数控环面蜗杆磨床的制作方法

本发明属于传动蜗杆加工设备制造技术领域，具体涉及一种数控环面蜗杆磨床。

背景技术：

蜗杆传动按结构特点和加工原理又分为普通圆柱蜗杆传动和环面蜗杆传动两大类。环面蜗杆传动包括直廓环面蜗杆(TSL型)、平面二次包络环面蜗杆(TOP型)和锥面包络环面蜗杆等三小类。上述蜗杆除直廓环面蜗杆(TSL型)不能磨削外，其余均可以通过磨削提高传动精度和齿面光洁度，进而提高传动效率。已有的环面蜗杆磨床需四轴数控联动才能实现环面蜗杆磨削，由于机床参与磨削的运动机构多，而且调整不方便、调整精度低，影响加工精度的提高和加工效率的提升。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题：设计一种数控环面蜗杆磨床，通过两轴数控联动，模拟蜗轮、蜗杆传动关系，实现环面蜗杆的磨削。

本发明采用的技术方案：一种数控环面蜗杆磨床，包括床身、主轴箱及尾座，其特征在于：所述床身的两端装有Z轴直线导轨，所述主轴箱、尾座设置在Z轴直线导轨上，所述床身中部下凹后装有X轴直线导轨，所述X轴直线导轨上装有刀台，且刀台上装有B轴回转座，所述B轴回转座上固定有磨头径向位置调整轴V轴直线导轨，且V轴直线导轨上装有基园调整机构，所述基园调整机构上设有基园调整轴U轴直线导轨，所述U轴直线导轨上装有磨头，所述磨头上设有砂轮倾斜角调整轴A轴调整机构，所述A轴调整机构上装有磨削砂轮。

工件安装在主轴箱上的主轴C轴与尾座之间，并根据工件安装尺寸，调整主轴箱、尾座在Z轴直线导轨及尾座导轨上的位置，使工件的蜗杆喉中心平面与B轴回转座的回转中心重合；按工件的蜗杆母平面倾斜角通过A轴调整机构调整A轴角度；按工件蜗杆的基园半径调整磨头在U轴直线导轨上的位置，使磨削砂轮的工作面与蜗杆基园相切；调整基园调整机构在V轴直线导轨上的位置，使磨削砂轮切入到工件的蜗杆齿槽底部；分别将主轴箱、尾座锁紧在Z轴直线导轨上，将A轴调整机构轴锁紧，将磨头锁紧在U轴上，将基园调整机构锁紧在V轴上；所述C轴模拟蜗杆转动、B轴模拟蜗杆的配对蜗轮转动，且C轴、B轴的运动关系等同于蜗杆与配对蜗轮的传动比，通过C轴、B轴数控联动实现工件蜗杆螺旋齿面的磨削。

单头蜗杆磨削时，C轴带动工件按蜗杆旋向旋转，当蜗杆为右旋蜗杆时B轴逆时针旋转，当蜗杆为左旋蜗杆时B轴顺时针旋转，磨削砂轮沿蜗杆右齿面从蜗杆右端螺旋槽入口逆时针旋转磨削到蜗杆左端螺旋槽出口，直到磨削砂轮出蜗杆齿槽后，C轴停止转动，B轴反向微量旋转，进行磨削进给；进给完成后，C轴和B轴沿反方向旋转，磨削砂轮再从蜗杆左端磨削到蜗杆右端，直到磨削砂轮出蜗杆齿槽后，C轴停止运动，B轴反向微量旋转再次进给，然后再从蜗杆右端磨削到蜗杆左端，如此循环直到右齿面磨削到正常尺寸。

多头蜗杆磨削时，先磨削完成一个齿面后，B轴停止，C轴旋转一个蜗杆分头角度，使磨削砂轮进入到下一个齿槽，然后进行该齿面磨削，依次磨削完成所有右齿面。

磨削左齿面时，通过B轴回转座旋转B轴180°，使磨削砂轮的工作面旋转180°，通过U轴调整磨头在导轨上的位置，使磨削砂轮的工作面与蜗杆基园的另一侧相切，C轴、B轴旋转方向与磨削右齿面相反，磨削砂轮沿蜗杆左齿面从蜗杆左端螺旋槽入口顺时针旋转磨削到蜗杆左端螺旋槽出口，磨削循环与磨削右齿面相同。

本发明与现有技术相比具有的优点和效果：

本发明通过X轴、Z轴、A轴、U轴及V轴五个数控调整轴，保证蜗杆喉中心平面与B轴回转中心重合，磨削砂轮的工作面与蜗杆基园相切，通过C轴、B轴两个数控轴联动，模拟蜗轮、蜗杆传动关系，实现环面蜗杆的磨削。机床调整方便、调整精度高，机床参与磨削的运动机构少，加工精度高、加工效率高。

本发明采用七轴两联动全数字控制，实现机床全过程自动加工，不需操作者手动操作机床，降低了操作者的劳动强度，机床更安全、可靠，降低了机床对操作者的水平要求，能为用户创造更高的效益。

附图说明

图1为本发明结构示意图，

图2为本发明磨削右齿面的工作原理图，

图3为本发明磨削左齿面的工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图1、2、3描述本发明的一种实施例。

一种数控环面蜗杆磨床，包括床身1、主轴箱2及尾座10，所述床身1的前面两端装有Z轴直线导轨11，所述主轴箱2、尾座10设置在Z轴直线导轨11上，所述床身1中部下凹后装有X轴直线导轨12，所述X轴直线导轨12上装有刀台4，且刀台4上装有B轴回转座7，所述B轴回转座7上固定有磨头径向位置调整轴V轴直线导轨13，且V轴直线导轨13上装有基园调整机构9，所述基园调整机构9上具有基园调整轴U轴直线导轨14，所述U轴直线导轨14上装有磨头8，所述磨头8上设有砂轮倾斜角调整轴A轴调整机构6，所述A轴调整机构6上装有磨削砂轮5。

磨削时，工件15安装在主轴箱2上的主轴C轴3与尾座10之间，并根据工件15安装尺寸，调整主轴箱2、尾座10在Z轴直线导轨11上的位置，使工件15的蜗杆喉中心平面16与B轴回转座7的回转中心重合；按工件15的蜗杆母平面倾斜角通过A轴调整机构6调整A轴角度；按工件15蜗杆的基园半径调整磨头8在U轴直线导轨14上的位置，使磨削砂轮5的工作面与蜗杆基园17相切；调整基园调整机构9在V轴直线导轨13上的位置，使磨削砂轮5切入到工件15的蜗杆齿槽底部；分别将主轴箱2、尾座10锁紧在Z轴直线导轨11上，将A轴调整机构6轴锁紧，将磨头8锁紧在U轴上，将基园调整机构9锁紧在V轴上；所述C轴模拟蜗杆转动、B轴模拟蜗杆的配对蜗轮转动，且C轴、B轴的运动关系等同于蜗杆与配对蜗轮的传动比，通过C轴、B轴数控联动实现工件15蜗杆螺旋齿面的磨削。

单头蜗杆磨削时，C轴带动工件15按蜗杆(右旋)旋向旋转，B轴逆时针旋转(左旋蜗杆，B轴顺时针旋转)，磨削砂轮5沿蜗杆右齿面从蜗杆右端螺旋槽入口逆时针旋转磨削到蜗杆左端螺旋槽出口，直到磨削砂轮5出蜗杆齿槽后，C轴停止转动，B轴反向微量旋转，进行磨削进给；进给完成后，C轴和B轴沿反方向旋转，磨削砂轮5再从蜗杆左端磨削到蜗杆右端，直到磨削砂轮5出蜗杆齿槽后，C轴停止运动，B轴反向微量旋转再次进给，然后再从蜗杆右端磨削到蜗杆左端，如此循环直到右齿面磨削到正常尺寸。

多头蜗杆磨削时，先磨削完成一个齿面后，B轴停止，C轴旋转一个蜗杆分头角度，使磨削砂轮5进入到下一个齿槽，然后进行该齿面磨削，依次磨削完成所有右齿面。

磨削左齿面时，通过B轴回转座7旋转B轴180°，使磨削砂轮5的工作面旋转180°，通过U轴调整磨头8在导轨14上的位置，使磨削砂轮5的工作面与蜗杆基园17的另一侧相切，C轴、B轴旋转方向与磨削右齿面相反，磨削砂轮5沿蜗杆左齿面从蜗杆左端螺旋槽入口顺时针旋转磨削到蜗杆左端螺旋槽出口，磨削循环与磨削右齿面相同。

工作原理：采用C、B二轴数控联动实现蜗杆螺旋齿面的磨削，具体为，工件随主轴C轴旋转一圈，B轴带动磨削砂轮5沿工件基园中心旋转一个蜗杆导程(角度)，即工件与砂轮按蜗杆、蜗轮传动比运动，实现蜗杆全齿面的磨削。

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。