用于齿轮磨削加工的数控机床的制作方法

本发明涉及磨削加工技术领域，具体涉及用于齿轮磨削加工的数控机床。

背景技术：

齿轮是常用的机械零件。齿轮磨床是一种常用的加工齿轮的设备，通过使用高速旋转的砂轮对做展成运动的工件进行切削加工出齿面。齿轮磨床一般包括基座、砂轮修型机构、展成运动机构、砂轮进给机构。现有齿轮磨床的砂轮修型机构、展成运动机构、砂轮进给机构一般通过人工操作进行控制。

齿轮磨床通过砂轮的高速旋转磨削出齿面来加工齿轮。砂轮的状况直接影响加工出的齿轮的质量，因此需根据需要对砂轮进行修型，修改砂轮的角度、厚度以及其他相关参数。金刚笔是砂轮修型的常用工具，现有齿轮磨床的砂轮修型机构通过手动调整金刚笔位置的方式对砂轮进行修型，这种方式操作复杂且，效率低，占用空间大。

工件的直线和旋转运动构成展运动，配合磨削齿轮的高速旋转打磨出齿轮面。现有齿轮磨床的展成运动机构通过手动控制分度头上工件的直线运动，直线运动的同时通过机械等分板控制分度头上工件旋转完成展成运动，这种方式用于齿轮加工时要根据不同工件更换机械等分板；同时此种方式加工齿轮时通过调整底座的角度控制切削角度，也需要针对不同工件进行调整。

加工时需要根据需要调整砂轮的位置。现有齿轮磨床上的砂轮一般是通过人工方式（如手轮）来调整砂轮位置，这种砂轮进给方式花费时间长，而且加工工件时需要工人值守，不能自动补偿砂轮进刀，效率低。

综上可知，现有齿轮磨床通过人工控制砂轮的修型、进给以及工件的展成，操作复杂、占用空间大、效率低。

技术实现要素：

针对现有齿轮磨床操作复杂、占用空间大、效率低的缺点，本发明公开了用于齿轮磨削加工的数控机床，通过数控系统经电机控制齿轮磨床的砂轮修型机构、展成运动机构、砂轮进给机构，操作简单，占用空间小，效率高。

本发明通过下述技术方案实现：

用于齿轮磨削加工的数控机床，包括数控系统、基座、砂轮进给机构、砂轮修型机构、展成运动机构；

所述砂轮进给机构安装在基座上，所述砂轮进给机构上设有用于控制砂轮进给机构的第一电机和第二电机；

所述砂轮修型机构安装在砂轮进给机构上，所述砂轮修型机构上设有用于控制砂轮修型机构的第三电机和第四电机；

所述展成运动机构安装在基座上，所述展成运动机构上设有用于控制展成运动机构的第五电机和第六电机；

所述数控系统通过线缆与所述第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机、第六电机连接，控制用于齿轮磨削加工的数控机床运行。

本发明的设计原理为：通过数控系统经电机控制砂轮进给机构、砂轮修型机构、展成运动机构，加工参数通过数控系统设定，操作简单；将砂轮修型机构集成在砂轮进给机构上，结构紧凑，节约空间；加工过程自动化，通过数控系统实现工件自动加工和对砂轮自动修型，与人工加工方式相比，节约时间，效率高。

进一步地，所述第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机、第六电机为伺服电机。通过使用伺服电机配合数控系统可以方便地实现精确的位置控制，提高工件的加工质量。

进一步地，所述砂轮进给机构还设有左右移动的第一滑台，所述第一滑台上设有前后移动的第二滑台，所述第二滑台上设有上下移动的第三滑台，所述第一电机和第二电机安装在第二滑台上。第一滑台用于和基座连接，砂轮安装在第三滑台上，通过第二滑台上的第一电机和第二电机实现砂轮位置的精确控制。

进一步地，所述第一滑台上表面设有两根平行的第一导轨，所述第二滑台还设有与第一导轨相互配合的第二丝杆、第一联轴器，所述第二丝杆上设有第二手轮，所述第一电机输出轴通过第一联轴器与第二丝杆连接，第二手轮和第一电机控制第二滑台沿第一滑台上的第一导轨前后移动。通过第二手轮和第一电机对第二滑台第一导轨上的滑动进行粗调和细调，粗调与细调结合的控制方式简单可靠。

进一步地，所述第二滑台上还设有立柱、减速器、第二联轴器、第三联轴器、第三丝杆，所述第三滑台套装在立柱上，所述减速器输出轴通过第二联轴器与第三丝杆连接，所述第二电机输出轴通过第三联轴器与减速器输入轴连接，控制第三滑台在第二滑台的立柱上上下移动。第三滑台在第二滑台立柱上的上下移动通过第二电机精确控制，与第二手轮和第一电机控制的第二滑台在第一滑台上的前后移动结合对第三滑台上砂轮的位置进行精确控制。

进一步地，所述砂轮修型机构设有第一底座和设置在第一底座上左右滑动的第一滑块，所述第一滑块上设有前后滑动的第二滑块，所述第二滑块上靠近砂轮的端面上垂直安装有金刚笔，所述第三电机安装在第一底座上，所述第四电机安装在第一滑块上。通过两组电机控制滑块的方式实现金刚笔位置的精确控制，简单可靠。

进一步地，所述第一底座设有矩形孔，所述第一滑块位于孔内，所述第一底座还设有第四丝杆，所述第四丝杆输入轴上设有第二同步轮，所述第三电机输出轴上设有第一同步轮，第一同步轮与第二同步轮通过皮带连接，所述第三电机通过第四丝杆控制第一滑块在第一底座的孔内左右滑动。通过电机与丝杆结合的方式控制第一滑块在第一底座孔内滑动，稳定可靠。

进一步地，所述第一滑块设有矩形孔，所述第二滑块位于孔内，所述第一滑块还设有第五丝杆、联轴器，所述第四电机经联轴器、第五丝杆与第二滑块连接，控制第二滑块在第一滑块孔内前后滑动。通过电机与丝杆结合的方式控制第二滑块在第一滑块孔内滑动继而控制金刚笔前后方向的位置，稳定可靠。

进一步地，所述展成运动机构包括第二底座和分度头，所述第二底座上设有第三滑块，所述分度头安装在第三滑块上，所述第五电机安装在分度头上，所述第六电机安装在第二底座上。第五电机控制旋转运动，第六电机控制直线运动，通过两个电机控制展成运动，要比人工控制展成运动简单高效。

进一步地，所述第二底座上还设有两根平行的第三导轨、第五联轴器、与第三导轨相互配合的第六丝杆，所述第六电机通过第五联轴器与第六丝杆连接，控制第三滑块沿第二底座上的第三导轨滑动，所述第三滑块上还设有防尘罩。通过电机经丝杆导轨的方式控制第三滑块在第二底座上滑动，防尘罩可以防止磨削时的磨粒溅到第六丝杆或第三导轨上影响第三滑块运动。

本发明通过数控系统经电机控制齿轮磨床的砂轮进给机构、砂轮修型机构、展成运动机构，经简单的人工调整后在数控系统上设置好工件参数即可实现工件的自动加工。

砂轮进给机构方面，使用时通过第一滑台安装在基座上，前后方向上通过第二手轮粗调第二滑台位置后再通过第一电机进行细调，第三滑台上安装有砂轮和砂轮电机，第三滑台在第二滑台立柱上的位置通过第二电机进行细调，通过此方式即可精确控制第三滑台上砂轮的位置。前后方向上的细调通过第一电机经第一联轴器、第二丝杆驱动第二滑台在第一导轨上滑动来实现；上下方向的细调通过第二电机经第三联轴器、减速器、第二联轴器、第三丝杆驱动第三滑台在第二滑台立柱上的滑动来实现。

砂轮修型机构方面，使用时将砂轮修型机构根据需要调整角度安装在砂轮进给机构的第三滑台上，通过电机带动滑块来控制金刚笔的位置，第三电机通过第四丝杆将第一滑块沿第一基座孔滑动至砂轮附近，第四电机通过第五丝杆驱动第二滑块在第一滑块孔内滑动使第二滑块上的金刚笔对砂轮进行修型。

展成运动机构方面，通过两组电机精确控制分度头上工件的直线和旋转运动来完成展成运动，使用时调整好第二底座的角度安装在基座上，将工件安装在分度头上的工件夹持装置上，第五电机驱动分度头上工件夹持装置旋转继而带动工件旋转；第六电机通过第六丝杆驱动第三滑块沿第三导轨进行直线运动，达到控制第三滑块上分度头、工件夹持装置及工件直线运动的目的。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、操作简单，与现有齿轮磨床需人工控制加工过程相比，本发明实施时经简单的人工调整后在数控系统上设置好工件参数信息即可实现工件的自动加工，操作简单；

2、节省空间，本发明将砂轮修型机构安装在第三滑台上，结构紧凑，可以实现砂轮自动修型，与现有手动砂轮修型机构相比节约了空间；

3、效率高，人工控制齿轮磨床进行工件加工时花费时间长，效率低，本发明通过数控系统控制加工过程，可以实现自动补偿砂轮进刀，节约时间，效率高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明用于齿轮磨削加工的数控机床整体结构图；

图2为图1中砂轮进给机构整体结构图；

图3为图2的右视图；

图4为图2的后视图；

图5为图1中砂轮修型机构整体结构图；

图6为图5的后视图；

图7为图5的右视图；

图8为图5的俯视图；

图9为图1中展成运动机构整体结构图；

图10为图9的右视图；

图11为图9的俯视图。

附图中标记及对应的零部件名称：

101-基座，102-砂轮修型机构，103-展成运动机构，104-砂轮进给机构，105-螺栓；

201-第一底座，202-第一滑块， 203-第三电机，204-第一同步轮，205-第四丝杆，206-第二同步轮，207-第二滑块，208-金刚笔，209-第四电机，210-第四联轴器，211-第五丝杆；

301-第二底座，302-分度头，303-第三导轨，304-第三滑块，305-第五电机，306-工件夹持装置，307-第六电机，308-第五联轴器，309-第六丝杆，310-防尘罩，311-工件；

401-第一滑台，402-第二滑台，403-第一导轨，404-第二导轨，405-第一丝杆，406-第一手轮，407-第二丝杆，408-第二手轮，409-立柱，410-第三滑台，411-第三丝杆，412-砂轮，413-砂轮电机，414-第一电机，415-第一联轴器，416-减速器，417-第二联轴器，418-第二电机，419-第三联轴器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例一

如图1所示，用于齿轮磨削加工的数控机床，包括数控系统、基座101、设置在基座101上的砂轮进给机构104、设置在砂轮进给机构104上的砂轮修型机构102、设置在基座101上的展成运动机构103，基座101上设有螺栓105。

如图1至图4所示，砂轮进给机构104设有左右移动的第一滑台401，第一滑台401上设有前后移动的第二滑台402，第二滑台402设有立柱409，第三滑台410套在立柱409上。使用时通过第一滑台401安装在齿轮磨床上，第一滑台401上表面设有两根平行的第一导轨403，第一滑台401下表面设有两根平行的第二导轨404，第一滑台401上安装有第一丝杆405，第一丝杆405上设有第一手轮406，通过第一手轮406控制第一滑台401在磨床基座101上左右滑动。

第二滑台402上安装有第二丝杆407，第二丝杆407上设有第二手轮408，第一滑台401和第二滑台402通过第一导轨403和第二丝杆407进行连接，通过第二手轮408控制第二滑台402在第一滑台401的第一导轨403上前后移动。第三滑台410上设有砂轮412及砂轮电机413，砂轮电机413带动砂轮412进行高速旋转对齿轮进行磨削加工。

第二滑台402还设有第一电机414、减速器416、第二联轴器417、第二电机418、第三丝杆411，第一电机414输出轴上安装有第一联轴器415，第一电机414通过第一联轴器415与第二丝杆407进行连接，控制第二滑台402在第一滑台401的第一导轨403上前后移动，继而控制砂轮412在前后方向上的位置；减速器416输出轴通过第二联轴器417与第三丝杆411连接，第二电机418通过第三联轴器419与减速器416的输入轴连接，第二电机418经第三联轴器419、减速器416、第二联轴器417、第三丝杆411控制第三滑台410在立柱409上上下移动，继而控制砂轮412在上下方向上的位置。

如图1及图5至图8所示，砂轮修型机构102使用时根据需要调整角度安装在砂轮进给机构104的第三滑台410上，设有第一底座201和左右移动的第一滑块202，第一底座201内部有矩形贯穿孔，第一滑块202位于第一底座201孔内；第一底座201上安装有第三电机203，第三电机203输出轴上安装有第一同步轮204，第一底座201上还设有第四丝杆205，第四丝杆205左端设有第二同步轮206，第一同步轮204和第二同步轮206通过皮带连接，第四丝杆205穿过第一滑块202贯穿第一底座201，第四丝杆205与第一滑块202通过螺纹连接，第三电机203通过第一同步轮204、皮带208、第二同步轮206带动第四丝杆205转动，继而控制第一滑块202在第一底座201孔内滑动。

第一滑块202延伸出第一底座201外部的部分具有矩形孔，孔内设有前后移动的第二滑块207，第二滑块207靠近砂轮412的端面上垂直安装有金刚笔208，该端面对应的另一端具有螺纹孔；第一滑块202上还设有第四电机209、第五丝杆211、第四联轴器210，第四电机209的输出轴通过第四联轴器210与第五丝杆211连接，第五丝杆211另一端与第二滑块207通过螺纹连接，第四电机209通过第四联轴器210带动第五丝杆211转动，控制第二滑块207在第一滑块202孔内前后滑动，继而调整金刚笔208的位置，达到对砂轮412进行修型的目的。第三电机203和第四电机209采用伺服电机可以实现精确的位置控制。

如图1及图9至图11所示，展成运动机构103设有第二底座301和分度头302，第二底座301用于与齿轮磨床连接以及支撑展成运动机构103，分度头302用以控制工件311旋转和直线运动继而完成展成运动，所述第二底座301上设有两根平行的第三导轨303，所述第三导轨303上设有第三滑块304；所述分度头302安装在第三滑块304上，分度头302上设有第五电机305用于驱动分度头302做旋转运动，分度头302上还设有工件夹持装置306用以固定工件311。

第二底座301上设有第六电机307、第五联轴器308、与第三导轨303相互配合的第六丝杆309，第六电机307的输出轴通过第五联轴器308与第六丝杆309连接，控制第三滑块304在第二底座301的第三导轨303上滑动继而带动分度头302做直线运动。第三滑块304上还设有防尘罩310，防尘罩310可以防止磨削时的磨粒溅到第六丝杆309或第三导轨303上影响第三滑块304运动。

本发明实施时，首先调整展成运动机构103，根据加工要求将第二底座301以一定角度通过螺栓105安装在基座101上，将工件311安装在分度头302上的工件夹持装置306上，第五电机305驱动分度头302上工件夹持装置306旋转继而带动工件311旋转；第六电机307通过第五联轴器308和第六丝杆309驱动第三滑块304沿第三导轨303进行直线运动；分度头302、工件夹持装置306以及工件311随第三滑块304一起做直线运动，与由第五电机305驱动的工件311旋转运动结合构成展成运动。

接着调整砂轮进给机构104，通过第一手轮406经第一丝杆405驱动第一滑台401在基座101上左右移动。砂轮412前后方向上位置通过第二手轮408粗调第二滑台402位置后再通过第一电机414进行细调，第三滑台410在立柱409上的位置通过第二电机418进行细调，通过此方式即可精确控制第三滑台410上砂轮412的上下位置。前后方向上的细调通过第一电机414经第一联轴器415、第二丝杆407驱动第二滑台402在第一导轨403上滑动来实现；上下方向的细调通过第二电机418经第三联轴器419、减速器416、第二联轴器417、第三丝杆411驱动第三滑台410在立柱409上的滑动来实现。

最后配置砂轮修型机构102，根据需要调整角度安装在砂轮进给机构104的第三滑台410上，第三电机203通过第四丝杆205控制第一滑块202沿第一底座201孔滑动至砂轮412附近，第四电机209通过第五丝杆211控制第二滑块207沿第一滑块202孔滑动使第二滑块207上的金刚笔208对砂轮412进行修型。

通过以上方式即可实现对齿轮的磨削加工，本发明实施时经简单的人工调整后在数控系统上设置好工件311参数信息即可通过数控系统控制电机实现工件311的自动加工；砂轮修型装置102体积小巧可以实现对砂轮412进行修型；砂轮进给机构104可以实现自动补偿砂轮412进刀；综上可知，本发明实施时具有操作简单、节省空间、效率高的有益效果。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。