专利名称：三轴数控齿条插齿机的制作方法
技术领域：
本实用新型机床制造技术领域，特别是涉及一种高精度、高自动化、高 工效且适用于齿条加工的三轴数控齿条插齿机。
背景技术：
齿条插齿机是一种常见的齿条加工机床，主要用于加工齿条，在电梯行 业、升降机行业、机械制造业和建材行业等均得到广泛地的应用。目前，国 内外生产的齿条插齿机基本上有两种结构其一，由常规电气与液压控制的 全机械传动的齿条插齿机，该类齿条插齿机要实现指定的运动关系， 一般具 有多个由齿轮副、蜗轮副、皮带与链轮传动、凸轮和轴承组成的复杂传动系 统。由此可见，传统的齿条插齿机工件主轴传动链长，不仅会导致损失传动 精度和传动效率、出故障几率较高，而且主轴的运动速度也将受到限制。此 外，由于机床零部件多，给机床的加工和装配也造成很大困难，延长了生产 周期。其二，由数控系统、液压系统控制的拥有二个联动轴的数控齿条插齿 机，这类数控齿条插齿机精度较高，机床结构简单，没有较长的机构传动链， 构成机床的零件大大减少，机床的加工速度和功效率均较高。 发明内容
本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种一种高精度、 高自动化、高工效且适用于齿条加工的三轴数控齿条插齿机。
本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是三 轴数控齿条插齿机，包括有床身、电控柜、安装在一侧的液压箱，其特征 在于还包括有设置在床身后端上的中床身、固装在中床身上的立柱以及设 置在立柱上的主驱动机构，立柱前部装有刀架总成，立柱右侧设有刀轴驱动 机构，床身前端设有其上装有工作台的工作台底座，在中床身内设置有径向 进给机构和切向进给机构，立柱内部固装让刀机构P
本实用新型还可以采用如下技术方案
所述主驱动机构包括有箱体、安装在箱体中的液压变速轴和曲柄轴、 设置在顶盖上的调整板以及安装在调整板上的主轴电机，主轴电机上装有小
皮带轮，曲柄轴上依次装有曲柄盘、大齿轮)、小齿轮和同步齿形带轮，液 压变速轴前端部装有杯形套和内套，中部安装有与大齿轮、小齿轮相啮合的 变速齿轮和等速齿轮，变速齿轮和等速齿轮之间装有滑套，液压变速轴后端 装有支承套，支承套上设置大皮带轮。
所述工作台底座包括底座、连接于底座端部的辅助导轨，位于底座上 的轴承套内装有用于传递切向运动的锥齿轮轴，安装在座内的轴两端分别装 有锥齿轮和直齿轮，锥齿轮啮合锥齿轮轴，直齿轮啮合通过止推轴承和轴承 套安装在座内的齿轮，该齿轮连接滚珠丝杠副。
所述刀架总成包括位于立柱前部的刀架体，刀架体通过两端连接轴固 连立柱，刀架体后部设有蜗杆体，蜗杆体内装有用于分齿圆周运动的蜗杆， 位于刀架体内的套上安装有与蜗杆相啮合的蜗轮，套内还分别装有固定块和 滑块，滑块连接刀轴，刀轴上部连接联接套，联接套内装有球拉杆，刀架体 下端装有导向套，刀架体后部连接让刀机构。
所述刀轴驱动机构包括伺服电机、盖板和调整垫，伺服电机一侧连接 电机接套，电机接套连接万向联轴器，万向联轴器一端连接联接套，连接套 通过键连接蜗杆。
所述径向进给机构包括伺服电机通过联轴器连接半轴，半轴连接其内 装有丝杠的丝杠套，丝杠套端部安装丝杠盘，丝杠套通过球轴承支承在支架 上。
所述切向进给机构包括伺服电机，伺服电机通过联轴器连接半轴，半 轴连接其内装有花键轴和花键套，花键套通过球轴承支承在支架上，花键套 端部安装花键盘。
所述让刀机构包括固定于立柱顶面的支架，支架通过球轴承架装有轴， 轴上通过键连接同步齿形带和让刀凸轮，支架上通过支座安装小轴，小轴上 设置有让刀滚子，支架下端连接让刀支架，让刀支架内装有让刀轴，在让刀 轴内中部连接小轴，小轴通过球轴承连接拉杆，拉杆另一端连接小轴。
本实用新型具有的优点和积极效果是由于本实用新型采用上述技术方 案，本插齿机的主运动、圆周运动、分齿运动和径向进给运动均在一定范围 内实现无级变速，这样不仅解决了机械齿条插齿机主轴的旋转、分度只能通 过主电机经过较长的传动链来传递运动以及加工不同工件必须更换挂轮组等 导致传动精度效率低、操作繁琐的技术难题，同时由于减少了机床的零部件; 不仅结构简单，便于机床的加工和装配，进而可降低加工成本；此外，本实 用新型采用了 FANUC数字程序控制系统和相关的伺服电机实现对插齿机的 驱动和程序控制，工作可靠，效率高。
图1是本实用新型的结构示意图2是图1的左视图3是图1的俯视图4是本实用新型主驱动机构示意图5是图4的A—A剖视图6是本实用新型工作台底座示意图7是图6的P向视图8是图7的B—B旋转剖视图9是本实用新型刀架总成示意图10是图9的C一C剖视图
图11是本实用新型刀轴驱动机构示意图12图11的D—D剖视图13是本实用新型径向进给机构示意图14是本实用新型切向进给机构示意图15是本实用新型让刀机构示意图16是图15的E—E剖视旋转图。
图中1、床身；2、中床身；3、立柱；4、主驱动机构；4—1、主 轴电机；4一2、调整板；4一3、顶盖；4—4、箱体；4一5、曲柄轴；4 一6、圆锥滚珠轴承；4一7、深沟球轴承；4一8、曲柄盘；4—9、大齿轮; 4—10、小齿轮；4—11、同步齿形带轮；4—12、液压变速轴；4一13、球 轴承；4_14、杯形套；4一15、内套；4一16、变速齿轮；4一17、等速 齿轮；4—18、滑套；4—19、摩擦件；4一20、固定套；4一21、支承套; 4一22、滚子轴承；4一23、大皮带轮；4_24、小皮带轮；5、工作台底座；
5 — 1、底座；5—2、辅助导轨；5—3、锥齿轮轴；5—4、球轴承；5—5、 轴承套；5—6、轴；5_7、接触球轴承；5 — 8、座；5—9、锥齿轮；5 一10、直齿轮；5_11、齿轮；5—12、止推轴承；5—13、轴承套；5 — 14、滚珠丝杠副；6、工作台；7、刀架总成；7—1、导架体；7—2、蜗
杆体；7—3、蜗杆；7—4、角接触球轴承；7—5、深沟球轴承；7—6、 蜗轮；7—7、套；7—8、固定块；7—9、滑块；7—10、刀轴；7—11、 联接套；7—12、球面环；7—13、球面垫；7—14、球拉杆；7—15、导 向套；8、刀轴驱动机构；8—1、伺服电机；8—2、盖板；8—3、调整垫； 8—4、电机接套；8 — 5、万向联轴器；8 — 6、连接套；8 — 7、蜗杆；9、 径向进给机构；9—1、伺服电机；9一2、联轴器；9一3、半轴；9一4、 丝杠套；9一5、丝杠；9 — 6、丝杠盘；9一7、球轴承；9 — 8、支架；10、 切向进给机构；10—1、伺服电机；10—2、联轴器；10—3、半轴；10 一4、花键套；10—5、花键轴；10—6、花键盘；10—7、球轴承；10—8、 支架；11、让刀机构；ll一l、支架；11_2、同步齿形带轮；11—3、让 刀机构；11一4、键；11—5、轴；11一6、球轴承；11—7、支架；11 一8、让刀滚子；11一9、小轴；11 — 10、支座；11 — 11、让刀轴；11 — 12、 弹簧；11 — 13、套；11一14、套；11一15、让刀支架；11 — 16、小轴；11 一17、深沟球轴承；11 — 18、拉杆；11 — 19、小轴；12、电控柜；13、
液压箱。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施
例，并配合附图详细说明如下
请参阅图1一图3，三轴数控齿条插齿机，包括有床身l、电控柜12、 安装在一侧的液压箱13，还包括有设置在床身后端上的中床身2、固装在中 床身上的立柱3以及设置在立柱上的主驱动机构4，立柱前部装有刀架总成7， 立柱右侧设有刀轴驱动机构8，床身前端设有其上装有工作台6的工作台底 座5，在中床身内设置有径向进给机构9和切向进给机构10,立柱内部固装
让刀机构11。
请参阅图4和图5，所述主驱动机构4包括有箱体4_4、安装在箱体
中的其前端由球轴承4一13支承的液压变速轴4一12和由一对圆锥滚珠轴承 4一6及一对深沟球轴承4一7支承的曲柄轴4一5、设置在顶盖4一3上的调整 板4一2以及安装在调整板上的主轴电机4一1。主轴电机上装有小皮带轮4 一24，曲柄轴上依次装有曲柄盘4一8、大齿轮4—9、小齿轮4一10和同步齿 形带轮4一11。液压变速轴前端部装有杯形套4一14和内套4一15，中部安装 有与大齿轮、小齿轮相啮合的变速齿轮4一16和等速齿轮4一17。变速齿轮 和等速齿轮之间装有滑套4一18，变速齿轮和等速齿轮内部装有摩擦片4一19 和固定套4一20。液压变速轴后端装有支承套4一21,支承套4—21由圆锥滚 珠轴承4一22支起，支承套上设置大皮带轮4一23。
请参阅图6—图8，所述工作台底座5包括底座5_1、连接于底座端 部的辅助导轨5—2,位于底座上的轴承套5_5内装有用于传递切向运动的 锥齿轮轴5—3和一对球轴承5—4，安装在座5—8内的轴5—6由球轴承5 一7支承，轴的5—6两端分别装有锥齿轮5—9和直齿轮5 —10，锥齿轮啮合 锥齿轮轴5—3，直齿轮啮合通过止推轴承5 — 12和轴承套5 — 13安装在座5 一8内的齿轮5 — 11，该齿轮连接滚珠丝杠副5 — 14。
请参阅图9和图10,所述刀架总成7包括位于立柱3前部的刀架体7 一l,刀架体通过两端连接轴固连立柱3，刀架体后部设有蜗杆体7—2，蜗杆 体内装有用于分齿圆周运动的蜗杆7—3，蜗杆7—3通过一对角接触球轴承7 一4和一对深沟球轴承7—5支承，位于刀架体内的套7—7上安装有与蜗杆 相啮合的蜗轮7—6，套内还分别装有固定块7—8和滑块7—9，滑块连接刀 轴7—10，刀轴上部连接联接套7—11,联接套内装有球拉杆7—14，并用球 面环7—12和球面垫7—13压住。刀架体下端装有导向套7—15，刀架体后 部连接让刀机构ll。
请参阅图11和图12，所述刀轴驱动机构8包括伺服电机8 — 1、盖板 8—2和调整垫8—3，伺服电机一侧连接电机接套8—4，电机接套连接万向 联轴器8—5，万向联轴器一端连接联接套8—6，连接套通过键连接蜗杆8 —
请参阅图13，所述径向进给机构9包括伺服电机9一1通过联轴器9 一2连接半轴9一3，半轴连接其内装有丝杠9一5的丝杠套9一4，丝杠套端 部安装丝杠盘9一6,丝杠套通过球轴承9一7支承在支架9一8上。
请参阅图14，所述切向进给机构10包括伺服电机10—1，伺服电机通 过联轴器10_2连接半轴10—3，半轴连接其内装有花键轴10—5和花键套 10—4，花键套通过球轴承10—7支承在支架10—8上，花键套端部安装花键 盘10—6。
请参阅图15和图16，所述让刀机构ll包括固定于立柱内顶面的支架 ll一l，支架11一7通过球轴承11一6架装有轴11—5，轴11一5上通过键11 一4连接同步齿形带11一2和让刀凸轮11—3，支架11一7上通过支座ll一 10安装小轴11一9，小轴11一9上设置有让刀滚子11—8，支架11一7下端 连接让刀支架11 — 15，让刀支架内装有让刀轴ll一ll，让刀轴上、下部分分 别通过套11 — 13和11一14支承于让刀支架11一15内。在让刀轴内中部连接 小轴11一16，小轴11 — 16通过深沟球轴承11一17连接拉杆11一18，拉杆 11一18另一端通过深沟球轴承连接小轴11一19。小轴11一16作用于刀架体 上，让刀轴ll一ll在弹簧11一12的作用下实现上下往复运动。
本实用新型的工作原理为
该三轴数控齿条插齿机由FANUC数字程序控制系统和相关的伺服电机 实现对机床的驱动和程序控制，其主运动、圆周运动、分齿运动和径向进给 运动均能在一定范围内实现无级变速，可使机床的加工精度达到6级。其中， 刀轴驱动机构8由伺服电机8—1通过电机接套8—4驱动万向联轴器8—5旋 转，万向联轴器又通过连接套8—6将运动位置给蜗轮副中的蜗杆8—7，由 此带动刀轴7—10旋转，实现刀轴的圆周进给量的大小改变以及分齿运动。 径向进给机构9由伺服电机9一 1通过联轴器9_2带动丝杠套9一4旋转，丝 杠套的旋转由变为丝杠9一5的直线运动，从而带动工作台底座实现径向运 动，丝杠盘9一6可实现丝杠反向运动的无间隙运动，保证了加工的高精度性。 切向进给机构10由伺服电机IO—I通过联轴器10—2带动花键套10—4旋转， 花键套又将旋转运动位置给花键轴10—5，花键轴将运动位置给工作台底座5 的锥齿轮轴5-3，从而实现了工作台的横向运动，并实现工作状态的分齿运 动以及调整状态的快速运动。
权利要求1.一种三轴数控齿条插齿机，包括有床身(1)、电控柜(12)、安装在一侧的液压箱(13)，其特征在于还包括有设置在床身后端上的中床身(2)、固装在中床身上的立柱(3)以及设置在立柱上的主驱动机构(4)，立柱前部装有刀架总成(7)，立柱右侧设有刀轴驱动机构(8)，床身前端设有其上装有工作台(6)的工作台底座(5)，在中床身内设置有径向进给机构(9)和切向进给机构(10)，立柱内部固装让刀机构(11)。
2. 根据权利要求1所述的三轴数控齿条插齿机，其特征在于所述主 驱动机构(4)包括有箱体(4一4)、安装在箱体中的液压变速轴(4一12) 和曲柄轴(4_5)、设置在顶盖(4一3)上的调整板(4一2)以及安装在调 整板上的主轴电机(4—1)，主轴电机上装有小皮带轮(4一24),曲柄轴 上依次装有曲柄盘(4一8)、大齿轮(4一9)、小齿轮(4一10)和同步齿 形带轮(4一11),液压变速轴前端部装有杯形套(4一14)和内套(4一15)， 中部安装有与大齿轮、小齿轮相啮合的变速齿轮(4一16)和等速齿轮(4一 17),变速齿轮和等速齿轮之间装有滑套(4一18)，液压变速轴后端装有 支承套(4一21)，支承套上设置大皮带轮(4一23)。
3. 根据权利要求1所述的三轴数控齿条插齿机，其特征在于所述工 作台底座(5)包括底座(5 — 1)、连接于底座端部的辅助导轨(5—2)， 位于底座上的轴承套(5—5)内装有用于传递切向运动的锥齿轮轴(5—3)， 安装在座(5—8)内的轴(5—6)两端分别装有锥齿轮(5—9)和直齿轮(5 一IO)，锥齿轮啮合锥齿轮轴(5—3)，直齿轮啮合通过止推轴承(5 — 12) 和轴承套(5 — 13)安装在座(5—8)内的齿轮(5 — 11),该齿轮连接滚珠 丝杠副(5 — 14)。
4. 根据权利要求1所述的三轴数控齿条插齿机，其特征在于所述刀 架总成(7)包括位于立柱(3)前部的刀架体(7—1)，刀架体通过两端 连接轴固连立柱，刀架体后部设有蜗杆体(7_2)，蜗杆体内装有用于分齿 圆周运动的蜗杆(7—3)，位于刀架体内的套(7—7)上安装有与蜗杆相啮 合的蜗轮(7_6)，套内还分别装有固定块(7—8)和滑块(7—9)，滑块 连接刀轴(7—10)，刀轴上部连接联接套(7—11)，联接套内装有球拉杆(7—14)，刀架体下端装有导向套(7—15)，刀架体后部连接让刀机构(ll)。
5. 根据权利要求1所述的三轴数控齿条插齿机，其特征在于所述刀 轴驱动机构(8)包括伺服电机(8 — 1)、盖板(8—2)和调整垫(8—3)， 伺服电机一侧连接电机接套(8—4)，电机接套连接万向联轴器(8—5)， 万向联轴器一端连接联接套(8—6)，连接套通过键连接蜗杆(8—7)。
6. 根据权利要求1所述的三轴数控齿条插齿机，其特征在于所述径 向进给机构包括伺服电机(9一1)通过联轴器(9一2)连接半轴(9_3), 半轴连接其内装有丝杠(9一5)的丝杠套(9一4)，丝杠套端部安装丝杠盘(9—6)，丝杠套通过球轴承(9—7)支承在支架(9一8)上。
7. 根据权利要求1所述的三轴数控齿条插齿机，其特征在于所述切 向进给机构(10)包括伺服电机(IO—I)，伺服电机通过联轴器(10—2) 连接半轴(10—3)，半轴连接其内装有花键轴(10—5)和花键套(10—4)， 花键套通过球轴承(10—7)支承在支架(10—8)上，花键套端部安装花键 盘(10—6)。
8. 根据权利要求1所述的三轴数控齿条插齿机，其特征在于所述让 刀机构(11)包括固定于立柱顶面的支架(ll一l)，支架(11一7)通过 球轴承(11一6)架装有轴(11一5)，轴(11_5)上通过键(11一4)连接 同步齿形带(U—2)和让刀凸轮(11一3)，支架(11一7)上通过支座(11 一IO)安装小轴(11一9),小轴(11一9)上设置有让刀滚子(11一8)， 支架(11一7)下端连接让刀支架(11_15)，让刀支架内装有让刀轴(11 一ll),在让刀轴内中部连接小轴(11一16),小轴(11 — 16)通过球轴承(11 —17)连接拉杆(11 —18)，拉杆(ll一18)另一端连接小轴(ll一19)。
专利摘要本实用新型涉及一种三轴数控齿条插齿机，包括有床身、电控柜、液压箱，还包括有设置在床身后端上的中床身、固装在中床身上的立柱以及设置在立柱上的主驱动机构，立柱前部装有刀架总成，立柱右侧设有刀轴驱动机构，床身前端设有其上装有工作台的工作台底座，在中床身内设置有径向进给机构和切向进给机构，立柱内部固装让刀机构。优点是本插齿机的主运动、圆周运动、分齿运动和径向进给运动均在一定范围内实现无级变速，减少了机床的零部件，结构简单，便于机床的加工和装配，进而可降低加工成本，工作可靠，效率高。
文档编号B23Q5/00GK201198057SQ20082007478
公开日2009年2月25日 申请日期2008年5月19日 优先权日2008年5月19日
发明者刘新瑞, 宋国栋, 柴宝连, 伟 王, 威 王, 袁自强 申请人:天津第一机床总厂