专利名称：数控滚齿机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及数控滚齿机制造领域，特别是ー种四/五轴数控滚齿机制造。
背景技术：
滚齿机是加工齿轮不可缺少设备，约占齿轮加工机床中的40% 50%。随着汽车、船舶建筑机械、摩托车及农机齿轮エ业的高速发展，对齿轮的需求量日益増加，对滚齿机的加工的效率、质量及加工成本的要求愈来愈高。普通机械传动式滚齿机由于传动链复杂，传动精度较低，滚切速度慢，更换挂轮不便，使现有加工效率及加工精度越来越难以满足市场需求。普通滚齿机共有七个运动，分别为滚刀主轴转动B，エ件轴转动C，工作台移动X，滑板移动Zl，滚刀沿轴向移动Y，刀架转动A，小立柱顶针沿エ件轴向移动Z2。 现有的2/3轴数控滚齿机多为X、Z向进给，主轴及正齿、斜齿、仍采用机械传动链，仍保留了分齿、斜齿、锥齿、鼓形齿速度挂轮箱，且复杂的传动链仍然存在着较大的传动误差，同时限制了主轴的转速。四轴以上多轴数控滚齿机效率及精度在原有的机械传动式滚齿机的基础上都有了很大的提高，如美国的Gleason公司，德国的Liebherr公司及日本的三菱，还有国内的重庆机床集团生产的高速干切削数控滚齿机均可实现高速切削。又如Liebherr的L 60滚齿机在加工模数小于2时,主轴转速可高达9000rpm。相比较机械式传动式滚齿机最高转速500rpm，在效率上得到了极大的提高。然而国内对于中小模数加工的数控滚齿机多为5-7轴，成本高，价格昂贵，不利于国内大多数齿轮加工厂家滚齿机床的数控化更新，难以实现大面积推广。
发明内容本实用新型的目的是提供ー种数控滚齿机，可用于大中小模数齿轮的加工，其中，四轴数控滚齿机代表型号为 YK3120CNC4，YK3130CNC4, YK3150CNC4, YK3180CNC4,YK31125CNC4,五轴数控滚齿机代表型号为 YK3120CNC5, YK3130CNC5, YK3150CNC5,YK3180CNC5，YK31125CNC5。通过四轴或五轴数控联动，可以滚切大中小模数圆柱直齿轮和斜齿轮(轴齿轮、盘齿轮)，特性滚切鼓形和小锥度异形齿轮，以及径向进给滚切蜗轮和切向自动进给滚切蜗轮和花键。机床的液压、润滑、冷却为完全独立的系统。为实现本实用新型目的而采用的技术方案是这样的，ー种数控滚齿机，包括床身、大立柱、小立柱、工作台、刀架和滑板。所述刀架安装有伺服电机II，所述伺服电机II通过主轴齿轮減速器控制主轴切削运动B。所述床身安装有伺服电机III，所述伺服电机III通过连接径向进给滚珠丝杠副控制工作台完成径向进给运动X。所述工作台安装有伺服电机IV，所述伺服电机IV连接分度蜗杆带动蜗轮转动，促使工作台转动C。本实用新型由于具有上述结构，可以完成直齿轮和斜齿轮的加工，更重要的是，省却了进ロ电子齿轮箱等部件，成本大大降低。本实用新型的还提供包含具有X、Z、B和C轴的四轴滚齿机，其中，X为平行于主轴方向、Z为垂直于工作台方向、B为滚刀转动、C为加工件转动，S卩，所述大立柱(采用高精度、高刚性的滚珠式直线导轨)还安装有伺服电机I，所述伺服电机I通过轴向进给蜗杆减速器连接轴向进给滚珠丝杠副控制滑板完成轴向进给运动，即Z轴。分别通过具有联动关系的滚刀主轴、转台转动、齿轮轴向及径向进给的四个运动，来提高齿轮滚切精度。在提高齿轮加工精度及效率的同时，降低机床生产成本，将更适合于汽车及船舶，摩托车、农机齿轮的齿轮的加工，且易于推广应用。本实用新型还提供了一种五轴数控滚齿机，即在四轴数控滚齿机的基础上，所述刀架安装有伺服电机V，所述伺服电机V控制滚刀的轴向窜刀运动Y。当刀具磨损、加工精度降低后，四轴数控滚齿机可以通过手动窜刀，而五轴是通过伺服电机自动窜刀，使刀具均衡磨损，简便了操作，提高了效率，在加上液压夹紧装置后，可多机管理大大降低了企业的投资成本和生产成本(成本约为现有采用进ロ电子齿轮箱设备的I / 3，并且还能达到同等精度和效率)，更适合企业运用和发展，并且更省了人力和维修，操作更方便。省去了滚齿机床复杂的机械传动链，提高了主轴转速的同时也提高了机床传动精度及生产效率。传统的机械传动式滚齿机，其结构特征为各传动轴采用机械传动链，包括圆柱直齿轮、斜齿轮、锥度齿轮、鼓形齿轮都要用分齿机构(只有斜齿要用差动机构)、轴向进给机构、径向进给机构和主轴变速箱等。由于传动链固有的理论误差和制造误差及安装间隙，造成速度慢，精度低，成本高。用伺服驱动数控代替后，不但省掉了齿轮变速箱、分齿挂轮箱、走刀变速箱、差动挂轮箱和差动补偿机构，省掉了百个以上零件，简化了结构和维修，从而大大降低了成本，也节约了人力、物カ和电力，提高了效率3倍以上。并适应中国国情民族经济的快速发展。
本实用新型的装置可以通过附图给出的非限定性实施例进ー步说明。图I为本实用新型的工作原理图；图2为本实用新型的剖视图；图3为本实用新型的主轴示意图；图4为本实用新型的工作台示意图；图5为本实用新型四轴数控滚齿机的工作原理框图；图6为本实用新型五轴数控滚齿机的工作原理框图。图中1 一轴向进给蜗杆減速器，2 —主轴齿轮減速器，3—分度蜗杆，4 一径向进给联轴器，5 —轴向进给滚珠丝杠副，6 —径向进给滚珠丝杠副，7 —床身，8 —大立柱，9 一工作台，10 —刀架，11 —滑板，X —工作台径向进给运动，Y —滚刀的轴向窜刀运动，Z —轴向进给运动，B ー主轴切削运动，C ー转台转动。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进ー步说明，但不应该理解为本实用新型上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本实用新型上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，作出各种替换和变更，均应包括在本实用新型范围内。參见附图图中ー种数控滚齿机，包括床身7、大立柱8、小立柱12、工作台9、刀架10和滑板11。所述刀架10安装有伺服电机II，所述伺服电机II通过主轴齿轮减速器2控制主轴切削运动，即B轴。所述床身7安装有伺服电机III，所述伺服电机III通过连接径向进给滚珠丝杠副6控制工作台完成径向进给运动，即X轴，此处伺服电机III还可以通过径向进给联轴器4与径向进给滚珠丝杠副6连接。所述工作台9安装有伺服电机IV，所述伺服电机IV连接分度蜗杆3带动蜗轮转动，促使工作台转动，即C轴。实施例中，公开ー种四轴滚齿机，所述大立柱还安装有伺服电机I，所述伺服电机I通过轴向进给蜗杆减速器I连接轴向进给滚珠丝杠副5控制滑板11完成轴向进给运动，即Z轴。本实用新型的四轴数控滚齿机工作原理參见图5，主运动B轴与分齿运动C轴，两旋转轴的联动即C轴跟踪B轴，实现展成滚切万能分度不乱齿，包括滚切质数齿齿轮。エ件旋转C轴与轴向进给Z轴的联动，是Z轴直线运动跟踪C轴旋转运动，实现エ件每转的轴向进给量，刀架滑板轴向移动ー个斜齿螺旋导程时，エ件C轴跟踪Z轴补偿ー转(加或減)，即直线轴与旋转轴的联动实现滚切斜齿轮。刀架轴向Z轴移动一个齿宽吋，工作台径向X轴跟踪Z轴联动移动ー个鼓形量，两直线轴的联动，实现滚切鼓形齿齿轮和小锥度齿轮的目的(此时实为B轴、C轴、Z轴、X轴四联动)。エ件旋转ー转吋，工作台自动径向进给ー个进给量，即C轴旋转运动与X轴直线运动的联动实现滚切蜗轮。本实用新型的ー个实施例还提供一种五轴数控滚齿机。其工作原理參见图6，即所述刀架(10)安装有伺服电机V，所述伺服电机V控制滚刀的轴向窜刀运动，即Y轴。滚刀主轴轴向移动Y轴功能有三种1、滚刀的轴向窜刀，使刀子均衡磨损，延长了滚刀的使用寿命，又省了人力；2、用于对角滚切，当滚刀Y轴轴向移动ー个距离时，エ件C轴跟踪Y轴补偿转过ー个齿距弧长，以保证不乱齿，使B轴、C轴、Z轴、Y轴四联动进行对角滚切，用锥度滚刀滚切锥底花键的独特功能。3、除径向滚蜗轮外，还可用多头蜗轮滚刀(锥度滚刀)切向进给滚切蜗轮，以窜刀刀架代替切向刀架，当滚刀切向Y轴移动ー个齿距，エ件C轴跟踪Y轴补偿转过ー个齿距弧长，此时Y轴直线运动与B轴、C轴旋转运动三联动滚切多头蜗轮。其中含有滚刀B轴ー转吋，エ件C轴跟踪B轴转过K / Z转。(K一滚刀头数Z—蜗轮齿数)。进ー步地，參见图3，为保证滚刀主轴驱动足够的切削カ矩，以伺服电机做为动カ源，所述主轴齿轮减速器2采用两级斜齿轮减速传动，所述主轴切削运动，即B轴。转速为200 500rpmo作为优选方式，本实用新型的实施例解决了工作台转速较低，然工作扭矩较大所带来的技术问题。參见图4，所述分度蜗杆3与蜗轮的传动比为20 40，所述转台转动，即C轴，的转速为0 30rpm。进ー步地，所述伺服电机通过滚珠丝杆，使得径向进给速度为0 0. 3m/min。本实用新型的四轴数控滚齿机通过四个伺服电机控制X、Z、B、C轴的联动，完成正齿轮或斜齿轮加工。本实用新型的四轴数控滚齿机通过五个伺服电机控制X、Z、B、C的联动，以及滚刀的窜刀，即Y轴，完成正齿轮、斜齿轮(轴齿轮、盘齿轮)，蜗轮，小锥度齿轮，鼓形齿轮，花键，链轮的加工。本实用新型的实施例所提供的四轴或五轴数控滚齿机的技术效果是毋庸置疑的，四轴或五轴滚齿机结构简单，精度及效率均较高。更好的是，该滚齿机还能实现齿向修缘，完成鼓形齿的加工，适合于汽车、船舶、摩托车、农机齿轮的批量加工，与市场现有的滚齿机相比,大大的节省齿轮加工成本。
权利要求1.ー种数控滚齿机，包括床身(7)、大立柱(8)、小立柱(12)、工作台(9)、刀架(10)和滑板(11)，其特征在于所述刀架(10)安装有伺服电机II，所述伺服电机II通过主轴齿轮減速器(2)控制主轴切削运动(B);所述床身(7)安装有伺服电机III，所述伺服电机III通过连接径向进给滚珠丝杠副(6)控制工作台完成径向进给运动(X);所述工作台(9)安装有伺服电机IV，所述伺服电机IV连接分度蜗杆(3)带动蜗轮转动，促使工作台转动(C)。
2.根据权利要求I所述的ー种数控滚齿机，其特征在于所述大立柱还安装有伺服电机I，所述伺服电机I通过轴向进给蜗杆减速器(I)连接轴向进给滚珠丝杠副(5)控制滑板(11)完成轴向进给运动(Z)。
3.根据权利要求I或2所述的ー种数控滚齿机，其特征在干所述刀架(10)安装有伺服电机V，所述伺服电机V控制滚刀的轴向窜刀运动(Y)。
4.根据权利要求I所述的ー种数控滚齿机，其特征在于所述主轴齿轮减速器(2)采用两级斜齿轮减速传动，所述主轴切削运动(B)的转速为200 500rpm。
5.根据权利要求I或2所述的ー种数控滚齿机，其特征在于所述分度蜗杆(3)与蜗轮的传动比为20 40，所述工作台上的转台转动(C)的转速为0 30rpm。
6.根据权利要求I或2所述的ー种数控滚齿机，其特征在于所述伺服电机通过滚珠丝杆，使得径向进给速度为0 0. 3m/min。
7.根据权利要求2所述的ー种数控滚齿机，其特征在于通过四个伺服电机控制工作台径向进给运动(X )，轴向进给运动(Z )，主轴切削运动(B )和转台转动(C )联动，完成正齿轮或斜齿轮加工。
8.根据权利要求3所述的ー种数控滚齿机，其特征在于通过五个伺服电机控制工作台径向进给运动(X)，轴向进给运动(Z)，主轴切削运动(B)和转台转动(C)联动，以及滚刀的窜刀(Y)，完成正齿轮或斜齿轮加工。
专利摘要本实用新型的目的是提供一种数控滚齿机，通过四轴或五轴数控联动，可以滚切大中小模数圆柱直齿轮或斜齿圆柱齿轮等。即一种数控滚齿机，包括床身、大立柱、小立柱、工作台、刀架和滑板。所述刀架安装有伺服电机Ⅱ，所述伺服电机Ⅱ通过主轴齿轮减速器控制主轴切削运动，即B轴；所述床身安装有伺服电机Ⅲ，所述伺服电机Ⅲ通过连接滚珠丝杆控制工作台完成径向进给运动，即X轴；所述工作台安装有伺服电机IV，所述伺服电机IV通过分度蜗杆使蜗轮转动控制工作台上的转台转动，即C轴。本实用新型由于具有上述结构，可以完成直齿轮和斜齿轮的加工，更重要的是，省却了进口电子齿轮箱等部件，成本大大降低。
文档编号B23F9/08GK202591752SQ20122020859
公开日2012年12月12日 申请日期2012年5月10日 优先权日2012年5月10日
发明者李文辉 申请人:李文辉