数控高效精密齿条磨床的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种磨床，特别是涉及一种用于加工各种齿形等的数控高效精密齿条磨床。
【背景技术】
[0002]随着机械手、各种数控设备的迅速发展，精密齿条替代滚珠丝杆势在必行；同时，在汽车制造领域中，随着汽车转向摇臂轴扇形齿、汽车转向齿条、活塞中齿、汽车齿轮齿条搓刀、高精密CNC虎钳、摆线轮等零件的市场需求量的剧增，为此，迫切希望有一种新的先进的齿条制造技术来替代原来落后的老工艺。
[0003]在传统机械齿条成形加工领域中，须在成形铣刀或成形车刀进行预成形加工后，再用成形砂轮精磨才能获得齿条的所需加工形状和尺寸精度;所以，传统机械齿条成形加工设备是由铣床(或车床）、磨床、以及工具磨削（为修磨成形刀具而配套）的三台机床共同构成的机组；因此，传统机械齿条成形加工设备投资高、能耗大、操作人员多、加工效率不高，故是机械成形加工领域中的老大难题。
【实用新型内容】
[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种生产效率高且大幅度节能的数控高效精密齿条磨床。
[0005]为实现上述目的，本实用新型提供一种数控高效精密齿条磨床，包括床身、横向导轨、纵向导轨、立柱、工作台和磨头拖板，所述磨头拖板上设有主磨头和修整器，所述主磨头上安装有砂轮，所述修整器上安装有金钢滚轮，该金钢滚轮的外周面上设有用于修整砂轮的磨削成形齿，所述磨头拖板安装在立柱上、并可相对立柱上下移动，所述立柱安装在横向导轨上、并可相对横向导轨横向移动，所述横向导轨安装在床身上，所述工作台安装在纵向导轨上、并可相对纵向导轨纵向移动，所述纵向导轨可转动地安装在床身上；还包括控制器、修整器移动量电子尺、垂向进给量电子尺、横向进给量电子尺、纵向进给量电子尺和用于测量工作台转动角度的角度传感器，所述修整器移动量电子尺、垂向进给量电子尺、横向进给量电子尺、纵向进给量电子尺和角度传感器都与控制器相连接，所述修整器移动量电子尺包括设在修整器上的标尺和设在磨头拖板上的定尺，所述垂向进给量电子尺包括设在磨头拖板上的标尺和设在立柱上的定尺，所述横向进给量电子尺包括设在立柱上的标尺和设在横向导轨上的定尺，所述纵向进给量电子尺包括设在工作台上的标尺和设在纵向导轨上的定尺。
[0006]进一步地，所述修整器包括修整器轴，所述金刚滚轮固定在修整器轴上，所述磨头拖板上安装有修整器支座，修整器支座上安装有修整器拖板和修整器移动电机，所述修整器拖板上安装有修整器驱动电机，所述修整器驱动电机通过传动机构与修整器轴相连接、并带动修整器轴转动，所述修整器移动电机通过丝杆螺母机构与修整器相连接、并带动修整器上下移动。
[0007]优选地，所述主磨头包括磨头主轴，所述砂轮固定在磨头主轴上，所述磨头拖板上安装有主电机，所述主电机通过传动机构与磨头主轴相连接、并带动磨头主轴旋转。
[0008]优选地，所述立柱上安装有垂直进给电机，该垂直进给电机通过丝杆螺母机构与磨头拖板相连接、并带动磨头拖板上下移动。
[0009]优选地，所述横向导轨上安装有横向进给电机，该横向进给电机通过丝杆螺母机构与立柱相连接、并带动立柱横向移动。
[0010]进一步地，所述纵向导轨上安装有纵向进给电机，该纵向进给电机通过丝杆螺母机构与工作台相连接、并带动工作台纵向移动;所述工作台的下端设有导轨座，所述纵向导轨与导轨座相配合，所述导轨座沿纵向导轨纵向移动。
[0011]进一步地，所述纵向导轨设在一小床身上，所述小床身的下端还设有转向台，所述小床身和转向台中设有一上下延伸的转向轴，该转向轴与转向台键连接;所述转向台上安装有螺旋角转动电机，所述螺旋角转动电机的输出轴与一减速箱相连接，该减速箱的输出轴通过传动机构与转向轴相连接、并带动转向轴转动。
[0012]优选地，所述传动机构包括主动皮带轮、从动皮带轮、以及用于连接主动皮带轮和从动皮带轮的传动带，所述修整器驱动电机的输出轴或主电机的输出轴或减速箱的输出轴固定在主动皮带轮中，所述修整器轴或磨头主轴或转向轴固定在从动皮带轮中。
[0013]进一步地，所述转向轴的下端安装有推力轴承，转向轴与转向台之间设有轴套。
[0014]优选地，所述砂轮的轴线方向与立柱沿横向导轨的横向移动方向相垂直。
[0015]如上所述，本实用新型涉及的数控高效精密齿条磨床，具有以下有益效果：
[0016]本实用新型能够在齿条毛坯上毋需预成形、一次全切深走刀，以迅速获得精确的形状并达到高精度加工尺寸，且本实用新型代替了现有技术中由多台加工设备组合构成的加工机组，从而大幅度节能，且大大提高齿条加工效率。
【附图说明】
[0017]图I为本实用新型的主视图。
[0018]图2为本实用新型的侧视图。
[0019]图3为本实用新型的俯视图。
[0020]图4为本实用新型中纵向导轨与工作台的连接示意图。
[0021]图5为图4的仰视图。
[0022]图6为图5的A-A向剖视图。
[0023]元件标号说明
[0024]I 床身
[0025]2 横向导轨
[0026]3 纵向导轨
[0027]32转向台
[0028]4 立柱
[0029]5 工作台
[0030]51导轨座[0031 ]6 磨头拖板
[0032]61主磨头
[0033]62修整器
[0034]7砂轮
[0035]8金钢滚轮
[0036]9传动机构
[0037]10主电机
[0038]11横向进给电机
[0039]12纵向进给电机
[0040]13螺旋角转动电机
[0041]14转向轴
[0042]15推力轴承
[0043]16轴套
[0044]17横向丝杆
[0045]18纵向丝杆
[0046]19减速箱
[0047]20齿条夹具
[0048]21修整器移动量电子尺
[0049]22垂向进给量电子尺
[0050]23横向进给量电子尺[0051 ]24纵向进给量电子尺
[0052]25角度传感器
[0053]26小床身
[0054]27修整器拖板
[0055]28挡块
[0056]29夹块
[0057]30修整器支座
[0058]31角度检测盘
【具体实施方式】
[0059]如图I至图3所示，本实用新型提供一种数控高效精密齿条磨床，包括床身1、横向导轨2、纵向导轨3、立柱4、工作台5和磨头拖板6，所述磨头拖板6上设有主磨头61和修整器62，所述主磨头61上安装有砂轮7，所述修整器62上安装有金钢滚轮8，该金钢滚轮8的外周面上设有用于修整砂轮7的磨削成形齿，且磨削成形齿与待加工齿条的待加工齿相对应，所述磨头拖板6安装在立柱4上、并可相对立柱4沿Z方向上下移动，所述立柱4安装在横向导轨2上、并可相对横向导轨2沿X方向横向移动，所述横向导轨2安装在床身I上，所述工作台5安装在纵向导轨3上、并可相对纵向导轨3沿Y方向纵向移动，所述纵向导轨3可转动地安装在床身I上，所述砂轮7的轴线方向与立柱4沿横向导轨2的横向移动方向相垂直。
[0060]进一步地，本申请涉及的数控高效精密齿条磨床在四个运动方向和一个转动方向上都配置有电子尺，从而组成闭环控制，实现磨床的联动补偿，特别是修整器的修整量补偿和齿距补偿。如图I至图3所示，还包括控制器、修整器移动量电子尺21、垂向进给量电子尺22、横向进给量电子尺23、纵向进给量电子尺24和用于测量工作台5转动角度的角度传感器25，所述修整器移动量电子尺21、垂向进给量电子尺22、横向进给量电子尺23、纵向进给量电子尺24和角度传感器25都与控制器相连接。所述修整器移动量电子尺21包括设在修整器62上的标尺和设在磨头拖板6上的定尺，用于检测修整器62在Z方向上下移动的移动量;所述垂向进给量电子尺22包括设在磨头拖板6上的标尺和设在立柱4上的定尺，用于检测磨头拖板6沿立柱4在Z方向上下移动的垂直进给量;所述横向进给量电子尺23包括设在立柱4上的标尺和设在横向导轨2上的定尺，用于检测立柱4沿横向导轨2在X方向横向移动的横向进给量;所述纵向进给量电子尺24包括设在工作台4上的标尺和设在纵向导轨3上的定尺，用于检测工作台4沿纵向导轨3在Y方向纵向移动的纵向进给量。所述修整器移动量电子尺21、垂向进给量电子尺22、横向进给量电子尺23、纵向进给量电子尺24可以采用磁栅尺或光栅尺等，由于磁栅尺具有精度高、价格低等优点，故本申请中采用磁栅尺，以进一步降低磨床成本;采用磁栅尺后，对应地，所述定尺为磁栅尺，所述标尺为与磁栅尺相配合的磁头。
[0061 ]上述数控高效精密齿条磨床中，工作台5上安装有齿条夹具20，齿条夹具20上固定有待加工的齿条毛坯、齿轮毛坯等，齿条夹具20的上端一侧设有挡块28，另一侧设有夹块29。加工齿条毛坯时，磨头拖板6带动砂轮7相对于立柱4上下移动，立柱4带动磨头拖板6和砂轮7相对于横向导轨2横向移动，工作台5带动齿条毛坯相对于砂轮7纵向移动，故砂轮7与齿条毛坯之间可在三个方向上来回移动；同时，纵向导轨3可相对于床身I转动，故纵向导轨3可根据齿条的螺旋角进行角度调整;之后，通过砂轮7磨削齿条毛坯，实现在齿条毛坯上一次全切深走刀即可迅速获得精确的形状、并达到高精度尺寸的要求，故本申请涉及的数控高效精密齿条磨床颠覆了传统的机械齿条成形加工，无需预成形加工，从而大大提高齿条的加工效率。另外，本实用新型为一台设备，相对于现有技术中由三台机械加工设备组合而成的机组而言，本申请大大降低了设备成本，从而大幅度地节能，并能节省一定的人力资源。同时，在砂轮7对毛坯的磨削过程中，金刚滚轮8可同时修整砂轮7，其不影响砂轮7磨削毛坯，故可提高磨削效率。更进一步地，本申请通过控制器、修整器移动量电子尺21、垂向进给量电子尺22、横向进给量电子尺23、纵向进给量电子尺24和角度传感器25的相互配合组成了闭环控制，实现了机床在四个运动方向上的联动补偿，故机床的定位精度高，是一台五轴的数控成形磨床。
[0062]进一步地，如图2所示，所述修整器62包括修整器轴，所述金刚滚轮8固定在修整器轴上，磨头拖板6上安装有修整器支座30，修整器支座30上安装有修整器拖板27和修整器移动电机，所述修整器拖板27上安装有修整器驱动电机，所述修整器驱动电机通过传动机构9与修整器轴相连接、并带动修整器轴