專利名稱：一種螺旋錐齒輪加工機床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)控加工設(shè)備，特別是指一種螺旋錐齒輪加工機床，進(jìn)一步是指加工螺旋錐齒輪的銑齒機和磨齒機。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，螺旋錐齒輪加工設(shè)備有機械型螺旋錐齒輪加工機床和數(shù)控螺旋錐齒輪加工機床。機械型螺旋錐齒輪加工機床的結(jié)構(gòu)和調(diào)整環(huán)節(jié)是齒輪機床中最復(fù)雜的。參見附圖1，現(xiàn)有數(shù)控螺旋錐齒輪加工機床利用計算機直接控制三個直線軸(即χ、γ、ζ軸)和三個轉(zhuǎn)動軸(即Α、B、C軸)，以模擬機械型螺旋錐齒輪的加工運動，從而加工出螺旋錐齒輪。 數(shù)控螺旋錐齒輪加工機床將復(fù)雜的機械結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為軟件控制，實現(xiàn)了螺旋錐齒輪加工的信息化和智能化。上述結(jié)構(gòu)是用刀具箱沿Y軸，工件箱沿X軸的聯(lián)動來模擬刀具繞搖臺軸線的回轉(zhuǎn)，將刀傾機構(gòu)的功能改為B軸的擺動來實現(xiàn)。這種結(jié)構(gòu)沒有充分發(fā)揮數(shù)控技術(shù)的作用，存在以下主要缺陷1、該結(jié)構(gòu)由于立柱不動，刀具箱通過層層疊加的滑板安裝在立柱(8)上，為了能讓安裝于水平滑臺(10)上的刀具箱(13)上的刀具06)加工到工件，不得已將刀具主軸 (25)伸得很長，從而加大了刀具06)受力點與主軸軸承支撐距離的懸伸比，導(dǎo)致刀具主軸 (25)剛性也不太好。2、該機床結(jié)構(gòu)設(shè)計在加工左、右旋螺旋錐齒輪時，機床的加工點分別在工件(XT) 的上下位置，從而導(dǎo)致機床的加工點位置變化很大，刀具箱在Y方向行程很長，加工點的位置也很高，這些對機床整體加工剛性不是很好。3、該結(jié)構(gòu)X、Y、Z三個直線運動軸設(shè)計得比較分散，導(dǎo)致機床占地面積大，不好防護(hù)。4、該結(jié)構(gòu)X軸滑板08)在加工過程中由于要沿X向滑動，X向?qū)к?16、17)需要安裝在床身(1)上，導(dǎo)致排屑槽09)不能開通到整個加工區(qū)域，這種結(jié)構(gòu)雖然能在X軸上安裝盔甲式的鋼防護(hù)，但是鐵屑掉在防護(hù)上面還是不好清理，這種情況特別是銑齒的時候， 大量的鐵屑特別容易堆積在機床上。5、為了環(huán)保和節(jié)約，螺旋錐齒輪銑齒的發(fā)展方向是干切削，即在加工時不加冷卻液，切削速度很快，熱量被切削帶走，這就要求灼熱的切削不能落在床身上，以免造成機床的熱變形，圖1的裝置很難做到這一點。6、機床零件多，占地面積大，工件裝卸不方便。公開號為CN1457279的專利申請公開說明書記載了一種生產(chǎn)錐齒輪的機器，該機器將刀具主軸和工件主軸全設(shè)計在一個立柱上，其結(jié)構(gòu)不僅導(dǎo)致制造成本高，而且裝配的工藝性不好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提出一種結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性及可靠性好、效率高、占地面積小、防護(hù)與排屑容易，工件和刀具的裝卸方便的螺旋錐齒輪加工機床。本發(fā)明是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的，一種螺旋錐齒輪加工機床，包括床身，立柱， 水平滑臺，刀具箱，所述立柱坐裝在所述床身上，在所述立柱上設(shè)有一個開口朝下的U形通槽，所述U形通槽的寬度、深度、厚度方向依次定義為空間笛卡爾直角坐標(biāo)系的Y軸、Z軸、X 軸方向；在所述U形通槽內(nèi)設(shè)有至少一根軸線與所述X軸方向平行并可繞自身軸線回轉(zhuǎn)的第一直線驅(qū)動軸；在所述第一直線驅(qū)動軸上安裝有第一回轉(zhuǎn)軸箱體，所述第一直線驅(qū)動軸驅(qū)動所述第一回轉(zhuǎn)軸箱體沿所述X軸方向作直線運動；在所述立柱上設(shè)有至少一根軸線與所述Y軸方向平行并可繞自身軸線回轉(zhuǎn)的第二直線驅(qū)動軸；所述水平滑臺安裝在所述第二直線驅(qū)動軸上，所述第二直線驅(qū)動軸驅(qū)動所述水平滑臺沿所述Y軸方向作直線運動；在所述水平滑臺上設(shè)有至少一根軸線與所述Z軸方向平行并可繞自身軸線回轉(zhuǎn)的第三直線驅(qū)動軸；所述刀具箱安裝在所述第三直線驅(qū)動軸上，所述第三直線驅(qū)動軸驅(qū)動所述刀具箱沿所述Z軸方向作直線運動。本發(fā)明中，所述第一回轉(zhuǎn)軸箱體內(nèi)設(shè)置有回轉(zhuǎn)機構(gòu)，所述回轉(zhuǎn)機構(gòu)驅(qū)動設(shè)于所述第一回轉(zhuǎn)軸箱體中的第一回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，所述第一回轉(zhuǎn)軸的一端設(shè)有工件箱；所述回轉(zhuǎn)機構(gòu)內(nèi)設(shè)有驅(qū)動裝置；所述驅(qū)動裝置選自力矩電機、齒輪傳動機構(gòu)、曲柄連桿傳動機構(gòu)、蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)中的一種。本發(fā)明中，所述工件箱上設(shè)有一根軸線與所述第一回轉(zhuǎn)軸的軸線垂直的工件主軸，所述工件主軸的一端設(shè)有安裝被加工工件的工件承載臺，另一端或中間位置與設(shè)于工件箱中的工件主軸的驅(qū)動裝置連接。本發(fā)明中，在所述U形槽的槽中設(shè)有兩根軸線方向與X軸方向平行的所述第一導(dǎo)向?qū)к?，所述第一回轉(zhuǎn)軸箱體通過其底面設(shè)置的第一導(dǎo)向槽與所述第一導(dǎo)向?qū)к壠ヅ浣佑|實現(xiàn)沿Z軸方向的支撐及Y軸方向的定位并提供所述第一回轉(zhuǎn)軸箱體沿所述X軸方向作直線運動的導(dǎo)向。本發(fā)明中，在所述立柱上設(shè)有軸線方向與所述Y軸方向平行的第二導(dǎo)向?qū)к?，所述水平滑臺通過其一個側(cè)面設(shè)置的導(dǎo)向槽與所述第二導(dǎo)向?qū)к壠ヅ浣佑|實現(xiàn)沿Z軸方向的支撐定位并提供所述水平滑臺沿所述Y軸方向作直線運動的導(dǎo)向。本發(fā)明中，在所述水平滑臺上設(shè)有軸線方向與所述Z軸方向平行的第三導(dǎo)向?qū)к墸龅毒呦渫ㄟ^其一個側(cè)面設(shè)置的導(dǎo)向槽與所述第三導(dǎo)向?qū)к壠ヅ浣佑|實現(xiàn)沿Y軸方向的定位并提供所述刀具箱沿所述Z軸方向作直線運動的導(dǎo)向。本發(fā)明中，所述刀具箱上設(shè)有一根軸線與所述第三驅(qū)動軸的軸線平行的刀具主軸，所述刀具主軸的一端設(shè)有安裝刀具的刀具座，另一端或中間位置與設(shè)于刀具箱中的刀具主軸的驅(qū)動裝置連接。本發(fā)明中，在所述第一回轉(zhuǎn)軸箱體上與所述工件箱之間設(shè)有靜壓輔助支撐。本發(fā)明的技術(shù)原理是，螺旋錐齒輪在加工過程中，其齒面的形成取決于刀具和工件的相對運動，而刀具與工件的相對位置完成由三個直線驅(qū)動軸，即第一直線驅(qū)動軸、第二直線驅(qū)動軸、第三直線驅(qū)動軸和三個轉(zhuǎn)動軸，即第一回轉(zhuǎn)軸、刀具主軸、工具主軸來確定，六軸的設(shè)定只要保證刀具和工件能處于任何需要的相對位置即可。本發(fā)明在研究了三個直線驅(qū)動軸和三個回轉(zhuǎn)軸的各種可能的設(shè)定方式并分析其優(yōu)缺點后確定。本發(fā)明加工螺旋錐齒輪的過程是1、在刀具箱(6)的刀具主軸上安裝好刀具，在工件箱(3)的工件主軸上安裝好螺旋錐齒輪，啟動程序后計算機首先控制第一回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，帶動工件箱C3)繞第一回轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)一個角度，回轉(zhuǎn)角度的大小就是螺旋錐齒輪剛開始加工時的輪坯安裝角。2、計算機控制第一回轉(zhuǎn)軸箱體(19)沿X軸運動、水平滑臺(9)沿Y軸運動，刀具箱(6)沿Z軸運動，將刀具快速移動到齒輪加工的啟始位置，刀具按給定的速度回轉(zhuǎn)，如濕切需要開啟冷卻液。3、在程序控制下，第一直線驅(qū)動軸、第二直線驅(qū)動軸、第三直線驅(qū)動軸、刀具主軸、 工件主軸五軸聯(lián)動使刀具和被加工工件做嚙合的展成運動以加工出齒面。4、一個齒槽加工好之后，刀具箱沿Z軸方向上升使被加工工件與刀具脫離接觸， 工件主軸旋轉(zhuǎn)使齒輪分度到第二個輪齒加工的起始位置，然后X、Y、z、B各軸在不發(fā)生干涉的原則下快速退回到齒輪加工的起始位置。5、加工第二個齒槽，如此循環(huán)往復(fù)，直到加工完成所有的輪齒。6、各軸都回到原始位置，(工作門打開后)工作人員取下加工好的齒輪并換上待加工的齒輪。7、如果是數(shù)控磨齒機，在預(yù)備時間或加工過程中還要利用砂輪修整器來修整砂輪。本發(fā)明的機床與現(xiàn)有機床相比，具有如下優(yōu)點1、第一回轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)臺可采用力矩電機或齒輪傳動機構(gòu)、曲柄連桿傳動機構(gòu)、蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)等常用精密回轉(zhuǎn)臺驅(qū)動方式驅(qū)動；2、第一回轉(zhuǎn)軸通過旋轉(zhuǎn)士90°來實現(xiàn)螺旋錐齒輪的左右旋加工，此方法大大縮短了 X軸的行程。3、立柱的固定不動，確保了機床的高剛性。4、機床在加工左、右旋螺旋錐齒輪時，其加工點不再分布在工件的上下位置，而是分布在工件的左右位置，這樣使得機床的加工點在高度方向始終保持很低的位置，且此位置剛性好、易排屑、易觀察，是機床的最優(yōu)加工點。5、機床設(shè)計為立式結(jié)構(gòu)，Z軸行程、X軸行程相當(dāng)短，這也使得機床結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。6、由于X軸向前移動，裝卸工件時操作人員與工件可以實現(xiàn)0距離裝卸，非常方便。7、機床總體布局采用立式結(jié)構(gòu)，工件和刀具的裝卸很方便，而且工件便于實現(xiàn)機械手自動裝卸；8、設(shè)備造價降低、性能穩(wěn)定、可靠；加工的切屑直間落在機床排屑槽內(nèi)，容易排屑并且容易于實現(xiàn)干切削；9、整機零件少，工藝性能好，占地面積小，防護(hù)容易，造型美觀。


附圖1是現(xiàn)有技術(shù)的一種機床結(jié)構(gòu)；附圖2、3是本發(fā)明機床一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。1-床身、2-立柱、3-工件箱、9-水平滑臺、6-刀具箱。以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作出進(jìn)一步說明。本發(fā)明的機床包括采用端面銑齒或磨齒方法加工弧齒錐齒輪、弧齒準(zhǔn)雙曲面齒輪的機床。參見附圖2，，本發(fā)明一種螺旋錐齒輪加工機床，包括床身1，立柱2，工件箱3，水平滑臺9，刀具箱6，所述立柱2坐裝在所述床身1上，在所述立柱2上設(shè)有一個開口朝下的U 形通槽，所述U形通槽的寬度、深度、厚度方向依次定義為空間笛卡爾直角坐標(biāo)系的Y軸、Z 軸、X軸方向；在所述U形通槽內(nèi)設(shè)有一根軸線與所述X軸方向平行并可繞自身軸線回轉(zhuǎn)的第一直線驅(qū)動軸16 ；在所述第一直線驅(qū)動軸16上安裝有第一回轉(zhuǎn)軸箱體19，所述第一直線驅(qū)動軸16驅(qū)動所述第一回轉(zhuǎn)軸箱體19沿所述X軸方向作直線運動；在所述U形槽的槽中設(shè)有兩根軸線方向與X軸方向平行的所述第一導(dǎo)向?qū)к?5，所述第一回轉(zhuǎn)軸箱體19通過其底面設(shè)置的第一導(dǎo)向槽與所述第一導(dǎo)向?qū)к?5匹配接觸實現(xiàn)沿Z軸方向的支撐及Y軸方向的定位并提供所述第一回轉(zhuǎn)軸箱體19沿所述X軸方向作直線運動的導(dǎo)向；所述第一回轉(zhuǎn)軸箱體19內(nèi)設(shè)置有回轉(zhuǎn)機構(gòu)，所述回轉(zhuǎn)機構(gòu)驅(qū)動設(shè)于所述第一回轉(zhuǎn)軸箱體19中的第一回轉(zhuǎn)軸 17轉(zhuǎn)動，所述回轉(zhuǎn)機構(gòu)內(nèi)設(shè)有蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)；所述第一回轉(zhuǎn)軸17的一端設(shè)有所述工件箱3，所述工件箱3上設(shè)有一根軸線與所述第一回轉(zhuǎn)軸17的軸線垂直的工件主軸，所述工件主軸的一端設(shè)有安裝被加工工件的工件承載臺4，另一端或中間位置與設(shè)于工件箱3中的工件主軸的驅(qū)動裝置連接；在所述立柱2上設(shè)有一根軸線與所述Y軸方向平行并可繞自身軸線回轉(zhuǎn)的第二直線驅(qū)動軸11 ；所述水平滑臺9安裝在所述第二直線驅(qū)動軸11上，所述第二直線驅(qū)動軸11驅(qū)動所述水平滑臺9沿所述Y軸方向作直線運動；在所述立柱2上設(shè)有軸線方向與所述Y軸方向平行的第二導(dǎo)向?qū)к?0，所述水平滑臺9通過其一個側(cè)面設(shè)置的導(dǎo)向槽與所述第二導(dǎo)向?qū)к?0匹配接觸實現(xiàn)沿Z軸方向的支撐定位并提供所述水平滑臺沿所述Y軸方向作直線運動的導(dǎo)向；在所述水平滑臺9上設(shè)有一根軸線與所述Z軸方向平行并可繞自身軸線回轉(zhuǎn)的第三直線驅(qū)動軸8 ；所述刀具箱6安裝在所述第三直線驅(qū)動軸8上，所述第三直線驅(qū)動軸8驅(qū)動所述刀具箱6沿所述Z軸方向作直線運動；在所述水平滑臺9上設(shè)有軸線方向與所述Z軸方向平行的第三導(dǎo)向?qū)к?，所述刀具箱6通過其一個側(cè)面設(shè)置的導(dǎo)向槽與所述第三導(dǎo)向?qū)к?匹配接觸實現(xiàn)沿Y軸方向的定位并提供所述刀具箱沿所述Z軸方向作直線運動的導(dǎo)向；所述刀具箱6上設(shè)有一根軸線與所述第三直線驅(qū)動軸8的軸線平行的刀具主軸5，所述刀具主軸5的一端設(shè)有安裝刀具的刀具座，另一端或中間位置與設(shè)于刀具箱6中的刀具主軸的驅(qū)動裝置連接；在所述第一回轉(zhuǎn)軸箱體19與所述工件箱3之間設(shè)有靜壓輔助支撐13。
權(quán)利要求
1.一種螺旋錐齒輪加工機床，包括床身，立柱，水平滑臺，刀具箱，其特征在于所述立柱坐裝在所述床身上，在所述立柱上設(shè)有一個開口朝下的U形通槽，所述U形通槽的寬度、 深度、厚度方向依次定義為空間笛卡爾直角坐標(biāo)系的Y軸、Z軸、X軸方向；在所述U形通槽內(nèi)設(shè)有至少一根軸線與所述X軸方向平行并可繞自身軸線回轉(zhuǎn)的第一直線驅(qū)動軸；在所述第一直線驅(qū)動軸上安裝有第一回轉(zhuǎn)軸箱體，所述第一直線驅(qū)動軸驅(qū)動所述第一回轉(zhuǎn)軸箱體沿所述X軸方向作直線運動；在所述立柱上設(shè)有至少一根軸線與所述Y軸方向平行并可繞自身軸線回轉(zhuǎn)的第二直線驅(qū)動軸；所述水平滑臺安裝在所述第二直線驅(qū)動軸上，所述第二直線驅(qū)動軸驅(qū)動所述水平滑臺沿所述Y軸方向作直線運動；在所述水平滑臺上設(shè)有至少一根軸線與所述Z軸方向平行并可繞自身軸線回轉(zhuǎn)的第三直線驅(qū)動軸；所述刀具箱安裝在所述第三直線驅(qū)動軸上，所述第三直線驅(qū)動軸驅(qū)動所述刀具箱沿所述Z軸方向作直線運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種螺旋錐齒輪加工機床，其特征在于所述第一回轉(zhuǎn)軸箱體內(nèi)設(shè)置有回轉(zhuǎn)機構(gòu)，所述回轉(zhuǎn)機構(gòu)驅(qū)動設(shè)于所述第一回轉(zhuǎn)軸箱體中的第一回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動， 所述第一回轉(zhuǎn)軸的一端設(shè)有工件箱；所述回轉(zhuǎn)機構(gòu)內(nèi)設(shè)有驅(qū)動裝置；所述驅(qū)動裝置選自力矩電機、齒輪傳動機構(gòu)、曲柄連桿傳動機構(gòu)、蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種螺旋錐齒輪加工機床，其特征在于所述工件箱上設(shè)有一根軸線與所述第一回轉(zhuǎn)軸的軸線垂直的工件主軸，所述工件主軸的一端設(shè)有安裝被加工工件的工件承載臺，另一端或中間位置與設(shè)于工件箱中的工件主軸的驅(qū)動裝置連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種螺旋錐齒輪加工機床，其特征在于在所述U形槽的槽中設(shè)有兩根軸線方向與X軸方向平行的所述第一導(dǎo)向?qū)к?，所述第一回轉(zhuǎn)軸箱體通過其底面設(shè)置的第一導(dǎo)向槽與所述第一導(dǎo)向?qū)к壠ヅ浣佑|實現(xiàn)沿Z軸方向的支撐及Y軸方向的定位并提供所述第一回轉(zhuǎn)軸箱體沿所述X軸方向作直線運動的導(dǎo)向。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種螺旋錐齒輪加工機床，其特征在于在所述立柱上設(shè)有軸線方向與所述Y軸方向平行的第二導(dǎo)向?qū)к?，所述水平滑臺通過其一個側(cè)面設(shè)置的導(dǎo)向槽與所述第二導(dǎo)向?qū)к壠ヅ浣佑|實現(xiàn)沿Z軸方向的支撐定位并提供所述水平滑臺沿所述Y 軸方向作直線運動的導(dǎo)向。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種螺旋錐齒輪加工機床，其特征在于在所述水平滑臺上設(shè)有軸線方向與所述Z軸方向平行的第三導(dǎo)向?qū)к?，所述刀具箱通過其一個側(cè)面設(shè)置的導(dǎo)向槽與所述第三導(dǎo)向?qū)к壠ヅ浣佑|實現(xiàn)沿Y軸方向的定位并提供所述刀具箱沿所述Z軸方向作直線運動的導(dǎo)向。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種螺旋錐齒輪加工機床，其特征在于所述刀具箱上設(shè)有一根軸線與所述第三驅(qū)動軸的軸線平行的刀具主軸，所述刀具主軸的一端設(shè)有安裝刀具的刀具座，另一端或中間位置與設(shè)于刀具箱中的刀具主軸的驅(qū)動裝置連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任意一項所述的一種螺旋錐齒輪加工機床，其特征在于在所述第一回轉(zhuǎn)軸箱體上與所述工件箱之間設(shè)有靜壓輔助支撐。
全文摘要
一種螺旋錐齒輪加工機床，包括床身，立柱，水平滑臺，刀具箱，所述立柱設(shè)有一個開口朝下的U形通槽并坐裝在所述床身上，所述U形通槽的寬度、深度、厚度方向依次定義為空間笛卡爾直角坐標(biāo)系的Y軸、Z軸、X軸方向；在所述U形通槽內(nèi)設(shè)有驅(qū)動第一回轉(zhuǎn)軸箱體沿X軸方向作直線運動的第一直線驅(qū)動軸；在所述立柱上設(shè)有驅(qū)動水平滑臺沿Y軸方向作直線運動的第二直線驅(qū)動軸；在所述水平滑臺上設(shè)有驅(qū)動刀具箱沿Z軸方向作直線運動的第三直線驅(qū)動軸；本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、造價降低、性能穩(wěn)定、可靠，占地面積小，機床剛度好；排屑方便且容易于實現(xiàn)干切削；整機零件少，工藝性能好，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號B23F9/02GK102248227SQ201110159368
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者張春暉, 李錫晗, 陽益江, 魯新中 申請人:湖南中大創(chuàng)遠(yuǎn)數(shù)控裝備有限公司