一种螺旋伞齿自动倒角设备的制作方法

1.本发明涉及螺旋伞齿倒角技术领域，具体涉及一种螺旋伞齿自动倒角设备。


背景技术：

2.螺旋伞齿轮是一种可以按稳定传动比平稳、低噪音传动的传动件，在各种机械传动中，以螺旋伞齿轮的传动效率为最高。因此，螺旋伞齿轮广泛应用于各种机械加工设备、工程机械、冶金设备等许多行业领域。
3.螺旋伞齿轮工件在生产过程中，毛坯件经过切削成型后，还需要进行抛光、倒角和去毛刺等，以达到所要求的粗糙度。在进行螺旋伞齿轮的修磨时，多数采用手持式钎头修磨机对螺旋伞齿轮的各个部位进行修磨，在磨削球齿的圆弧面时，通过手工将手持式钎头修磨机倾斜一定角度，在固定的角度上拉着手持式钎头修磨机做圆周运动，实现对螺旋伞齿轮的修磨。该修形方式的劳动强度大、修形效率低、合格率差，容易导致螺旋伞齿轮打磨不到位或者过打磨的问题。
4.另外，对于现有的自动倒角装置，大多只能对特定规整形状、尺寸的工件进行倒角、抛光、去毛刺等操作，适用对象较少，抛光碎屑也易堆积在工作台的表面，从而影响了齿轮加工的质量；还有对于工件的内腔复杂面、内部交叉孔等无法触及区域的毛刺去除和抛光也难以加工。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术存在的缺陷，本发明提供一种螺旋伞齿自动倒角设备，用于对螺旋伞齿轮进行倒角加工,包括：
6.安装座，包括底座框架和固定连接在所述底座框架一侧的背板框架；
7.旋转工作台，固定安装在所述底座框架上，所述旋转工作台适于固定连接所述螺旋伞齿轮；
8.移动轴组件，滑动安装在所述背板框架上，所述移动轴组件适于在所述背板框架上作水平上下移动；
9.旋转轴组件，连接在所述移动轴组件上，所述旋转轴组件适于相对所述移动轴组件作水平旋转运动；
10.切削机构，连接在所述旋转轴组件的下侧，所述切削机构适于相对所述旋转轴组件作竖直旋转运动；
11.视觉组件，固定安装在所述背板框架上，且位于所述移动轴组件的一侧；
12.控制系统，固定安装在所述底座框架内，且位于所述旋转工作台的一侧，所述控制系统分别适于控制所述旋转工作台、所述视觉组件、所述移动轴组件、所述旋转轴组件和所述切削机构运动，以完成对所述螺旋伞齿轮的倒角加工。
13.可选地，所述旋转工作台包括工作转盘、水平驱动组件、竖直驱动组件和分度组件，
14.所述水平驱动组件适于固定连接在所述底座框架上，所述竖直驱动组件的底端连接在所述水平驱动组件的上表面，所述竖直驱动组件的顶端穿设连接在所述工作转盘的中心，所述分度组件固定连接在所述螺旋伞齿轮、所述工作转盘和所述螺旋伞齿轮的下表面；
15.所述水平驱动组件适于驱动所述竖直驱动组件、所述分度组件和所述工作转盘作水平移动；
16.所述竖直驱动组件适于驱动所述工作转盘和所述分度组件作水平旋转运动；
17.所述分度组件适于驱动所述螺旋伞齿轮作旋转运动，所述螺旋伞齿轮固定连接在所述工作转盘的上表面，且绕所述工作转盘的中心对称连接。
18.可选地，所述水平驱动组件包括水平滑轨部件和驱动机构，所述水平滑轨部件包括固定安装在所述底座框架的横梁上的水平滑道和滑动连接在所述水平滑道的滑座，所述滑座适于在所述水平滑道上水平滑动；
19.所述驱动机构包括第四驱动电机、电机安装座、联轴器、轴承座、丝杆和丝杆螺母座，所述第四驱动电机水平固定在所述电机安装座的外侧，所述第四驱动电机的输出轴通过设在所述电机安装座内部的联轴器与所述丝杆的一端固定连接，并通过所述轴承座进行支撑固定，所述丝杆上螺纹连接有所述丝杆螺母座，所述丝杆螺母座的上表面固定连接在所述旋转底座的下表面。
20.可选地，所述竖直驱动组件包括旋转底座、第五驱动电机、交叉滚子轴承、转盘封盖和定位机构，所述第五驱动电机竖直设置在所述旋转底座的内部，所述第五驱动电机的输出轴套设有交叉滚子轴承并穿过所述工作转盘的中心与所述转盘封盖连接，所述转盘封盖封堵在所述第五驱动电机的正上方，并与所述工作转盘的上表面平齐，所述定位机构的底部通过支架连接在所述旋转底座的外圆周上，所述定位机构的顶部穿过所述旋转底座的上端以适于对所述工作转盘进行周向锁紧。
21.可选地，所述定位机构包括第六驱动电机、套筒、锥角定位销和顶块，所述第六驱动电机的底端固定连接在所述旋转底座的安装支架上，所述第六驱动电机的输出轴上连接有所述套筒，所述套筒的顶部连接有所述锥角定位销，所述锥角定位销的顶端穿过所述旋转底座的上端部，并插设在所述顶块的中心孔内。
22.可选地，所述分度组件包括固定连接在所述工作转盘下表面的气缸安装架、竖直穿设连接在所述气缸安装架底端的第一气缸组件、第一同步带和驱动组件；
23.所述第一气缸组件包括第一气缸、连接在所述第一气缸的输出轴上的过渡轴、套设在所述过渡轴上的轴承座、连接在所述过渡轴上的转接轴、连接在所述转接轴顶端的气缸拉杆、套接在所述气缸拉杆上的从动带轮、连接在所述工作转盘上的轴套和连接在所述气缸拉杆顶端的过渡安装板；
24.所述驱动组件包括固定连接在所述工作转盘下表面的电机安装座、竖直连接在所述电机安装座上的第七驱动电机和连接在所述第七驱动电机的输出轴上的主动带轮；
25.所述主动带轮与所述从动带轮之间绕设有所述第一同步带，所述螺旋伞齿轮适于在所述第七驱动电机的带动下作旋转运动。
26.可选地，所述移动轴组件包括水平移动部件、竖直移动部件和连接座，
27.所述水平移动部件包括连接在所述背板框架上表面的水平轨道、滑动连接在所述水平轨道上的移动框架和连接在所述移动框架下表面的丝杆传动部件；
28.所述丝杆传动部件包括第一驱动电机、联轴器、中部支撑座、丝杆和尾部支撑座，所述第一驱动电机的输出轴通过所述联轴器与所述丝杆的一端固定连接，所述丝杆的另一端连接在所述尾部支撑座上，所述中部支撑座螺纹连接在所述丝杆上，所述中部支撑座的顶部与所述移动框架的下表面连接，所述丝杆传动部件适于驱动所述移动框架水平移动；
29.所述竖直移动部件包括竖直连接在所述移动框架上的线轨连接架、竖直连接在所述线轨连接架上的竖直轨道、和滑动连接在所述竖直轨道上的线轨连接板，所述线轨连接板远离所述线轨连接架的一侧与所述连接座连接。
30.可选地，所述旋转轴组件包括位于所述连接座上侧的第六驱动电机和电机法兰盘、穿设在所述连接座上的第一轴承套以及位于所述连接座下侧的旋转架和刀具驱动机构，
31.所述切削机构包括水冷电机和连接在所述水冷电机的输出轴上的立铣刀；
32.所述电机法兰盘的一侧与所述第六驱动电机连接，另一侧与所述第一轴承套连接，所述旋转架连接在所述第一轴承套的下端面，所述刀具驱动机构通过电机安装座连接在所述旋转架的侧面，所述切削机构位于所述旋转架的另一侧面，所述切削机构适于在所述第六驱动电机的作用下作水平旋转运动。
33.可选地，所述视觉组件包括固定安装在所述背板框架上的视觉控制柜、水平连接在所述背板框架侧面的定位支架、连接在所述定位支架上的连接支架和连接在所述连接支架上的视觉相机，所述视觉相机与所述视觉控制柜电性连接，所述视觉控制柜与所述控制系统电性连接。
34.可选地，所述刀具驱动机构包括穿设安装在所述旋转架内部的第三驱动电机、连接在所述第三驱动电机的输出轴上的第一主动同步带轮、同轴安装在所述旋转架两侧的第二轴承套和电机轴法兰、连接在所述第二轴承套且远离所述电机轴法兰一侧的第一从动带轮以及绕设在所述第一主动同步带轮与所述第一从动带轮之间的第二同步带，所述电机轴法兰远离所述第一从动带轮的一侧连接有所述水冷电机，所述水冷电机适于在所述第三驱动电机的作用下作竖直旋转运动。
35.本发明与现有技术相比，至少具有以下有益效果：
36.1、自动倒角设备取代人工作用，通过旋转工作台可将螺旋伞齿轮进行对称固定设置，提高设备的加工效率；通过移动轴组件，可将切削机构移动到螺旋伞齿轮的加工位置；通过旋转轴组件，进一步增加切削机构运动的自由度；通过切削机构工作时，移动轴组件和旋转轴组件将切削机构运动到在零件内表面处，同时刀具快速旋转，螺旋伞齿轮工件匀速旋转，最终实现螺旋伞齿轮工件的自动化倒角、打磨以及去毛刺等加工。
37.2、本设备采用视觉组件和分度组件转动螺旋伞齿轮，增加了设备加工的范围，采用工作转盘旋转工件，减少主轴的移动，增强主轴加工过程中的稳定性，具有结构简单，启动迅速，转向灵活等优点。
38.3、适用对象广，倒角碎屑也不易堆积在工作转盘的表面，提高齿轮加工的质量；另外对于工件的内腔复杂面、内部交叉孔等无法触及区域的毛刺去除和抛光也方便加工。
附图说明
39.图1为本发明实施例中螺旋伞齿自动倒角设备的三维结构示意图；
40.图2为本发明实施例中螺旋伞齿自动倒角设备的主视结构示意图；
41.图3为本发明实施例中螺旋伞齿自动倒角设备的俯视结构示意图；
42.图4为本发明实施例中螺旋伞齿自动倒角设备的侧视结构示意图；
43.图5为本发明实施例中旋转工作台的结构示意图；
44.图6为本发明实施例中竖直驱动组件的分解结构示意图；
45.图7为本发明实施例中分度组件的结构示意图；
46.图8为本发明实施例中分度组件的分解结构示意图；
47.图9为本发明实施例中移动轴组件的结构示意图；
48.图10为本发明实施例中移动轴组件与切削机构安装的结构示意图；
49.图11为本发明实施例中移动轴组件的另一方向结构示意图；
50.图12为本发明实施例中的结构示意图；
51.图13为本发明实施例中旋转轴组件的分解结构示意图；
52.图14为本发明实施例中视觉组件的安装结构示意图；
53.图15为本发明实施例中视觉组件的一方向结构示意图；
54.图16为本发明实施例中视觉组件的另一方向结构示意图。
55.附图标记说明：
56.1-移动轴组件，
57.11-水平移动部件，111-水平轨道，112-移动框架，113-丝杆传动部件，1131-第一驱动电机，1132-联轴器，1133-中部支撑座，1134-丝杆，1135-尾部支撑座，12-竖直移动部件，121-线轨连接架，122-竖直轨道，123-线轨连接板，13-连接座；
58.2-旋转轴组件；
59.21-第二驱动电机，22-电机法兰盘，23-第一轴承套，24-旋转架，25-刀具驱动机构，251-第三驱动电机，252-第一主动同步带轮，253-第二轴承套，254-电机轴法兰，255-第一从动带轮，256-第二同步带，
60.3-旋转工作台；
61.31-工作转盘，32-水平驱动组件，321-水平滑轨部件，3211-水平滑道，3212-滑座，322-驱动机构，3221-第四驱动电机，3222-电机安装座，3223-联轴器，3224-轴承座，3225-丝杆，3226-丝杆螺母座，33-竖直驱动组件，331-旋转底座，332-第五驱动电机，333-交叉滚子轴承，334-转盘封盖，335-定位机构，3351-第六驱动电机，3352-套筒，3353-锥角定位销，3354-顶块，34-分度组件，341-气缸安装架，342-第一气缸组件，3421-第一气缸，3422-过渡轴，3423-轴承座，3424-转接轴，3425-气缸拉杆，3426-从动带轮，3427-轴套，3428-过渡安装板，343-第一同步带，344-驱动组件，3441-电机安装座，3442-第七驱动电机，3443-主动带轮；
62.4-控制系统；
63.5-安装座；
64.51-底座框架,52-背板框架,
65.6-切削机构；61-水冷电机，62-立铣刀；
66.7-螺旋伞齿轮；
67.8-视觉组件；81-视觉控制柜；82-定位支架；83-连接支架；84-视觉相机。
具体实施方式
68.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
69.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
70.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
71.为解决上述问题，图1-16所示为本发明实施例提供了一种螺旋伞齿自动倒角设备，用于对螺旋伞齿轮7进行倒角加工，所述螺旋伞齿自动倒角设备包括安装座5、旋转工作台3、移动轴组件1、旋转轴组件2、切削机构6、视觉组件8和控制系统4，其中：
72.安装座5包括底座框架51和背板框架52，背板框架52固定连接在底座框架51的一侧，其中底座框架51作为支撑主体，承载设备的主要重量，背板框架52位于底座框架51上，主要用于作为移动轴组件1、旋转轴组件2、视觉组件8和切削机构6的支撑机构，便于移动轴组件1、旋转轴组件2、和切削机构6在空间内的角度变换。
73.旋转工作台3固定安装在底座框架51上，旋转工作台3可在底座框架51上进行旋转、上升下降动作，旋转工作台3的上表面适于固定连接螺旋伞齿轮7，这样当需要对螺旋伞齿轮7进行倒角加工时，通过旋转工作台3的上下移动,方便切削机构6的靠近；通过旋转工作台3的水平转动，可提高倒角效率。
74.移动轴组件1滑动安装在背板框架52上，移动轴组件1适于在背板框架52上作水平上下移动，这样设置的好处在于，通过移动轴组件1在xyz轴方向的移动，可快速到达螺旋伞齿轮7处。
75.旋转轴组件2连接在移动轴组件1上，旋转轴组件2适于相对移动轴组件1作水平旋转运动，这样设置的好处在于，通过旋转轴组件2，可调整切削机构6在水平方向的自由度，进一步实现倒角方向的调整需要。
76.切削机构6连接在旋转轴组件2的下侧，切削机构6适于相对旋转轴组件2作竖直旋转运动，这样切削机构6可在竖直方向进行旋转。
77.视觉组件8固定安装在背板框架52上，且视觉组件8位于移动轴组件1的一侧。视觉组件8设在旋转工作台3的上方，当在螺旋伞齿轮7上料完成后通过视觉组件8的拍照比对，实现螺旋伞齿轮7的型号、尺寸判断，并与控制系统4通信，调用对应产品的加工程序，同时输出角度值，实现自动校准对刀。
78.控制系统4固定安装在底座框架51内，且位于旋转工作台3的一侧，控制系统4分别适于控制旋转工作台3、移动轴组件1、旋转轴组件2和切削机构6运动，以完成对螺旋伞齿轮7的倒角加工。
79.本实施例当中，控制系统4由plc单元、伺服驱动器、开关、风扇等组成，用于整体控制旋转工作台3、移动轴组件1、旋转轴组件2、视觉组件8和切削机构6的运动，从而实现对螺
旋伞齿轮7加工的角度需要。
80.具体地，请参阅图5所示，在本发明的实施例当中，旋转工作台3包括工作转盘31、水平驱动组件32、竖直驱动组件33和分度组件34，其中：
81.水平驱动组件32适于固定连接在底座框架51上，用于实现对工作转盘31的水平方向移动。
82.竖直驱动组件33的底端连接在水平驱动组件32的上表面，竖直驱动组件33的顶端穿设连接在工作转盘31的中心，通过将工作转盘31连接在竖直驱动组件33的顶端，可实现对工作转盘31的上下调整。
83.分度组件34固定连接在螺旋伞齿轮7和工作转盘31的下表面，当切削机构6移动到螺旋伞齿轮7的附近时，由于螺旋伞齿轮7的伞齿呈螺旋结构，为能够实现对螺旋伞齿的倒角，还需要到倒角时逐步调整螺旋伞齿轮7的分度角度，这时分度组件34可实现对螺旋伞齿轮7的水平角度的调整。
84.需要在此特别说明的是，旋转工作台3上设有双工位，可实现加工过程中进行上下料，节省了换料时间，有效的提高了机床的作业效率。
85.由此，水平驱动组件32适于驱动竖直驱动组件33、工作转盘31和分度组件34作水平移动；竖直驱动组件33适于驱动工作转盘31和分度组件34作水平旋转运动；螺旋伞齿轮7固定连接在工作转盘31的上表面，且绕工作转盘31的中心对称连接，分度组件34可适于驱动螺旋伞齿轮7作旋转运动。
86.具体地，请参阅图5所示，在本发明的实施例当中，水平驱动组件32包括水平滑轨部件321和驱动机构322，
87.其中水平滑轨部件321包括固定安装在底座框架51的横梁上的水平滑道3211和滑动连接在水平滑道3211的滑座3212，滑座3212可在水平滑道3211上水平滑动。
88.驱动机构322包括第四驱动电机3221、电机安装座3222、联轴器3223、轴承座3224、丝杆3225和丝杆螺母座3226，其中第四驱动电机3221水平固定在电机安装座3222的外侧，第四驱动电机3221的输出轴通过设在电机安装座3222内部的联轴器3223与丝杆3225的一端固定连接，并通过轴承座3224进行支撑固定，丝杆3225上螺纹连接有丝杆螺母座3226，而丝杆螺母座3226的上表面固定连接在旋转底座331的下表面。
89.具体地，请参阅图6所示，在本发明的实施例当中，竖直驱动组件33包括旋转底座331、第五驱动电机332、交叉滚子轴承333、转盘封盖334和定位机构335，其中：
90.第五驱动电机332竖直设置在旋转底座331的内部，第五驱动电机332的输出轴套设有交叉滚子轴承333并穿过工作转盘31的中心与转盘封盖334连接，转盘封盖334封堵在第五驱动电机332的正上方，并与工作转盘31的上表面平齐，定位机构335的底部通过支架连接在旋转底座331的外圆周上，定位机构335的顶部穿过旋转底座331的上端以适于对工作转盘31进行周向锁紧。
91.具体地，请参阅图6所示，在本发明的实施例当中，定位机构335包括第六驱动电机3351、套筒3352、锥角定位销3353和顶块3354，第六驱动电机3351的底端固定连接在旋转底座331的安装支架上，第六驱动电机3351的输出轴上连接有套筒3352，套筒3352的顶部连接有锥角定位销3353，锥角定位销3353的顶端穿过旋转底座331的上端部，并插设在顶块3354的中心孔内。
92.具体地，请参阅图7、8所示，在本发明的实施例当中，分度组件34包括固定连接在工作转盘31下表面的气缸安装架341、竖直穿设连接在气缸安装架341底端的第一气缸组件342、第一同步带343和驱动组件344，其中：
93.第一气缸组件342包括第一气缸3421、连接在第一气缸3421的输出轴上的过渡轴3422、套设在过渡轴3422上的轴承座3423、连接在过渡轴3422上的转接轴3424、连接在转接轴3424顶端的气缸拉杆3425、套接在气缸拉杆3425上的从动带轮3426、连接在工作转盘31上的轴套3427和连接在气缸拉杆3425顶端的过渡安装板3428。通过第一气缸组件342与工作转盘31上方的螺旋伞齿轮7连接，可在第一气缸组件342的带动下实现水平转动。
94.请参阅图8所示，驱动组件344包括固定连接在工作转盘31下表面的电机安装座3441、竖直连接在电机安装座3441上的第七驱动电机3442和连接在第七驱动电机3442的输出轴上的主动带轮3443，在第七驱动电机3442的转动下，带动主动带轮3443旋转。
95.主动带轮3443与从动带轮3426之间绕设有第一同步带343，螺旋伞齿轮7适于在第七驱动电机3442的带动下作旋转运动。
96.具体地，请参阅图9、10、11所示，在本发明的实施例当中，移动轴组件1包括水平移动部件11、竖直移动部件12和连接座13，
97.水平移动部件11包括连接在背板框架52上表面的水平轨道111、滑动连接在水平轨道111上的移动框架112和连接在移动框架112下表面的丝杆传动部件113，其中：
98.丝杆传动部件113包括第一驱动电机1131、联轴器1132、中部支撑座1133、丝杆1134和尾部支撑座1135，第一驱动电机1131的输出轴通过联轴器1132与丝杆1134的一端固定连接，丝杆1134的另一端连接在尾部支撑座1135上，中部支撑座1133螺纹连接在丝杆1134上，中部支撑座1133的顶部与移动框架112的下表面连接，丝杆传动部件113适于驱动移动框架112水平移动。
99.竖直移动部件12包括竖直连接在移动框架112上的线轨连接架121、竖直连接在线轨连接架121上的竖直轨道122和滑动连接在竖直轨道122上的线轨连接板123，线轨连接板123远离线轨连接架121的一侧与连接座13连接。
100.具体地，请参阅图12所示，在本发明的实施例当中，旋转轴组件2包括位于连接座13上侧的第二驱动电机21和电机法兰盘22、穿设在连接座13上的第一轴承套23以及位于连接座13下侧的旋转架24和刀具驱动机构25，其中：
101.电机法兰盘22的一侧与第二驱动电机21连接，另一侧与第一轴承套23连接，旋转架24连接在第一轴承套23的下端面，刀具驱动机构25通过电机安装座连接在旋转架24的侧面，切削机构6位于旋转架24的另一侧面，切削机构6适于在第二驱动电机21的作用下作水平旋转运动。
102.具体地，请参阅图13所示，在本发明的实施例当中，切削机构6包括水冷电机61和连接在水冷电机61的输出轴上的立铣刀62。
103.具体地，请参阅图14、15、16所示，在本发明的实施例当中，视觉组件8包括固定安装在背板框架52上的视觉控制柜81、水平连接在背板框架52侧面的定位支架82、连接在定位支架82上的连接支架83和连接在连接支架83上的视觉相机84，视觉相机84与视觉控制柜81电性连接，视觉控制柜81与控制系统4电性连接。
104.由此，通过视觉控制柜81与视觉相机84电性连接，当视觉相机84对旋转工作台3上
的螺旋伞齿轮7进行拍照后，在视觉控制柜81和控制系统4的共同作用下，实现对产品的定位。
105.具体地，请参阅图13所示，在本发明的实施例当中，刀具驱动机构25包括穿设安装在旋转架24内部的第三驱动电机251、连接在第三驱动电机251的输出轴上的第一主动同步带轮252、同轴安装在旋转架24两侧的第二轴承套253和电机轴法兰254、连接在第二轴承套253且远离电机轴法兰254一侧的第一从动带轮255以及绕设在第一主动同步带轮252与第一从动带轮255之间的第二同步带256，电机轴法兰254远离第一从动带轮255的一侧连接有水冷电机61，水冷电机61适于在第三驱动电机251的作用下作竖直旋转运动。
106.虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。