專利名稱：一種滾銑復合加工機床及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種加工機床，尤其是涉及一種滾銑復合加工機床及其控制方法。
背景技術(shù)：
目前齒輪加工方式從原理上劃分主要有兩類，即展成法加工和成形法加工；而展 成法滾齒和成形法銑齒，是所述兩種加工方式的最典型、最普遍應用；一般展成法滾齒在滾齒機上完成，而成形法統(tǒng)齒在萬能通用統(tǒng)床上完成，目前市場上尚未有將展成法滾齒和成形法銑齒復合在同一臺機床上加工的裝備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題；提供了一種具有能滿足成形銑齒、展成滾齒的運動鏈、傳動系統(tǒng)和機床布局方式，加強了機床的功用的一種滾纟先復合加工機床。本發(fā)明還有一目的是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題；提供了一種可根據(jù)工件材料及加工工藝的不同，選擇不同的加工模式，實現(xiàn)銑滾齒的調(diào)用及銑滾齒功能的復合的一種滾銑復合加工機床。本發(fā)明再有一目的是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題；提供了一種能提高齒輪的加工效率，節(jié)約設備投入經(jīng)費，能實現(xiàn)一機多用，降低制造成本的一種滾銑復合加工機床。本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的一種滾銑復合加工機床，其特征在于，包括床身、位于床身兩側(cè)的雙立柱和輔助立柱、設置在床身上的主運動部件和進給運動部件、以及用于控制所述滾銑機構(gòu)、縱向驅(qū)動機構(gòu)以及自動分齒分度裝置的控制系統(tǒng)；所述主運動部件包括位于雙立柱和輔助立柱之間的并能在一垂直驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動下做垂直上下往復運動的滾銑機構(gòu)、固定在雙立柱上的主軸箱以及固定在主軸箱上的主電機,所述主軸箱內(nèi)設有通過聯(lián)軸器與主電機輸出軸配接的輸入傳動軸、輸出傳動主軸以及減速齒輪副；所述進給運動部件包括置于雙立柱上的垂直驅(qū)動機構(gòu)、位于床身上的橫向驅(qū)動機構(gòu)、設置在橫向驅(qū)動機構(gòu)上并能在橫向驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動下做橫向往復運動的橫向滑板，所述橫向滑板上設置有回轉(zhuǎn)盤、設置在回轉(zhuǎn)盤上的縱向驅(qū)動機構(gòu)、設置在縱向驅(qū)動機構(gòu)上并能在縱向驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下做縱向往復運動的工作臺、設置在工作臺上的工件定位夾持機構(gòu)。在上述的一種滾銑復合加工機床，所述垂直驅(qū)動機構(gòu)與一個垂直絲杠螺母副配接的主軸箱，所述垂直絲杠螺母副頂端還設有垂直絲杠軸承以及與垂直絲杠螺母副的垂直絲桿配接的垂直手輪，所述傳動主軸兩端設有主軸錐孔，所述主軸箱內(nèi)壁設有軸承孔，所述軸承孔內(nèi)固定有圓錐滾子軸承，所述傳動主軸兩端通過圓錐滾子軸承架設在主軸箱內(nèi)。在上述的一種滾銑復合加工機床，所述滾銑機構(gòu)包括一端與主軸箱固定另一端通過輔助支承連接座與輔助支柱固定的橫梁、固定在橫梁上并能沿橫梁做往復移動的托架、以及一端與主軸箱通過主軸錐孔定位連接另一端與托架固定的刀桿，所述刀桿上設有用于滾銑工件的刀具，所述刀桿通過設置在其末端的刀桿光電旋轉(zhuǎn)編碼器與上述控制系統(tǒng)電連接。在上述的一種滾銑復合加工機床，所述橫向驅(qū)動機構(gòu)包括設置在床身上的橫向絲桿螺母副以及通過連接件與橫向絲桿螺母副配接的橫向手輪，所述橫向絲桿螺母副的螺母固定在上述橫向滑板上，橫向絲桿螺母副的絲桿通過軸承支撐在床身上。在上述的一種滾銑復合加工機床，所述縱向驅(qū)動機構(gòu)包括固定在回轉(zhuǎn)盤上的連接板、縱向絲杠螺母副以及設置在縱向絲杠螺母副的絲桿一端的縱向手輪，縱向絲杠螺母副的螺母固定在連接板上，縱向絲杠螺母副的絲桿兩端通過支撐軸承與所述工作臺固定，所述縱向手輪通過縱驅(qū)電機與縱向絲杠螺母副配接，所述縱驅(qū)電機雙伸軸電機，縱驅(qū)電機一端輸出軸與縱向手輪配接，另一端與縱向絲杠螺母副的絲桿配接，所述縱向絲杠螺母副另一端通過設置在其末端的進給絲桿編碼器與上述控制系統(tǒng)電連接。在上述的一種滾銑復合加工機床，所述工件定位夾持機構(gòu)包括固定在工作臺上尾 座以及自動分齒分度裝置，所述尾座和自動分齒分度裝置之間設有用于夾持工件的夾具。在上述的一種滾銑復合加工機床，所述自動分齒分度裝置包括基座、設置在基座上的傳動箱體、設置在傳動箱體內(nèi)的的分齒驅(qū)動電機以及與分齒驅(qū)動電機輸出軸配接的蝸輪蝸桿副，上述夾具固定在所述蝸輪蝸桿副輸出主軸上，所述蝸輪蝸桿副輸出主軸設置有制動器，該蝸輪蝸桿副輸出主軸還與一分齒主軸編碼器連接，所述分齒主軸編碼器與上述控制系統(tǒng)電連接。在上述的一種滾銑復合加工機床，所述控制系統(tǒng)包括PLC控制器，I/O接口電路，以及分別通過I/o接口電路與控制器連接的驅(qū)動器、觸摸屏、制動電路以及檢測電路，所述制動電路與制動器電連接，所述檢測電路分別與上述刀桿光電旋轉(zhuǎn)編碼器、進給絲桿編碼器以及分齒主軸編碼器電連接。一種滾銑復合加工機床的控制方法，其特征在于，具體方法如下，通過控制系統(tǒng)設定銑削加工或滾削加工，選擇加工工件類型以及加工模式，并設定加工起始點和加工結(jié)束點后啟動機床，所述加工刀具包括銑刀和滾刀；所述加工工件類型包括直齒、斜齒以及螺旋槽(其他需要等分的加工形面可按直齒模式分度)；然后選擇執(zhí)行以下選擇步驟(以下的選擇操作步驟可根據(jù)具體的生產(chǎn)條件進行優(yōu)化和調(diào)整)選擇步驟I :若設定加工刀具為滾刀，加工工件類型為直齒，加工模式為自動，則具體操作步驟如下步驟I. 1，輸入相應的加工參數(shù)并確定加工，刀桿光電旋轉(zhuǎn)編碼器檢測主軸轉(zhuǎn)速，由根據(jù)加工齒數(shù)和主軸速度計算出分齒驅(qū)動電機速度并驅(qū)動，確認加工，步驟I. 2,通過縱向驅(qū)動機構(gòu)將工作臺移動到滾刀位置，同時通過垂直驅(qū)動機構(gòu)調(diào)整加工量直到結(jié)束；選擇步驟2 :若設定加工刀具為滾刀，加工工件類型為斜齒，加工模式為自動，則具體操作步驟如下步驟2. 1，輸入相應的加工參數(shù)并確定加工，刀桿光電旋轉(zhuǎn)編碼器檢測主軸轉(zhuǎn)速，縱向進給絲杠編碼器檢測工作臺的移動速度，由根據(jù)加工齒數(shù)和主軸速度計算出分齒驅(qū)動電機速度并驅(qū)動，確認加工，步驟2. 2,通過縱向驅(qū)動機構(gòu)將工作臺移動到滾刀位置，同時通過垂直驅(qū)動機構(gòu)調(diào)整加工量直到結(jié)束；選擇步驟3 :若設定加工刀具為銑刀，加工工件類型為直齒，加工模式為點動，則具體操作步驟如下步驟3. 1，輸入相應的加工參數(shù)并確定加工，刀桿光電旋轉(zhuǎn)編碼器檢測主軸轉(zhuǎn)速，由根據(jù)加工參數(shù)和主軸速度計算出分齒驅(qū)動電機速度并驅(qū)動，確認加工，步驟3. 2,通過縱向驅(qū)動機構(gòu)將工作臺移動到統(tǒng)刀位置，同時通過垂直驅(qū)動機構(gòu)調(diào)整加工量并進行加工；步驟3. 3，當一個齒形加工完成后，將工件移動至該齒加工的起始位置，由根據(jù)加工齒數(shù)計算出分齒驅(qū)動電機速度并驅(qū)動，進行手動點動分度，加工下一個齒；

選擇步驟4 :若設定加工刀具為銑刀，加工工件類型為直齒，加工模式為自動，則具體操作步驟如下步驟4. 1，輸入相應的加工參數(shù)并確定加工，設定起始點和結(jié)束點位置，確認加工，步驟4. 2,通過縱向驅(qū)動機構(gòu)將工作臺移動到統(tǒng)刀位置，同時通過垂直驅(qū)動機構(gòu)調(diào)整加工量，步驟4. 3，通過記錄工件返回起始點的走刀次數(shù)，判斷一個齒形是否加工完成，若加工完成，由根據(jù)加工齒數(shù)計算出分齒驅(qū)動電機速度并驅(qū)動，進行自動分度，加工下一齒；選擇步驟5 :若設定加工刀具為銑刀，加工工件類型為斜齒，加工模式為點動，則具體操作步驟如下步驟5. 1，輸入相應的加工參數(shù)并確定加工，刀桿光電旋轉(zhuǎn)編碼器檢測主軸轉(zhuǎn)速，縱向進給絲杠編碼器檢測工作臺的移動速度，由根據(jù)加工參數(shù)、工作臺速度和主軸速度計算出分齒驅(qū)動電機的跟隨速度并驅(qū)動，確認加工，步驟5. 2,通過縱向驅(qū)動機構(gòu)將工作臺移動到統(tǒng)刀位置，同時通過垂直驅(qū)動機構(gòu)調(diào)整加工量，步驟5. 3，加工完成一個齒后，將工件移動至該齒加工的起始位置，由根據(jù)加工齒數(shù)計算出分齒驅(qū)動電機的速度并驅(qū)動，進行手動點動分度，加工下一個齒；選擇步驟6 :若設定加工刀具為銑刀，加工工件類型為斜齒，加工模式為自動，則具體操作步驟如下步驟6. 1，輸入相應的加工參數(shù)并確定加工，刀桿光電旋轉(zhuǎn)編碼器檢測主軸轉(zhuǎn)速，縱向進給絲杠編碼器檢測工作臺的移動速度，由根據(jù)加工參數(shù)、工作臺速度和主軸速度計算出分齒驅(qū)動電機的跟隨速度并驅(qū)動，設定起始點和結(jié)束點位置，確認加工，步驟6. 2,通過縱向驅(qū)動機構(gòu)將工作臺移動到統(tǒng)刀位置，同時通過垂直驅(qū)動機構(gòu)調(diào)整加工量，步驟6. 3，通過記錄工件返回起始點的走刀次數(shù)，判斷一個齒形是否加工完成，若加工完成，由根據(jù)加工齒數(shù)計算出分齒驅(qū)動電機速度并驅(qū)動，進行自動分度，加工下一齒；選擇步驟7 :若設定加工刀具為銑刀，加工工件類型為螺旋槽，加工模式為自動，則具體操作步驟如下步驟7. 1，輸入相應的加工參數(shù)并確定加工，刀桿光電旋轉(zhuǎn)編碼器檢測主軸轉(zhuǎn)速，縱向進給絲杠編碼器檢測工作臺的移動速度，由根據(jù)加工參數(shù)、工作臺速度和主軸速度計算出分齒驅(qū)動電機的跟隨速度并驅(qū)動，設定起始點和結(jié)束點位置，確認加工，步驟7. 2,通過縱向驅(qū)動機構(gòu)將工作臺移動到統(tǒng)刀位置，同時通過垂直驅(qū)動機構(gòu)調(diào)整加工量直到結(jié)束，步驟7. 3，若加工多頭螺旋槽，分度時，將工件移動至加工的起始位置后，進入分度模式，進行手動分度操作，步驟7. 4，再進入螺旋槽加工模式，進行下一個螺旋槽的加工。應當注意的是，加工時，對于回轉(zhuǎn)盤的調(diào)整方法是I.銑削加工時，根據(jù)工件齒形的螺旋角的大小和方向進行調(diào)整；2.滾削加工時，根據(jù)滾到螺旋角大小和旋向，以及工件齒形螺旋角大小和旋向進行調(diào)整。 因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.采用模塊化設計理念，增強了機床的通用性。本發(fā)明綜合考慮了成形銑齒粗精加工、展成滾齒的加工特點，合理布置了具有能滿足成形銑齒、展成滾齒的運動鏈，加強了機床的功用；2.可根據(jù)工件材料及加工工藝的不同，選擇不同的加工模式，實現(xiàn)銑滾齒的調(diào)用及銑滾齒功能的復合。本發(fā)明主要包括兩個系列粗銑與精銑復合加工機床；粗銑與精滾復合加工機床，即用銑削功能對齒輪進行銑削加工，再用滾削功能對齒輪進行精加工；3.具有高效的銑齒粗加工、成形銑齒精加工與精密展成滾齒加工的復合功能，能提高齒輪的加工效率，節(jié)約設備投入經(jīng)費，能實現(xiàn)一機多用，降低制造成本。


圖I是本發(fā)明的傳動系統(tǒng)原理圖。圖2是本發(fā)明的控制電路圖。圖3是本發(fā)明的PLC與驅(qū)動器連接圖。圖4A是本發(fā)明的整個控制系統(tǒng)方法流程示意圖。圖4B是圖4A中分度的方法流程示意圖。圖4C是圖4A中采用滾直齒①處的方法流程示意圖。圖4D是圖4A中采用滾斜齒②處的方法流程示意圖。圖4E是圖4A中采用銑直齒點動③處的方法流程示意圖。圖4F是圖4A中采用銑直齒自動④處的方法流程示意圖。圖4G是圖4A中采用銑斜齒點動⑤處的方法流程示意圖。圖4H是圖4A中采用銑斜齒自動⑥處的方法流程示意圖。圖41是圖4A中采用銑螺旋槽⑦處的方法流程示意圖。圖5是本發(fā)明的觸摸屏界面設計圖。圖6是本發(fā)明中采用計數(shù)器C253加減計數(shù)的原理示意圖滾削加工直齒模式。圖7是本發(fā)明中螺旋線加工工藝的原理示意圖以螺旋槽為例。
具體實施例方式下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。圖中，床身I、雙立柱2、主軸箱3、垂直絲杠螺母副4、聯(lián)軸器5、主電機6、減速齒輪副7、輸出傳動主軸8、垂直絲杠軸承9、垂直手輪10、主軸錐孔11、橫梁12、刀桿13、尾座14、刀具15、工件16、夾具17、托架18、刀桿傳感器19、蝸輪蝸桿副20、自動分齒裝置21、制動器22、分齒主軸傳感器23、輔助支承連接座24、輔助支柱25、控制系統(tǒng)26、分齒驅(qū)動電機27、進給絲桿傳感器28、工作臺29、縱向絲杠螺母副30、橫向手輪31、橫向絲桿螺母副32、回轉(zhuǎn)盤33、縱向手輪34、橫向滑板35、連接板36、輸入傳動軸37。實施例首先介紹一下本發(fā)明的機械結(jié)構(gòu)如圖I所示，包括床身I、位于床身I兩側(cè)的雙立柱2和輔助立柱25、設置在床身I上的主運動部件和進給運動部件、以及用于控制所述滾銑機構(gòu)、縱向驅(qū)動機構(gòu)以及自動分齒分度裝置21的控制系統(tǒng)26 ；I.首先，介紹主運動部件。主運動部件包括位于雙立柱2和輔助立柱25之間的并能在一垂直驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動下做垂直上下往復運動的滾銑機構(gòu)、固定在雙立柱2上的主軸箱3以及固定在主軸箱3上的主電機6,所述主軸箱3內(nèi)設有通過聯(lián)軸器5與主電機6輸出軸配接的輸入傳動軸37、輸 出傳動主軸8以及減速齒輪副7 ；滾銑機構(gòu)包括一端與主軸箱3固定另一端通過輔助支承連接座24與輔助支柱25固定的橫梁12、固定在橫梁12上并能沿橫梁12做往復移動的托架18、以及一端與主軸箱3通過主軸錐孔定位連接另一端與托架18固定的刀桿13，所述刀桿13上設有用于滾銑工件的刀具15，所述刀桿13通過設置在其末端的刀桿光電旋轉(zhuǎn)編碼器19與上述控制系統(tǒng)26電連接。2.其次介紹進給運動部件。進給運動部件包括置于雙立柱2上的垂直驅(qū)動機構(gòu)、位于床身I上的橫向驅(qū)動機構(gòu)、設置在橫向驅(qū)動機構(gòu)上并能在橫向驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動下做橫向往復運動的橫向滑板35，所述橫向滑板35上設置有回轉(zhuǎn)盤33、設置在回轉(zhuǎn)盤33上的縱向驅(qū)動機構(gòu)、設置在縱向驅(qū)動機構(gòu)上并能在縱向驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下做縱向往復運動的工作臺29、設置在工作臺29上的工件定位夾持機構(gòu)。垂直驅(qū)動機構(gòu)與一個垂直絲杠螺母副4配接的主軸箱3，所述垂直絲杠螺母副4頂端還設有垂直絲杠軸承9以及與垂直絲杠螺母副4的垂直絲桿配接的垂直手輪10，所述傳動主軸8兩端設有主軸錐孔11，所述主軸箱3內(nèi)壁設有軸承孔，所述軸承孔內(nèi)固定有圓錐滾子軸承，所述傳動主軸8兩端通過圓錐滾子軸承架設在主軸箱3內(nèi)。橫向驅(qū)動機構(gòu)包括設置在床身I上的橫向絲桿螺母副32以及通過連接件與橫向絲桿螺母副32配接的橫向手輪31，所述橫向絲桿螺母副32的螺母固定在上述橫向滑板35上，橫向絲桿螺母副32的絲桿通過軸承支撐在床身I上?？v向驅(qū)動機構(gòu)包括固定在回轉(zhuǎn)盤33上的連接板36、縱向絲杠螺母副30以及設置在縱向絲杠螺母副30的絲桿一端的縱向手輪34，縱向絲杠螺母副30的螺母固定在連接板36上，縱向絲杠螺母副30的絲桿兩端通過支撐軸承與所述工作臺29固定，所述縱向手輪34通過縱驅(qū)電機與縱向絲杠螺母副30配接，所述縱驅(qū)電機雙伸軸電機，縱驅(qū)電機一端輸出軸與縱向手輪34配接，另一端與縱向絲杠螺母副30的絲桿配接，所述縱向絲杠螺母副30另一端通過設置在其末端的進給絲桿編碼器28與上述控制系統(tǒng)26電連接。3.其他的結(jié)構(gòu)部件。
工件定位夾持機構(gòu)包括固定在工作臺29上尾座14以及自動分齒分度裝置21，所述尾座14和自動分齒分度裝置21之間設有用于夾持工件16的夾具17。自動分齒分度裝置21包括基座、設置在基座上的傳動箱體、設置在傳動箱體內(nèi)的的分齒驅(qū)動電機27以及與分齒驅(qū)動電機27輸出軸配接的蝸輪蝸桿副20，上述夾具17固定在所述蝸輪蝸桿副20輸出主軸上，所述蝸輪蝸桿副20輸出主軸設置有制動器22，該蝸輪蝸桿副20輸出主軸還與一分齒主軸編碼器23連接，所述分齒主軸編碼器23與上述控制系統(tǒng)26電連接。4.最后介紹一下控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)26包括PLC控制器，I/O接口電路，以及分別通過I/O接口電路與控制器連接的驅(qū)動器、觸摸屏、制動電路以及檢測電路，所述制動電路與制動器22電連接，所述檢測電路分別與上述刀桿光電旋轉(zhuǎn)編碼器19、進給絲桿編碼器28以及分齒主軸編碼器23電連接。 下面介紹本發(fā)明控制系統(tǒng)26的具體結(jié)構(gòu)，如圖I所示，控制系統(tǒng)26包括PLC控制器，I/o接口電路，以及分別通過I/O接口電路與控制器連接的驅(qū)動器、觸摸屏、制動電路以及檢測電路，所述制動電路與制動器22電連接，所述檢測電路分別與上述刀桿傳感器19、進給絲桿傳感器28以及分齒主軸傳感器23電連接。安裝在主軸上的刀桿傳感器19檢測主軸轉(zhuǎn)速；由安裝在橫向進給運動絲杠上的進給絲桿傳感器28檢測工作臺位移；由安裝在自動分度裝置21上的分齒主軸傳感器23進行分齒檢測。光電旋轉(zhuǎn)編碼器的信號輸入給控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)處理后輸出脈沖信號，控制分齒驅(qū)動電機驅(qū)動分度頭轉(zhuǎn)動，用于完成工件加工。下面介紹一下本發(fā)明的工作原理以及流程參見圖2，一種滾銑復合加工機床的控制系統(tǒng)電路圖，控制系統(tǒng)由PLC，觸摸屏，電機，驅(qū)動器，編碼器，開關(guān)，指示燈，蜂鳴器等構(gòu)成。PLC根據(jù)位移檢測裝置提供的機床工作臺位移信息向驅(qū)動器輸出信號，驅(qū)動器控制機床實時自動分度裝置的步進電機或伺服電機。分度加工過程中，機床工作臺的運動位置、速度、方向由位移檢測轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)檢測，并將檢測信號輸入PLC，PLC按照觸摸屏上設定的工作模式、分度參數(shù)和起始條件進行實時處理和運算，運算結(jié)果和指令送入驅(qū)動器來控制步進電機或伺服電機的運行。步進電機或伺服電機經(jīng)過傳動機構(gòu)驅(qū)動分度主軸，然后通過工件夾持機構(gòu)帶動工件進行實時自動分度。參見圖3，由于PLC的輸出電壓是24V，而電機驅(qū)動器的電壓為5V，兩者不兼容，同時由于電機驅(qū)動器是電流信號控制，因此只要設法改變電流狀態(tài)，通過外接限流電阻的方法。驅(qū)動器和PLC輸出有其各自的特性，如下驅(qū)動器選擇DMDT68A和DMD403A，兩者輸入?yún)?shù)一致如下(DDMDT68A/DMD403A輸入限流電阻270 Q，有效安全電流6 30mA2PLC輸入限流電阻3. 3KQ，PLC Y000, YOOl作定位指令時需高速響應，使用KTlOOmA的電流為安全有效電流。驅(qū)動器輸入邏輯電流為Imin=6mA，Iclass=IOmA, Imax=30mA，而當 PLCY000，YOOl 作高速口時，使用KTlOOmA安全有效電流輸出，于是有
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由上式即得
權(quán)利要求
1.一種滾銑復合加工機床，其特征在于，包括床身(I)、位于床身(I)兩側(cè)的雙立柱(2)和輔助立柱(25)、設置在床身(I)上的主運動部件和進給運動部件、以及用于控制所述滾銑機構(gòu)、縱向驅(qū)動機構(gòu)以及自動分齒分度裝置(21)的控制系統(tǒng)(26)； 所述主運動部件包括位于雙立柱(2)和輔助立柱(25)之間的并能在一垂直驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動下做垂直上下往復運動的滾銑機構(gòu)、固定在雙立柱(2)上的主軸箱(3)以及固定在主軸箱(3)上的主電機(6)，所述主軸箱(3)內(nèi)設有通過聯(lián)軸器(5)與主電機(6)輸出軸配接的輸入傳動軸(37)、輸出傳動主軸(8)以及減速齒輪副(7)； 所述進給運動部件包括置于雙立柱(2)上的垂直驅(qū)動機構(gòu)、位于床身(I)上的橫向驅(qū)動機構(gòu)、設置在橫向驅(qū)動機構(gòu)上并能在橫向驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動下做橫向往復運動的橫向滑板(35)，所述橫向滑板(35)上設置有回轉(zhuǎn)盤(33)、設置在回轉(zhuǎn)盤(33)上的縱向驅(qū)動機構(gòu)、設置在縱向驅(qū)動機構(gòu)上并能在縱向驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下做縱向往復運動的工作臺(29)、設置在工作臺(29)上的工件定位夾持機構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種滾銑復合加工機床，其特征在于，所述垂直驅(qū)動機構(gòu)與一個垂直絲杠螺母副(4)配接的主軸箱(3)，所述垂直絲杠螺母副(4)頂端還設有垂直絲杠軸承(9)以及與垂直絲杠螺母副(4)的垂直絲桿配接的垂直手輪(10)，所述傳動主軸(8)兩端設有主軸錐孔(11)，所述主軸箱(3)內(nèi)壁設有軸承孔，所述軸承孔內(nèi)固定有圓錐滾子軸承，所述傳動主軸(8)兩端通過圓錐滾子軸承架設在主軸箱(3)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種滾銑復合加工機床，其特征在于，所述滾銑機構(gòu)包括一端與主軸箱(3)固定另一端通過輔助支承連接座(24)與輔助支柱(25)固定的橫梁(12)、固定在橫梁(12)上并能沿橫梁(12)做往復移動的托架(18)、以及一端與主軸箱(3)通過主軸錐孔定位連接另一端與托架(18)固定的刀桿(13)，所述刀桿(13)上設有用于滾銑工件的刀具(15)，所述刀桿(13)通過設置在其末端的刀桿光電旋轉(zhuǎn)編碼器(19)與上述控制系統(tǒng)(26)電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種滾銑復合加工機床，其特征在于，所述橫向驅(qū)動機構(gòu)包括設置在床身(I)上的橫向絲桿螺母副(32)以及通過連接件與橫向絲桿螺母副(32)配接的橫向手輪(31)，所述橫向絲桿螺母副(32 )的螺母固定在上述橫向滑板(35 )上，橫向絲桿螺母副(32)的絲桿通過軸承支撐在床身(I)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種滾銑復合加工機床，其特征在于，所述縱向驅(qū)動機構(gòu)包括固定在回轉(zhuǎn)盤(33)上的連接板(36)、縱向絲杠螺母副(30)以及設置在縱向絲杠螺母副(30)的絲桿一端的縱向手輪(34)，縱向絲杠螺母副(30)的螺母固定在連接板(36)上，縱向絲杠螺母副(30)的絲桿兩端通過支撐軸承與所述工作臺(29)固定，所述縱向手輪(34)通過縱驅(qū)電機與縱向絲杠螺母副(30)配接，所述縱驅(qū)電機雙伸軸電機，縱驅(qū)電機一端輸出軸與縱向手輪(34)配接，另一端與縱向絲杠螺母副(30)的絲桿配接，所述縱向絲杠螺母副(30)另一端通過設置在其末端的進給絲桿編碼器(28)與上述控制系統(tǒng)(26)電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種滾銑復合加工機床，其特征在于，所述工件定位夾持機構(gòu)包括固定在工作臺(29)上尾座(14)以及自動分齒分度裝置(21)，所述尾座(14)和自動分齒分度裝置(21)之間設有用于夾持工件(16)的夾具(17)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種滾銑復合加工機床，其特征在于，所述自動分齒分度裝置(21)包括基座、設置在基座上的傳動箱體、設置在傳動箱體內(nèi)的的分齒驅(qū)動電機(27)以及與分齒驅(qū)動電機(27)輸出軸配接的蝸輪蝸桿副(20)，上述夾具(17)固定在所述蝸輪蝸桿副(20)輸出主軸上，所述蝸輪蝸桿副(20)輸出主軸設置有制動器(22)，該蝸輪蝸桿副(20)輸出主軸還與一分齒主軸編碼器(23)連接，所述分齒主軸編碼器(23)與上述控制系統(tǒng)(26)電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種滾銑復合加工機床，其特征在于，所述控制系統(tǒng)(26)包括PLC控制器，I/O接口電路，以及分別通過I/O接口電路與控制器連接的驅(qū)動器、觸摸屏、制動電路以及檢測電路，所述制動電路與制動器(22)電連接，所述檢測電路分別與上述刀桿光電旋轉(zhuǎn)編碼器(19)、進給絲桿編碼器(28)以及分齒主軸編碼器(23)電連接。
9.一種權(quán)利要求I所述的一種滾銑復合加工機床的控制方法，其特征在于，具體方法如下，通過控制系統(tǒng)(26)設定銑削加工或滾削加工，選擇加工工件類型以及加工模式，并設定加工起始點和加工結(jié)束點后啟動機床，所述加工刀具包括銑刀和滾刀；所述加工工件類型包括直齒、斜齒以及螺旋槽；然后選擇執(zhí)行以下選擇步驟 選擇步驟I :若設定加工刀具為滾刀，加工工件類型為直齒，加工模式為自動，則具體操作步驟如下 步驟I. 1，輸入相應的加工參數(shù)并確定加工，刀桿光電旋轉(zhuǎn)編碼器(19)檢測主軸轉(zhuǎn)速，由根據(jù)加工齒數(shù)和主軸速度計算出分齒驅(qū)動電機(27)速度并驅(qū)動，確認加工， 步驟I. 2，通過縱向驅(qū)動機構(gòu)將工作臺(29)移動到滾刀位置，同時通過垂直驅(qū)動機構(gòu)調(diào)整加工量直到結(jié)束； 選擇步驟2 :若設定加工刀具為滾刀，加工工件類型為斜齒，加工模式為自動，則具體操作步驟如下 步驟2. 1，輸入相應的加工參數(shù)并確定加工，刀桿光電旋轉(zhuǎn)編碼器(27)檢測主軸轉(zhuǎn)速，縱向進給絲杠編碼器(28)檢測工作臺(29)的移動速度，由根據(jù)加工齒數(shù)和主軸速度計算出分齒驅(qū)動電機(27)速度并驅(qū)動，確認加工， 步驟2. 2，通過縱向驅(qū)動機構(gòu)將工作臺(29)移動到滾刀位置，同時通過垂直驅(qū)動機構(gòu)調(diào)整加工量直到結(jié)束； 選擇步驟3 :若設定加工刀具為銑刀，加工工件類型為直齒，加工模式為點動，則具體操作步驟如下 步驟3. 1，輸入相應的加工參數(shù)并確定加工，刀桿光電旋轉(zhuǎn)編碼器(27)檢測主軸轉(zhuǎn)速，由根據(jù)加工參數(shù)和主軸速度計算出分齒驅(qū)動電機(27)速度并驅(qū)動，確認加工， 步驟3. 2，通過縱向驅(qū)動機構(gòu)將工作臺(29)移動到銑刀位置，同時通過垂直驅(qū)動機構(gòu)調(diào)整加工量并進行加工； 步驟3. 3，當一個齒形加工完成后，將工件移動至該齒加工的起始位置，由根據(jù)加工齒數(shù)計算出分齒驅(qū)動電機(27)速度并驅(qū)動，進行手動點動分度，加工下一個齒； 選擇步驟4 :若設定加工刀具為銑刀，加工工件類型為直齒，加工模式為自動，則具體操作步驟如下 步驟4. I，輸入相應的加工參數(shù)并確定加工，設定起始點和結(jié)束點位置，確認加工， 步驟4. 2，通過縱向驅(qū)動機構(gòu)將工作臺(29)移動到銑刀位置，同時通過垂直驅(qū)動機構(gòu)調(diào)整加工量， 步驟4. 3，通過記錄工件返回起始點的走刀次數(shù)，判斷一個齒形是否加工完成，若加工完成，由根據(jù)加工齒數(shù)計算出分齒驅(qū)動電機(27)速度并驅(qū)動，進行自動分度，加工下一齒；選擇步驟5 :若設定加工刀具為銑刀，加工工件類型為斜齒，加工模式為點動，則具體操作步驟如下 步驟5. 1，輸入相應的加工參數(shù)并確定加工，刀桿光電旋轉(zhuǎn)編碼器(27)檢測主軸轉(zhuǎn)速，縱向進給絲杠編碼器(28)檢測工作臺(29)的移動速度，由根據(jù)加工參數(shù)、工作臺速度和主軸速度計算出分齒驅(qū)動電機(27)的跟隨速度并驅(qū)動，確認加工， 步驟5. 2，通過縱向驅(qū)動機構(gòu)將工作臺(29)移動到銑刀位置，同時通過垂直驅(qū)動機構(gòu)調(diào)整加工量， 步驟5. 3，加工完成一個齒后，將工件移動至該齒加工的起始位置，由根據(jù)加工齒數(shù)計算出分齒驅(qū)動電機(27)的速度并驅(qū)動，進行手動點動分度，加工下一個齒； 選擇步驟6 :若設定加工刀具為銑刀，加工工件類型為斜齒，加工模式為自動，則具體操作步驟如下步驟6. 1，輸入相應的加工參數(shù)并確定加工，刀桿光電旋轉(zhuǎn)編碼器(27)檢測主軸轉(zhuǎn)速，縱向進給絲杠編碼器(28)檢測工作臺(29)的移動速度，由根據(jù)加工參數(shù)、工作臺速度和主軸速度計算出分齒驅(qū)動電機(27)的跟隨速度并驅(qū)動，設定起始點和結(jié)束點位置，確認加工，步驟6. 2，通過縱向驅(qū)動機構(gòu)將工作臺(29)移動到銑刀位置，同時通過垂直驅(qū)動機構(gòu)調(diào)整加工量， 步驟6. 3，通過記錄工件返回起始點的走刀次數(shù)，判斷一個齒形是否加工完成，若加工完成，由根據(jù)加工齒數(shù)計算出分齒驅(qū)動電機(27)速度并驅(qū)動，進行自動分度，加工下一齒；選擇步驟7 :若設定加工刀具為銑刀，加工工件類型為螺旋槽，加工模式為自動，則具體操作步驟如下步驟7. 1，輸入相應的加工參數(shù)并確定加工，刀桿光電旋轉(zhuǎn)編碼器(27)檢測主軸轉(zhuǎn)速，縱向進給絲杠編碼器(28)檢測工作臺(29)的移動速度，由根據(jù)加工參數(shù)、工作臺速度和主 軸速度計算出分齒驅(qū)動電機(27)的跟隨速度并驅(qū)動，設定起始點和結(jié)束點位置，確認加工，步驟7. 2，通過縱向驅(qū)動機構(gòu)將工作臺(29)移動到銑刀位置，同時通過垂直驅(qū)動機構(gòu)調(diào)整加工量直到結(jié)束， 步驟7. 3，若加工多頭螺旋槽，分度時，將工件移動至加工的起始位置后，進入分度模式，進行手動分度操作， 步驟7. 4，再進入螺旋槽加工模式，進行下一個螺旋槽的加工。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種滾銑復合加工機床及其控制方法，包括床身、位于床身兩側(cè)的雙立柱和輔助立柱、置于雙立柱上的垂直驅(qū)動機構(gòu)、位于雙立柱和輔助立柱之間的并能在垂直驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動下做垂直上下往復調(diào)整運動的滾銑機構(gòu)、位于床身上的橫向驅(qū)動機構(gòu)、設置在橫向驅(qū)動機構(gòu)上并能在橫向驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動下做橫向往復運動的回轉(zhuǎn)盤、設置在回轉(zhuǎn)盤上的縱向驅(qū)動機構(gòu)、設置在縱向驅(qū)動機構(gòu)上并能在縱向驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下做縱向往復運動的工作臺、設置在工作臺上的工件定位夾持機構(gòu)；以及控制系統(tǒng)。有如下優(yōu)點采用模塊化設計理念，增強了機床的通用性；可根據(jù)工件材料及加工工藝的不同，選擇不同的加工模式，實現(xiàn)銑滾削齒的調(diào)用及銑滾齒功能的復合。
文檔編號B23F23/08GK102764919SQ20121027055
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者潘衛(wèi)平 申請人:武漢大學