意圖。
圖15為本發(fā)明開坯機(jī)床主部件裝配結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
直齒輪開坯將齒輪坯料裝卡在工作臺上并找正，根據(jù)齒輪模數(shù)確定刀的切割深度；兩把圓形鋸片刀A的距離，調(diào)整固定到公法線長度L加上2倍滾切余量§的位置，而且要保證齒輪中心線位于兩把鋸片刀的距離中心，即齒輪中心線通過兩把圓形鋸片刀的距離中心(見圖4)；圓形鋸片刀在旋轉(zhuǎn)中由下向上進(jìn)行切割，兩把鋸片刀分別沿著工件輪齒的兩個不同齒面切割成齒槽§，切割完成后兩把鋸片刀A同時離開該齒槽；然后，兩把圓形鋸片刀A再回到齒輪坯料的下面的輪齒預(yù)切割位置(見圖5)，于此同時，齒輪坯料相對于刀具也旋轉(zhuǎn)到下一個齒位，兩把圓形鋸片刀A再次進(jìn)給到兩個不同齒面的切割深度位置，進(jìn)行第二個齒的切割，依次往復(fù)；當(dāng)兩把刀切割的齒槽相交時，廢料(b)自然脫落，完成整個直齒輪的開坯(見圖6)。
實(shí)施例2
斜齒輪開坯將齒輪坯料裝卡在工作臺上并找正，根據(jù)斜齒輪模數(shù)確定刀的切割深度；兩把圓形鋸片刀A的距離，調(diào)整固定到斜齒輪公法線長度L加上2倍滾切余量§的位置，而且要保證齒輪中心線位于兩把鋸片刀的距離中心，即齒輪中心線通過兩把圓形鋸片刀的距離中心；將兩把圓形鋸片刀A轉(zhuǎn)動角度，使刀片平面與齒輪軸線夾角和斜齒輪螺旋角一致，并固定該轉(zhuǎn)動角度(見圖7)；
圓形鋸片刀在旋轉(zhuǎn)中由下向上進(jìn)行切割，兩把鋸片刀分別沿著工件輪齒的兩個不同齒面切割齒槽§，同時根據(jù)齒輪螺旋角的正切函數(shù)轉(zhuǎn)動齒輪坯料，切割完成后兩把鋸片刀A同時離開該齒槽；然后，兩把圓形鋸片刀A再回到齒輪坯料的下面的輪齒預(yù)切割位置 (見圖8)，于此同時，齒輪坯料相對于刀具也旋轉(zhuǎn)到下一個齒位，兩把圓形鋸片刀A再次進(jìn)給到兩個不同齒面的切割深度位置，進(jìn)行第二個齒的切割，依次往復(fù)；當(dāng)兩把刀切割的齒槽相交時，廢料(b)自然脫落，自此完成整個斜齒輪的開坯(見圖9)。
實(shí)施例3
參見圖10 15，本發(fā)明齒輪開坯數(shù)控機(jī)床主要由驅(qū)動工作臺1、滑臺2、立柱3、槽形橫梁4、兩個弓形滑板5、兩個主軸刀箱6、配重7和數(shù)控系統(tǒng)8組成。
驅(qū)動工作臺1是由高強(qiáng)度灰口鑄鐵鑄造的底座1-1和盤面1-2，蝸桿1-3、蝸輪1_4 和定心軸1-5組成(見圖10、圖12)，驅(qū)動工作臺1的底座1-1上設(shè)有環(huán)形下導(dǎo)軌1-6，下導(dǎo)軌面上開有靜壓油槽1-7，蝸桿1-3與底座1-1固定，蝸輪1-4與盤面1-2固定，蝸輪1_4 下面設(shè)有與下導(dǎo)軌1-6相對應(yīng)接觸的環(huán)形上導(dǎo)軌1-8，盤面1-2中心裝有定心軸1-5，在伺服電機(jī)的驅(qū)動下，蝸桿1-3驅(qū)動蝸輪1-4帶動盤面1-2繞定心軸1-5作360°旋轉(zhuǎn)。
驅(qū)動工作臺1與滑臺2水平連接，滑臺2上面設(shè)計兩個矩形滑臺凸軌2-1，
滑臺上方為立柱3，立柱3上設(shè)計有水平的矩形水平凹導(dǎo)軌，立柱側(cè)面設(shè)有豎直的矩形縱凸軌3-2，兩導(dǎo)軌的走向成90度夾角。立柱3底面的橫凹軌3-1與滑臺凸軌2-1相配合，以實(shí)現(xiàn)立柱3以及與立柱3相結(jié)合的槽形橫梁4、兩個弓形滑板5、兩個主軸刀箱6、配重7的水平向左右滑動。槽形橫梁4設(shè)計有豎直矩形凹軌4-1和水平矩形凸軌4-2(見圖 15)，兩導(dǎo)軌的走向成90度夾角，橫梁凹軌4-1與立柱縱凸軌3-2相配合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)槽形橫梁4以及與槽形橫梁4相結(jié)合的兩個弓形滑板5、兩個主軸刀箱6的垂直滑動。弓形滑板5 上設(shè)有水平的矩形凹軌5-1和圓形平軌5-2(見圖13)，橫梁水平凸軌4-2與弓形滑板5上的水平凹軌5-1相配合，實(shí)現(xiàn)弓形滑板5及與弓形滑板5結(jié)合的主軸刀箱6水平前后滑動， 該凹軌5-1、凸軌4-2的運(yùn)動方向與立柱縱導(dǎo)軌相垂直；主軸刀箱6設(shè)有圓形刀箱平軌6-1， 在弓形滑板的水平凹軌5-1背面設(shè)有圓形平軌5-2，該圓形平軌與主軸刀箱6上的刀箱平軌 6-1相配合(見圖14)，以實(shí)現(xiàn)鋸片刀轉(zhuǎn)角，刀箱的輸出軸上裝有圓形鋸片刀A。
機(jī)床主軸刀箱6的動力，是選用11千瓦三相異步電動，并配有變頻系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)無極變速；箱體內(nèi)設(shè)有冷卻系統(tǒng)，保證潤滑油的冷卻及潤滑；機(jī)床全部運(yùn)動件的驅(qū)動電機(jī)，均選用伺服電機(jī)，既可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動部件的單獨(dú)動作，也可以實(shí)現(xiàn)三坐標(biāo)方向聯(lián)動；槽形橫梁4 的上下運(yùn)動和立柱3的水平運(yùn)動，采用運(yùn)動平穩(wěn)、位移準(zhǔn)確的滾珠絲杠傳動；為便于更換刀頭，圓形鋸片刀采用機(jī)夾刀具；槽形橫梁4以及與槽形橫梁4相結(jié)合的兩個弓形滑板5、兩個主軸刀箱6的垂直滑動，由配重7減輕提升阻力。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)控齒輪的開坯方法，其特征在于齒輪的開坯包括如下方法(1)根據(jù)齒輪模數(shù)確定刀的切割深度，采用二把鋸片刀(A)同時對齒輪工件進(jìn)行切削加工，兩把鋸片刀的內(nèi)側(cè)距離等于工件的公法線長度L加上2倍的滾切余量§，保證齒輪中心線位于兩把鋸片刀的距離中心；(2)鋸片刀(A)在旋轉(zhuǎn)過程中由下向上切割，兩把鋸片刀分別沿著工件輪齒的兩個不同齒面切割成齒槽§，切割完成后兩把鋸片刀(A)同時離開該齒槽；(3)兩把鋸片刀(A)再回到齒輪坯料下面的輪齒預(yù)切割位，同時齒輪坯料相對于刀具也旋轉(zhuǎn)到下一個齒位，兩把鋸片刀(A)再次進(jìn)給到切割深度位置，進(jìn)行第二個齒不同齒面的切割，如此重復(fù)步驟0)(3)的過程，當(dāng)兩把刀切割的齒槽相交時，廢料(b)自然脫落，完成整個齒輪的開坯。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控齒輪的開坯方法，其特征在于所述開坯的齒輪為直齒輪或斜齒輪，斜齒輪開坯時要將兩把鋸片刀(A)轉(zhuǎn)動角度，使刀片平面與齒輪軸線夾角同斜齒輪螺旋角一致，并使該轉(zhuǎn)動角度固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)控齒輪開坯方法的專用設(shè)備，包括驅(qū)動工作臺、滑臺、 立柱、槽形橫梁、弓形滑板、主軸刀箱、配重和數(shù)控系統(tǒng)，驅(qū)動工作臺(1)與滑臺( 水平連接，位于滑臺上方的立柱(3)底面的橫凹軌(3-1)與滑臺凸軌相配合，其特征在于 立柱側(cè)面設(shè)有立柱縱凸軌(3-2)，與立柱縱凸軌相配合安裝帶有縱凹橫凸軌的槽形橫梁 G)，橫梁凹軌與立柱縱凸軌(3-2)相配合；橫梁水平凸軌(4-2)與弓形滑板(5)上的水平凹軌(5-1)相配合，該凹、凸軌的運(yùn)動方向與立柱縱導(dǎo)軌相垂直；在弓形滑板的水平凹軌(5-1)背面設(shè)有圓形平軌(5-2)，該圓形平軌與主軸刀箱(6)上的刀箱平軌(6-1)相配合以實(shí)現(xiàn)刀具轉(zhuǎn)角，刀箱的輸出軸上裝有圓形鋸片刀(A)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)控齒輪開坯方法所用的設(shè)備，其特征是驅(qū)動工作臺(1) 的底座(1-1)上設(shè)有環(huán)形下導(dǎo)軌(1-6)，下導(dǎo)軌面上開有靜壓油槽(1-7)，蝸桿(1-3)及蝸輪(1-4)各自與底座(1-1)及盤面(1-2)固定，蝸輪下面設(shè)有與下導(dǎo)軌相對應(yīng)接觸的環(huán)形上導(dǎo)軌(1-8)，盤面中心裝有定心軸(1-5)，在蝸桿驅(qū)動下的蝸輪帶動盤面(1- 繞定心軸作360°旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種數(shù)控床加工齒輪的開坯方法以及專用設(shè)備。是基于齒輪一定的跨齒數(shù)的兩齒廓，有公共法線原理，用兩把平行的圓形鋸片刀，在專用的數(shù)控設(shè)備上，將齒輪坯料的齒與齒之間的部分切下，只留少量的滾切余量§，再由滾齒機(jī)將余量滾切掉，加工成齒輪，兩把鋸片刀的距離是公法線長度L加上2倍的滾切余量§。本發(fā)明開坯機(jī)床是專為大模數(shù)齒輪的開坯而設(shè)計，可縮短齒輪在滾齒機(jī)上的加工周期，提高滾齒機(jī)的產(chǎn)量；加工的開坯件直徑從2米到8米，開坯齒輪厚度達(dá)1米，開坯齒輪模數(shù)為15～40，經(jīng)測算，齒輪經(jīng)開坯再進(jìn)行滾齒，與傳統(tǒng)的齒輪加工相比，同規(guī)格齒輪從坯料到成品加工，提高功效5-8倍，節(jié)電節(jié)能達(dá)40％-60％。
文檔編號B23F17/00GK102513615SQ20111043702
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者付貴臣, 張海義 申請人:付貴臣, 張海義