專利名稱：加工大模數(shù)齒輪的數(shù)控復(fù)合銑齒滾齒機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種數(shù)控滾齒機及其應(yīng)用，尤其是涉及一種同時具有銑槽加工能力和滾齒加工能力，專用于加工大模數(shù)齒輪的復(fù)合數(shù)控滾齒機及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
近年來風(fēng)電、船舶、水泥、冶金等行業(yè)快速發(fā)展，機械傳動設(shè)備的需求逐步攀升，作為機械傳動設(shè)備的關(guān)鍵部件——齒輪的市場也隨之水漲船高。齒輪的加工方式有很多種，包括滾齒、插齒、銑齒、剃齒、磨齒等，其中大模數(shù)齒輪通常采用滾齒和銑齒加工。滾齒屬于展成加工，在滾齒機上用滾刀滾齒，滾刀和被加工齒輪按一定的速比轉(zhuǎn)動，在齒坯的端截面上連續(xù)加工出整圈的齒，滾刀沿著齒坯的軸線方向進(jìn)給，加工出全齒輪寬度的齒。滾刀相當(dāng)于一個螺旋角很大的斜齒輪與被切齒輪作空間嚙合，滾刀頭數(shù)zl相當(dāng)于斜齒輪齒數(shù)；滾齒的嚙合關(guān)系，也可比作蝸桿副的嚙合，滾刀刃位于蝸桿的螺紋表面上， 滾刀轉(zhuǎn)一圈，被加工齒輪轉(zhuǎn)zl/z圈。滾齒的滾刀主切削運動、齒形展成、分度、進(jìn)給及差動等，是連續(xù)并同時進(jìn)行的。加工斜齒輪時，滾刀的進(jìn)給與螺旋導(dǎo)程相關(guān)，運動關(guān)系是進(jìn)給距離等于齒輪的螺旋導(dǎo)程時，差動使齒輪轉(zhuǎn)一圈。使用同一把滾刀可以加工模數(shù)、壓力角相同的不同齒數(shù)、螺旋角、變位量的齒輪， 具有很好的通用性，滾齒的齒輪節(jié)距誤差小，質(zhì)量也比較穩(wěn)定。然而，當(dāng)齒輪模數(shù)較大時，由于切削力大，普通滾刀需分兩次或多次切削才能完成切齒，生產(chǎn)效率較低。銑齒屬于成形加工，刀具的截形與被加工齒輪的齒槽形狀相同，刀具沿齒輪的齒槽方向進(jìn)給，一個齒槽銑完，被加工齒輪分度后，再銑第二個齒槽，齒輪的齒節(jié)距由分度控制。銑斜齒輪時，銑刀的進(jìn)給運動配合被加工齒輪轉(zhuǎn)動，運動關(guān)系是進(jìn)給距離等于被加工齒輪的導(dǎo)程時，被加工齒輪轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)。使用盤銑刀加工大模數(shù)齒輪，生產(chǎn)效率比普通滾齒要高很多。然而，由于齒輪的齒槽形狀與齒輪的齒數(shù)、變位量、甚至齒厚公差有關(guān)，銑齒難于實現(xiàn)刀具齒形與被加工齒輪齒槽完全相同，實際上銑齒的齒形大都是近似齒形，因此銑刀的通用性很低，被廣泛用于粗切齒。對于大模數(shù)齒輪，目前通常采取銑齒和滾齒分開進(jìn)行的方式，即采用兩臺機床，先用一臺機床銑齒，零件粗開槽后再到另一臺機床上滾齒，但該方法無可避免的帶來了零件的二次裝夾問題，重新定位和對刀，使得加工效率和加工精度均有所限制。目前在齒輪加工設(shè)備中，同時能夠進(jìn)行銑槽和滾齒加工的，并未見報道。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于針對齒輪加工設(shè)備，尤其是大模數(shù)齒輪加工設(shè)備存在的勞動強度較大，工作效率低等問題，提供一種同時具有銑槽加工能力和滾齒加工能力的專用于加工大模數(shù)齒輪的復(fù)合數(shù)控滾齒機及其應(yīng)用。[0011]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種加工大模數(shù)齒輪的數(shù)控復(fù)合銑齒滾齒機， 包括對加工過程進(jìn)行控制的數(shù)控計算機、由驅(qū)動電機通過齒輪減速機構(gòu)驅(qū)動的刀桿、機座上設(shè)置的齒坯夾具和齒坯驅(qū)動電機，以及用于冷卻和潤滑的油箱和油泵，其特征在于所述的刀桿上固定安裝有盤銑刀和滾刀，盤銑刀與滾刀之間設(shè)有刀桿墊圈組，所述的刀桿墊圈組含有一個墊圈，或至少由兩個內(nèi)孔直徑相同的墊圈依次對接而成，滾刀與盤銑刀之間的距離為刀桿墊圈組中每個墊圈實際高度之和；刀桿通過軸承托架和驅(qū)動箱支撐于刀架上，刀架與床身之間的位移機構(gòu)包括角度滑板、垂直滑板和立柱，其中角度滑板的一面通過匹配的Y向?qū)к壓蛯?dǎo)槽與刀架對接；角度滑板的另一面為垂直滑板，角度滑板中設(shè)有軸承，軸承中配有軸線沿X向水平的A軸，角度滑板與A軸連接，并通過A軸支撐于垂直滑板上；垂直滑板的另一面通過匹配的Z向?qū)к壓蛯?dǎo)槽與立柱對接；立柱的底面通過匹配的沿X向水平設(shè)置的導(dǎo)軌和導(dǎo)槽與床身上表面對接；所述的A軸與C軸兩軸的軸線延長后相交；床身上表面還設(shè)有工作臺軸承，工作臺軸承中配有C向軸，齒坯工作臺齒坯與C向軸連接，齒坯工作臺通過C向軸支撐于床身；齒坯工作臺上設(shè)有夾具，被加工齒輪的齒坯通過夾具固定在齒坯工作臺上；被加工齒輪的加工參數(shù)中，齒輪的模數(shù)應(yīng)該大于或等于15mm。在本實用新型中刀桿墊圈組中每個墊圈實際高度相同。在本實用新型中刀桿墊圈組中每個墊圈實際高度不相同，或部分不相同。在本實用新型中所述的刀桿由主軸伺服電機通過驅(qū)動箱帶動刀架沿B向旋轉(zhuǎn)； 所述的刀架由Y向伺服電機通過蝸輪蝸桿驅(qū)動在角度滑板上作Y向運動；所述的角度滑板由A向伺服電機通過蝸輪蝸桿驅(qū)動繞A軸在垂直滑板上作A向旋轉(zhuǎn)運動；所述的垂直滑板由Z向伺服電機通過蝸輪蝸桿驅(qū)動在立柱上作Z向垂直運動；所述的立柱由X向伺服電機通過蝸輪蝸桿傳動方式驅(qū)動在床身上表面作X向水平運動；所述的齒坯工作臺由C向軸伺服電機通過蝸輪蝸桿傳動方式在床身上沿C向旋轉(zhuǎn)運動；在本實用新型中油泵、所述的各獨立伺服電機、以及刀桿的驅(qū)動電機和齒坯驅(qū)動電機的工作狀態(tài)均通過程控計算機控制。本實用新型的優(yōu)點在于由于在一臺齒輪加工的數(shù)控機床中，采用齒輪滾銑復(fù)合加工方法，將盤銑刀和滾刀一起安裝在滾齒機上，先用銑刀粗切齒，再用滾刀精滾齒，充分發(fā)揮兩種加工方式的優(yōu)點，保證了齒輪的精度和刀具通用性，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)省了機床成本，避免了零件的二次裝夾，穩(wěn)定了加工質(zhì)量。

圖1是本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、床身，2、匹配的水平設(shè)置的X向?qū)к壓蛯?dǎo)槽，3、立柱，4、刀架，5、匹配的垂直設(shè)置的Z向?qū)к壓蛯?dǎo)槽，6、垂直滑板，7、角度滑板，8、匹配的A向軸承和軸，9、驅(qū)動箱，10、 匹配的Y向?qū)к壓蛯?dǎo)槽，11、盤銑刀，12、刀桿墊圈組，13、滾刀，14、刀桿，1 5、軸承托架，16、 齒坯，17、齒坯夾具，18、匹配的C向軸承和軸，19、齒坯工作臺
具體實施方式
[0023]附圖非限制性地公開了本實用新型實施例的具體結(jié)構(gòu)，
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步地描述。本實用新型與傳統(tǒng)的數(shù)控齒輪加工設(shè)備一樣，包括對加工過程進(jìn)行控制的數(shù)控計算機、刀桿14，刀桿14的一端為驅(qū)動箱9，另一端設(shè)有軸承托架15，刀桿14通過軸承托架1 5和驅(qū)動箱9支撐安裝在刀架4上，所述的驅(qū)動箱9內(nèi)設(shè)有主軸伺服電機和齒輪減速機構(gòu)， 齒輪減速機構(gòu)的輸出端與刀桿14端部對接，床身1上設(shè)有齒坯夾具17和齒坯工作臺19和 C向軸伺服電機，以及用于冷卻和潤滑的油箱和油泵。由圖1可見，本實用新型與傳統(tǒng)的數(shù)控齒輪加工的區(qū)別在于刀桿14上固定安裝有盤銑刀11和滾刀13，滾刀13與盤銑刀11之間設(shè)有刀桿墊圈組12，所述的刀桿墊圈組12 由含有一個墊圈，或至少由兩個內(nèi)孔直徑相同的墊圈依次對接而成，滾刀13與盤銑刀11之間的距離為刀桿墊圈組12中每個墊圈實際高度之和；刀架4與床身1之間的位移機構(gòu)包括角度滑板7、垂直滑板6和立柱3，刀架4與角度滑板7的一面通過匹配的Y向?qū)к壓蛯?dǎo)槽10連接；角度滑板7的另一面與垂直滑板6 的垂直面之間通過匹配的A向軸承和軸8連接，由垂直滑板6內(nèi)的軸承支撐，A軸軸線沿X 向水平，并通過齒坯工作臺19旋轉(zhuǎn)軸C軸的軸心；垂直滑板6的另一面與立柱3的垂直面之間通過匹配的Z向?qū)к壓蛯?dǎo)槽5連接；立柱3的底面與床身1上表面之間通過匹配的沿 X向水平設(shè)置的導(dǎo)軌和導(dǎo)槽2對接；齒坯16與床身1之間的機構(gòu)包括齒坯工作臺19和齒坯夾具17，齒坯工作臺19的底面與床身1上表面之間通過匹配的C向軸承和軸18連接，由床身1內(nèi)的軸承支撐，齒坯工作臺19可繞C軸旋轉(zhuǎn)；齒坯16通過齒坯夾具1 7與齒坯工作臺19連接；具體實施時，刀桿墊圈組12中每個墊圈實際高度可以相同，也可以選擇每個墊圈實際高度都不相同，或部分不相同。具體實施時，所述的刀桿14由驅(qū)動箱9的主軸伺服電機通過齒輪傳動方式繞B軸在刀架4上旋轉(zhuǎn)；所述的刀架4由Y向伺服電機通過蝸輪蝸桿傳動方式驅(qū)動在角度滑板7 上作Y向運動；所述的角度滑板7由A向伺服電機通過蝸輪蝸桿傳動方式驅(qū)動繞其旋轉(zhuǎn)軸在垂直滑板6上作A向旋轉(zhuǎn)運動；所述的垂直滑板6由Z向伺服電機通過蝸輪蝸桿傳動方式驅(qū)動其在立柱3上作Z向垂直運動；所述的立柱3由X向伺服電機通過蝸輪蝸桿傳動方式驅(qū)動在床身1上表面做X向水平運動；所述的齒坯工作臺19由C向軸伺服電機通過蝸輪蝸桿傳動方式在床身1上沿C向運動。具體實施時，無論是油泵還是所述的各獨立伺服電機，包括驅(qū)動箱9中的刀桿的主軸伺服電機的工作狀態(tài)均通過程控計算機控制。本發(fā)明主要是針對被加工齒輪的加工參數(shù)中，齒輪的模數(shù)應(yīng)該大于或等于15mm 的工件而設(shè)計的一種數(shù)控復(fù)合銑齒滾齒機。應(yīng)用方式如下a)按照被加工齒輪的加工參數(shù)，選擇相應(yīng)的盤銑刀11和滾刀13，再將所述的盤銑刀11和滾刀13組裝于刀桿14 ；b)盤銑刀11和滾刀13組裝時需要根據(jù)盤銑刀11的外徑和寬度，滾刀13的外徑、 長度和刀齒形狀，以及被加工齒輪的齒厚、模數(shù)、齒數(shù)、螺旋角、壓力角等加工參數(shù)，確定滾刀13與盤銑刀11之間的距離，最終通過調(diào)節(jié)刀桿墊圈組12將確定的滾刀13與盤銑刀11 之間的距離定位；[0033]c)將合格的齒坯16置于齒坯工作臺19上，并通過齒坯夾具17固定；d)接通工作電源，根據(jù)盤銑刀11外徑和寬度，滾刀13外徑、長度和刀齒形狀，被加工齒輪的加工參數(shù)如齒厚、模數(shù)、齒數(shù)、螺旋角、壓力角，以及滾刀13與盤銑刀11之間的距離匯編加工程序，并將其輸入程控計算機；e)程控計算機發(fā)出加工指令，數(shù)控復(fù)合銑齒滾齒機根據(jù)加工程序?qū)细竦凝X坯進(jìn)行加工；f)加工結(jié)束后，松開齒坯夾具17，從齒坯工作臺19上取下產(chǎn)品。具體實施時，所述的程控計算機發(fā)出加工指令依序包括盤銑刀加工程序，刀具切換程序，滾刀加工程序；加工指令還包括在整個加工過程中油泵的工作指令和C向軸伺服電機的相應(yīng)轉(zhuǎn)動指令。所述的盤銑刀加工程序包括啟動刀桿14的主軸伺服電機，帶動盤銑刀11和滾刀 13繞B軸同步轉(zhuǎn)動，由A向伺服電機驅(qū)動角度滑板7轉(zhuǎn)動到合適的角度，使盤銑刀11軸線的傾斜角度滿足齒坯16的銑齒要求，再由Y向伺服電機驅(qū)動刀架4沿角度滑板7的Y向運動，使盤銑刀11對準(zhǔn)齒坯16的齒槽加工的起點，然后由X向伺服電機驅(qū)動立柱3沿X向水平運動，使轉(zhuǎn)動的盤銑刀11進(jìn)入齒坯16的齒槽加工起點開始加工，加工中由Z向伺服電機驅(qū)動垂直滑板6沿Z向垂直運動，使轉(zhuǎn)動的盤銑刀11由齒坯16的齒槽加工部位的起點向終點移動，直至完成一個齒槽的加工，再由X向伺服電機驅(qū)動立柱3沿X向水平運動，使轉(zhuǎn)動的盤銑刀11退出齒坯16齒槽加工部位的終點，然后由Z向伺服電機驅(qū)動垂直滑板6沿 Z向垂直運動，使轉(zhuǎn)動的盤銑刀11由齒坯16的齒槽加工部位的終點回到齒坯16齒槽加工部位的起點，同時，C向軸伺服電機驅(qū)動齒坯工作臺19轉(zhuǎn)動，使齒坯16的下一個齒槽加工起點對準(zhǔn)盤銑刀11，由X向伺服電機驅(qū)動立柱3沿X向水平運動，使轉(zhuǎn)動的盤銑刀11重新進(jìn)入新的齒槽加工起點開始加工，依次重復(fù)，直至完成全部齒槽加工；最后由X向伺服電機驅(qū)動立柱3沿X向水平運動，使轉(zhuǎn)動的盤銑刀11退出齒槽加工的終點，并使整個立柱3退至安全位置，結(jié)束盤銑刀加工程序。盤銑刀加工程序結(jié)束后，轉(zhuǎn)入刀具切換程序，所述的刀具切換程序包括當(dāng)立柱3 退至安全位置后，由A向伺服電機驅(qū)動角度滑板7轉(zhuǎn)動到合適的角度，使?jié)L刀13的軸線傾角滿足齒坯16的滾齒要求，再由Y向伺服電機驅(qū)動刀架4沿角度滑板7的Y向運動，使?jié)L刀13對準(zhǔn)齒槽的滾齒加工起點，完成刀具切換程序。滾刀加工程序承接于刀具切換程序，所述的滾刀加工程序包括由C向伺服電機驅(qū)動齒坯工作臺19以一定的速度持續(xù)轉(zhuǎn)動，使齒坯16的轉(zhuǎn)動速度與滾刀13的轉(zhuǎn)動速度滿足嚙合關(guān)系，由X向伺服電機驅(qū)動立柱3沿X向水平運動，使已經(jīng)對準(zhǔn)齒槽的滾齒加工起點的轉(zhuǎn)動的滾刀13進(jìn)入齒槽的加工起點開始加工，加工中由Z向伺服電機驅(qū)動垂直滑板6沿 Z向垂直運動，使轉(zhuǎn)動的滾刀13由齒槽的滾齒加工起點逐步向終點移動，直至完成對所有齒槽的滾齒加工；最后由X向伺服電機驅(qū)動立柱3沿X向水平運動，使轉(zhuǎn)動的滾刀13退出滾齒加工的終點，并使整個立柱3退至安全位置，同時關(guān)閉刀桿14的主軸伺服電機和齒坯工作臺19的C向軸驅(qū)動電機，結(jié)束滾齒加工程序。
權(quán)利要求1.一種加工大模數(shù)齒輪的數(shù)控復(fù)合銑齒滾齒機，包括對加工過程進(jìn)行控制的數(shù)控計算機、由驅(qū)動電機通過齒輪減速機構(gòu)驅(qū)動的刀桿、機座上設(shè)置的齒坯夾具和齒坯驅(qū)動電機，以及用于冷卻和潤滑的油箱和油泵，其特征在于所述的刀桿上固定安裝有盤銑刀和滾刀，盤銑刀與滾刀之間設(shè)有刀桿墊圈組，所述的刀桿墊圈組含有一個墊圈，或至少由兩個內(nèi)孔直徑相同的墊圈依次對接而成，滾刀與盤銑刀之間的距離為刀桿墊圈組中每個墊圈實際高度之和；刀桿通過軸承托架和驅(qū)動箱支撐于刀架上，刀架與床身之間的位移機構(gòu)包括角度滑板、垂直滑板和立柱，其中角度滑板的一面通過匹配的Y向?qū)к壓蛯?dǎo)槽與刀架對接；角度滑板的另一面為垂直滑板，角度滑板中設(shè)有軸承，軸承中配有軸線沿X向水平的A軸，角度滑板與A軸連接，并通過A軸支撐于垂直滑板上；垂直滑板的另一面通過匹配的Z向?qū)к壓蛯?dǎo)槽與立柱對接；立柱的底面通過匹配的沿X向水平設(shè)置的導(dǎo)軌和導(dǎo)槽與床身上表面對接；所述的A軸與C軸兩軸的軸線延長后相交；床身上表面還設(shè)有工作臺軸承，工作臺軸承中配有C向軸，齒坯工作臺齒坯與C向軸連接，齒坯工作臺通過C向軸支撐于床身；齒坯工作臺上設(shè)有夾具，被加工齒輪的齒坯通過夾具固定在齒坯工作臺上；被加工齒輪的加工參數(shù)中，齒輪的模數(shù)應(yīng)該大于或等于15mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工大模數(shù)齒輪的數(shù)控復(fù)合銑齒滾齒機，其特征在于刀桿墊圈組中每個墊圈實際高度相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工大模數(shù)齒輪的數(shù)控復(fù)合銑齒滾齒機，其特征在于刀桿墊圈組中每個墊圈實際高度不相同，或部分不相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3之一所述的加工大模數(shù)齒輪的數(shù)控復(fù)合銑齒滾齒機，其特征在于所述的刀桿由主軸伺服電機通過驅(qū)動箱帶動刀架沿B向旋轉(zhuǎn)；所述的刀架由Y向伺服電機通過蝸輪蝸桿驅(qū)動在角度滑板上作Y向運動；所述的角度滑板由A向伺服電機通過蝸輪蝸桿驅(qū)動繞A軸在垂直滑板上作A向旋轉(zhuǎn)運動；所述的垂直滑板由Z向伺服電機通過蝸輪蝸桿驅(qū)動在立柱上作Z向垂直運動；所述的立柱由X向伺服電機通過蝸輪蝸桿傳動方式驅(qū)動在床身上表面作X向水平運動；所述的齒坯工作臺由C向軸伺服電機通過蝸輪蝸桿傳動方式在床身上沿C向旋轉(zhuǎn)運動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的加工大模數(shù)齒輪的數(shù)控復(fù)合銑齒滾齒機，其特征在于油泵、 所述的各獨立伺服電機、以及刀桿的驅(qū)動電機和齒坯驅(qū)動電機的工作狀態(tài)均通過程控計算機控制。 專利摘要本實用新型涉及一種加工大模數(shù)齒輪的數(shù)控復(fù)合銑齒滾齒機及其應(yīng)用，包括數(shù)控計算機，其特征是刀桿上固定安裝有盤銑刀和滾刀，滾刀與盤銑刀之間設(shè)有刀桿墊圈組；角度滑板的一面通過Y向?qū)к壓蛯?dǎo)槽與刀架對接，另一面通過A向軸承和軸承支撐在垂直滑板上，垂直滑板的另一面通過Z向?qū)к壓蛯?dǎo)槽與立柱對接；立柱通過X向水平設(shè)置的導(dǎo)軌和導(dǎo)槽與床身對接；齒坯工作臺通過匹配的C向軸和軸承支撐在底面上，齒坯工作臺上設(shè)有夾具。本實用新型在數(shù)控計算機控制下，可以一次性完成對模數(shù)大于或等于15mm的齒輪的銑齒滾齒加工，大大地提高了工作效率。
文檔編號B23Q5/34GK202199864SQ201120209859
公開日2012年4月25日 申請日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月21日
發(fā)明者丁偉, 劉建國, 吳峰, 束長林, 趙文濤 申請人:南京高速齒輪制造有限公司