专利名称：全自动七轴双直驱数控干切滚齿机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于全自动外齿轮加工机床，特别设计一种全自动七轴双直驱数控干切滚齿机。
背景技术：
随着社会经济的发展，我国的工业自动化水平也在不断的提高，尤其是近年来汽车工业取得了突飞猛进的发展。汽车变速箱是汽车的关键部件之一，而这里的传动主要以齿轮为主，滚齿机凭借其加工效率高，适应面宽等优势，成为了生产这些齿轮的主要加工设备。汽车变速箱齿轮的生产要求加工设备具有生产效率高，加工质量稳定性高，自动化程度高以及节能环保等特点，国内现有的机床不能满足其要求，以至于国内汽车变速箱生产单位几乎全部依靠进口滚齿机。使得生产成本大大提高。
发明内容本实用新型所要解决的问题是提供一种全自动七轴双直驱数控干切滚齿机，用于轴类和盘类的外齿轮加工，也可以加工有空刀槽的人字齿，鼓形齿及锥齿轮等。可以适应汽车变速箱齿轮生产所需的生产效率高，加工质量稳定性高，自动化程度高以及节能环保等特点。本实用新型的技术方案是一种全自动七轴双直驱数控干切滚齿机，其特征在于有床身，床身面左侧装有立柱，立柱上有滑板，滑板上装有刀架体，床身面右侧有尾座，床身面中间有工作台；床身面上方有内外两层防护装置，床身外的后面有电气柜、水冷却机、液压系统和排屑系统，床身外的右面有自动上下料系统；工作台下面的床身面上开有大开口大坡度的排屑通道，床身上采用L形，床身面左侧的立柱装在床身面上的左右方向的线性导轨上；床身面中部中间位置装有工作台，床身面右侧工作台侧后方装有尾座，立柱右侧立面上装有线型导轨，线型导轨上装有滑板，滑板上装有刀架体，滑板上装有液压夹紧装置，机床的所有移动轴均为数控轴，刀架体主轴和工作台主轴分别装有空心电机和力矩电机。所述刀架体具有刀具锁紧和窜刀机构，其刀具锁紧和窜刀机构是由左支架与右支架通过线性导轨安装在底座上，并通过螺杆连接为一体，螺杆连接手轮，通过与手轮连接的螺杆调整左支架与右支架之间的距离达到夹紧刀具的目的，在螺杆端部安装有碟簧，手轮架上有止动销；刀架体上的伺服电机连接高精减速机，高精减速机通过联轴器连接滚珠丝杠，滚珠丝杠上装有左支架和右支架。本实用新型的效果是本机床最大的特点和技术突破在于采用了刀具主轴和工件主轴双直驱技术，这样就取代了传统滚齿机上采用蜗轮副和交换齿轮的结构，其优势有以下几方面第一，取消了蜗轮副，减小了对加工制造及装配的要求，易于保证产品额质量稳定性；第二，取消了传动链和交换齿轮，避免了传动链本省的误差提高了加工精度，而且由于不需要调整交换齿轮从而减低了对操作工的要求，避免了交换齿轮的错误更换。第三，由于工作台采用力矩电机直驱，刀具采用空心主轴直驱，使工作台和滚刀都可以达到很高的转速，这样就是的高速滚齿加工成为了可能。本机床的的二个优势在于干式切削，在双直驱优势的前提下，本机床可以实现高速干式切削，这样逼近可以节省大量用于购买冷却液的费用，也更环保。
图I机床主体结构及数控轴的规定图图2机床布局图图3刀具主轴空心电机安装图图4工作台力矩电机安装图·图5滑板结构图图6刀架体结构图图7尾座顶尖结构图图中1床身，2立柱，3滑板，4刀架体，5尾座，6工作台，7防护，8电气柜，9水冷却机，10液压系统，11排屑系统，12自动上下料系统，13刀具主轴，14刀具接套，15压盖，16隔套，17主轴轴承，18右支架，19端盖，20编码器，21空心电机，22夹紧油缸，23编码器，24定子固定盘，25力矩电机，26工作台体，27拉杆，28工作台面，29主轴轴承，30转子固定盘，31工件主轴，32连接盘，33伺服电机，34高精度减速机，35滑板体，364角度的A轴，37前方连接盘，38高精度齿轮，39右支架，40滚珠丝杠，41联轴器，42高精减速机，43伺服电机，44左支架，45止动销，，46手轮，47底座，48尾座立柱，49尾座滑板，50顶尖支架，51顶价，53伺服电机，54滚珠丝杠,55活顶尖,56线性导轨。
具体实施方式
一种采用刀具主轴和工件主轴双直驱技术，七轴全数控，带有自动上下料功能的干式切削滚齿机。机床采用西门子840D系统，工作台配置西门子原装力矩电机，刀具主轴配置西门子原装空心主轴。机床的径向进给，轴向进给，刀架角度翻转，同步窜到运动和顶尖运动全部采用数控轴，自动上下料系统采用气动元件控制完成。机床采用干式切削实现了节能环保。机床带有紧急回退功能，可以再突然断电或紧急情况下安全的停止机床。以保护操作者和机床本身。如图I所示一种全自动七轴双直驱数控干切滚齿机的主机结构有床身，立柱，滑板，刀架体，尾座顶尖，工作台，防护，电气柜，水冷却机，液压系统，排屑系及自动上下料系统组成。床身上开由大开口大坡度的排屑通道，床身上采用L形，床身左侧中间上方装有立柱，立柱可以沿线性导轨移动。床身中部中间位置上方装有工作台，床身右侧工作台侧后方装有尾座顶尖。立柱前方装有可沿线型导轨移动的滑板，滑板上装有刀架体。滑板上装有液压夹紧装置。机床的所有移动轴均为数控轴，刀架体主轴和工作台主轴分别装有空心电机和力矩电机。刀架体新颖的刀具锁紧和窜刀机构，其特点是左支架与右支架通过线性导轨安装在底座上，并通过螺杆连接为一体。可以转动手轮，通过与手轮连接的螺杆调整左支架与右支架之间的距离达到夹紧刀具的目的。锁紧力由安装在螺杆端部的碟黄提供，刀具夹紧后用止动销固定锁紧位置。伺服电机带动高精减速机，通过联轴器带动滚珠丝杠，从而带动左支架和右支架一起沿Y轴方向运动，这样就实现了窜刀运动。如图I所示一种全自动七轴双直驱数控干切滚齿机的主机结构有床身1，立柱2，滑板3，刀架体4，尾座顶尖5，工作台6组成。如图2所示机床整体还包括防护7，电气柜8，水冷却机9，液压系统10，排屑系，11，自动上下料系统12组成。立柱2负责X轴的径向进给，滑板3负责Z轴的轴向进给和A轴的角度调整，刀架体4安装有直驱空心主轴(B轴)并负责Y轴窜刀运动，尾座顶尖5负责TA轴运动，工作台6装有直驱力矩电机(C轴)。空心主轴和力矩电机由水冷却机9进行冷却。机床有紧急回 退功能，可以保证机床可以再紧急情况下可以安全的停止。如图3所示刀架体右支架的安装部件主要由刀具主轴13，刀具接套14，压盖15，隔套16，主轴轴承17，右支架18，端盖19，编码器20，空心电机21，组成。如图4所示刀架体右支架的安装部件主要由夹紧油缸22，编码器23，定子固定盘24，力矩电机25，工作台体26，拉杆27，工作台面28，主轴轴承29，转子固定盘30，工件主轴31，连接盘32组成。I.床身I采用铸造形式，主要起支撑作用，并铸造有大口径，大倾角的排屑通道，有利于铁屑快速排出，这样可以防止干式切削时铁屑的热量传给机床，而造成热变形，从人影响机床I性能。床身I左侧装有立柱2。右侧装有工作台6及尾座顶尖5.尾座顶尖5采用侧置方式以配合自动上下料系统。2.立柱2采用铸造形式，双层壁板加上加强筋的结构使立柱2有着很高的强度，可以抵抗干式切削的切削反力，不会强度不够而而引起机床震动，可靠地保证了切削的精度和刀具的寿命。立柱下方装有线性导轨和高精度滚珠丝杠，通过伺服电机带动滚珠丝杠可以实现立柱2在X轴方向的高速高精度的径向进给。立柱2前方装有滑板3.3.滑板3的滑板体35采用铸造形式，双层壁板加上加强筋的结构使滑板3有着很高的强度，滑板3中心装有用于调整刀架体4角度的A轴36组件，它由伺服电机33带动高精度减速机34，再通过减速机34带动一对高精度齿轮38来实现A轴的高精度旋转，滑板3安装在立柱2前方的线性导轨上，有伺服电机通过高精度蜗轮蜗杆减速机(可以自锁)带动高精度丝杠使得滑板3可以沿着Z轴进行高速高精度的轴向进给。滑板3前方连接盘37上装有刀架体4.4.刀架体主要由底座47，左支架44和右支架39三个部分组成。左支架44与右支架39通过线性导轨安装在底座47上，并通过螺杆连接为一体。可以转动手轮46，通过与手轮46连接的螺杆调整左支架44与右支架39之间的距离达到夹紧刀具的目的。锁紧力由安装在螺杆端部的碟黄提供，刀具夹紧后用止动销45固定锁紧位置。伺服电机43带动高精减速机42，通过联轴器41带动滚珠丝杠40，从而带动左支架44和右支架39 —起沿Y轴方向运动，这样就实现了窜刀运动。右支架能装有空心主轴，其结构见图3.直驱技术的应用是高速高精度加工的基础保障。5.尾座顶尖的尾座立柱48，尾座滑板49，顶尖支架50，顶价51均采用铸造结构，伺服电机53通过蜗轮蜗杆减速机(可以自锁)带动滚珠丝杠54，使得安装在线性导轨56上的尾座滑板沿Z4轴方向实现顶紧工件的功能。顶尖支架50内装有可整体拆卸的活顶尖55，方便用户根据建工工件更换。6.工作台6内装有力矩电机其结构见图4，直驱技术的应用是高速高精度加工的基础保障。7.液压系统主要部件采用台湾嘉华的产品，性能稳定可靠。主要负责工夹紧，平衡油缸及刀架体夹紧功能。8.气动系统全部使用FESTO的产品，性能稳定可靠。主要功能有刀具冷却，工件吹屑，自动上下料系统平行气爪的开合及回转，上下料通道自动门的开闭，刀具主轴空气密封
坐寸ο9.电气系统为840D数控系统,米用独立电气柜，电气柜密封可靠。系统配有紧急回退功能，在机床突然失去动力或需要紧急通知的情况系，各数控轴按照事先的设定回到安全位置后停止，避免了事故的发生，保护了机床和操作者的安全。10.机床采用内置切削室加外部全防护的防护结构，有效防止铁屑溢出，外防护美观大方。在切削工件时，自动上下料系统从料带取出，放到工作台夹具上，尾座顶尖5向TA轴负向移动直至压紧工件(预设电机电流值)，滑板3根据设定值将A轴调整到设定的角度，完成后，立柱2沿X轴负向移动到事先找到的切削位置，然后，工件刀具主轴和工件主轴通过西门子840D系统自导的电子齿轮箱功能实现按设定的滚比开始旋转，然后滑板3根据设定的切削方式沿Z轴移动，刀架体4根据设定的切削方式沿Y方向移动，与此同时根据Y轴和Z轴的运动情况，通过电子齿轮箱及插补运动将相应的分运动附加到工作台(C轴)上，以实现齿轮的切削。切削完成后立柱2沿X轴回到起始位置，尾座顶尖5沿TA轴回到起始位置，自动上下料系统更换工件后进入下一循环。这样就可以替代分度蜗轮和传统的传动挂轮结构，并且由于没有传动误差，大大提高了切削齿轮的精度。而且由于传动轴全部为数控轴，所以使机床的操作和调整都变得十分简单快捷。
权利要求1.一种全自动七轴双直驱数控干切滚齿机，其特征在于有床身，床身面左侧装有立柱，立柱上有滑板，滑板上装有刀架体，床身面右侧有尾座，床身面中间有工作台；床身面上方有防护装置，床身外的后面有电气柜、水冷却机、液压系统和排屑系统，床身外的右面有自动上下料系统；工作台下面的床身面上开有大开口大坡度的排屑通道，床身上采用L形，床身面左侧的立柱装在床身面上的左右方向的线性导轨上；床身面中部中间位置装有工作台，床身面右侧工作台侧后方装有尾座，立柱右侧立面上装有线型导轨，线型导轨上装有滑板，滑板上装有刀架体，滑板上装有液压夹紧装置，机床的所有移动轴均为数控轴，刀架体主轴和工作台主轴分别装有空心电机和力矩电机。
2.根据权利要求I所述的全自动七轴双直驱数控干切滚齿机，其特征在于所述刀架体具有刀具锁紧和窜刀机构，其刀具锁紧和窜刀机构是由左支架与右支架通过线性导轨安装在底座上，并通过螺杆连接为一体，螺杆连接手轮，通过与手轮连接的螺杆调整左支架与右支架之间的距离达到夹紧刀具的目的，在螺杆端部安装有碟簧，手轮架上有止动销；刀架体上的伺服电机连接高精减速机，高精减速机通过联轴器连接滚珠丝杠，滚珠丝杠上装有左支架和右支架。
专利摘要一种全自动七轴双直驱数控干切滚齿机，床身面左侧装有立柱，立柱上有滑板，滑板上装有刀架体，床身面右侧有尾座，床身面中间有工作台；床身面上方有防护装置，床身外的后面有电气柜、水冷却机、液压系统和排屑系统，床身外的右面有自动上下料系统；工作台下面的床身面上开有大开口大坡度的排屑通道，立柱右侧立面上装有线型导轨，线型导轨上装有滑板，滑板上装有刀架体，滑板上装有液压夹紧装置，机床的所有移动轴均为数控轴。本干切滚齿机自动上下料系统采用气动元件控制完成。机床采用干式切削实现了节能环保。机床带有紧急回退功能，可以再突然断电或紧急情况下安全的停止机床。以保护操作者和机床本身。
文档编号B23F9/08GK202726203SQ20122040711
公开日2013年2月13日 申请日期2012年8月16日 优先权日2012年8月16日
发明者李宏辉, 张胜, 赵香菊, 袁自强 申请人:天津市达鑫精密机械设备有限公司