一種自動換檔變速床頭箱的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本實用新型屬于數(shù)控臥式車床技術(shù)領域，具體地說是一種自動換檔變速床頭箱。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的數(shù)控臥式車床床頭箱，其多數(shù)采用伺服或變頻電機通過皮帶直接與獨立床 頭箱直聯(lián)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，輸出扭矩小。還有的數(shù)控臥式車床采用主軸與變速箱直連的方 式，結(jié)構(gòu)雖然偏緊湊，但直連的連接剛度大，自身缺少緩沖能力，以至于無法避免變速箱中 齒輪嚙合產(chǎn)生的震動對主軸回轉(zhuǎn)精度的影響，影響加工精度。
[0003] 車床主軸變速分為有級變速、分段無級變速和無級變速三種形式，其中有級變速 僅用于經(jīng)濟型數(shù)控機床，大多數(shù)數(shù)控機床采用分段無級變速或無級變速。在無級變速中，變 數(shù)調(diào)速主軸一般用于普及型數(shù)控機床。交流伺服主軸則用于中、高檔數(shù)控機床。對于采用 變頻器等車床主軸驅(qū)動裝置的主軸電動機，可實現(xiàn)主軸的無級調(diào)速。采用無級調(diào)速主軸機 構(gòu)，主軸箱雖然得到大大簡化，但其低速段輸出轉(zhuǎn)矩常常無法滿足機床強力切削的要求。如 單純追求無級調(diào)速，勢必要增大主軸電動機的功率，從而使主軸電動機與驅(qū)動裝置的體積、 重量及成本增加。因此，數(shù)控機床常采用1 _4擋齒輪變速與無級調(diào)速相結(jié)合的方式，即分 段無級變速方式，同時滿足低速轉(zhuǎn)矩和最高主軸轉(zhuǎn)速的要求。
[0004] 現(xiàn)有的普通數(shù)控車床的床頭箱換擋機構(gòu)，大都采用手動三擋操作方式，即通過手 動旋轉(zhuǎn)外置操縱手柄帶動凸輪旋轉(zhuǎn)至設定的擋位，由凸輪同時驅(qū)動兩組聯(lián)桿、操縱軸和撥 叉，帶動花鍵軸上的兩組并聯(lián)齒輪進行軸向位移，從而實現(xiàn)配對齒輪的嚙合及脫離進行擋 位變換，帶動主軸作高、中、低速轉(zhuǎn)動。這種手動換擋方式，有以下幾方面缺點，其一是需停 機換擋，工作效率低；二是機械傳動環(huán)節(jié)多，故障率高，摩擦阻力大，人工操作費力；三是凸 輪軌道槽加工復雜，精度不易保證；四是手柄座機械定位機構(gòu)復雜，易滑移過位，造成齒輪 嚙合寬度不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實用新型的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種通過傳動軸齒輪與輸出軸上 的齒輪嚙合來傳遞動力的自動換檔變速床頭箱，可實現(xiàn)主軸大扭矩輸出、溫升低、精度高、 節(jié)能降耗、提高勞動效率。
[0006] 本實用新型的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：本實用新型的自動換檔變速床頭 箱包括箱體、通過軸承安裝在所述箱體內(nèi)的主軸；其特征在于，自動換檔變速床頭箱的輸出 軸通過齒輪與傳動軸上的齒輪嚙合連接；自動換檔變速床頭箱2內(nèi)依次設置有傳動一軸 2-1、傳動二軸2-2、傳動三軸2-3、傳動絲桿2-4、導桿2-6、主軸2-7。
[0007] 傳動一軸2-1上順序安裝有皮帶輪2-la、第一固定齒輪2-lb ;
[0008] 傳動二軸2-2上順序安裝有固定大齒輪2-2a、第二固定齒輪2-2b、第三固定齒輪 2-2c、第四固定齒輪2-2d。
[0009] 傳動三軸2-3上順序安裝有第一齒輪2-3a、第二齒輪2-3b、第三齒輪2-3c、第五固 定齒輪2-3d，第二齒輪2-3b和第三齒輪2-3c通過連接在第一齒輪2-3a上組成滑移齒輪。 [0010] 傳動絲桿2-4上順序安裝有第一小齒輪2-4a、用于變速的撥叉2-4b。
[0011] 減速電機和減速器2a安裝于床頭箱體上；第二小齒輪2a_5安裝于減速器2a的軸 上。
[0012] 導桿2-6直接安裝于箱體上，并與撥叉2-4b形成滑動導向作用。
[0013] 主軸2-7上安裝有第五齒輪2_7a。
[0014] 傳動一軸2-1上的第一固定齒輪2-lb與傳動二軸2-2上的第四固定齒輪2-2d嚙 合，把傳動一軸2-1上的動力傳遞到傳動二軸2-2。
[0015] 傳動三軸2-3上的第一齒輪2-3a與傳動二軸2-2上的固定大齒輪2-2a嚙合是高 速檔；傳動三軸2-3上的第二齒輪2-3b與傳動二軸2-2上的第二固定齒輪2-2b嚙合是低 速檔；傳動三軸2-3上的第三齒輪2-3c與傳動二軸2-2上的第三固定齒輪2-2c嚙合是中 速檔；當中速檔齒輪和低速檔齒輪都沒有嚙合，在其中間形成的是空檔。
[0016] 本實用新型自動換檔變速床頭箱換檔是通過減速電機和減速器驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)動，齒 輪帶動傳動絲桿轉(zhuǎn)動，傳動絲桿的轉(zhuǎn)動帶動撥叉左右移動，撥叉再帶動滑移齒輪左右移動， 同時通過變頻器使主電機小角度正反轉(zhuǎn)動，床頭箱上的輸入軸皮帶輪使床頭箱內(nèi)的固定齒 輪也小角度正反轉(zhuǎn)動，方便高速檔、中速檔、低速檔齒輪的嚙合。檔位到位后變頻器輸出不 同的頻率控制主電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)高速檔、中速檔、低速檔位上的變頻調(diào)速。本實用新型主電 機采用普通電機或變頻電機，床頭箱的輸出軸齒輪與傳動軸上的齒輪嚙合連接，通過齒輪 傳動實現(xiàn)主軸的調(diào)速和大扭矩輸出。
[0017] 本實用新型的自動換檔變速床頭箱主軸的輸出扭矩大，精度高，電機選用功率小， 節(jié)能降耗。不采用液壓換檔實現(xiàn)低成本換檔。換檔效率高，減少勞動強度。
【附圖說明】
[0018] 下面結(jié)合附圖和實施方式對本實用新型的內(nèi)容作進一步的闡述。
[0019] 圖1為本實用新型的自動換檔變速床頭箱傳動結(jié)構(gòu)簡圖；
[0020] 圖中，2-自動換檔變速床頭箱，2a -減速器，2a-5 -小齒輪，2-1-傳動一軸， 2_la-皮帶輪，2_lb-第一固定齒輪，2_2-傳動二軸，2_2a-固定大齒輪，2_2b -第二固 定齒輪，2-2c-第三固定齒輪，2-2d-第四固定齒輪，2-3-傳動三軸，2-3a -第一齒輪， 2_3b -第二齒輪，2_3c-第二齒輪，2_3d-第五固定齒輪，2_4-傳動絲桿，2_4b -撥叉， 2_4a -第四齒輪，2-6 -導桿，2-7 -主軸，2_7a-第五齒輪。
【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖對本申請的設備進行具體描述
[0022] 實施例1
[0023] 如圖1所示，本實施例所述的一種自動換檔變速床頭箱，其自動換檔變速床頭箱 的輸出軸通過齒輪與傳動軸上的齒輪嚙合連接，自動換檔變速床頭箱2內(nèi)依次設置有傳動 一軸2-1、傳動二軸2-2、傳動三軸2-3、傳動絲桿2-4、導桿2-6、主軸2-7 ;在傳動一軸2-1 上順序安裝有皮帶輪2-la、第一固定齒輪2-lb ;傳動二軸2-2上順序安裝有固定大齒輪 2-2a、第二固定齒輪2-2b、第三固定齒輪2-2c、第四固定齒輪2-2d ;傳動三軸2-3上順序安 裝有第一齒輪2-3a、第二齒輪2-3b、第三齒輪2-3c、第五固定齒輪2-3d，第二齒輪2-3b和 第三齒輪2-3c通過連接在第一齒輪2-3a上組成滑移齒輪；傳動絲桿2-4上順序安裝有第 一小齒輪2-4a、用于變速的撥叉2-4b ;減速電機和減速器2a安裝于床頭箱體上；第二小齒 輪2a-5安裝于減速器2a的軸上；導桿2-6直接安裝于箱體上，并與撥叉2-4b形成滑動導 向作用；主軸2-7上安裝有第五齒輪2-7a ;傳動一軸2-1上的第一固定齒輪2-lb與傳動二 軸2-2上的第四固定齒輪2-2d嚙合，把傳動一軸2-1上的動力傳遞到傳動二軸2-2。
[0024] 本實用新型工作時，可實現(xiàn)如下四檔含空檔變速：
[0025] ①主電機上的皮帶輪與床頭箱傳動一軸2-1上的皮帶輪2-la通過皮帶連接，皮帶 輪2-la輸入的動力帶動傳動一軸2-1上的第一固定齒輪2-lb同步轉(zhuǎn)動，傳動一軸2-1上 的第一固定齒輪2-lb與傳動二軸2-2上的第四固定齒輪2-2d嚙合，帶動傳動二軸2-2轉(zhuǎn) 動，減速電機和減速器2a帶動安裝于減速器軸上的小齒輪2a_5同步轉(zhuǎn)動，小齒輪2a_5帶 動傳動絲桿2-4上的第四齒輪2-4a轉(zhuǎn)動，第四齒輪2-4a帶動傳動絲桿2-4轉(zhuǎn)動，傳動絲桿 2-4的轉(zhuǎn)動帶動撥叉2-4b移動，撥叉2-4b的移動帶動第一齒輪2-3a與傳動二軸2-2上的 固定大齒輪2-2a嚙合，此狀態(tài)為高速檔。
[0026] ②傳動一軸2-1上的第一固定齒輪2-lb與傳動二軸2-2上的第四固定齒輪2-2d 嚙合，帶動傳動二軸2-2轉(zhuǎn)動。傳動絲桿2-4的轉(zhuǎn)動帶動撥叉2-4b移動，撥叉2-4b的移動 帶動第一齒輪2-3a上的第三齒輪2-3c與傳動二軸2-2上的第三固定齒輪2-2c嚙合，此狀 態(tài)為中速檔。
[0027] @傳動一軸2-1上的第一固定齒輪2-lb與傳動二軸2-2上的第四固定齒輪2-2d 嚙合，帶動傳動二軸2-2轉(zhuǎn)動。傳動絲桿2-4的轉(zhuǎn)動帶動第四齒輪2-4a移動，第四齒輪2-4a 的移動帶動第一齒輪2-3a上的第二齒輪2-3b與傳動二軸2-2上的第二固定齒輪2-2b嚙 合，此狀態(tài)為低速檔。
[0028] ④第二齒輪2_3b和第三齒輪2_3c通過連接組成滑移齒輪，當?shù)诙X輪2_3b不與 第二固定齒輪2-2b嚙合，且第三齒輪2-3c不與第三固定齒輪2-2c嚙合，在這兩種狀態(tài)下 形成的是空檔。
[0029] 上述高速檔、中速檔、低速檔和空檔的換檔都是通過減速電機和減速器2a驅(qū)動小 齒輪2a-5和第四齒輪2-4a轉(zhuǎn)動，第四齒輪2-4a驅(qū)動傳動絲桿2-4轉(zhuǎn)動，絲桿螺母副帶動 撥叉2-4b移動從而撥動各檔位滑移齒輪換檔。通過變頻器控制主電機正反轉(zhuǎn)動，使各個檔 位換檔時固定齒輪都在正反轉(zhuǎn)動，方便各檔位齒輪的嚙合和控制換檔噪音。
【主權(quán)項】
1. 一種自動換檔變速床頭箱，包括箱體、通過軸承安裝在箱體內(nèi)的主軸，其特征在于， 自動換檔變速床頭箱的輸出軸通過齒輪與傳動軸上的齒輪嚙合連接；自動換檔變速床頭箱 (2)內(nèi)依次設置有傳動一軸（2-1)、傳動二軸（2-2)、傳動三軸（2-3)、傳動絲桿（2-4)、導桿 (2-6)、主軸（2-7); 傳動一軸（2-1)上順序安裝有皮帶輪（2-la)、第一固定齒輪（2-lb); 傳動二軸（2-2)上順序安裝有固定大齒輪（2-2a)、第二固定齒輪（2-2b)、第三固定齒 輪（2-2c)、第四固定齒輪（2-2d); 傳動三軸（2-3)上順序安裝有第一齒輪（2-3a)、第二齒輪（2-3b)、第三齒輪（2-3c)、第 五固定齒輪（2-3d)，第二齒輪（2-3b)和第三齒輪（2-3c)通過連接在第一齒輪（2-3a)上組 成滑移齒輪； 傳動絲桿（2-4)上順序安裝有第一小齒輪（2-4a)、用于變速的撥叉（2-4b); 減速電機和減速器（2a)安裝于床頭箱體上；第二小齒輪（2a_5)安裝于減速器（2a)的 軸上； 導桿（2-6)直接安裝于箱體上，并與撥叉（2-4b)形成滑動導向作用； 主軸（2-7)上安裝有第五齒輪（2-7a); 傳動一軸（2-1)上的第一固定齒輪（2-lb )與傳動二軸（2-2 )上的第四固定齒輪（2-2d) 嚙合，把傳動一軸（2-1)上的動力傳遞到傳動二軸（2-2); 傳動三軸（2-3)上的第一齒輪（2-3a)與傳動二軸（2-2)上的固定大齒輪（2-2a)嚙 合是高速檔；傳動三軸（2-3)上的第二齒輪（2-3b)與傳動二軸（2-2)上的第二固定齒輪 (2-2b )嚙合是低速檔；傳動三軸（2-3 )上的第三齒輪（2-3c )與傳動二軸（2-2 )上的第三固 定齒輪（2-2c)嚙合是中速檔；當中速檔齒輪和低速檔齒輪都沒有嚙合，在其中間形成的是 空檔。
【專利摘要】本實用新型提供了一種自動換檔變速床頭箱，涉及數(shù)控臥式車床技術(shù)領域，該自動換檔變速床頭箱包括箱體、通過軸承安裝在所述箱體內(nèi)的主軸，自動換檔變速床頭箱的輸出軸通過齒輪與傳動軸上的齒輪嚙合連接來傳遞動力，可實現(xiàn)主軸大扭矩輸出、溫升低、精度高、電機選用功率小，節(jié)能降耗、實現(xiàn)低成本換檔、換檔效率高，減少勞動強度。
【IPC分類】B23Q5/16, B23B19/00
【公開號】CN204672973
【申請?zhí)枴緾N201520368445
【發(fā)明人】蔡昭藏, 曾開文, 陳艷芳, 尤文彬, 申楷, 劉雪寶, 黎曉波, 時圣璐
【申請人】玉溪建福集團機床有限責任公司
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月2日