一种五轴数控开口机的制作方法

本实用新型涉及刀具加工设备技术领域，尤其涉及一种五轴数控开口机。

背景技术：

齿轮滚刀是加工齿轮的重要刀具，其加工齿轮的过程相当于一对螺旋齿轮副啮合的过程，滚刀实际上是一个螺旋角很大的斜齿轮，呈蜗杆状。齿轮滚刀因其加工效率高、齿距加工精度高等优点被广泛使用。

在对滚刀加工时，需要对其先进行开槽处理，然后对其刀面进行精加工，以保证滚刀加工齿轮时的精度。现有技术中的开口机在对滚刀刀面进行精加工时，只能对滚刀的前角为0度的直齿槽进行加工；在实际应用中，当滚刀的前角角度发生变化时，则现有技术中的开口机就无法对其进行精确加工，这样极大地限制了开口机的适用范围，增加了生产成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种五轴数控开口机，其能够在滚刀的前角的角度发生变化时对直齿槽进行精加工，提高开口机的适用范围，降低生产成本。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种五轴数控开口机，包括工作台，所述工作台上设有沿其长度方向滑动的夹紧装置，还包括设置在夹紧装置一侧的刀架，所述刀架上设有刀盘，所述刀盘通过沿工作台长度方向设置的铰接轴转动安装在刀架上，并通过调节件调节其转动角度，所述刀盘上设有电磨头。

通过采用上述技术方案，将滚刀夹持到夹紧装置上，夹紧装置带动滚刀沿工作台长度方向往复运动，电磨头对滚刀的刀面进行精加工处理。根据滚刀前角的角度调节刀盘的角度，即可调节电磨头和滚刀之间的角度，使电磨头始终和滚刀的刀面贴合，在滚刀往复运动时，电磨头对直齿槽的刀面进行精加工，从而提高了开口机的适用范围，降低生产成本。

进一步地，所述刀架上设有转动架，所述调节件包括设置在转动架上的调节块，所述刀盘上设有开口向上的U型块，所述U型块内转动安装有转动块，所述转动块的转动轴线平行于铰接轴；所述转动块上转动安装有与调节块螺纹连接的丝杆，所述丝杆沿垂直于铰接轴长度方向水平设置。

通过采用上述技术方案，当需要调节刀盘的角度时，驱动丝杆转动，在丝杆与调节块的螺纹连接作用下，转动块和调节块之间的相对距离发生变化。此时，刀盘绕铰接轴转动，转动块绕其转动轴线在U型块内转动，使丝杆始终处于水平状态，从而实现刀盘角度的调节，方便省事。

进一步地，所述夹紧装置包括滑动安装在工作台上底板，所述底板一端设有固定架，另一端设有沿其长度方向滑动的顶盘；所述固定架远离顶盘的一侧设有分度盘，所述固定架上转动安装有沿底板长度方向设置的转轴，所述转轴卡接在分度盘上；所述转轴靠近顶盘的一端设有顶槽，所述顶盘靠近顶槽的一侧设有与其配合的顶针。

通过采用上述技术方案，将滚刀套在转轴上，然后驱动顶盘向靠近固定架方向滑动，直至顶针抵在转轴上的顶槽内，将滚刀夹持在固定架和顶盘之间。驱动底板沿工作台长度方向滑动，电磨头对滚刀的刀面进行精加工；每加工完一道齿槽，分度盘转动一个角度，使转轴带动滚刀转动到下一道齿槽处，电磨头继续对刀面进行精加工处理。同时，底板沿工作台长度方向的滑动和分度盘带动滚刀的转动可以同时进行，相互联动，使电磨头能够对滚刀的斜齿槽的刀面进行精加工，进一步提高开口机的适用范围。

进一步地，所述工作台一侧设有沿垂直于其长度方向设置的底座，所述底座上设有竖直设置的安装架，所述刀架沿竖直方向滑动安装在安装架上。

通过采用上述技术方案，将刀架沿竖直方向滑动安装在安装架上，带动电磨头上下滑动；根据滚刀的直径，调节电磨头的位置，使其能够对不同大小的滚刀进行刀面齿槽精加工处理，方便省事，提高电磨头的适用范围。

进一步地，所述底座上设有沿其长度方向滑动的安装台，所述安装架设置在安装台上。

通过采用上述技术方案，将安装台滑动安装在底座上，其沿底座长度方向滑动时，带动安装架向靠近或远离滚刀方向滑动，即调节电磨头和滚刀之间的位置，方便根据滚刀的大小，调节电磨头的位置，使其和滚刀适配，能够准确对滚刀的刀面进行精加工处理，提高电磨头的适用性。

进一步地，所述安装架通过转动盘转动安装在安装台上，且所述转动盘的转动轴线沿底座长度方向设置。

通过采用上述技术方案，转动盘转动时，带动安装架在安装台上转动，即可使电磨头转动一定的角度，避免电磨头和滚刀发生背面干涉，防止电磨头发生尖磨削。同时，配合刀架沿安装架长度方向的滑动，保证电磨头对准滚刀上的齿槽，再配合滚刀的往复运动，以及分度盘带动滚刀的转动，电磨头能够对滚刀上的螺旋槽的刀面进行精加工，进一步提高开口机的适用范围。

进一步地，所述工作台上设有沿其长度方向设置的导轨，所述底板两端分别设有罩设在导轨外的弹性防尘罩，所述弹性防尘罩一端固定在底板端部，另一端固定在工作台端部。

通过采用上述技术方案，底板滑动安装在导轨内，实现底板沿工作台长度方向的滑动。底板滑动时，拉伸远离其滑动方向一侧的弹性防尘罩，压缩靠近其滑动方向一侧的弹性防尘罩，使弹性防尘罩始终罩在导轨上，避免精加工时产生的废料迸溅到导轨内，影响底板的滑动。

进一步地，所述底板上设有沿其长度方向设置的滑轨，所述顶盘滑动安装在滑轨内；所述底板上位于顶盘远离固定架的一端设有与顶盘连接的气缸。

通过采用上述技术方案，气缸驱动顶盘沿滑轨滑动，实现将顶盘滑动安装在底板上。滑轨对顶盘的滑动起到导向作用，保证顶盘滑动的稳定性，使其能够准确和转轴抵接，实现对滚刀的限位作用。使用气缸作为驱动顶盘滑动的动力源，其结构简单，简化底板上的结构，减轻底板重量，方便底板的滑动。

进一步地，所述滑轨上盖设有位于顶盘两侧的伸缩式防护罩，所述防护罩的两端分别固定在底板和顶盘上。

通过采用上述技术方案，气缸驱动顶盘向靠近固定架方向滑动时，防护罩被压缩；气缸驱动顶盘向远离固定架方向滑动时，防护罩被拉伸；防护罩始终罩在滑轨外，对滑轨进行保护，避免加工滚刀刀面时产生的碎屑掉入滑轨内，影响顶盘的滑动，且不方便清理。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、通过将刀盘转动安装在刀架上，并使用调节件调节其角度，将滚刀夹持到夹紧装置上，根据滚刀前角的角度调节刀盘的角度，即可调节电磨头和滚刀之间的角度，使电磨头始终和滚刀的刀面贴合，在夹紧装置带动滚刀往复运动时，电磨头对直齿槽的刀面进行精加工，从而提高了开口机的适用范围，降低生产成本；

2、通过在工作台上设置弹性防尘罩，底板滑动时，拉伸远离其滑动方向一侧的弹性防尘罩，压缩靠近其滑动方向一侧的弹性防尘罩，使弹性防尘罩始终罩在导轨上，避免精加工时产生的废料迸溅到导轨内，影响底板的滑动。

附图说明

图1是一种五轴数控开口机的整体结构示意图；

图2是底板的结构示意图；

图3是一种五轴数控开口机沿工作台长度方向的剖视图；

图4是一种五轴数控开口机沿底座长度方向的剖视图；

图5是刀盘和刀架的结构示意图。

图中，1、工作台；11、导轨；12、第一螺杆；13、第一伺服电机；14、弹性防尘罩；2、底板；21、导向块；22、滑轨；23、气缸；3、固定架；31、转轴；311、凸块；312、顶槽；32、分度盘；4、顶盘；41、滑块；42、顶针；43、防护罩；431、子罩；5、滚刀；51、凹槽；52、修整机构；6、底座；61、滑移槽；62、第二螺杆；63、第二伺服电机；7、安装台；71、滑移块；72、驱动轴；721、大齿轮；722、转动盘；73、第四伺服电机；74、减速机；741、小齿轮；8、安装架；81、导向槽；82、第三螺杆；83、第三伺服电机；9、刀架；91、固定块；92、转动架；921、腰型槽；922、锁紧螺栓；93、调节块；10、刀盘；101、铰接轴；102、丝杆；103、转动块；104、U型块；105、电磨头。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

一种五轴数控开口机，参照图1，包括工作台1，工作台1上设有沿其长度方向滑动的夹紧装置，夹紧装置用于夹紧滚刀5，在工作台1的一侧设有用于对 滚刀5进行精加工的电磨头105。将滚刀5夹持在夹紧装置中，驱动夹紧装置沿工作台1长度方向滑动，电磨头105对滚刀5的刀面进行精加工处理。

参照图1，在本实施例中，夹紧装置包括滑动安装在工作台1上的底板2，底板2沿工作台1长度方向设置，底板2一端设有固定架3，另一端设有沿底板2长度方向滑动的顶盘4，固定架3和顶盘4沿顶盘4滑动方向同轴设置。参照图2，在固定架3上转动安装有沿底板2长度方向设置的转轴31，顶盘4靠近固定架3的一端设有顶针42，转轴31靠近顶盘4的一端中心位置设有与顶针42配合的顶槽312。底板2上还设有位于顶盘4远离固定架3一侧的气缸23，气缸23水平设置，且其活塞杆与顶盘4固定连接。将滚刀5套在转轴31上，并用螺母将其锁紧固定，然后启动气缸23，驱动顶盘4向靠近固定架3方向运动，直至顶针42抵在顶槽312内，关闭气缸23，将滚刀5夹持在固定架3和顶盘4之间。

参照图2，固定架3远离顶盘4的一侧设有分度盘32，转轴31靠近分度盘32的一端卡接在分度盘32上。参照图3，在转轴31靠近固定架3的一端侧壁上设有凸块311，在滚刀5上设有与凸块311配合的凹槽51，实现滚刀5和转轴31的卡接，从而在分度盘32带动转轴31转动时，转轴31带动滚刀5转动。参照图2，在本实施例中，分度盘32为由DD马达自动驱动的数控分度盘。电磨头105每完成一次沿滚刀5轴向对刀面的精加工，分度盘32自动带动滚刀5转动一个角度，电磨头105对下一道直齿槽内的滚刀5的刀面进行精加工处理。同时，可控制底板2和分度盘32同时工作，相互联动，使滚刀5一边移动，一边转动，使电磨头105能够对滚刀5上的斜齿槽内的刀面进行加工。另外，参照图2，在固定架3靠近电磨头105的一侧还设有用于修整电磨头105的修整机构52。

参照图3，为了实现底板2在工作台1上的滑动，在工作台1上设有沿其长度方向设置的导轨11，底板2下端设有滑动安装在导轨11内的导向块21。导轨11内还定位转动安装有第一螺杆12，第一螺杆12与导向块21螺纹连接，且其一端连接有由PLC系统控制的第一伺服电机13。第一伺服电机13带动第一螺杆12正反转，从而带动底板2沿工作台1长度方向往复运动，即可使滚刀5往复运动。

参照图3，为了避免精加工时产生的碎屑迸溅到导轨11内，影响底板2的滑动，在底板2两端和工作台1两端之间设有罩设在导轨11外的弹性防尘罩14。弹性防尘罩14呈波纹状，且其一端固定在工作台1一端，另一端固定在底板2一端。底板2滑动时，拉伸远离其滑动方向一侧的弹性防尘罩14，压缩靠近其滑动方向一侧的弹性防尘罩14，使弹性防尘罩14始终罩在导轨11上。

参照图2，在底板2上设有沿其长度方向设置的滑轨22，顶盘4下端面设有滑动安装在滑轨22内的滑块41，实现将顶盘4滑动安装在底板2上。在气缸23驱动顶盘4滑动时，滑轨22起到导向作用，保证顶盘4滑动的稳定性，保证顶针42能够准确抵入转轴31上的顶槽312内。

参照图2，为了避免精加工时产生的碎屑落入滑轨22内，不方便清理且影响顶盘4的滑动，滑轨22上位于顶盘4的两侧均盖设有伸缩式防护罩43，伸缩式防护罩43由若干节子罩431依次套接而成，且其两端分别固定在底板2和顶盘4上。气缸23驱动顶盘4向靠近固定架3方向滑动时，防护罩43被压缩；气缸23驱动顶盘4向远离固定架3方向滑动时，防护罩43被拉伸；在此过程中，防护罩43始终罩在滑轨22外，对滑轨22进行保护。

参照图1，在工作台1一侧设有垂直于其长度方向设置的底座6，底座6上设有沿其长度方向滑动的安装台7，安装台7靠近工作台1的一侧通过转动盘722转动安装有安装架8。参照图4，在安装台7上设有沿底座6长度方向设置的驱动轴72，转动盘722固定在驱动轴72靠近工作台1的一端，且安装架8固定在转动盘722上。驱动轴72远离工作台1的一端设有大齿轮721，在安装台7远离工作台1的一侧设有由PLC系统控制的第四伺服电机73，第四伺服电机73连接有减速机74，减速机74上连接有与大齿轮721配合的小齿轮741，在大齿轮721和小齿轮741的啮合作用下，实现对转动盘722的转动，即实现对安装架8的角度的调节。

参照图5，在安装架8上设有沿其长度方向滑动的刀架9，刀架9上通过铰接轴101转动安装有刀盘10，铰接轴101沿垂直于刀架9长度方向以及驱动轴72长度方向设置。电磨头105安装在刀盘10朝向转轴31的一端，且刀盘10通过调节件调节其转动角度。在本实施例中，刀架9上固定有转动架92，调节件包括设置在转动架92上的调节块93，刀盘10上设有开口向上的U型块104，U型块104内转动安装有转动块103，转动块103的转动轴线平行于铰接轴101。在转动块103上转动安装有与调节块93螺纹连接的丝杆102，丝杆102垂直于刀架9及铰接轴101。

参照图5，当需要调节刀盘10的角度时，驱动丝杆102转动，在丝杆102与调节块93的螺纹连接作用下，转动块103和调节块93之间的相对距离发生变化。此时，刀盘10绕铰接轴101转动，转动块103绕其转动轴线在U型块104内转动，使丝杆102始终处于水平状态，从而实现刀盘10角度的调节。其中，为了保证刀盘10转动后的稳定性，在转动架92两侧设有沿刀盘10转动路径设置的腰型槽921，腰型槽921内设有锁紧螺栓922，锁紧螺栓922靠近刀盘10的一侧与刀盘10抵接，实现对刀盘10的锁紧固定。

参照图1，根据滚刀5的大小，滑动安装台7以及刀架9，调节电磨头105的位置；第四伺服电机73驱动转动盘722带动安装架8转动，配合刀架9的滑动以及刀盘10的转动，调节电磨头105的角度，再配合滚刀5沿工作台1长度方向的往复滑动以及在分度盘32带动下的转动，电磨头105能够对滚刀5上的斜齿槽以及螺旋槽内的刀面进行精加工，提高开口机的适用范围。

参照图4，底座6上设有沿其长度方向设置的滑移槽61，滑移槽61内定位转动安装有第二螺杆62，第二螺杆62远离工作台1的一端伸出底座6，且连接有由PLC系统控制的第二伺服电机63。安装台7的下端面设有滑动安装在滑移槽61内的滑移块71，且滑移块71与第二螺杆62螺纹连接。第二伺服电机63驱动第二螺杆62正反转，带动安装台7沿底座6长度方向往复运动。

参照图4，电磨头105的轴线竖直设置时，安装架8处于竖直状态；在安装架8上设有沿其长度方向设置的导向槽81，导向槽81内定位转动安装有沿其长度方向设置的第三螺杆82，第三螺杆82远离电磨头105的一端伸出导向槽81，且连接有由PLC系统控制的第三伺服电机83。刀架9上设有滑动安装在导向槽81内的固定块91，且固定块91与第三螺杆82螺纹连接。第三伺服电机83驱动第三螺杆82正反转，带动刀架9沿安装架8长度方向往复运动。

本实用新型的工作原理和使用方法：

将滚刀5套在转轴31上，转轴31上的凸块311对准滚刀5上的凹槽51，并用螺母锁紧固定；启动气缸23，驱动顶盘4向靠近固定架3方向滑动，顶针42抵入转轴31上的顶槽312内，将滚刀5夹持在固定架3和顶盘4之间。根据实际需要决定是否需要调节电磨头105角度，若需要，启动第四伺服电机73，驱动轴72转动，带动转动盘722和安装架8转动，从而调节电磨头105角度。同时，松开锁紧螺栓922，驱动丝杆102转动，调节刀盘10和刀架9之间的角度，即调节电磨头105的角度，并拧紧锁紧螺栓922。启动第二伺服电机63和第三伺服电机83，调节电磨头105位置，使其与滚刀5的刀面贴合。最后启动第一伺服电机13，驱动底板2带动滚刀5沿工作台1往复运动，并间隔或连续转动，电磨头105对滚刀5的刀面直齿槽、斜齿槽或螺旋齿槽进行精加工。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。