一种插滚车一体的高效数控机床的制作方法

文档序号:32341145发布日期:2022-11-26 09:49阅读:34来源:国知局

1.本发明涉及机床技术领域,具体是涉及一种插滚车一体的高效数控机床。


背景技术:

2.两同轴而又相隔一定距离的齿轮做成一体即为双联齿轮,多用于变速箱的滑移齿轮,其作用是改变输出轴的转速或速度。
3.传统加工双联齿轮时,是对工件进行车-插-滚-车加工,先将毛坯车至齿轮外型尺寸,之后再将工件转移到插齿机、滚齿机以及车床上进行机加工。
4.采用上述不同类型的机加工设备加工时,需要操作人员三人,每个工序之间还需要转序人员进行转序工作,这导致双联齿轮加工效率低下。
5.针对目前的双联齿轮加工过程中所暴露的问题,有必要对机床进行结构上的改进与优化。


技术实现要素:

6.为解决上述技术问题,本发明提供了一种插滚车一体的高效数控机床,具有可进行一次装夹后即可完成插滚车双联齿轮加工的特点。
7.为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种插滚车一体的高效数控机床,包括机床底座,以及可在机床底座上滑动的滑动架,所述滑动架上固定设有伺服电机a,所述伺服电机a的一端设有用于对工件夹持的限位块,所述滑动架的一侧位于机床底座上方设有可朝向滑动架位移靠近或远离的调节架,所述调节架上嵌合设有可滑动并调整刀具高度及位置的滑板,所述滑板上设有可转动的用于调整刀具姿态的刀具安装座,所述刀具安装座的侧面设置有可转动的刀具安装架,所述刀具安装架的侧壁贯穿设有用于刀具安装的刀具驱动轴,车刀、插刀以及滚刀等不同类型的刀具可安装在刀具驱动轴上,所述刀具驱动轴通过伺服电机驱动转动,带动刀具转动对工件进行加工使得工件形成双联齿轮。
8.作为本发明的一种插滚车一体的高效数控机床优选技术方案,所述机床底座上表面为斜坡式结构,所述滑动架的底端位于机床底座的上表面开设有纵向的滑槽,所述滑动架底端沿着滑槽向下延伸,位于滑槽延伸方向在所述机床底座背面贯穿设置有伸缩杆a,所述伸缩杆a的输出轴与滑动架底端连接并驱动滑动架在机床底座上位移。
9.作为本发明的一种插滚车一体的高效数控机床优选技术方案,所述机床底座上表面沿着水平方向设置有朝向滑动架的导向轨a,所述导向轨a上设有可滑动的同步板,所述同步板顶端设置有可高度调整的抬升架,所述抬升架的侧壁安装设有伺服电机b,所述伺服电机b的输出轴上转动连接设有伺服电机c,所述伺服电机c的输出轴上套设有加工辊。
10.作为本发明的一种插滚车一体的高效数控机床优选技术方案,所述加工辊的一端外壁一体成型有滚刀管,所述加工辊异于滚刀管的一端套设有飞边打磨管,所述加工辊异于伺服电机c的一端开设有用于对齿轮进行限位的嵌合槽。
11.作为本发明的一种插滚车一体的高效数控机床优选技术方案,任一个所述导向轨
a内侧沿着导向轨a的设置方向设有可沿着自身轴向转动的丝杠,丝杠外壁螺纹套设有滑动块,所述同步板的底端固定设置有滑块,滑动块与所述滑块固定连接,丝杠转动过程中调整滑动块和滑块位移,进而带动同步板位移。
12.作为本发明的一种插滚车一体的高效数控机床优选技术方案,所述抬升架中向下贯穿设置有抬升气缸a,所述抬升气缸a的底端与同步板连接,所述同步板的上表面四角处设置有稳定杆,所述抬升架底面开设有容纳稳定杆的凹槽。
13.作为本发明的一种插滚车一体的高效数控机床优选技术方案,位于所述机床底座的上表面平行于导向轨a的一侧设有导向轨b,所述调节架在导向轨b上滑动,所述调节架位移方式与同步板位移方式一致。
14.作为本发明的一种插滚车一体的高效数控机床优选技术方案,所述调节架的一端连接设有伸缩杆b,所述伸缩杆b的输出轴与滑板连接,推动所述滑板在调节架上纵向位移。
15.所述滑板上表面固定设有伺服电机d,所述刀具安装座设置在伺服电机d的输出轴上。
16.作为本发明的一种插滚车一体的高效数控机床优选技术方案,所述刀具安装座的侧壁固定设有伺服电机,所述刀具安装架设置在伺服电机的输出轴上,通过输出轴驱动转动,若干个所述刀具驱动轴沿着圆周方向设置在所述刀具安装架上。
17.作为本发明的一种插滚车一体的高效数控机床优选技术方案,所述机床底座的上表面均匀开设有排液孔,所述排液孔的下方位于机床底座中开设有盛液腔,所述盛液腔底端设置有排液管。
18.所述盛液腔中嵌合设置有盛料架,所述盛料架底面均匀开设有过滤孔,所述盛料架的一端从机床底座侧面伸出,所述盛料架中设置有用于对从机床底座上滑落液体导向的导液坡。
19.与现有技术相比,本发明的有益效果如下。
20.1、本机床使用过程中滑动架可以通过伸缩杆a位移,调节架位移过程中调整刀具的横向位置,滑板位移时调整刀具的纵向高度,刀具安装架可以在刀具安装座上转动并完成不同种类刀具的切换,便于对双联齿轮进行齿处理,机床使用时直接可以对待加工的工件进行插滚车一体化操作,直接在一个机床上就可以完成双联齿轮全部加工,不需要工作人员转移工件进行转序操作,有效的提升加工效率。
21.2、该机床中伺服电机d运行时调整刀具的角度,使得刀具驱动轴上的滚刀可以处在不同的角度,便于对工件进行斜齿、锥形齿加工。
22.3、该机床可通过伺服电机c进行辅助加工,通过刀具驱动轴上的刀具以及伺服电机c上的刀具滚刀管,可在齿轮工件的两个区域同时进行加工,有效的提升工件加工效率,飞边打磨管运行时可以进行齿轮工件外壁飞边及毛刺去除。
23.4、机床中增设有斜坡结构以及排液孔,便于对冷却液进行收集,机床通过盛液腔回收存储冷却液,盛料架用于对冷却液中的碎屑进行过滤,避免大颗粒的碎屑坠入盛液腔中并堵塞排液管,便于机床良好运行。
附图说明
24.为了使本发明的内容更容易被清楚地理解,下面根据具体实施例并结合附图,对
本发明作进一步详细的说明。
25.图1为本发明的结构示意图。
26.图2为本发明中图1的另一视角结构示意图。
27.图3为本发明中图1的正视结构示意图。
28.图4为本发明中图1的右视结构示意图。
29.图5为本发明中图1左侧局部剖视结构示意图。
30.图6为本发明中机床底座剖视结构示意图。
31.图7为本发明中的辅助加工组件结构示意图。
32.图8为本发明中图7的局部剖视结构示意图。
33.图9为本发明中的对工件进行滚刀加工结构示意图。
34.图10为本发明中的对工件进行车加工结构示意图。
35.图中:1、机床底座;11、排液孔;12、盛料架;13、导液坡;14、过滤孔;15、盛液腔;16、排液管;2、滑动架;21、伺服电机a;22、限位块;23、伸缩杆a;3、导向轨a;31、同步板;32、滑块;33、稳定杆;34、抬升架;35、伺服电机b;36、抬升气缸a;4、伺服电机c;41、加工辊;42、滚刀管;43、飞边打磨管;44、嵌合槽;5、导向轨b;51、调节架;52、伸缩杆b;53、滑板;54、伺服电机d;55、刀具安装座;56、刀具安装架;57、刀具驱动轴。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅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。
37.实施例如图1-10所示,本发明所公开的一种插滚车一体的高效数控机床,包括机床底座1,以及可在机床底座1上滑动的滑动架2,滑动架2上固定设有伺服电机a21,伺服电机a21的一端设有用于对工件夹持的限位块22,滑动架2的一侧位于机床底座1上方设有可朝向滑动架2位移靠近或远离的调节架51,调节架51上嵌合设有可滑动并调整刀具高度及位置的滑板53,滑板53上设有可转动的用于调整刀具姿态的刀具安装座55,刀具安装座55的侧面设置有可转动的刀具安装架56,刀具安装架56的侧壁贯穿设有用于刀具安装的刀具驱动轴57,车刀、插刀以及滚刀等不同类型的刀具可安装在刀具驱动轴57上,刀具驱动轴57通过伺服电机驱动转动,带动刀具转动对工件进行加工使得工件形成双联齿轮,各个不同规格的刀具分别安装在刀具驱动轴57上,对在限位块22中夹持的齿轮工件进行加工处理。
38.具体的,机床底座1上表面为斜坡式结构,滑动架2的底端位于机床底座1的上表面开设有纵向的滑槽,滑动架2底端沿着滑槽向下延伸,位于滑槽延伸方向在机床底座1背面贯穿设置有伸缩杆a23,伸缩杆a23的输出轴与滑动架2底端连接并驱动滑动架2在机床底座1上位移,本实施例中机床底座1的斜坡式结构更便于将机床上的碎屑以及冷却液排出,避免碎屑堆积在机床上。
39.具体的,机床底座1上表面沿着水平方向设置有朝向滑动架2的导向轨a3,导向轨a3上设有可滑动的同步板31,同步板31顶端设置有可高度调整的抬升架34,抬升架34的侧
壁安装设有伺服电机b35,伺服电机b35的输出轴上转动连接设有伺服电机c4,伺服电机c4的输出轴上套设有加工辊41,本实施例中加工辊41用于对齿轮工件进行进一步的辅助加工,提升齿轮工件加工时的稳定性。
40.具体的,加工辊41的一端外壁一体成型有滚刀管42,加工辊41异于滚刀管42的一端套设有飞边打磨管43,加工辊41异于伺服电机c4的一端开设有用于对齿轮进行限位的嵌合槽44,本实施例中飞边打磨管43可以为对齿轮工件进行表面抛光打磨作业的构件即可。
41.具体的,任一个导向轨a3内侧沿着导向轨a3的设置方向设有可沿着自身轴向转动的丝杠,丝杠外壁螺纹套设有滑动块,同步板31的底端固定设置有滑块32,滑动块与滑块32固定连接,丝杠转动过程中调整滑动块和滑块32位移,进而带动同步板31位移,本实施例中丝杠结构具备更精密的位移量,更便于滑块32进行更精密的位移。
42.具体的,抬升架34中向下贯穿设置有抬升气缸a36,抬升气缸a36的底端与同步板31连接,同步板31的上表面四角处设置有稳定杆33,抬升架34底面开设有容纳稳定杆33的凹槽,本实施例中抬升气缸a36可以有效的提升抬升架34的高度,便于加工辊41更好的与齿轮工件接触,更便于对齿轮工件进行辅助加工。
43.具体的,位于机床底座1的上表面平行于导向轨a3的一侧设有导向轨b5,调节架51在导向轨b5上滑动,调节架51位移方式与同步板31位移方式一致,本实施例中位移方式一致的同步板31与调节架51更便于工作人员操作设备。
44.具体的,调节架51的一端连接设有伸缩杆b52,伸缩杆b52的输出轴与滑板53连接,推动滑板53在调节架51上纵向位移,本实施例中所公开的滑板53安装倾斜度是与机床底座1上表面倾斜度一致的斜坡角度。
45.滑板53上表面固定设有伺服电机d54,刀具安装座55设置在伺服电机d54的输出轴上,本实施例中伺服电机d54可以驱动刀具安装座55转动,进而调整刀具安装架56的姿态。
46.具体的,刀具安装座55的侧壁固定设有伺服电机,刀具安装架56设置在伺服电机的输出轴上,通过输出轴驱动转动,若干个刀具驱动轴57沿着圆周方向设置在刀具安装架56上,本实施例中的刀具安装架56上公开有四个刀具驱动轴57,但是实际上并不局限于四个,工作人员可以根据自身需求更换不同规格的刀具安装架56,进而可以获取到所需的数量。
47.具体的,机床底座1的上表面均匀开设有排液孔11,排液孔11的下方位于机床底座1中开设有盛液腔15,盛液腔15底端设置有排液管16,盛液腔15中嵌合设置有盛料架12,盛料架12底面均匀开设有过滤孔14,盛料架12的一端从机床底座1侧面伸出,盛料架12中设置有用于对从机床底座1上滑落液体导向的导液坡13,本实施例中的盛料架12与机床底座1为分体式结构,且盛料架12为抽屉式结构,可以从机床底座1中抽出,便于工作人员对盛料架12残留的碎屑进行处理。
48.本发明的工作原理及使用流程:机床使用过程中工作人员先将待加工的齿轮工件固定在伺服电机a21的输出端,并通过限位块22完成固定,伺服电机a21运行过程中通过输出轴的转动带动齿轮工件转动,工作人员要将齿轮工件加工成双联齿轮时,可以先进行齿轮轴心通孔的加工,在此加工步骤过程中,工作人员先启动伸缩杆a23,通过伸缩杆a23的伸缩使得滑动架2在机床底座1上滑动,进而调整滑动架2在机床底座1上的纵向位置,同时使得限位块22中夹持的工件位置改变。
49.该机床使用时工作人员还通过伺服电机驱动导向轨b5内侧设置的丝杠转动,进而带动调节架51在导向轨b5上沿着导向轨b5的设置方向进行水平位移,调节架51水平位移时伸缩杆b52通电运行可通过自身伸缩杆的伸长或收缩,带动滑板53在调节架51上进行纵向位移,进而调整刀具驱动轴57水平位置以及自身高度。
50.工作人员启动伺服电机d54时,伺服电机d54可以带动刀具安装座55在滑板53上转动,进而调整刀具驱动轴57的角度,使得刀具驱动轴57的姿态可以保持着与工件设置方向平行或者与工件设置方向垂直。
51.刀具安装架56上向外延伸设置有若干个刀具驱动轴57,工作人员可以将合适大小规格的钻孔刀具固定安装到一个刀具驱动轴57上,当刀具驱动轴57的设置方向与工件设置方向保持平行,且刀具驱动轴57上的刀具与工件的中心轴处在同一条直线上时,伺服电机a21带动工件转动,此时刀具驱动轴57上的刀具对工件中心轴处进行钻孔加工,调节架51在导向轨b5上滑动位移并调整刀具的进给量,使得齿轮工件的中心轴上的通孔完成加工。
52.当工件的中心轴通孔加工完成,之后工作人员使得调节架51在导向轨b5上逆向位移,使得调节架51朝着伺服电机a21远离的方向位移,此时刀具从齿轮工件的中心轴上的通孔处分离,之后刀具安装架56通过伺服电机驱动并调整使得刀具安装架56上的下一个工位的刀具驱动轴57到达齿轮工件中心轴处,此个刀具驱动轴57工位上的刀具设置为插销槽开槽刀具,刀具驱动轴57可以通过伺服电机驱动转动,使得插销槽开槽刀具转动,调节架51此时在导向轨b5上位移,朝向伺服电机a21靠近,使得插销槽开槽刀具贴在齿轮工件的中心轴上的通孔侧壁位移,使得通孔侧壁开设出一个插销槽。
53.当齿轮工件的中心轴通孔的插销槽加工完成,之后工作人员使得调节架51在导向轨b5上逆向位移,使得调节架51朝着伺服电机a21远离的方向位移,此时刀具从工件的中心轴上的通孔处分离,之后刀具安装架56通过伺服电机驱动并调整使得刀具安装架56上的下一个工位的刀具驱动轴57到达齿轮工件的外壁处,此个刀具驱动轴57工位上的刀具设置为切削刀,伺服电机a21通电运行时带动齿轮工件转动,此时伸缩杆b52运行调整滑板53的高度,同时使得刀具驱动轴57上的刀具高度改变,此时刀具驱动轴57上的刀具与高度转动的齿轮工件外壁接触,使得齿轮工件的一端直径减小,此时使得双联齿轮的小齿轮外型尺寸成型。
54.当小齿轮的外型尺寸加工好之后,工作人员也可以调整调节架51的位置,以及刀具驱动轴57上切削刀的位置,再通过伺服电机a21驱动齿轮工件转动,使得大齿轮的外型尺寸完成加工,此时工件的外形被加工成多个同轴的空心圆柱体。
55.工作人员使得调节架51与伺服电机a21远离,之后再使得伺服电机d54转动并调整刀具驱动轴57的姿态,使得刀具驱动轴57的姿态为与工件垂直姿态,此时工作人员使刀具安装架56通过伺服电机驱动,并使得刀具安装架56上再下一个工位的刀具驱动轴57到达齿轮工件的外壁处,此个刀具驱动轴57工位上的刀具设置为滚刀,滚刀在调节架51的位移下,以及滑板53的位移下,调整与齿轮工件的位置,且滚刀可通过刀具驱动轴57上连接的伺服电机驱动转动,此时伺服电机a21也驱动工件转动,滚刀运行对对转动中的齿轮工件侧壁进行齿轮齿纹开槽加工。
56.若双联齿轮的大齿轮的齿规格与小齿轮齿规格一致时,则不需要调整刀具驱动轴57的工位,直接调整调节架51与伺服电机a21的相对位置,即可通过滚刀对小齿轮以及大齿
轮进行齿纹开槽加工。
57.若双联齿轮的大齿轮的齿规格与小齿轮齿规格不一致时,则需要使用两个不同规格的滚刀对小齿轮以及大齿轮的齿纹进行开槽加工,工作人员只需要使两个不同规格的滚刀分别设置在两个刀具驱动轴57上,在调节架51远离伺服电机a21时调整刀具安装架56角度,即可对不同的滚刀进行切换,从而便于对不同规格的齿轮进行开槽加工。
58.工作人员在操作过程中也可以调整同步板31的位置,同步板31在导向轨a3上通过丝杠转动驱动,进而与伺服电机a21相靠近或者远离,伺服电机c4输出轴上的加工辊41可以对齿轮进行辅助加工。
59.齿轮工件通过切削刀或者滚刀进行加工,工件的表面会出现毛刺或者飞边,此时还需要去除,伺服电机c4运行时驱动加工辊41转动,加工辊41带动飞边打磨管43同步的转动,飞边打磨管43可以对齿轮工件的外侧表面进行打磨处理,使得工件外表面的毛刺或者飞边去除,伺服电机b35可以调整伺服电机c4的方向,进而调整加工辊41的方向,便于加工辊41在齿轮工件外侧不同的角度对齿轮进行辅助加工。
60.滚刀管42也可以作为滚刀对齿轮工件进行加工,便于齿轮外壁形成不同规格的齿轮槽。
61.当齿轮工件外侧表面的齿轮加工完毕之后,工作人员可以调整加工辊41的角度,使得嵌合槽44可以嵌套在小齿轮上,使得齿轮工件在之后的切削、裁切操作过程中保持稳定。
62.齿轮工件在进行切削、裁切操作时,刀具驱动轴57上的切削刀与伺服电机a21上的齿轮工件保持着垂直姿态,伺服电机a21驱动着齿轮工件转动,刀具驱动轴57上的切削刀通过调节架51的水平位移,以及滑板53的纵向位移调整位置,对大齿轮与小齿轮之间的间隙进行加工,同时对大齿轮尾端的工件进行切断,使得齿轮结构与工件结构分离,此时小齿轮的一端嵌合在嵌合槽44中,保持着齿轮结构的稳定,避免被切除的齿轮结构飞出。
63.若小齿轮与大齿轮间距较短时,因滚刀对小齿轮加工时施加的为切线方向的剪切力,滚刀对小齿轮就不易进行完全的滚齿加工,在小齿轮靠近大齿轮的一端则会出现部分滚刀无法加工区域,就需要工作人员在进行小齿轮初步滚刀加工以及大齿轮滚刀加工之后,再采用切削刀安装在刀具驱动轴57上,并使得刀具驱动轴57通过伺服电机驱动,此时伺服电机a21带动齿轮缓慢的转动,刀具驱动轴57带动切削刀对小齿轮的齿纹进行逐个的补齐,此处可以参阅说明书附图10。
64.本机床使用过程中,工作人员可以安装冷却液喷头,通过冷却液喷头喷头喷出冷却液,对齿轮工件的加工区域进行冷却,避免工件加工时过热,冷却液经过加工区域冷却之后在重力作用下滴落到机床底座1上,并通过排液孔11滑落到盛液腔15中被收集,最终通过排液管16排出并完成回收;本技术方案中增设有可抽拉取出的盛料架12,盛料架12用于对冷却液中的碎屑进行过滤,避免大颗粒的碎屑坠入盛液腔15中并堵塞排液管16,机床底座1的斜坡结构更便于冷却液以及碎屑滑落,避免碎屑堆积在机床底座1上造成机床底座1上的动作部件动作不灵敏,盛料架12中的导液坡13便于对液体及碎屑进行导向。
65.在本专利的描述中,需要理解的是,术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为
基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本专利和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本专利的限制。
66.本专利中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;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,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
67.以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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