专利名称：六轴五联动螺旋锥齿轮加工机床的制作方法
技术领域：
本发明涉及数控加工设备，进一步是指加工螺旋锥齿轮的数控铣齿机和磨齿机。
背景技术：
现有技术中，机械型的螺旋锥齿轮加工机床的结构和调整环节是齿轮机床中最复杂的。随着技术进步，螺旋锥齿轮加工机床采用了图1所示结构，它用计算机直接控制三个直线轴(即X、Y、Z轴)和三个转动轴(即A、B、C轴)，即可以模拟机械型螺旋锥齿轮加工机床的加工运动，从而加工出螺旋锥齿轮。数控螺旋锥齿轮加工机床将复杂的机械结构转换为软件控制，实现了螺旋锥齿轮加工的信息化和智能化。但上述设备是一种刻意模拟机械型机床结构，将摇台回转机构改为X、Y轴联动来实现刀具绕摇台轴线的回转，将刀倾机构的功能改为B轴的摆动来实现，没有充分发挥数控技术的作用，因而还存在以下主要缺陷1.直线轴Z方向的Z轴滑台11上有一个直径很大的扇形齿轮或摩擦轮，加工的工艺性不好；2.工件箱41的形状复杂，加工的工艺性不好，难以保证加工精度；3.工件箱41的所有重量都压在扇形齿轮或摩擦轮上，卸荷比较困难；4.直线轴X方向的X轴滑台21是一个龙门架，直线轴Y方向的Y轴滑台31在龙门架上作垂直运动，伺服电机和液压平衡油缸竖起很高，防护很困难；
5.为了环保和节约，螺旋锥齿轮铣齿的发展方向是干切削，即在加工时不加冷却液，切削速度很快，热量被切屑带走，这就要求灼热的切屑不能落在床身上，以免影响机床的热变形，图1的装置很难作到这一点；6.机床零件多，占地面积大，工件装卸不方便。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提出一种六轴五联动螺旋锥齿轮加工机床，它结构简单，稳定与可靠性好、效率高且占地面积最小、防护与排屑容易，工件和刀具的装卸很方便。
本发明的技术方案是，所述六轴五联动螺旋锥齿轮加工机床有床身，所述床身两侧各有一个立柱，定梁的两端对应安装在该两立柱顶部，其结构特点是，所述床身中间设有X向直线导轨且所述X向直线导轨上装有可在驱动机构带动下沿该导轨移动的X轴滑台；所述定梁一侧设有Y向的直线导轨且所述Y向的直线导轨上装有可在其驱动机构带动下沿该导轨移动的Y轴滑台，该Y轴滑台上设有Z向的直线导轨且所述Z向的直线导轨上装有可在其驱动机构带动下沿该导轨移动的Z轴滑台，所述Z轴滑台上安装有刀具箱，所述刀具箱设有在相应驱动机构带动下产生回转且其下端装有刀具的C轴，所述X轴滑台上安装有工件箱，该工件箱设有可在相应驱动机构带动下产生回转且其一端可安装工件的A轴，所述工件箱经B轴铰接在所述X轴滑台上并可绕B轴产生回转。
以下结合附图的实施例对本发明作出进一步说明。
本发明的机床包括采用端面铣齿或磨齿加工方法加工弧齿锥齿轮与准双曲面齿轮的机床和采用端面滚齿方法加工摆线齿锥齿轮与准双曲面齿轮的机床。
参见图2，本发明的六轴五联动螺旋锥齿轮加工机床有床身1，所述床身1两侧各有一个立柱2，定梁5的两端对应安装在该两立柱2顶部，其特征是，所述床身1中间设有X向直线导轨16且所述X向直线导轨16上装有可在驱动机构带动下沿该导轨移动的X轴滑台15；所述定梁5一侧设有Y向的直线导轨6且所述Y向的直线导轨6上装有可在其驱动机构带动下沿该导轨移动的Y轴滑台8，该Y轴滑台8上设有Z向的直线导轨10且所述Z向的直线导轨10上装有可在其驱动机构带动下沿该导轨移动的Z轴滑台11，所述Z轴滑台11上安装有刀具箱，所述刀具箱设有在相应驱动机构带动下产生回转且其下端装有刀具12的C轴9，所述X轴滑台15上安装有工件箱14，该工件箱14设有可在相应驱动机构带动下产生回转且其一端可安装工件13的A轴7，所述工件箱14经B轴4铰接在所述X轴滑台15上并可绕B轴产生回转。
可在所述工件箱14两侧设置转动轴，所述转动轴与X轴滑台15上的一对牛耳构成所述B轴4；在驱动机构的带动下，工件箱14可绕B轴4回转一定角度以加工螺旋锥齿轮；工件箱14绕B轴4回转的一种驱动机构的实施例结构如图3所示。
本发明的技术原理是，螺旋锥齿轮在加工过程中，其齿面的形成取决于刀具和工件的相对运动，而刀具与工件的相对位置完全由三个直线轴和三个转动轴来确定，六轴的设定只要保持刀具和工件能处于任何需要的相对位置即可。本发明是在研究了三个直线轴和三个转动轴的各种可能的设定方式并分析其优缺点后确定的。在图2所示本发明机床上加工螺旋锥齿轮的过程是1.在刀具箱11的C轴上安装好刀具12，在工件箱14的A轴上安装好螺旋锥齿轮13，启动程序后计算机首先控制B轴4回转一个角度，回转角度的大小就是螺旋锥齿轮刚开始加工时的轮坯安装角；2.计算机控制X轴滑台15、Y轴滑台8和Z轴滑台11分别沿X轴导轨16、Y轴导轨6和Z轴导轨10将刀具12快速移动到齿轮加工的起始位置，刀具12按给定的速度回转并开启冷却液；3.在程序控制下，A、B、X、Y、Z五轴联动使刀具和齿轮作啮合的展成运动以加工出齿面；4.一个齿槽加工好之后，刀具箱上移使工件与刀具脱离接触，齿轮分度到第二个轮齿加工的起始位置，然后X、Y、Z、B各轴在不发生干涉的原则下快速退回到齿轮加工的起始位置；5.加工第二个齿槽，如此循环往复，直到加工完成所有的轮齿；6.各轴都回到原始位置，工作门打开，工作人员取下加工好的齿轮并换上待加工的齿轮；7.如果是数控磨齿机，在预备时间或加工过程中还要修整砂轮。
本发明的机床与图1所示现有技术机床相比，具有以下特点1.去掉了摩擦轮、回转台等难加工的零部件，结构紧凑，装配方便，具有很好的工艺性能；2.磨齿机的修砂轮机构可以固定在床身上，只要保证修整器轴线位于刀盘轴线的移动平面内，与工件轴不发生干涉即可，这不仅省去了很多零件，而且会具有更高的精度；3.工件可以在X轴前移并将B轴放置在特别适合于装卸的位置，刀具垂直安装，不仅装卸方便，而且受力情况更好；4.加工的切屑都落在机床的前面的排屑槽17内，容易排屑并实现干切削；5.零件少，工艺性能好，占地面积最小，防护容易。
图1是现有机床的结构；图2是本发明机床的一种实施例结构示意图；图3是驱动工件箱14绕B轴4回转一定角度的一种驱动机构实施例结构。
在所述附图中11-Z轴滑台21-X轴滑台；31-Y轴滑台41-工件箱；51-机床座 81-C轴(刀具)；91-B轴101-A轴(工件)；1-床身2-立柱；4-B轴 5-定梁；6-Y轴导轨 7-A轴(工件)；8-Y轴滑台 9-C轴(刀具)；10-Z轴导轨11-Z轴滑台；12-刀具 13-齿轮；14-工件箱 15-X轴滑台；16-X轴导轨17-排屑槽。
具体实施例方式按照图2和上述结构的机床，所述三个直线导轨和滑动驱动机构采用滚动导轨和滚珠丝杆，伺服电机通过直联或减速装置将电机转动传给所述滚珠丝杆，带动X轴滑台、工件箱和Z轴滑台移动(当然也可以采用直线电机直接驱动)；X轴、Y轴和Z轴的位移用光栅尺测定，闭环控制；A轴回转最好采用大力矩电机直接驱动，其转角用高精度光栅盘测定、闭环控制。刀具轴C也最好采用电主轴或者力矩电机直接驱动；B轴回转可以用大力矩电机直接驱动，也可以采用附图3那样的连杆机构间接驱动，其转角用直接装在B轴上的高精度光栅盘测定、闭环控制。齿轮加工时，利用计算机直接控制X、Y、Z、A、B五轴联动，就可以加工出所需要的螺旋锥齿轮。
权利要求
1.一种六轴五联动螺旋锥齿轮加工机床，有床身(1)，所述床身(1)两侧各有一个立柱(2)，定梁(5)的两端对应安装在该两立柱(2)顶部，其特征是，所述床身(1)中间设有X向直线导轨(16)且所述X向直线导轨(16)上装有可在驱动机构带动下沿该导轨移动的X轴滑台(15)；所述定梁(5)一侧设有Y向的直线导轨(6)且所述Y向的直线导轨(6)上装有可在其驱动机构带动下沿该导轨移动的Y轴滑台(8)，该Y轴滑台(8)上设有Z向的直线导轨(10)且所述Z向的直线导轨(10)上装有可在其驱动机构带动下沿该导轨移动的Z轴滑台(11)，所述Z轴滑台(11)上安装有刀具箱，所述刀具箱设有在相应驱动机构带动下产生回转且其下端装有刀具(12)的C轴(9)，所述X轴滑台(15)上安装有工件箱(14)，该工件箱(14)设有可在相应驱动机构带动下产生回转且其一端可安装工件(13)的A轴(7)，所述工件箱(14)经B轴(4)铰接在所述X轴滑台(15)上并可绕B轴产生回转。
2.根据权利要求1所述六轴五联动螺旋锥齿轮加工机床，其特征是，所述工件箱(14)两侧有转动轴，所述转动轴与X轴滑台(15)上的一对牛耳构成所述B轴(4)。
3.根据权利要求1所述六轴五联动螺旋锥齿轮加工机床，其特征是，它包括采用端面铣齿或磨齿加工方法加工弧齿锥齿轮与准双曲面齿轮的机床和采用端面滚齿方法加工摆线齿锥齿轮与准双曲面齿轮的机床。
全文摘要
一种六轴五联动螺旋锥齿轮加工机床，其床身两侧有立柱，定梁装在立柱顶部，床身中间设有X向直线导轨且其上装有可沿该导轨移动的X轴滑台；所述定梁一侧设有Y向的直线导轨且其上装有可沿该导轨移动的Y轴滑台，该Y轴滑台上设有Z向的直线导轨且其上装有可沿该导轨移动的Z轴滑台，Z轴滑台上安装有刀具箱，所述刀具箱设有在驱动机构带动下产生回转且装有刀具的C轴，X轴滑台上安装有工件箱，该工件箱设有可在驱动机构带动下产生回转且可安装工件的A轴，工件箱经B轴铰接在X轴滑台上并可绕B轴回转。本机床结构简单，稳定与可靠性好、效率高。零件少、机床占地面积最小、防护与排屑容易，工件和刀具的装卸都很方便。
文档编号B23F9/10GK101015870SQ20061003254
公开日2007年8月15日 申请日期2006年11月8日 优先权日2006年11月8日
发明者曾韬 申请人:湖南中大创远数控装备有限公司