專利名稱：一種四聯(lián)動(dòng)環(huán)面蝸桿數(shù)控車磨復(fù)合機(jī)床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，有關(guān)加工環(huán)面蝸桿的機(jī)床，包含其車削和磨削方 法，具體的說是一種四聯(lián)動(dòng)環(huán)面蝸桿數(shù)控車磨復(fù)合機(jī)床。
背景技術(shù)：
國(guó)內(nèi)專利公開號(hào)CN1907615A，公開了一種能虛擬中心距的環(huán)面蝸桿數(shù)控機(jī)床，該 機(jī)床具有如下四個(gè)可聯(lián)動(dòng)坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)主軸(工件)繞自身軸線的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)A(平行于Z)，工 具臺(tái)在水平面內(nèi)的兩相互垂直的平移運(yùn)動(dòng)X、Z，工具臺(tái)繞自身軸線OJ垂直于TL平面)的 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)Y。工具臺(tái)一方面與主軸A按要求的傳動(dòng)比I = Α/γ自轉(zhuǎn)，一方面通過X、Z聯(lián)動(dòng)， 繞一虛擬的圓心(即環(huán)面蝸桿的成形圓圓心)公轉(zhuǎn)作圓弧運(yùn)動(dòng)，因而實(shí)現(xiàn)以小中心距的機(jī) 床加工大中心距凹、凸環(huán)面蝸桿。造價(jià)降低，結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小。該機(jī)床配以不同的附 件，可分別用于車削、銑削、磨削加工，功能強(qiáng)。但其主軸為普通伺服軸，無法進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)， 也就無法進(jìn)行蝸桿毛坯除螺旋面外其它尺寸的車削。國(guó)內(nèi)專利公開號(hào)CN101774029A，公開了一種環(huán)面蝸桿螺旋面的車削方法，技術(shù)方 案包括環(huán)面蝸桿(1)、車刀O)、蝸桿軸線C3)及其所在平面S，車削環(huán)面蝸桿(1)的螺旋槽 時(shí)，車刀O)的左刀尖N和右刀尖M始終在平面S內(nèi)隨車刀(2)在平行和垂直于蝸桿軸線的兩個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)，根據(jù)理論計(jì)算，得到環(huán)面蝸桿(1)螺旋槽的左、右側(cè)螺旋面，從環(huán)面 蝸桿(1)的齒頂環(huán)面到齒根環(huán)面沿環(huán)面徑向分層和從環(huán)面蝸桿(1)螺旋槽的一側(cè)螺旋面 上點(diǎn)到另一側(cè)螺旋面上點(diǎn)沿該環(huán)面切向分層車削，車削出環(huán)面蝸桿(1)的螺旋槽及其螺旋 面。解決了在數(shù)控車床上車削環(huán)面蝸桿螺旋面的問題。但該方法需要在具備C功能的車床 上進(jìn)行，而且僅僅解決了螺旋面毛坯的粗加工問題，為了精確成型還需要用到專用磨床。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目地在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)新穎、能進(jìn)行高速車 削的四聯(lián)動(dòng)環(huán)面蝸桿數(shù)控車磨復(fù)合機(jī)床。為實(shí)現(xiàn)上述目的，設(shè)計(jì)一種四聯(lián)動(dòng)環(huán)面蝸桿數(shù)控車磨復(fù)合機(jī)床，包括機(jī)床體和控 制系統(tǒng)，其特征在于由1床身、2主軸箱、3主軸電機(jī)、4主軸編碼器、5主軸、6卡盤、7環(huán)面蝸 桿、8磨頭、9液壓尾座、IOZ軸伺服電機(jī)、11大托板、12X向?qū)к墶?3X向滾珠絲杠、14數(shù)控轉(zhuǎn) 臺(tái)、15小托板、16Z向?qū)к墶?7Z向滾珠絲杠、18Y軸伺服電機(jī)、19X軸伺服電機(jī)、20磨頭電機(jī)、 21砂輪，以及刀架底板、數(shù)控刀架等元件組成；所述的主軸電機(jī)3通過同步帶驅(qū)動(dòng)主軸5和 環(huán)面蝸桿7繞C軸轉(zhuǎn)動(dòng)，Z軸伺服電機(jī)10通過同步帶驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠17帶動(dòng)大托11板沿Z 向?qū)к?6移動(dòng)，X軸伺服電機(jī)19通過聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠13帶動(dòng)小托板15沿X向?qū)к?12移動(dòng)，Y軸伺服電機(jī)18通過齒輪驅(qū)動(dòng)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)14繞Y軸旋轉(zhuǎn)，數(shù)控刀架或磨頭固聯(lián)在數(shù) 控轉(zhuǎn)臺(tái)上，磨頭電機(jī)20通過同步帶帶動(dòng)砂輪21繞自身B軸轉(zhuǎn)動(dòng)，手輪搖動(dòng)使砂輪及電機(jī)一 起繞A軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述的X、A軸平行，Z、C軸平行，X、Y、Z三軸符合右手笛卡爾坐標(biāo)系。環(huán)面蝸桿螺旋面的車削方法為在通過蝸桿軸心線且垂直于蝸輪軸心線的中間平面內(nèi)蝸桿齒根圓弧半徑Rfl、蝸桿齒頂圓弧半徑Ral，基圓半徑rb，移動(dòng)車刀使頂刃右端點(diǎn) 與M點(diǎn)相接觸。根據(jù)傳動(dòng)比關(guān)系當(dāng)車刀以Ral為半徑進(jìn)行圓插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)時(shí)由M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn) 時(shí)，蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)角度為角M02E乘以傳動(dòng)比i，這樣就形成了一條螺旋線。根據(jù)環(huán)面蝸桿成型 原理，切削刃要與基圓相切，退刀后再回到M點(diǎn)沿匪方向進(jìn)刀到P點(diǎn)，然后以R為半徑進(jìn)行 圓弧插補(bǔ)，運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)時(shí)，為了保證切削刃的連線與基圓相切，蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為角P02Q乘 以傳動(dòng)比i，這樣就形成了另一條螺旋線。退刀后再回到P點(diǎn)沿MP方向進(jìn)刀，進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn) 動(dòng)形成另一條螺旋線，當(dāng)切削半徑達(dá)到Rfl時(shí)即完成蝸桿右側(cè)齒面的粗車。移動(dòng)車刀到E 點(diǎn)，使車刀左側(cè)頂刃與E點(diǎn)重合，轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)面蝸桿一定角度，使此時(shí)基圓左側(cè)垂直于蝸桿軸線 的切線與蝸桿軸截面上左側(cè)齒面重合，同右側(cè)齒面一樣沿EQ方向進(jìn)刀，進(jìn)行左側(cè)齒面的切 削。環(huán)面蝸桿的磨削方法時(shí)調(diào)整X、Z、Y軸位置使砂輪產(chǎn)形面與基圓相切，然后轉(zhuǎn)動(dòng)C 軸使蝸桿齒面與砂輪產(chǎn)形面相切。數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)角度Q1，同時(shí)X、Z兩軸進(jìn)行同轉(zhuǎn)向的插補(bǔ) 運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)角度Q2，與此同時(shí)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)角度Q3，完成環(huán)面蝸桿的精車或磨削加工。其中Ql =Q2 = Q3/i。所述的X、Z兩軸聯(lián)動(dòng)加主軸高速旋轉(zhuǎn)進(jìn)行環(huán)面蝸桿除螺旋面外的其他表面的加工。所述的X、Z、C三軸聯(lián)動(dòng)進(jìn)行環(huán)面蝸桿螺旋面的直進(jìn)法粗車，車削螺旋面時(shí)刀體始 終垂直于蝸桿軸線。所述的X、Z、C三軸聯(lián)動(dòng)進(jìn)行環(huán)面蝸桿螺旋面的直進(jìn)法粗車，粗車時(shí)沿Z向移動(dòng)的 距離不變，蝸桿起始位置不變，轉(zhuǎn)動(dòng)角度在變。 所述的X、Z、C三軸聯(lián)動(dòng)進(jìn)行環(huán)面蝸桿螺旋面的直進(jìn)法粗車，用切斷刀先切削蝸桿 的一個(gè)側(cè)螺旋面，再加工其另一個(gè)側(cè)螺旋面。所述的X、Y、Z、C四聯(lián)動(dòng)功能進(jìn)行基于成型原理的直廓環(huán)面蝸桿的精車或包絡(luò)環(huán) 面蝸桿的磨削。所述的X、Y、Z、C四聯(lián)動(dòng)功能進(jìn)行環(huán)面蝸桿的精車或磨削加工時(shí)蝸桿中心距不受 實(shí)際中心距的限制，可以加工中心距50到800的蝸桿。所述的X、Y、Z、C四聯(lián)動(dòng)功能進(jìn)行環(huán)面蝸桿的精車或磨削加工時(shí)，一次裝夾即可完 成兩側(cè)齒面的切削、修型及入口出口的倒坡修緣。所述的X、Y、Z、C四聯(lián)動(dòng)功能進(jìn)行環(huán)面蝸桿的磨削加工時(shí)蝸桿起始位置在變，轉(zhuǎn)動(dòng) 方向始終不變。所述的X、Y、Z、C四聯(lián)動(dòng)功能進(jìn)行環(huán)面蝸桿的磨削加工時(shí)更換不同的砂輪后可以 加工平面包絡(luò)和漸開線包絡(luò)環(huán)面蝸桿。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、新穎，操作方便、安全，加工效率高、范圍 廣。另外可進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，車削磨削在同一臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行，功能全，具有較高的可靠性和較 強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)能力，傳動(dòng)精度及加工精度更精確。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖[0020]圖2為本實(shí)用新型的俯視圖圖3為本實(shí)用新型的左視圖圖4為本實(shí)用新型的螺旋面車削原理圖圖5為本實(shí)用新型的螺旋面磨削原理圖附圖中1床身、2主軸箱、(空格)3主軸電機(jī)、4主軸編碼器、5主軸、6卡盤、7環(huán)面 蝸桿、8磨頭、9液壓尾座、IOZ軸伺服電機(jī)、11大托板、12X向?qū)к墶?3X向滾珠絲杠、14數(shù)控 轉(zhuǎn)臺(tái)、15小托板、16Z向?qū)к墶?7Z向滾珠絲杠、18Y軸伺服電機(jī)、19X軸伺服電機(jī)、20磨頭電 機(jī)、21砂輪
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，這種制造技術(shù)對(duì)本領(lǐng)域 技術(shù)人來說是十分清楚的。以中心距A = 125，蝸桿頭數(shù)2，傳動(dòng)比i = 20. 5蝸桿包圍蝸輪齒數(shù)4. 5軸向模數(shù) m = 4. 927，蝸桿齒根圓弧半徑105. 43，蝸桿齒頂圓弧半徑97. 55，蝸桿工作部分長(zhǎng)度62，基 圓直徑78、全齒高7. 88的右旋平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿為例。除蝸桿螺旋面外其他尺寸先切削到位。螺旋面粗加工右側(cè)齒面時(shí)，采用切斷刀頂 刃的寬度為5，小于齒根槽寬7. 19，大于齒頂槽寬的一半4. 44。在蝸桿外面與基圓垂直處進(jìn) 刀，轉(zhuǎn)到蝸桿齒面外部與基圓垂直處退刀。由于蝸桿工作部分長(zhǎng)度小于基圓直徑，所以避免 了在蝸桿上出現(xiàn)接刀刀痕。每次轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)計(jì)算從起刀點(diǎn)到退刀點(diǎn)刀尖走圓弧插補(bǔ)時(shí)轉(zhuǎn)過的角 度乘以傳動(dòng)比即蝸桿需要同時(shí)轉(zhuǎn)過的角度。刀架沿X正向退出蝸桿齒面，蝸桿沿逆時(shí)針繼 續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度到下次加工時(shí)起刀位置，這樣避免了蝸桿反轉(zhuǎn)產(chǎn)生的反向誤差，同時(shí)使每 次切削時(shí)開始時(shí)蝸桿角度位置固定。刀架繼續(xù)移動(dòng)到上次的起刀點(diǎn)然后沿垂直于X方向進(jìn) 刀0. 02，然后再計(jì)算需要轉(zhuǎn)過的角度重新進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，總進(jìn)刀量為7. 35，切削次數(shù)為368 次。右側(cè)加工完成后刀架沿Z負(fù)方向移動(dòng)(基圓直徑減去頂刃寬度)，以同樣的方式切削左 側(cè)齒面。磨削加工時(shí)，取下數(shù)控刀架及底板，安裝磨頭。調(diào)整砂輪產(chǎn)形面傾角為13. 00°，然 后移動(dòng)大小托板、轉(zhuǎn)動(dòng)回轉(zhuǎn)臺(tái)到指定位置，調(diào)整C軸轉(zhuǎn)角，使砂輪產(chǎn)形面與蝸桿右側(cè)齒面相 切。對(duì)刀完成后接著進(jìn)行四軸聯(lián)動(dòng)的磨削運(yùn)動(dòng)。加工指令為G02 G18 U#1 V#2 ff#3 A#4 I#5 K#6 F#7其中蝸桿轉(zhuǎn)過角度#4 = Q3，X、Z兩軸進(jìn)行逆圓插補(bǔ)移動(dòng)距離分別為#1、#2，其合 成運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)過角度為Q2 = Q1，與此同時(shí)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)磨頭逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)角度#2 = Ql0磨削完 一次后，數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)沿X方向退出，然后執(zhí)行GOl V-#2 Z#8 A#9 F#7其中#8為蝸桿磨削起始時(shí)Z向位置，#9為蝸桿繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，其與#4同號(hào)，這其 中已經(jīng)通過宏程序運(yùn)算使C軸進(jìn)給了 0.3°。然后蝸桿沿X方向運(yùn)動(dòng)到起刀點(diǎn)再次進(jìn)行磨 削。每次磨削過程中各軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度為固定值，除C軸外其它軸起刀點(diǎn)位置固定。磨削完成 后調(diào)用修型、入口修緣、出口修緣子程序進(jìn)行相應(yīng)的加工。對(duì)多頭蝸桿C軸轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的角度 重復(fù)進(jìn)行即可，對(duì)其它軸無影響。待一側(cè)加工到位后調(diào)整磨頭角度為167. 00°，移動(dòng)到蝸桿 左端再次對(duì)刀后進(jìn)行左側(cè)面的磨削。左側(cè)齒面同樣進(jìn)行修型和修緣，這樣就完成了整個(gè)齒面的加工。
權(quán)利要求1. 一種四聯(lián)動(dòng)環(huán)面蝸桿數(shù)控車磨復(fù)合機(jī)床，包括機(jī)床體和控制系統(tǒng)，其特征在于由床 身(1)、主軸箱(2)、主軸電機(jī)(3)、主軸編碼器(4)、主軸(5)、卡盤(6)、環(huán)面蝸桿(7)、磨頭 (8)、液壓尾座(9)、Z軸伺服電機(jī)(10)、大托板(11)、X向?qū)к?12)、X向滾珠絲杠(13)、數(shù)控 轉(zhuǎn)臺(tái)(14)、小托板(15)、Z向?qū)к?16)、Z向滾珠絲杠(17)、Y軸伺服電機(jī)(18)、X軸伺服電 機(jī)(19)、磨頭電機(jī)(20)、砂輪(21)，以及刀架底板、數(shù)控刀架元件組成；所述的主軸電機(jī)(3) 通過同步帶驅(qū)動(dòng)主軸(5)和環(huán)面蝸桿(7)繞C軸轉(zhuǎn)動(dòng)，Z軸伺服電機(jī)(10)通過同步帶驅(qū)動(dòng) 滾珠絲杠(17)帶動(dòng)大托板(11)沿Z向?qū)к?16)移動(dòng)，X軸伺服電機(jī)(19)通過聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng) 滾珠絲杠(13)帶動(dòng)小托板(15)沿X向?qū)к?12)移動(dòng)，Y軸伺服電機(jī)(18)通過齒輪驅(qū)動(dòng)數(shù) 控轉(zhuǎn)臺(tái)(14)繞Y軸旋轉(zhuǎn)，數(shù)控刀架或磨頭固聯(lián)在數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)上，磨頭電機(jī)(20)通過同步帶帶 動(dòng)砂輪(21)繞自身B軸轉(zhuǎn)動(dòng)，手輪搖動(dòng)使砂輪及電機(jī)一起繞A軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述的X、A軸平行， Z、C軸平行，X、Y、Z三軸符合右手笛卡爾坐標(biāo)系。
專利摘要本實(shí)用新型涉及機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種四聯(lián)動(dòng)環(huán)面蝸桿數(shù)控車磨復(fù)合機(jī)床，其特征在于主軸電機(jī)3通過同步帶驅(qū)動(dòng)主軸5和環(huán)面蝸桿7繞C軸轉(zhuǎn)動(dòng)，Z軸伺服電機(jī)10通過同步帶驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠17帶動(dòng)大托11板沿Z向?qū)к?6移動(dòng)，X軸伺服電機(jī)19通過聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠13帶動(dòng)小托板15沿X向?qū)к?2移動(dòng)，Y軸伺服電機(jī)18通過齒輪驅(qū)動(dòng)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)14繞Y軸旋轉(zhuǎn)，數(shù)控刀架或磨頭固聯(lián)在數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)上，磨頭電機(jī)20通過同步帶帶動(dòng)砂輪21繞自身B軸轉(zhuǎn)動(dòng)，手輪搖動(dòng)使砂輪及電機(jī)一起繞A軸轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、新穎，操作方便、安全，加工效率高、范圍廣。另外可進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，車削磨削在同一臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行，功能全，具有較高的可靠性和較強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)能力，傳動(dòng)精度及加工精度更精確。
文檔編號(hào)B23F13/00GK201906895SQ201020684550
公開日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者和法洋, 張恕遠(yuǎn), 李展山, 李開衛(wèi), 陳守強(qiáng), 陳廷成, 黎亞元, 黎帆 申請(qǐng)人:上海合縱重工機(jī)械有限公司