一种弧齿锥齿轮数控研齿机的制作方法

专利名称：一种弧齿锥齿轮数控研齿机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及是锥齿轮副数控研齿机，特别涉及的是一种弧齿锥齿轮数控研齿机。
背景技术：
数控弧齿锥齿轮研齿机用于高速、精确地研磨弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮,其目的是修正齿轮热处理的变形，提高齿面光洁度,改善接触区位置和大小，达到传动平稳、降低噪音和提高承载的能力。加工方法是将一对锥齿轮安装在研齿机的两个对应主轴上，并保持一定侧隙,同时研大、小轮轴向及偏置距
三个方向高速微量抖动,在大轮轴上施加2 50Nm制动力矩,并在两轮啮合点上加一定流量及压力的研磨液,如此研磨直到齿面变白、接触区达到要求为止。
现有技术中锥齿轮副研齿机床，其结构主要包括有床身、滑板、小轮主轴箱、大轮主轴箱、液压系统及加载装置、气动装置、研磨液供给装置及电气控制部分；小轮主轴箱垂直安装并固定不动，采用主轴电机通过皮带轮驱动主动主轴转动。大轮主轴箱安装在大轮箱内部,通过安装在大轮箱侧面的调整滑板上的伺服电机驱动蜗轮付、滚珠丝杠使丝杠作直线运动推动从动箱作研齿所需的大齿轮(即从动轮)垂直于小齿轮(即主动轮)轴线方向的运动、小齿轮轴向运动、大齿轮轴向运动。大轮主轴箱侧挂在调整滑板上，手动丝杠副使调整滑板垂直移动实现主动轮安装距的调整。通过油缸使大轮箱带着从动箱一起做大进大退，手动大轮箱后边的手轮调整从动轮的安装距。大轮箱前进到位后用碟簧加紧。加载方式采用液压马达通过比例阀和比例放大器加载。
上述现有技术弧齿锥齿轮研齿机存在如下其缺陷l.机床结构复杂，零件多,制造及装配难度大，难调整，易出现故障。2.齿轮安装距手动调整,误差较
大。3.皮带传动,大、小轮主轴有丢转现象,反力矩不精确，影响加工质量4.自
动化程度低，效率低。5.劳动强度大。
发明内容本实用新型的目的在于克服上述技术的不足，提供一种全自动90°安装弧齿锥齿轮副各种参数的，并通过电气控制使电机对主轴直接加载,保持高速研磨时的动力稳定性,接触区的位置和大小可控,结构简单紧凑，占地面积小,效率高的一种弧齿锥齿轮数控研齿机。
解决上述技术问题的技术方案是 一种弧齿锥齿轮数控研齿机，该弧齿锥齿轮数控研齿机包括床身、立柱、主动箱、从动箱、数控系统；在床身上设置有互为90。的主动导轨和从动导轨，所述立柱设置在床身上的主动导轨上，在立柱底部与床身之间设置有沿主动导轨移动的自动移动机构；主动箱侧挂在立柱侧面，主动箱底部设置有能沿立柱侧面垂直方向移动的自动移动机构；所述从动箱设置在床身上的从动导轨上，从动箱的底部与床身之间设置有沿从动导轨移动的自动移动机构；主动箱和从动箱分别设置有相互垂直水平放置的主动主轴和从动主轴，主动主轴和从动主轴的内孔分别安装被研磨主动齿轮的主动齿轮芯轴和从动齿轮的从动齿轮芯轴；主动主轴和从动主轴分别与安装在主动箱和从动箱内部的电机直接连接并由其驱动。
本实用新型的有益效果是本实用新型由安装在互为90。的床身上两个数控轴实现水平方向自动移动机构和安装在立柱上实现垂直方向的自动移动机构，实现三个相互垂直方向的直线运动；安装在主、从动箱内的内置电机驱动主轴旋转完成对轴交角呈90。的弧齿锥齿轮副安装距、接触面及研齿运动齿轮副啮合及加载。本实用新型解决了锥齿轮研齿过程的自动认齿、自动啮合及调整侧隙及加载及扭矩显示、按设定程序运动的自动检测并补偿，成为锥齿轮副加工的最终序。具体优点是
1. 机床结构紧凑,占地面积小，操作者能最大限度地接近工件。
2. 可自动认齿并调整锥齿轮副的安装距及侧隙。
3. 采用电主轴技术,实现两个主轴回转的零传动,可提高速度并保持在高速驶的动力稳定性。
4. 明显提高生产效率。

图1是本实用新型立体结构外形示意图；图2是图1中主动箱剖视图3a是图1中从动箱剖视图及自动移动结构示意5图3b是图3a中A-A旋转180度局部剖视图;
图3c是图3a的B-B旋转180度局部剖视图3d是图3a的A向局部视图3e是图3d中C-C局部剖视图4是立柱及自动移动结构剖视图5.被研磨的锥齿轮副及其芯轴示意视图。
《附图中序号说明》
100:床身
101:主动导轨；102:从动导轨
200:主动箱
201:主动主轴202:滑套203:主动箱体
204:气缸205:推杆206:气缸
207:拉杆208:法兰盘209:碟簧
210:冷却水套211:螺钉212:法兰盘
213:电机214:弹性套215:电机外套
216:法兰盘217:活塞218:活塞
300:从动箱
301:从动主轴302:拉杆303:法兰盘
304:冷却水套305:弹性套306:从动箱体
307:推杆308:电机外套309:气缸
310:气缸311:活塞312:活塞
313:314:电机315:法兰盘
316:螺钉317:碟簧318:伺服电机
319:轴承座320:联轴器321:滚珠丝杠副
322:滚珠丝杠螺母323:导向销324:活塞
325:弹簧326:气缸327:法兰盘
328:接近开关329:轴承330:垫圈
331:垫圈332:螺母333:螺钉
334:管接头335:螺钉336:螺钉
337:接近开关支架400:立柱
401:伺服电机402:联轴器403:螺母
404:轴承405:螺钉傷轴承座
407:滚珠丝杠副408:螺钉409:平衡气缸
410:螺钉411:螺母412:过渡接头
413:螺母414:关节轴承415:螺母
416:立柱417:伺服电机418:联轴器
419:螺母420:垫圈421:垫圈
422:轴承423:滚珠丝杠副424:螺母座
425:轴承座426:垂直导轨427:滚珠丝杠螺
501:主动齿轮芯轴502:从动齿轮芯轴
503:主动齿轮504:从动齿轮
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进一步详述。
如图1所示，本实用新型提供一种弧齿锥齿轮数控研齿机，该数控锥齿轮
研齿机包括床身100、立柱400、主动箱200、从动箱300、数控系统(图未示)；在床身100上设置有互为90。的主动导轨101和从动导轨102。
所述立柱400设置在床身100上的主动导轨101上，在立柱400底部与床身IOO之间设置有沿主动导轨101移动的自动移动机构；主动箱200侧挂在立柱400侧面，主动箱200底部设置有能沿立柱400侧面垂直方向移动的自动移动机构；所述从动箱300设置在床身IOO上的从动导轨102上，从动箱300的底部与床身100之间设置有沿从动导轨102移动的自动移动机构；主动箱200和从动箱300分别设置有相互垂直水平放置的主动主轴201和从动主轴301，主动主轴201和从动主轴301的内孔分别安装被研磨主动齿轮503的主动齿轮芯轴501和从动齿轮504的从动齿轮芯轴502;主动主轴201和从动主轴301分别与安装在主动箱200和从动箱300内部的电机213、电机314直接连接并由其驱动。
如图1、图4所示，所述在立柱400底部与床身IOO之间设置有沿主动导轨101移动的自动移动机构包括伺服电机417、连接伺服电机的滚珠丝杠副423、滚珠丝杠副连接立柱400底部的螺母座424、螺母座424固定在立柱400底部。
所述滚珠丝杠副423安装在螺母座424内，并以轴承422作支撑，通过垫圈420和421和螺母419固定在轴承座425上。滚珠丝杠副423的端部通过联轴器418与伺服电机417直连，伺服电机417通过螺钉固定到轴承座425的端面上，轴承座425通过螺钉固定到床身100上。伺服电机417驱动滚珠丝杠副423使立柱400沿主动导轨101作直线移动。
如图4所示，所述主动箱200沿立柱400侧面垂直方向移动的自动移动机构包括；安装在立柱400顶部的伺服电机401;与伺服电机401相连接的滚珠丝杠副407;与滚珠丝杠副407固定连接的滚珠丝杠螺母427，该滚珠丝杠螺母固定在主动箱体203的底部。
更具体的说立柱400和主动箱200的底部之间沿垂直方向的自动移动机构是滚珠丝杠副407以轴承404作支撑,通过螺母403固定在轴承座406上，丝杠407的端部通过联轴器402与伺服电机401直连，伺服电机401通过螺钉固定到轴承座406的端面上，轴承座406通过螺钉405固定立柱416上。滚珠丝杠副407通过螺母端面的螺钉固定到主动箱体203上。伺服电机401驱动滚珠丝杠副407使主动箱200沿垂直导轨426 (见图l)作垂直方向直线移动。平衡气缸409通过螺母411、过渡接头412、螺母413、关节轴承414和螺母415与主动箱200连接，可帮助滚珠丝杠副407分担一部分主动箱200的重量，减轻滚珠丝杠副407的磨损，延长滚珠丝杠副407的使用寿命。关节轴承414上下两部分允许偏移±2.5度,在气缸杆与主动箱200运动方向不平行时可起到保护气缸的作用。在伺服电机401突然断电的情况下，平衡气缸409通过蓄能器(在气动控制部分)可使主动箱200不下滑,避免造成事故。
如图3a至图3e所示，所述从动箱300的底部与床身IOO之间设置有沿从动导轨102移动的自动移动机构包括支撑在床身100上的伺服电机318、连接伺服电机的滚珠丝杠副321、与滚珠丝杠副连接滚珠丝杠螺母322、在滚珠丝杠螺母322和从动箱体306底部通孔之间固定连接有推动从动箱300移动的柔性传动机构。
所述柔性传动机构包括内部装有活塞324的气缸326;气缸326—端连接在从动箱体306底部通孔的一侧，气缸326另一端连接法兰盘327;活塞324的内孔紧固套装在滚珠丝杠螺母322外径上，活塞324的一端装在法
8兰盘327内孔中，活塞324的另一端装在箱体306底部通孔内；在活塞324和法兰盘327之间装有弹簧325;法兰盘327上装有连通气源的气动管接头334;确认活塞324位置的接近开关328安装在固定在法兰盘327上的接近开关支架337上。
更具体地说所述从动箱300沿床身导轨102水平方向自动移动机构是在从动箱306的底部孔内装有活塞324,活塞324装在气缸326内，同时活塞324的一端装在法兰盘327内,另一端装在箱体306下部的孔内。法兰盘327、气缸326和箱体306通过螺钉335、 336固定在一起，使活塞324在气缸326内可微量移动并以法兰盘327和箱体306导向。导向销323防止活塞324移动时转动。滚珠丝杠螺母322通过螺钉紧固在活塞324的孔内；滚珠丝杠副321 —侧配装在滚珠丝杠螺母322内，滚珠丝杠副321另一侧以轴承329作支撑，通过垫圈330、 331和螺母332固定在轴承座319上；滚珠丝杠副321的端部通过联轴器320与伺服电机318直连，伺服电机318通过螺钉固定到轴承座319的端面上，轴承座319通过螺钉333固定到床身上。在活塞324和法兰盘327之间装有弹簧325，间隔设置有4个。法兰盘327上装有气动管接头334，在从动箱300移动过程中该气动管接头始终接通气源，保证活塞324与气缸326连接端面P处不出现间隙，并保证主、从动锥齿轮啮合时使从动轮始终贴着主动锥齿轮齿面。伺服电机318驱动滚珠丝杠副321使滚珠丝杠螺母322及活塞324作轴向移动。活塞324推动弹簧325，弹簧325推动从动箱300沿从动导轨102作直线移动。弹簧325起到柔性传动的作用。接近开关328用来确认活塞324的位置，即活塞324与气缸326连接端面处无间隙时,该开关接通。当从动箱前进到位，即主、从动锥齿轮无侧隙啮合时，弹簧325被压縮，活塞324与气缸326连接端面处出现间隙，气缸326内气体被压縮,压力升高使压力开关(在气动控制部分，图中未表示)发信号,电气控制系统就会使伺服电机318停止转动，丝杠321也停止转动，螺母322和活塞324停止移动，从动箱300停止前进。此时主、从动锥齿轮在内置电机213和314的作用下开始进行双面啮合,正、反向各慢转一圈,来进行齿轮齿面毛刺检测和齿距误差检测，最终确定从动轮的理想的安装距。此时在弹簧325和气缸326的作用下,从动箱300能够在床身上沿从动导轨102浮动，并保证主、从动锥齿轮啮合时使从动轮始终贴着主动锥齿轮齿面。如图2所示,所述主动主轴201与安装在主动箱200内部的电机213连接结构是在主动箱体203内设置有电机213，电机213的转子套装在主动主轴201外径上；主动主轴201前端中心孔内滑动装有滑套202，滑套202 —侧与主动主轴201中心孔之间装有碟簧209，滑套202内径装有其两端长于滑套的拉杆207，拉杆207的一端位于主动主轴201前端中心孔内，拉杆207的另一端滑动地插入推杆205 —端内孔中；推杆205另一端贯穿主动主轴201中心孔与主动主轴201后端的气缸204、气缸206内活塞217、活塞218连接，所述气缸204、气缸206设置在主动箱体203内。
更具体地说在主动箱体203内通过法兰盘212、法兰盘216安装有内置电机213及电机外套215。电机213转子的中心孔内安装有随电机转子一起转动的主动主轴201，在主动主轴201中心孔内安装有装卸工件的拉杆207及滑套202和碟簧209,在主动主轴201后端中心孔内安装有推动拉杆207的推杆205和防止推杆205前端下垂的弹性套214。在主动箱体203后端安装有两个驱动推杆205运动的气缸204和气缸206,两个气缸的活塞217和活塞218均安装在推杆205的尾端。碟簧209使拉杆207夹紧工件,活塞217和活塞218使拉杆207放松工件。安装主动齿轮503的主动主轴201前端凸出于冷却水套210 —端，冷却水套210通过螺钉211 、法兰盘212与主动箱体203连接在一起。
如图3a所示，所述从动主轴301与安装在从动箱300内部的电机314连接结构是在从动箱体306内设置有电机314,电机314的转子套装在从动主轴301外径上；从动主轴301前端中心孔内滑动装有拉杆302的一端，拉杆302与从动主轴301中心孔之间装有碟簧317，碟簧317 —端接触法兰盘303，该法兰盘303固定在从动主轴301中心孔内，碟簧317另一端接触拉杆302阶梯轴端面；拉杆302的另一端滑动地套装在推杆307上；推杆307另一端贯穿从动主轴301中心孔与从动主轴301后端的气缸309、气缸310)内活塞311、活塞312连接，所述气缸309、气缸310设置在从动箱体306内。
更具体地说在从动箱体306内通过法兰盘313、法兰盘315安装有内置电机314及电机外套308。电机314转子的中心孔内安装有随电机转子一起转动的从动主轴301,在从动主轴301中心孔内安装有装卸工件的拉杆302和碟簧317，在从动主轴301中心孔内安装有推动拉杆302的推杆307和防止推杆前端下垂的弹性套305。在从动箱体306后端安装有两个驱动推杆307运动的气缸309和气缸310,两个气缸的活塞311和活塞312均安装在推杆307的尾端。碟簧317使拉杆302夹紧工件,活塞311和活塞312使拉杆302放松工件。安装从动齿轮504的从动主轴301前端凸出于冷却水套304—端，冷却水套304通过螺钉316 、法兰盘315与从动箱体306连接在一起。
本实用新型通过数控系统对内置在主动箱体、从动箱体内的电机213、电机314控制从而实现对主动主轴、从动主轴的加载。
权利要求1.一种弧齿锥齿轮数控研齿机，该弧齿锥齿轮数控研齿机包括床身、立柱、主动箱、从动箱、数控系统；在床身(100)上设置有互为90°的主动导轨(101)和从动导轨(102)，其特征在于，所述立柱(400)设置在床身(100)上的主动导轨(101)上，在立柱(400)底部与床身(100)之间设置有沿主动导轨(101)移动的自动移动机构；主动箱(200)侧挂在立柱(400)侧面，主动箱(200)底部设置有能沿立柱(400)侧面垂直方向移动的自动移动机构；所述从动箱(300)设置在床身(100)上的从动导轨(102)上，从动箱(300)的底部与床身(100)之间设置有沿从动导轨(102)移动的自动移动机构；主动箱(200)和从动箱(300)分别设置有相互垂直水平放置的主动主轴(201)和从动主轴(301)，主动主轴(201)和从动主轴(301)的内孔分别安装被研磨主动齿轮(503)的主动齿轮芯轴(501)和从动齿轮(504)的从动齿轮芯轴(502)；主动主轴(201)和从动主轴(301)分别与安装在主动箱(200)和从动箱(300)内部的电机(213，314)直接连接并由其驱动。
2. 根据权利要求1所述的一种弧齿锥齿轮数控研齿机，其特征在于， 所述在立柱(400)底部与床身(100)之间设置有沿主动导轨(101)移动 的自动移动机构包括伺服电机(417)、连接伺服电机的滚珠丝杠副(423)、 滚珠丝杠副连接立柱(400)底部的螺母座(424)、螺母座(424)固定在立柱(400)底部。
3. 根据权利要求1所述的一种弧齿锥齿轮数控研齿机，其特征在于， 所述从动箱(300)的底部与床身(100)之间设置有沿从动导轨(102)移 动的自动移动机构包括支撑在床身(100)上的伺服电机(318)、连接伺服 电机的滚珠丝杠副(321)、与滚珠丝杠副连接滚珠丝杠螺母(322)、在滚珠丝 杠螺母(322)和从动箱体(306)底部通孔之间固定连接有推动从动箱(300)移 动的柔性传动机构。
4. 根据权利要求3所述的一种弧齿锥齿轮数控研齿机，其特征在于， 所述柔性传动机构包括内部装有活塞(324)'的气缸(326);气缸(326) 一端连接在从动箱体(306)底部通孔的一侧，气缸(326)另一端连接法兰 盘(327);活塞(324)的内孔紧固套装在滚珠丝杠螺母(322)外径上，活塞(324)的一端装在法兰盘(327)内孔中，活塞(324)的另一端装在箱体(306)底部通孔内；在活塞(324)和法兰盘(327)之间装有弹簧(325); 法兰盘(327)上装有连通气源的气动管接头(334);确认活塞(324)位 置的接近开关(328)安装在固定在法兰盘(327)上的接近开关支架(337)上。
5. 根据权利要求1所述的一种弧齿锥齿轮数控研齿机，其特征在于， 所述主动箱(200)沿立柱(400)侧面垂直方向移动的自动移动机构包括； 安装在立柱(400)顶部的伺服电机(401);与伺服电机(401)相连接的滚珠丝杠 副(407);与滚珠丝杠副(407)固定连接的滚珠丝杠螺母(427)，该滚珠丝 杠螺母固定在主动箱体(203)的底部。
6. 根据权利要求1所述的一种弧齿锥齿轮数控研齿机，其特征在于， 所述主动主轴(201)与安装在主动箱(200)内部的电机(213)连接结构 是在主动箱体(203)内设置有电机(213)，电机(213)的转子套装在主动主轴(201)外径上；主动主轴(201)前端中心孔内滑动装有滑套(202)，滑 套(202) —侧与主动主轴(201)中心孔之间装有碟簧(209)，滑套(202) 内径装有其两端长于滑套的拉杆(207)，拉杆(207)的一端位于主动主轴(201)前端中心孔内，拉杆(207)的另一端滑动地插入推杆(205) —端 内孔中；推杆(205)另一端贯穿主动主轴(201)中心孔与主动主轴(201) 后端的气缸(204、 206)内活塞(217、 218)逹接，所述气缸(204、 206) 设置在主动箱体(203)内。
7. 根据权利要求1所述的一种弧齿锥齿轮数控研齿机，其特征在于， 所述从动主轴(301)与安装在从动箱(300)内部的电机(314)连接结构 是在从动箱体(306)内设置有电机(314),电机(314)的转子套装在从动主轴(301)外径上；从动主轴(301)前端中心孔内滑动装有拉杆(302)的一 端，拉杆(302)与从动主轴(301)中心孔之间装有碟簧(317)，碟簧(317) 一端接触法兰盘(303)，该法兰盘(303)固定在从动主轴(301)中心孔内，碟 簧(317)另一端接触拉杆(302)阶梯轴端面；拉杆(302)的另一端滑动 地套装在推杆(307)上；推杆(307)另一端贯穿从动主轴(301)中心孔 与从动主轴(301)后端的气缸(309、 310)内活塞(311、 312)连接，所 述气缸(309、 310)设置在从动箱体(306)内。
专利摘要本实用新型公开一种弧齿锥齿轮数控研齿机，该锥齿轮数控研齿机包括床身、立柱、主动箱、从动箱、数控系统；在床身上设置有主动导轨和从动导轨，立柱设置在主动导轨上，在立柱底部与床身之间有自动移动机构；主动箱侧挂在立柱侧面，主动箱底部有自动移动机构；从动箱设置在床身上的从动导轨上，从动箱的底部与床身之间有自动移动机构；主动箱和从动箱分别设置有主动主轴和从动主轴，主动主轴和从动主轴的内孔分别安装主动齿轮和从动齿轮。本实用新型有益效果是结构紧凑，操作者能最大限度地接近工件；自动认齿并调整锥齿轮副的安装距及侧隙；采用电主轴技术，实现两个主轴回转的零传动，可提高速度并保持在高速时的动力稳定性；生产效率高。
文档编号B23F19/02GK201291333SQ200820143470
公开日2009年8月19日 申请日期2008年11月25日 优先权日2008年11月25日
发明者柴宝连, 沈凤美, 威 王 申请人:天津第一机床总厂