数控齿条倒角的制造方法
【专利摘要】一种数控齿条倒角机，其底座的台面后方横向设置有X轴直线导轨Ⅰ，前方纵向设置有Y轴直线导轨Ⅱ；直线导轨Ⅰ上设置有滑台Ⅰ，滑台Ⅰ上固定有立柱，且滑台Ⅰ通过设置在底座台面上的X轴丝杆机构驱动左右运动；立柱的右端面上垂直设有Z轴直线导轨Ⅲ，直线导轨Ⅲ上设置有滑板Ⅰ，倒角头Ⅰ设置在滑板Ⅰ上，且滑板Ⅰ通过设置在立柱上的Z轴丝杆机构Ⅰ驱动上下运动；直线导轨Ⅱ上设置有滑台Ⅱ，滑台Ⅱ上设置有工装夹具，且滑台Ⅱ通过设置在底座台面上的Y轴丝杆机构驱动前后运动；本发明采用仿形跟随原理加工齿条倒角，加工精度高，一致性好，效率高。特别是倒角时工件固定不动，倒角头运动完成倒角，尤其适用长齿条的倒角加工。
【专利说明】数控齿条倒角机
【技术领域】
[0001] 本发明属于齿条制造【技术领域】，具体涉及一种数控齿条倒角机。
【背景技术】
[0002] 齿条作为机械传动的一个重要部件，随着传动精度的提高，齿条齿端倒角已成为 齿条生产不可或缺的加工工序，而且对其加工质量有着越来越严格的要求。已有的齿条倒 角机使用砂轮磨削倒角，加工精度低，一致性差，倒角质量难以保证，尤其是倒角工作时齿 条必须运动，只能适应较短齿条的倒角加工，难以适应较长齿条的倒角加工。
【发明内容】
[0003] 本发明解决的技术问题：提供一种数控齿条倒角机，采用仿形跟随原理加工齿条 倒角，加工精度高，一致性好，效率高。
[0004] 本发明的技术方案是：一种数控齿条倒角机，具有底座，所述底座的台面后方横向 设置有X轴直线导轨I，前方纵向设置有Y轴直线导轨II ;所述直线导轨I上设置有滑台 I，滑台I上固定有立柱，且滑台I通过设置在底座台面上的X轴丝杆机构驱动左右运动； 所述立柱的右端面上垂直设有Z轴直线导轨III，直线导轨III上设置有滑板I，倒角头I设 置在滑板I上，且滑板I通过设置在立柱上的Z轴丝杆机构I驱动上下运动；所述直线导 轨II上设置有滑台II，滑台II上设置有工装夹具，且滑台II通过设置在底座台面上的Y轴 丝杆机构驱动前后运动；
[0005] 所述倒角头I包括两根水平安装在滑板I上的滚动直线导套副I，所述滚动直线 导套副I的前端固定有托板I，后端固定有连扳I ;所述托板I的上部垂直固定有电主轴 I，电主轴I的下端安装有倒角刀具I ;所述托板I的下方水平安装有仿形头I，且仿形头 I位于倒角刀具I的下方；所述滑板I上固定有回缩气缸I，且回缩气缸I的活塞杆与连 扳I固定连接，使仿形头I在移动过程中其工作面始终紧贴在齿形的表面上，进而使倒角 刀具I跟随仿形头I的运动轨迹同步运动。
[0006] 所述直线导轨III上设置有滑板II，且滑板II通过设置在立柱上的Z轴丝杆机构II 驱动上下运动；所述滑板II位于滑板I的下方，倒角头II设置在滑板II上；
[0007] 所述倒角头II包括两根水平安装在滑板II上的滚动直线导套副II，所述滚动直线 导套副II的前端固定有托板II，后端固定有连扳II ;所述托板II的下部垂直固定有电主轴 II，电主轴II的上端安装有倒角刀具II ;所述托板II的上方水平安装有仿形头II，且仿形头 II位于倒角刀具II的上方；所述滑板II上固定有回缩气缸II，且回缩气缸II的活塞杆与连 扳II固定连接，使仿形头II在移动过程中其工作面始终紧贴在齿形的表面上，进而使倒角 刀具II跟随仿形头II的运动轨迹同步运动。
[0008] 所述托板I呈"L"形，电主轴I垂直固定在"L"形的垂直面上，仿形头I通过燕尾 槽调节装置安装在"L"形水平面的下方，使仿形头I可左右移动调节。
[0009] 所述托板II呈倒"L"形，电主轴II垂直固定在倒"L"形的垂直面上，仿形头II通过 燕尾槽调节装置安装在倒"L"形水平面的上方，使仿形头II可左右移动调节。
[0010] 所述工装夹具包括固定在工作台上的支柱，安装在支柱顶部的快速夹钳，固定在 快速夹钳夹头下端的压板；所述支柱内侧上部具有大台肩，所述压板位于大台肩的上方。 [0011] 所述工装夹具包括固定在工作台上的支柱，所述支柱内侧上部具有大台肩，辅助 夹台位于大台肩上且固定在支柱上；所述辅助夹台的顶部安装有快速夹钳，内侧上部具有 中台肩，内侧中部具有小台肩，内侧下部具有缺口，快速夹钳的夹头下端固定有压板，且压 板位于中台肩的上方。
[0012] 所述底座的台面上设有螺旋排屑器，且螺旋排屑器位于倒角刀具I的正下方。
[0013] 所述底座的台面上设有螺旋排屑器，且螺旋排屑器位于倒角刀具I的正下方。
[0014] 本发明与现有技术相比具有的优点和效果：
[0015] 1、本发明采用仿形跟随原理加工齿条倒角，通过仿形头紧贴齿形的表面移动，使 仿形头的运动轨迹与齿廓外形相吻合，倒角刀具跟随仿形头的运动轨迹同步运动，刀具工 作路径和仿形头运动轨迹一致，实现了仿形跟随加工齿条倒角，且倒角大小由伺服控制系 统编程控制，加工精度高，倒角面光洁平整，一致性好，效率高。倒角精度公差可控制在 0. 1mm以内。此外，倒角刀具采用铣削刀具，加工后不易产生二次毛刺。
[0016] 2、本发明具有上下两个倒角头，大齿条一次装夹，可同时完成齿条上下两个端面 的倒角，小齿条两个上下并排装夹，可同时完成对两个齿条上下两个端面的倒角，效率高。
[0017] 2、本发明采用立式结构，且工件固定不动，倒角头运动，完成对齿条端面齿棱的倒 角，尤其适用长齿条的倒角加工。
[0018] 3、本发明采用数控系统控制，直线导轨导向，伺服电机驱动滚珠丝杠定位，运动平 稳可罪，进一步提1? 了加工精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1为本发明结构主视图，
[0020] 图2为本发明结构俯视图，
[0021] 图3为本发明上倒角头结构示意图，
[0022] 图4为本发明下倒角头结构示意图，
[0023] 图5为本发明装夹大齿条时工装夹具的结构示意图，
[0024] 图6为本发明装夹小齿条时工装夹具的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图1、2、3、4、5、6描述本发明的第一种实施例。
[0026] -种数控齿条倒角机，具有底座1，所述底座1的台面后方横向设置有X轴直线导 轨I 2,前方纵向设置有Y直线导轨II 3;所述直线导轨I 2上设置有滑台I 4,滑台I 4上 固定有立柱6,且滑台I 4通过设置在底座1台面上的X轴丝杆机构5驱动左右运动；所述 立柱6的右端面上垂直设有Z轴直线导轨1117,直线导轨III7上设置有滑板I 8,倒角头I 12 设置在滑板I 8上，且滑板I 8通过设置在立柱6上的Z轴丝杆机构I 10驱动上下运动； 所述直线导轨II 3上设置有滑台II 9,滑台II 9上设置有工装夹具22,且滑台II 9通过设置 在底座1台面上的Y轴丝杆机构11驱动前后运动；
[0027] 所述倒角头I 12包括两根水平安装在滑板I 8上的滚动直线导套副I 14,所述滚 动直线导套副I 14的前端固定有"L"形托板I 15,后端固定有连扳I 20;所述"L"形托板 I 15的上部垂直面上垂直固定有电主轴I 16,电主轴I 16的下端安装有倒角刀具I 17 ; 所述"L"形托板I 15水平面的下方通过燕尾槽调节装置13水平安装有仿形头I 18,且仿 形头I 18可左右移动调节，使仿形头I 18位于倒角刀具I 17的正下方；所述滑板I 8上 固定有回缩气缸I 19,且回缩气缸I 19的活塞杆与连扳I 20固定连接，使仿形头I 18在 移动过程中其工作面始终紧贴在齿形的表面上，进而使倒角刀具I 17跟随仿形头I 18的 运动轨迹同步运动。
[0028] 所述直线导轨III 7上设置有滑板II 23,且滑板II 23通过设置在立柱6上的Z轴 丝杆机构II 24驱动上下运动；所述滑板II 23位于滑板I 8的下方，倒角头II 25设置在滑 板II 23上；所述倒角头II 25包括两根水平安装在滑板II 23上的滚动直线导套副II 26,所 述滚动直线导套副II 26的前端固定有倒"L"形托板II 27,后端固定有连扳II 21 ;所述倒 "L"形托板II 27的下部垂直面上垂直固定有电主轴II 28,电主轴II 28的上端安装有倒角 刀具II 29 ;所述倒"L"形托板II 27水平面的上方通过燕尾槽调节装置13水平安装有仿形 头II 30,且仿形头II 30可左右移动调节，使仿形头II 30位于倒角刀具II 29的正上方；所 述滑板II 23上固定有回缩气缸II 31，且回缩气缸II 31的活塞杆与连扳II 21固定连接，使 仿形头II 30在移动过程中其工作面始终紧贴在齿形的表面上，进而使倒角刀具II 29跟随 仿形头II 30的运动轨迹同步运动。
[0029] 所述底座1的台面上设有螺旋排屑器40,且螺旋排屑器40位于倒角刀具I 17的 正下方。所述螺旋排屑器40的左端设有铁屑收集箱41。
[0030] 装夹大齿条时，所述工装夹具22包括固定在工作台9上的三个支柱32,安装在支 柱32顶部的快速夹钳33,固定在快速夹钳33夹头下端的压板34 ;所述支柱32内侧上部具 有大台肩35,所述压板34位于大台肩35的上方。使用时，将大齿条42置于大台肩35上且 齿面向内，放下快速夹钳33的夹头，通过压板34将大齿条42压紧固定即可开始倒角。
[0031] 大齿条倒角工作原理：通过Y轴丝杆机构11驱动滑台II 9向后运动，使装夹固定 好的大齿条进入上下两个倒角头之间；通过X轴丝杆机构5驱动滑台I 4调整立柱6的位 置使上倒角头I 12、下倒角头II 25水平移动至齿条的最右端，通过Z轴丝杆机构I 10驱动 滑板I 8向下运动至合适位置，使仿形头I 18插入齿条最右端两齿形之间上部，并使倒角 刀具I 17与齿形上端接触，通过Z轴丝杆机构II 24驱动滑板II 23向上运动至合适位置， 使仿形头II 30插入齿条最右端两齿形之间下部，并使倒角刀具II 29与齿形下端接触。启 动电主轴I 16和电主轴II 28,启动X轴丝杆机构5驱动滑台I 4匀速向左运动，通过齿条 推动上下两个仿形头紧贴齿形的表面前后移动，在回缩气缸的作用下，滚动直线导套副始 终保持沿水平方向向前移动的趋势，保证上下两个仿形头在移动过程中其工作面始终紧贴 在齿形的表面上，使上下两个仿形头的运动轨迹与齿廓外形相吻合，上下两个倒角刀具分 别跟随上下两个仿形头的运动轨迹同步运动，使倒角刀具的工作路径与仿形头的运动轨迹 一致，通过倒角刀具旋转对齿条的上下两端同时铣削倒角，实现了仿形跟随加工齿条倒角， 且倒角大小由伺服控制系统编程控制。倒角完成后，上下两个倒角头回退，工装夹具回退， 然后卸下加工好的齿条即可。
[0032] 装夹小齿条时，所述工装夹具22包括固定在工作台9上的三个支柱32,所述支柱 32内侧上部具有大台肩35,辅助夹台36位于大台肩35上且固定在支柱32上；所述辅助夹 台36的顶部安装有快速夹钳33,内侧上部具有中台肩37,内侧中部具有小台肩38,内侧下 部具有缺口 39,快速夹钳33的夹头下端固定有压板34,且压板34位于中台肩37的上方。 缺口 39的作用在于避免辅助夹台36与下倒角头互相干涉。使用时，将第一根小齿条43置 于小台肩38上且齿面向内，并在第一根小齿条43上放置垫板44,然后在垫板44上放置第 二根小齿条43,最后放下快速夹钳33的夹头，通过压板34将两根小齿条43压紧固定即可 开始倒角。
[0033] 小齿条倒角工作原理与大齿条倒角工作原理基本一致，也就是说将两个小齿条装 夹后可看成是一个大齿条，按照大齿条的倒角原理即可完成两个小齿条其中一面的倒角。 不同之处在于两个小齿条其中一面倒角完成后，抬起夹头33,将两个小齿条取下后翻转，使 未倒角的两个面分别朝上和朝下，按照上述方法重新装夹后，按照大齿条的倒角原理即可 完成两个小齿条另外一面的倒角。
[0034] 本发明采用立式结构，且工件固定不动，倒角头运动，完成对齿条端面齿棱的倒 角，尤其适用长齿条的倒角加工。
[0035] 技术参数
[0036] 工件最大长度： 1600mm 工件最大螺旋角： ±30° 加工齿条模数： 1-18mm 工件最大轴向高度： 240mm 倒角刀具转速： 2000-8000rpm 倒棱宽度： 0.5-3 mm
[0037] 上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本 发明权利要求所述内容所做的等同变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。
【权利要求】
1. 一种数控齿条倒角机，具有底座（1)，其特征是：所述底座（1)的台面后方横向设置 有X轴直线导轨I (2)，前方纵向设置有Y轴直线导轨II (3);所述直线导轨I (2)上设置 有滑台I (4)，滑台I (4)上固定有立柱（6)，且滑台I (4)通过设置在底座（1)台面上的 X轴丝杆机构（5)驱动左右运动；所述立柱（6)的右端面上垂直设有Z轴直线导轨III (7)， 直线导轨III (7)上设置有滑板I (8)，倒角头I (12)设置在滑板I (8)上，且滑板I (8)通 过设置在立柱（6)上的Z轴丝杆机构I (10)驱动上下运动；所述直线导轨II (3)上设置有 滑台II (9)，滑台II (9)上设置有工装夹具（22)，且滑台II (9)通过设置在底座（1)台面上 的Y轴丝杆机构（11)驱动前后运动； 所述倒角头I (12)包括两根水平安装在滑板I (8)上的滚动直线导套副I (14)，所 述滚动直线导套副I (14)的前端固定有托板I (15)，后端固定有连扳I (20);所述托板 I (15)的上部垂直固定有电主轴I (16)，电主轴I (16)的下端安装有倒角刀具I (17); 所述托板I (15)的下方水平安装有仿形头I (18)，且仿形头I (18)位于倒角刀具I (17) 的下方；所述滑板I (8)上固定有回缩气缸I (19)，且回缩气缸I (19)的活塞杆与连扳 I (20)固定连接，使仿形头I (18)在移动过程中其工作面始终紧贴在齿形的表面上，进而 使倒角刀具I (17)跟随仿形头I (18)的运动轨迹同步运动。
2. 根据权利要求1所述的数控齿条倒角机，其特征是：所述直线导轨III (7)上设置有 滑板II (23)，且滑板II (23)通过设置在立柱（6)上的Z轴丝杆机构II (24)驱动上下运动； 所述滑板II (23)位于滑板I (8)的下方，倒角头II (25)设置在滑板II (23)上； 所述倒角头II (25)包括两根水平安装在滑板II (23)上的滚动直线导套副II (26)，所 述滚动直线导套副II (26)的前端固定有托板II (27)，后端固定有连扳II (21);所述托板 II (27)的下部垂直固定有电主轴II (28)，电主轴II (28)的上端安装有倒角刀具II (29); 所述托板II (27)的上方水平安装有仿形头II (30)，且仿形头II (30)位于倒角刀具II (29) 的上方；所述滑板II (23)上固定有回缩气缸II (31)，且回缩气缸II (31)的活塞杆与连扳 Π (21)固定连接，使仿形头II (30)在移动过程中其工作面始终紧贴在齿形的表面上，进而 使倒角刀具II (29)跟随仿形头II (30)的运动轨迹同步运动。
3. 根据权利要求1所述的数控齿条倒角机，其特征是：所述托板I (15)呈"L"形，电 主轴I (16)垂直固定在"L"形的垂直面上，仿形头I (18)通过燕尾槽调节装置（13)安装 在"L"形水平面的下方，使仿形头I (18)可左右移动调节。
4. 根据权利要求2所述的数控齿条倒角机，其特征是：所述托板II (27)呈倒"L"形， 电主轴II (28)垂直固定在倒"L"形的垂直面上，仿形头II (30)通过燕尾槽调节装置（13) 安装在倒"L"形水平面的上方，使仿形头II (30)可左右移动调节。
5. 根据权利要求1或2或3或4所述的数控齿条倒角机，其特征是：所述工装夹具（22) 包括固定在工作台（9)上的支柱（32)，安装在支柱（32)顶部的快速夹钳（33)，固定在快速 夹钳（33)夹头下端的压板（34);所述支柱（32)内侧上部具有大台肩（35)，所述压板（34) 位于大台肩（35)的上方。
6. 根据权利要求1或2或3或4所述的数控齿条倒角机，其特征是：所述工装夹具（22) 包括固定在工作台（9)上的支柱（32)，所述支柱（32)内侧上部具有大台肩（35)，辅助夹台 (36)位于大台肩（35)上且固定在支柱（32)上；所述辅助夹台（36)的顶部安装有快速夹 钳（33)，内侧上部具有中台肩（37)，内侧中部具有小台肩（38)，内侧下部具有缺口（39)，快 速夹钳（33)的夹头下端固定有压板（34)，且压板（34)位于中台肩（37)的上方。
7. 根据权利要求5所述的数控齿条倒角机，其特征是：所述底座（1)的台面上设有螺 旋排屑器（40)，且螺旋排屑器（40)位于倒角刀具I (17)的正下方。
8. 根据权利要求6所述的数控齿条倒角机，其特征是：所述底座（1)的台面上设有螺 旋排屑器（40)，且螺旋排屑器（40)位于倒角刀具I (17)的正下方。
【文档编号】B23F19/10GK104107958SQ201410327500
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月10日 优先权日:2014年7月10日
【发明者】汪海, 汪安忠 申请人:宝鸡虢西磨棱机厂