高速高效数控滚齿的制造方法
【专利摘要】本实用新型属于滚齿机【技术领域】，尤其涉及一种高速高效数控滚齿机。它解决了现有技术效率低等技术问题。包括床身，在床身上固设有工作台，在工作台上设有工作台主轴和与工作台固连的小立柱，在床身上设有与床身滑动相连的大立柱，在大立柱相对小立柱的一面设有刀架升降座，刀架升降座与第二升降机构相连，在刀架升降座上设有刀架滑板和设置在刀架滑板上的刀架，在刀架升降座上设有第一伺服电机，第一伺服电机和刀架滑板之间通过纵向传动机构相连，在刀架上设有刀架主轴，刀架主轴与第二伺服电机直接相连，在床身上设有第三伺服电机，工作台主轴和第三伺服电机之间通过行星减速机相连，大立柱与横向驱动机构相连。本实用新型优点在于：效率高。
【专利说明】高速高效数控滚齿机
【技术领域】
[0001]本实用新型属于滚齿机【技术领域】，尤其涉及一种高速高效数控滚齿机。
【背景技术】
[0002]滚齿机是齿轮加工机床中应用最广泛的一种机床，在滚齿机上可切削直齿、斜齿圆柱齿轮，还可加工蜗轮、链轮等，其用滚刀按展成法加工直齿、斜齿和人字齿圆柱齿轮以及蜗轮的齿轮加工机床，这种机床使用特制的滚刀时也能加工花键和链轮等各种特殊齿形的工件。现有的滚齿机已经被广泛应用于汽车、拖拉机、机床、工程机械、矿山机械、冶金机械、石油、仪表、飞机航天器等各种机械制造业中，但随着我国经济的迅速发展，对于滚齿机的作业效率和稳定性的多元性有了更高的要求，同时现有的数控滚齿机也存在着显著不足:例如传统机械传动式齿轮加工机床，是通过一个电机驱动，经过分齿、差动、工作台转动，主轴旋转及加工进给等环节，机械传动链长，加工效率低，精度低；其次，普通的数控滚齿机，滚齿刀架内部主轴和伺服电机之间，工作台主轴和伺服电机之间还通过一级或二级齿轮降级传动来提高主轴和工作台力矩，中间齿轮传动还存在传动误差，且通过传动齿轮降级后速度随之降低；为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。
[0003]例如，中国专利文献公开了一种数控滚齿机，[申请号:201220135696.5]，包括床身、大立柱、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通过径向进给蜗杆减速器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通过分度蜗杆蜗轮减速器连接径向进给滚珠丝杠副控制工作台上的转台转动，即C轴。
[0004]上述的方案在一定程度上改进了现有技术的部分问题，但是，该方案的还至少存在以下缺陷:1、设计不合理，加工效率低和精度低，噪声大；2、传动误差大且实用性差。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种能提高加工效率和减小传动误差的高速高效数控滚齿机。
[0006]为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案:本高速高效数控滚齿机包括床身，在床身上固设有位于床身一端的工作台，在工作台上设有竖直设置的工作台主轴和与工作台固连的小立柱，在小立柱上设有位于工作台主轴上方的升降支架，所述的升降支架与能驱动其相对工作台主轴竖直升降的第一升降机构相连，在床身上设有与小立柱对应设置且与床身滑动相连的大立柱，在大立柱相对小立柱的一面设有刀架升降座，所述的刀架升降座与能驱动其在竖直方向升降的第二升降机构相连，在刀架升降座上设有刀架滑板和设置在刀架滑板上的刀架，刀架升降座与刀架滑板之间纵向滑动相连，在刀架升降座上设有第一伺服电机，所述的第一伺服电机和刀架滑板之间通过纵向传动机构相连，在刀架上设有刀架主轴，刀架主轴的一端穿设在刀架上，另一端穿过刀架且端部延伸至工作台主轴上方，所述的刀架主轴与能驱动其转动的第二伺服电机直接相连，在床身上设有能驱动工作台主轴转动的第三伺服电机，所述的工作台主轴和第三伺服电机之间通过行星减速机相连，所述的大立柱与能驱动其沿床身横向水平来回往复移动的横向驱动机构相连。
[0007]在上述的高速高效数控滚齿机中，所述的纵向传动机构包括设置在刀架滑板上的若干第一滚珠循环套，在第一伺服电机的输出轴上连接有分别穿设在所述的第一滚珠循环套中的第一丝杆。
[0008]在上述的高速高效数控滚齿机中，所述的横向驱动机构包括设置在床身远离工作台一端的横向驱动电机，在大立柱的底部设有若干第二滚珠循环套，在横向驱动电机的输出轴上连接有分别穿设在所述的第二滚珠循环套中的第二丝杆。
[0009]在上述的高速高效数控滚齿机中，所述的刀架滑板的上下两端分别设有第一导轨，在刀架升降座上设有与所述的第一导轨一一配合的第二导轨，所述的第一导轨和第二导轨滑动相连且在第一导轨与第二导轨之间设有滚动结构。
[0010]在上述的高速高效数控滚齿机中，所述的滚动结构包括若干分别设置在第一导轨或第二导轨上且离散排列的滚珠。
[0011]在上述的高速高效数控滚齿机中，所述的第一丝杆与刀架主轴平行设置。
[0012]在上述的高速高效数控滚齿机中，所述的第一升降机构包括设置在小立柱顶部的升降驱动油缸，所述的升降驱动油缸活塞杆与升降支架相连，所述的小立柱与升降支架之间设有第一竖直导向结构。
[0013]在上述的高速高效数控滚齿机中，所述的第二升降机构包括设置在大立柱顶部的第四伺服电机，所述的第四伺服电机通过丝杆传动结构与刀架升降座相连，在大立柱和刀架升降座之间设有第二竖直导向结构。
[0014]在上述的高速高效数控滚齿机中，所述的丝杆传动包括若干设置在刀架升降座上的第三滚珠循环套，在第四伺服电机的输出轴上连接有第三丝杆，所述的第三丝杆上端固定在第四伺服电机的输出轴上，下端依次穿过所述的第三滚珠循环套。
[0015]与现有的技术相比，本高速高效数控滚齿机的优点在于:1、设计更合理，大幅提高了加工效率且传动精度非常高；2、噪声小且易于操控；3、可实现无级变速进给，进给平稳可靠；4、传动误差小且实用性强；5、使用寿命长。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型提供的主视结构示意图。
[0017]图2是图1的后视结构示意图。
[0018]图3是图1的俯视结构示意图。
[0019]图4是本实用新型提供的导轨配合结构示意图。
[0020]图中，床身1、第三伺服电机11、行星减速机12、横向驱动电机13、第二丝杆14、工作台2、工作台主轴21、升降支架22、小立柱3、升降驱动油缸31、大立柱4、第四伺服电机4a、刀架升降座41、第二导轨41a、第一伺服电机42、第一丝杆43、第二滚珠循环套44、刀架滑板5、滚珠5a、第一滚珠循环套51、第一导轨52、刀架6、刀架主轴61、第二伺服电机62。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步详细的说明。
[0022]如图1-4所示，本高速高效数控滚齿机包括床身1，在床身I上固设有位于床身I一端的工作台2，在工作台2上设有竖直设置的工作台主轴21和与工作台2固连的小立柱3，在小立柱3上设有位于工作台主轴21上方的升降支架22，所述的升降支架22与能驱动其相对工作台主轴21竖直升降的第一升降机构相连，在床身I上设有与小立柱3对应设置且与床身I滑动相连的大立柱4，在大立柱4相对小立柱3的一面设有刀架升降座41，所述的刀架升降座41与能驱动其在竖直方向升降的第二升降机构相连，在刀架升降座41上设有刀架滑板5和设置在刀架滑板5上的刀架6，刀架升降座41与刀架滑板5之间纵向滑动相连，在刀架升降座41上设有第一伺服电机42,所述的第一伺服电机42和刀架滑板5之间通过纵向传动机构相连，在刀架6上设有刀架主轴61，刀架主轴61的一端穿设在刀架6上，另一端穿过刀架6且端部延伸至工作台主轴21上方，所述的刀架主轴61与能驱动其转动的第二伺服电机62直接相连，在床身I上设有能驱动工作台主轴21转动的第三伺服电机11，所述的工作台主轴21和第三伺服电机11之间通过行星减速机12相连，所述的大立柱4与能驱动其沿床身I横向水平来回往复移动的横向驱动机构相连。
[0023]具体的，本实施例的纵向传动机构包括设置在刀架滑板5上的若干第一滚珠循环套51，在第一伺服电机42的输出轴上连接有分别穿设在所述的第一滚珠循环套51中的第一丝杆43，该第一丝杆43与刀架主轴61平行设置。其次，横向驱动机构包括设置在床身I远离工作台2 —端的横向驱动电机13，在大立柱4的底部设有若干第二滚珠循环套44，在横向驱动电机13的输出轴上连接有分别穿设在所述的第二滚珠循环套44中的第二丝杆14。
[0024]另外，在本实施例的刀架滑板5的上下两端分别设有第一导轨52，在刀架升降座41上设有与所述的第一导轨52 —一配合的第二导轨41a，所述的第一导轨52和第二导轨41a滑动相连且在第一导轨52与第二导轨41a之间设有滚动结构。进一步的，该滚动结构包括若干分别设置在第一导轨52或第二导轨41a上且离散排列的滚珠5a。
[0025]优化方案，上述的第一升降机构包括设置在小立柱3顶部的升降驱动油缸31，所述的升降驱动油缸31活塞杆与升降支架22相连，所述的小立柱3与升降支架22之间设有第一竖直导向结构；其次，第二升降机构包括设置在大立柱4顶部的第四伺服电机4a，所述的第四伺服电机4a通过丝杆传动结构与刀架升降座41相连，在大立柱4和刀架升降座41之间设有第二竖直导向结构；第一竖直导向结构和第二竖直导向结构均为现有技术，这里就不作进一步的赘述。
[0026]具体的，上述的丝杆传动包括若干设置在刀架升降座41上的第三滚珠循环套，在第四伺服电机4a的输出轴上连接有第三丝杆，所述的第三丝杆上端固定在第四伺服电机4a的输出轴上，下端依次穿过所述的第三滚珠循环套(图中未示)。
[0027]本实施例的工作原理如下:本实施例的采用了的PLC控制器数控编程系统及多个伺服电机，大幅提高了滚齿机的技术档次和滚齿效率，解决了传统机械式滚齿机传动链长、传动精度低、加工效率低、以及制造过程复杂、零件种类繁多和齿轮加工过程复杂等问题，取消了刀架齿轮传动，采用直连代替，取消了高精度蜗轮蜗杆传动，采用高精度行星减速机代替，解决了刀架主轴传动高精度问题和因高精度蜗轮蜗杆制造困难的问题，另外，刀架主轴和工作台主轴上安装的旋转编码经过PLC控制器的协调，使刀架主轴和工作台主轴根据加工需要按绝对的比例旋转，通过滚珠丝杠直连伺服电机，取代复杂的机械进给传动链，可实现无级变速进给，进给平稳可靠。
[0028]本实施例大大提高了传动精度(精度可达到6级)，工作效率比纯机械滚齿机提高30倍，比普通滚齿机提高5-8倍，减少了工作噪音。
[0029]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属【技术领域】的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
[0030]尽管本文较多地使用了床身1、第三伺服电机11、行星减速机12、横向驱动电机13、第二丝杆14、工作台2、工作台主轴21、升降支架22、小立柱3、升降驱动油缸31、大立柱
4、第四伺服电机4a、刀架升降座41、第二导轨41a、第一伺服电机42、第一丝杆43、第二滚珠循环套44、刀架滑板5、滚珠5a、第一滚珠循环套51、第一导轨52、刀架6、刀架主轴61、第二伺服电机62等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
【权利要求】
1.一种高速高效数控滚齿机，包括床身(1)，在床身(I)上固设有位于床身(I) 一端的工作台(2)，在工作台(2)上设有竖直设置的工作台主轴(21)和与工作台(2)固连的小立柱(3)，在小立柱(3)上设有位于工作台主轴(21)上方的升降支架(22)，所述的升降支架(22)与能驱动其相对工作台主轴(21)竖直升降的第一升降机构相连，在床身(I)上设有与小立柱⑶对应设置且与床身⑴滑动相连的大立柱(4)，在大立柱(4)相对小立柱(3)的一面设有刀架升降座(41)，所述的刀架升降座(41)与能驱动其在竖直方向升降的第二升降机构相连，在刀架升降座(41)上设有刀架滑板(5)和设置在刀架滑板(5)上的刀架(6)，刀架升降座(41)与刀架滑板(5)之间纵向滑动相连，其特征在于，所述的刀架升降座(41)上设有第一伺服电机(42)，所述的第一伺服电机(42)和刀架滑板(5)之间通过纵向传动机构相连，在刀架(6)上设有刀架主轴(61)，刀架主轴(61)的一端穿设在刀架(6)上，另一端穿过刀架(6)且端部延伸至工作台主轴(21)上方，所述的刀架主轴￠1)与能驱动其转动的第二伺服电机￠2)直接相连，在床身(I)上设有能驱动工作台主轴(21)转动的第三伺服电机(11)，所述的工作台主轴(21)和第三伺服电机(11)之间通过行星减速机(12)相连，所述的大立柱(4)与能驱动其沿床身(I)横向水平来回往复移动的横向驱动机构相连。
2.根据权利要求1所述的高速高效数控滚齿机，其特征在于，所述的纵向传动机构包括设置在刀架滑板(5)上的若干第一滚珠循环套(51)，在第一伺服电机(42)的输出轴上连接有分别穿设在所述的第一滚珠循环套(51)中的第一丝杆(43)。
3.根据权利要求1所述的高速高效数控滚齿机，其特征在于，所述的横向驱动机构包括设置在床身(I)远离工作台(2) —端的横向驱动电机(13)，在大立柱(4)的底部设有若干第二滚珠循环套(44)，在横向驱动电机(13)的输出轴上连接有分别穿设在所述的第二滚珠循环套(44)中的第二丝杆(14)。
4.根据权利要求1或2或3所述的高速高效数控滚齿机，其特征在于，所述的刀架滑板(5)的上下两端分别设有第一导轨(52)，在刀架升降座(41)上设有与所述的第一导轨(52)一一配合的第二导轨(41a)，所述的第一导轨(52)和第二导轨(41a)滑动相连且在第一导轨(52)与第二导轨(41a)之间设有滚动结构。
5.根据权利要求4所述的高速高效数控滚齿机，其特征在于，所述的滚动结构包括若干分别设置在第一导轨(52)或第二导轨(41a)上且离散排列的滚珠(5a)。
6.根据权利要求2所述的高速高效数控滚齿机，其特征在于，所述的第一丝杆(43)与刀架主轴￠1)平行设置。
7.根据权利要求1或2或3所述的高速高效数控滚齿机，其特征在于，所述的第一升降机构包括设置在小立柱(3)顶部的升降驱动油缸(31)，所述的升降驱动油缸(31)活塞杆与升降支架(22)相连，所述的小立柱(3)与升降支架(22)之间设有第一竖直导向结构。
8.根据权利要求1或2或3所述的高速高效数控滚齿机，其特征在于，所述的第二升降机构包括设置在大立柱⑷顶部的第四伺服电机(4a)，所述的第四伺服电机(4a)通过丝杆传动结构与刀架升降座(41)相连，在大立柱(4)和刀架升降座(41)之间设有第二竖直导向结构。
9.根据权利要求8所述的高速高效数控滚齿机，其特征在于，所述的丝杆传动包括若干设置在刀架升降座(41)上的第三滚珠循环套，在第四伺服电机(4a)的输出轴上连接有第三丝杆，所述的第三丝杆上端固定在第四伺服电机(4a)的输出轴上，下端依次穿过所述的第三滚珠循环套。
【文档编号】B23Q5/36GK203918125SQ201420199630
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年4月22日 优先权日:2014年4月22日
【发明者】陈立新, 吴文杰 申请人:浙江嘉力宝精机股份有限公司