《一种螺旋锥齿轮加工机床》的目的在于克服2011年前技术存在的上述缺陷,提出一种结构简单,稳定性及可靠性好、效率高、占地面积小、防护与排屑容易,工件和刀具的装卸方便的螺旋锥齿轮加工机床。
《一种螺旋锥齿轮加工机床》是采用下述技术方案实现的,一种螺旋锥齿轮加工机床,包括床身,立柱,水平滑台,刀具箱,所述立柱坐装在所述床身上,在所述立柱上设有一个开口朝下的U形通槽,所述U形通槽的宽度、深度、厚度方向依次定义为空间笛卡尔直角坐标系的Y轴、Z轴、X轴方向;
在所述U形通槽内设有至少一根轴线与所述X轴方向平行并可绕自身轴线回转的第一直线驱动轴;在所述第一直线驱动轴上安装有第一回转轴箱体,所述第一直线驱动轴驱动所述第一回转轴箱体沿所述X轴方向作直线运动;
在所述立柱上设有至少一根轴线与所述Y轴方向平行并可绕自身轴线回转的第二直线驱动轴;所述水平滑台安装在所述第二直线驱动轴上,所述第二直线驱动轴驱动所述水平滑台沿所述Y轴方向作直线运动;
在所述水平滑台上设有至少一根轴线与所述Z轴方向平行并可绕自身轴线回转的第三直线驱动轴;所述刀具箱安装在所述第三直线驱动轴上,所述第三直线驱动轴驱动所述刀具箱沿所述Z轴方向作直线运动。
《一种螺旋锥齿轮加工机床》中,所述第一回转轴箱体内设置有回转机构,所述回转机构驱动设于所述第一回转轴箱体中的第一回转轴转动,所述第一回转轴的一端设有工件箱;所述回转机构内设有驱动装置;所述驱动装置选自力矩电机、齿轮传动机构、曲柄连杆传动机构、蜗轮蜗杆传动机构中的一种。
《一种螺旋锥齿轮加工机床》中,所述工件箱上设有一根轴线与所述第一回转轴的轴线垂直的工件主轴,所述工件主轴的一端设有安装被加工工件的工件承载台,另一端或中间位置与设于工件箱中的工件主轴的驱动装置连接。
《一种螺旋锥齿轮加工机床》中,在所述U形槽的槽中设有两根轴线方向与X轴方向平行的所述第一导向导轨,所述第一回转轴箱体通过其底面设置的第一导向槽与所述第一导向导轨匹配接触实现沿Z轴方向的支撑及Y轴方向的定位并提供所述第一回转轴箱体沿所述X轴方向作直线运动的导向。
《一种螺旋锥齿轮加工机床》中,在所述立柱上设有轴线方向与所述Y轴方向平行的第二导向导轨,所述水平滑台通过其一个侧面设置的导向槽与所述第二导向导轨匹配接触实现沿Z轴方向的支撑定位并提供所述水平滑台沿所述Y轴方向作直线运动的导向。
《一种螺旋锥齿轮加工机床》中,在所述水平滑台上设有轴线方向与所述Z轴方向平行的第三导向导轨,所述刀具箱通过其一个侧面设置的导向槽与所述第三导向导轨匹配接触实现沿Y轴方向的定位并提供所述刀具箱沿所述Z轴方向作直线运动的导向。
《一种螺旋锥齿轮加工机床》中,所述刀具箱上设有一根轴线与所述第三驱动轴的轴线平行的刀具主轴,所述刀具主轴的一端设有安装刀具的刀具座,另一端或中间位置与设于刀具箱中的刀具主轴的驱动装置连接。
《一种螺旋锥齿轮加工机床》中,在所述第一回转轴箱体上与所述工件箱之间设有静压辅助支撑。
《一种螺旋锥齿轮加工机床》的技术原理是,螺旋锥齿轮在加工过程中,其齿面的形成取决于刀具和工件的相对运动,而刀具与工件的相对位置完成由三个直线驱动轴,即第一直线驱动轴、第二直线驱动轴、第三直线驱动轴和三个转动轴,即第一回转轴、刀具主轴、工具主轴来确定,六轴的设定只要保证刀具和工件能处于任何需要的相对位置即可。该发明在研究了三个直线驱动轴和三个回转轴的各种可能的设定方式并分析其优缺点后确定。该发明加工螺旋锥齿轮的过程是:
1、在刀具箱(6)的刀具主轴上安装好刀具,在工件箱(3)的工件主轴上安装好螺旋锥齿轮,启动程序后计算机首先控制第一回转轴转动,带动工件箱(3)绕第一回转轴回转一个角度,回转角度的大小就是螺旋锥齿轮刚开始加工时的轮坯安装角。
2、计算机控制第一回转轴箱体(19)沿X轴运动、水平滑台(9)沿Y轴运动,刀具箱(6)沿Z轴运动,将刀具快速移动到齿轮加工的启始位置,刀具按给定的速度回转,如湿切需要开启冷却液。
3、在程序控制下,第一直线驱动轴、第二直线驱动轴、第三直线驱动轴、刀具主轴、工件主轴五轴联动使刀具和被加工工件做啮合的展成运动以加工出齿面。
4、一个齿槽加工好之后,刀具箱沿Z轴方向上升使被加工工件与刀具脱离接触,工件主轴旋转使齿轮分度到第二个轮齿加工的起始位置,然后X、Y、Z、B各轴在不发生干涉的原则下快速退回到齿轮加工的起始位置。
5、加工第二个齿槽,如此循环往复,直到加工完成所有的轮齿。
6、各轴都回到原始位置,(工作门打开后)工作人员取下加工好的齿轮并换上待加工的齿轮。
7、如果是数控磨齿机,在预备时间或加工过程中还要利用砂轮修整器来修整砂轮。
1、第一回转轴回转台可采用力矩电机或齿轮传动机构、曲柄连杆传动机构、蜗轮蜗杆传动机构等常用精密回转台驱动方式驱动;
2、第一回转轴通过旋转±90°来实现螺旋锥齿轮的左右旋加工,此方法大大缩短了X轴的行程。
3、立柱的固定不动,确保了机床的高刚性。
4、机床在加工左、右旋螺旋锥齿轮时,其加工点不再分布在工件的上下位置,而是分布在工件的左右位置,这样使得机床的加工点在高度方向始终保持很低的位置,且此位置刚性好、易排屑、易观察,是机床的最优加工点。
5、机床设计为立式结构,Z轴行程、X轴行程相当短,这也使得机床结构紧凑,占地面积小。
6、由于X轴向前移动,装卸工件时操作人员与工件可以实现0距离装卸,非常方便。
7、机床总体布局采用立式结构,工件和刀具的装卸很方便,而且工件便于实现机械手自动装卸;
8、设备造价降低、性能稳定、可靠;加工的切屑直间落在机床排屑槽内,容易排屑并且容易于实现干切削;
9、整机零件少,工艺性能好,占地面积小,防护容易,造型美观。