大型高精度齒輪復(fù)合磨削中心的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于數(shù)控機(jī)床技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大型、高精度數(shù)控齒輪復(fù)合磨削機(jī)床。
【背景技術(shù)】
[0002]對于目前正在大力發(fā)展的海洋資源開發(fā)裝備、大型艦艇、高速機(jī)車、風(fēng)電、核電、航空航天等新興產(chǎn)業(yè)，大型、高精度硬齒面齒輪是這些重型機(jī)械傳動行業(yè)中關(guān)鍵的動力傳動元件。大型、高精度硬齒面齒輪加工工藝路線多為通過滾齒、銑齒、插齒等方法加工出輪齒后，進(jìn)行熱處理，提高硬度后進(jìn)行齒面、內(nèi)孔、端面、內(nèi)齒磨削加工，最后在大型齒輪量儀上進(jìn)行精度檢測。這些工序需要多臺大型機(jī)床及大型齒輪量儀共同完成，工序間輔助時間長，設(shè)備投資高，利用率低。加工成本高，生產(chǎn)效率低，精度難保證。大型齒輪重量大，多達(dá)數(shù)十噸，吊運(yùn)、裝夾、校正、檢測困難；大型齒輪多為齒圈結(jié)構(gòu)，多次拆裝吊運(yùn)，易發(fā)生扭曲變形，造成精度喪失。另外，傳統(tǒng)加工方法依靠預(yù)留在齒輪外圈上的校正帶校正齒輪安裝位置，由于工件自重大，難以精確校正，而齒輪最終多以內(nèi)孔及端面作為安裝基準(zhǔn)。大型齒輪由于工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不統(tǒng)一造成的誤差不可忽視?，F(xiàn)有的齒輪磨削機(jī)床只能對中等規(guī)格齒輪進(jìn)行單一的齒面磨削，加工精度低，無法滿足海洋資源開發(fā)裝備、大型艦艇、高速機(jī)車、風(fēng)電、核電、航空航天重型機(jī)械傳動行業(yè)發(fā)展需求。大型齒輪模數(shù)大，磨削余量大，磨削熱量大，傳統(tǒng)加工方法單純采用澆注冷卻液的方法帶走磨削熱，吸收了磨削熱的冷卻液四處噴淋，造成磨削工藝系統(tǒng)熱變形，使磨削精度難以提高。采用復(fù)合加工，是大型精密齒輪加工的發(fā)展趨勢。不僅可以提高設(shè)備利用率，縮短輔助時間，降低加工成本。還可以提高齒輪加工精度，實(shí)現(xiàn)大型齒輪高精度加工。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種大型高精度齒輪復(fù)合磨削中心，以解決目前大規(guī)格精密齒輪需要在多臺大型機(jī)床上進(jìn)行加工，工序間輔助時間長，設(shè)備利用率低，作業(yè)面積大，工件吊運(yùn)、裝夾、校正、檢測困難，加工成本高，生產(chǎn)效率低，精度難保證的問題。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0005]一種大型高精度齒輪復(fù)合磨削中心，該復(fù)合磨削中心包括回轉(zhuǎn)工作臺、外齒磨削功能模塊和內(nèi)齒、內(nèi)孔及端面磨削功能模塊，所述外齒磨削功能模塊布置在回轉(zhuǎn)工作臺的一側(cè)，內(nèi)齒、內(nèi)孔及端面磨削功能模塊布置在回轉(zhuǎn)工作臺的另一側(cè)，外齒磨削功能模塊包括第一床身、第一立柱、砂輪修整裝置、外齒磨削裝置以及在機(jī)測量裝置；內(nèi)齒、內(nèi)孔及端面磨削功能模塊包括第二床身、第二立柱、內(nèi)齒磨削裝置以及內(nèi)孔及端面磨削裝置；所述第一床身以及第二床身分別設(shè)置在回轉(zhuǎn)工作臺兩側(cè)，所述第一立柱以及第二立柱對應(yīng)設(shè)置于第一床身以及第二床身上，第一立柱以及第二立柱與回轉(zhuǎn)工作臺的距離可調(diào)；所述第一立柱上設(shè)置有可回轉(zhuǎn)且沿第一立柱可升降的砂輪架，砂輪修整裝置、外齒磨削裝置以及在機(jī)測量裝置設(shè)置在砂輪架上，所述第二立柱上設(shè)置有可升降的支架，內(nèi)齒磨削裝置或內(nèi)孔及端面磨削裝置與設(shè)置在支架上的精密端齒盤副相連。
[0006]所述回轉(zhuǎn)工作臺包括圓臺面、液冷式無槽力矩電機(jī)以及底座，圓臺面通過設(shè)置在底座上的流體靜壓軸承支撐，圓臺面的下端面與所述力矩電機(jī)的轉(zhuǎn)子相連，所述力矩電機(jī)的定子固定在底座的上端面，圓臺面中心的內(nèi)孔內(nèi)設(shè)置有圓光柵尺。
[0007]所述外齒磨削裝置包括第一伺服電機(jī)、主軸1、體殼以及設(shè)置在體殼內(nèi)的內(nèi)裝式主軸電機(jī)，主軸I通過設(shè)置在體殼內(nèi)的滾動軸承支撐，主軸I與所述內(nèi)裝式主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)子相連，砂輪I與主軸I的一端相連，主軸I內(nèi)部設(shè)置有動平衡裝置及AE裝置，所述體殼通過設(shè)置在砂輪架上的精密滾動導(dǎo)軌支撐，第一伺服電機(jī)設(shè)置于砂輪架上，第一伺服電機(jī)通過設(shè)置在砂輪架上的精密滾珠絲桿副帶動體殼沿砂輪I的軸向往復(fù)運(yùn)動。
[0008]所述主軸電機(jī)采用獨(dú)立水冷系統(tǒng)，所述滾動軸承采用油氣潤滑。
[0009]所述砂輪修整裝置包括修整器1、修整器I1、設(shè)置在砂輪架上的修整底座以及設(shè)置在修整底座上的第二伺服電機(jī)，修整器I和修整器II通過Μ/v直線滾針導(dǎo)軌支撐在修整底座上，第二伺服電機(jī)通過設(shè)置在修整底座上的精密滾珠絲桿副帶動修整器I和修整器II沿砂輪I的徑向往復(fù)移動。
[0010]所述內(nèi)齒磨削裝置包括磨削臂、力矩電機(jī)、主軸I1、砂輪II以及修整器III，砂輪II
由電主軸直接驅(qū)動，電主軸固定在托盤上，力矩電機(jī)定子固定在磨削臂底部座孔中，力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子與主軸II連接，主軸II通過精密轉(zhuǎn)臺軸承支撐在磨削臂中，主軸II前端與托盤相連，主軸II后端安裝圓光柵，磨削臂上設(shè)置有第三伺服電機(jī)以及精密滾珠絲桿副，第三伺服電機(jī)通過該精密滾珠絲桿副帶動修整器III沿砂輪II的徑向往復(fù)移動，磨削臂通過精密端齒盤副與支架相連。
[0011]所述復(fù)合磨削中心還包括轉(zhuǎn)筒、回轉(zhuǎn)座、主軸II1、用于定位砂輪架回轉(zhuǎn)角度的若干個夾緊機(jī)構(gòu)以及用于在砂輪架回轉(zhuǎn)中由回轉(zhuǎn)座的前端面下部向外頂推砂輪架的若干個卸荷機(jī)構(gòu)，所述回轉(zhuǎn)座設(shè)置在第一立柱上，主軸III固定在回轉(zhuǎn)座上，轉(zhuǎn)筒通過軸承支撐在主軸III上，砂輪架的后端面與轉(zhuǎn)筒相連，回轉(zhuǎn)座的前端面與砂輪架的后端面相對并構(gòu)成滑動導(dǎo)軌副。
[0012]所述第一床身以及第二床身采用剛性框架式結(jié)構(gòu)，第一以及第二床身熱關(guān)鍵點(diǎn)處預(yù)埋溫度傳感器并安裝冷卻系統(tǒng)，所述復(fù)合磨削中心外罩有全封閉式防護(hù)罩殼。
[0013]所述第一以及第二立柱采用設(shè)置在對應(yīng)床身上的流體靜壓導(dǎo)軌支撐，對應(yīng)床身上設(shè)置有直線光柵尺以及用于驅(qū)動對應(yīng)立柱移動的剛性精密復(fù)合絲桿軸承和預(yù)壓滾珠絲桿，預(yù)壓滾珠絲桿支撐在剛性精密復(fù)合絲桿軸承上。
[0014]所述復(fù)合磨削中心還包括靜電吸霧系統(tǒng)、磨削油冷卻過濾系統(tǒng)以及機(jī)床安全系統(tǒng)。
[0015]本發(fā)明所取得的有益技術(shù)效果是:
[0016]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了大型齒輪一次裝夾，完成內(nèi)齒輪、外齒輪齒面、內(nèi)孔和端面的磨削及精度檢測，解決了了大型齒輪吊運(yùn)、裝夾、校正、檢測困難，以及加工成本高，生產(chǎn)效率低，精度難保證的問題，大大縮減了工序間的輔助時間，減少機(jī)床和夾具數(shù)量，縮短加工周期，節(jié)約作業(yè)面積，顯著提高經(jīng)濟(jì)效益，完全改變了用多臺大型機(jī)床和齒輪量儀生產(chǎn)大型齒輪的傳統(tǒng)加工方式。
[0017]本發(fā)明通過在機(jī)測量裝置可對待磨齒輪廓形進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，獲取齒輪磨削余量分布情況，優(yōu)化磨削工藝，減少空磨時間，提高大型齒輪加工效率。齒輪磨削完成后，直接在機(jī)床上進(jìn)行精度檢測，避免反復(fù)拆裝，節(jié)省輔助時間。
[0018]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)大型齒輪加工時設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、安裝基準(zhǔn)、加工基準(zhǔn)的統(tǒng)一，不用借助預(yù)留的校正帶校正齒輪，直接用磨削的內(nèi)孔作為基準(zhǔn)磨削齒面，顯著提高大型齒輪的加工精度，磨削精度達(dá)到DIN3級。
[0019]本發(fā)明進(jìn)一步取得的有益技術(shù)效果為:
[0020]本發(fā)明通過熱結(jié)構(gòu)主動設(shè)計(jì)，在床身熱關(guān)鍵點(diǎn)處預(yù)埋溫度傳感器，實(shí)時采集床身熱關(guān)鍵點(diǎn)溫度變化情況，根據(jù)溫度變化自動調(diào)控床身冷卻沖洗油溫，保證床身溫度梯度分布均勻。解決了大型齒輪加工過程中磨削熱量大，長時間磨削，精度難保證的問題。
[0021]本發(fā)明中磨削主軸采用大功率內(nèi)裝式電主軸直驅(qū)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)格齒輪恒功率磨削；主軸支撐軸承采用油氣潤滑，有效控制主軸溫升，主軸電機(jī)采用獨(dú)立水冷系統(tǒng)，及時帶走電機(jī)熱量，實(shí)現(xiàn)恒溫磨削，保證高精度磨削；主軸采用中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)置動平衡及聲發(fā)射裝置，可對磨削狀態(tài)實(shí)施監(jiān)控，優(yōu)化齒面磨削質(zhì)量。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明磨削外齒的軸側(cè)視圖；
[0024]圖3是本發(fā)明更換內(nèi)齒磨削裝置磨削內(nèi)齒的示意圖；
[0025]圖4是本發(fā)明對大型齒輪進(jìn)行在機(jī)精度檢測的示意圖；
[0026]圖5是本發(fā)明俯視圖；
[0027]圖6是圖1中回轉(zhuǎn)工作臺的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖7是圖1中砂輪修整裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖8是圖1中外齒磨削裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖9a是砂輪架回轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖9b為本發(fā)明所述夾緊機(jī)構(gòu)與卸荷機(jī)構(gòu)分布示意圖；
[0032]圖9c為本發(fā)明所述卸荷機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖9d為本發(fā)明所述夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖9e為本發(fā)明所述夾緊拉桿的圓弧狀T型結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖9f為本發(fā)明所述回轉(zhuǎn)座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖9g為本發(fā)明所述砂輪架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖10是內(nèi)齒磨削裝置的結(jié)構(gòu)示意圖(b)和剖視圖(a)。
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