專利名稱：加工平面二次包絡(luò)蝸桿的四軸聯(lián)動數(shù)控車床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種金屬加工設(shè)備，具體地說是一種適用于平面二次包絡(luò)蝸桿切削加工的四軸聯(lián)動數(shù)控車床。
背景技術(shù)：
隨著以傳遞空間交錯的兩軸之間的運動和動力的蝸輪蝸桿的大面積應(yīng)用，蝸桿的需求不斷增加，對于分度用的蝸輪副，其精度和運動精度都直接影響著使用的精度和壽命。在精度和承載能力中，普通的圓柱蝸桿在嚙合關(guān)系、結(jié)構(gòu)和調(diào)整方面越來越不能滿足高精度的要求，而平面二次包絡(luò)蝸桿正在逐漸取代普通的圓柱蝸桿，在高精度傳動，高精度分度以及高承載能力方面的應(yīng)用越來越廣泛，但是平面二次包絡(luò)蝸桿的加工設(shè)備并沒有為多數(shù) 公司大量制造，加工設(shè)備的成本較高。以往平面二次包絡(luò)蝸桿的加工制造大都選擇在普通車床上改制，或者使用一些專機，或者用滾齒機進行滾制，上述設(shè)備的加工不僅費時費力，而且效率很低，工件精度無法保證，粗糙度很難達到要求。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種適用于平面二次包絡(luò)蝸桿切削加工的四軸聯(lián)動數(shù)控車床，其結(jié)構(gòu)巧妙合理，能夠大大提高平面二次包絡(luò)蝸桿的加工效率、加工精度和表面粗糙度。按照本實用新型提供的技術(shù)方案加工平面二次包絡(luò)蝸桿的四軸聯(lián)動數(shù)控車床，包括主軸電機、主軸傳動箱和切削加工裝置，主軸電機向主軸傳動箱輸入動力，主軸傳動箱的主軸旋轉(zhuǎn)并結(jié)合驅(qū)動切削加工裝置，其特征在于所述切削加工裝置包括C軸回轉(zhuǎn)運動機構(gòu)，其包括卡盤和尾座，所述卡盤固定在主軸傳動箱的主軸上,卡盤與工件一端連接并帶動工件旋轉(zhuǎn)；所述尾座設(shè)置在工件另一端，尾座與卡盤相配合，以夾緊工件；X軸直線運動機構(gòu)，其包括X軸滾珠絲桿、X軸伺服電機和X軸托板，X軸滾珠絲桿與X軸伺服電機的輸出軸連接，X軸托板與X軸滾珠絲桿上的螺母連接，X軸伺服電機帶動X軸滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)，使得X軸托板在X軸方向上做直線運動；Z軸直線運動機構(gòu)，其包括Z軸伺服電機、Z軸滾珠絲桿和Z軸托板，Z軸伺服電機的輸出軸與Z軸滾珠絲桿連接，Z軸托板與Z軸滾珠絲桿上的螺母連接，Z軸伺服電機帶動Z軸滾珠絲桿旋轉(zhuǎn)，使得Z軸托板在Z軸方向上做直線運動，所述X軸托板安裝在Z軸托板上;A軸回轉(zhuǎn)運動機構(gòu)，其包括回轉(zhuǎn)刀臺、刀架體、刀具和回轉(zhuǎn)伺服電機，回轉(zhuǎn)刀臺固定在X軸托板上，隨X軸托板在X軸方向上做直線運動；刀架體安裝在回轉(zhuǎn)刀臺上，刀架體通過伺服電機帶動做回轉(zhuǎn)運動；刀具固定在刀架體上，刀具隨刀架體的回轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生展成運動，對工件進行切削加工。[0010]作為本實用新型的進一步改進，所述回轉(zhuǎn)刀臺內(nèi)部安裝有蝸輪，蝸輪的回轉(zhuǎn)中心與刀架體的回轉(zhuǎn)中心相同，所述回轉(zhuǎn)伺服電機的輸出軸連接有與蝸輪相嚙合的蝸桿軸，回轉(zhuǎn)伺服電機帶動蝸桿軸旋轉(zhuǎn)，蝸桿軸驅(qū)動蝸輪和刀架體做回轉(zhuǎn)運動。作為本實用新型的進一步改進，所述主軸傳動箱上安裝有用于反饋主軸旋轉(zhuǎn)信息的主軸編碼器。作為本實用新型的進一步改進，所述主軸電機通過同步帶帶動主軸傳動箱。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點在于本實用新型結(jié)構(gòu)巧妙合理，以四軸聯(lián)動形式，讓工件和刀具模仿蝸輪蝸桿的運動軌跡，進行平面二次包絡(luò)蝸桿的切削加工，能夠大大提高平面二次包絡(luò)蝸桿的加工效率、加工精度和表面粗糙度。

圖I為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。如圖所示實施例中的四軸聯(lián)動數(shù)控車床主要由主軸電機I、皮帶輪2、主軸傳動箱3、主軸4、卡盤5、X軸滾珠絲桿6、X軸伺服電機7、X軸托板8、Z軸托板9、回轉(zhuǎn)刀臺10、 刀架體11、刀具12、Z軸伺服電機13、Z軸絲桿14、回轉(zhuǎn)伺服電機15、尾座16、工件17、蝸桿軸18、蝸輪19和主軸編碼器20等零部件構(gòu)成。如圖I所示，所述主軸電機I通過皮帶2帶動主軸傳動箱3，向主軸傳動箱3輸入動力，主軸傳動箱3的主軸4旋轉(zhuǎn)并驅(qū)動切削加工裝置。所述切削加工裝置為四軸聯(lián)動形式，共包括四個運動機構(gòu)，分別為C軸回轉(zhuǎn)運動機構(gòu)、X軸直線運動機構(gòu)、Z軸直線運動機構(gòu)和A軸回轉(zhuǎn)運動機構(gòu)，通過這四個運動機構(gòu)的相互配合聯(lián)動，完成平面二次包絡(luò)蝸桿的切削加工。所述C軸回轉(zhuǎn)運動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖I所示，其主要由卡盤5和尾座16組成，所述卡盤5固定在主軸傳動箱3的主軸4上，卡盤5與工件17 —端連接并帶動工件17旋轉(zhuǎn)；所述尾座16設(shè)置在工件17另一端，尾座16與卡盤5相配合，以夾緊工件17。所述X軸直線運動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖I所示，其主要由X軸滾珠絲桿6、X軸伺服電機7和X軸托板8組成，X軸滾珠絲桿6與X軸伺服電機7的輸出軸連接，X軸托板8與X軸滾珠絲桿6上的螺母連接，X軸伺服電機7帶動X軸滾珠絲桿6旋轉(zhuǎn)，使得X軸托板8在X軸方向上做直線運動。所述Z軸直線運動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖I所示，其主要由Z軸伺服電機13、Z軸滾珠絲桿14和Z軸托板9組成，Z軸伺服電機13的輸出軸與Z軸滾珠絲桿14連接，Z軸托板9與Z軸滾珠絲桿14上的螺母連接，Z軸伺服電機13帶動Z軸滾珠絲桿14旋轉(zhuǎn)，使得Z軸托板9在Z軸方向上做直線運動，所述X軸托板8安裝在Z軸托板9上。所述A軸回轉(zhuǎn)運動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖I所示，其主要由回轉(zhuǎn)刀臺10、刀架體11、刀具12和回轉(zhuǎn)伺服電機15組成，回轉(zhuǎn)刀臺10固定在X軸托板8上，隨X軸托板8在X軸方向上直線運動；刀架體11安裝在回轉(zhuǎn)刀臺10上，所述回轉(zhuǎn)刀臺10內(nèi)部安裝有蝸輪19，蝸輪19的回轉(zhuǎn)中心與刀架體11的回轉(zhuǎn)中心相同，所述回轉(zhuǎn)伺服電機15的輸出軸連接有與蝸輪19相嚙合的蝸桿軸18，回轉(zhuǎn)伺服電機15帶動蝸桿軸18旋轉(zhuǎn)，蝸桿軸18驅(qū)動蝸輪19和刀架體11做回轉(zhuǎn)運動；刀具12固定在刀架體11上，刀具12隨刀架體11的回轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生展成運動，對工件17進行切削加工。所述展成運動是指刀具與工件之間加工時，產(chǎn)生的嚙合運動。展成法又稱滾切法，是加工時切削工具與工件作相對展成運動，刀具和工件的瞬心線相互作純滾動，兩者之間保持確定的速比關(guān)系，所獲得加工表面就是刀刃在這種運動中的包絡(luò)面，齒輪加工中的滾齒、插齒、弟I]齒、衝齒和磨齒等均屬展成法加工。有些切削加工兼有刀尖軌跡法和成形刀具法的特點，如螺紋車削。有時又稱滾切法。另外，所述主軸傳動箱3上安裝有用于反饋主軸4旋轉(zhuǎn)信息的主軸編碼器20，以便于數(shù)控車床的自動化控制。本實用新型的工作過程和工作原理如下工作時，主軸電機I通過同步帶輪2帶動主軸傳動箱3里的軸以及主軸4和卡盤5旋轉(zhuǎn)，主軸編碼器20提供主軸4旋轉(zhuǎn)反饋信息，卡盤5和尾座16相互配合，夾持被加工的工件17兩端，實現(xiàn)工件17的回轉(zhuǎn)運動。刀具12的進給由X軸直線運動機構(gòu)、Z軸直線運動機構(gòu)和A軸回轉(zhuǎn)運動機構(gòu)這三個運動機構(gòu)控制其運動軌跡，刀具12固定在刀架體11上，刀架體11在回轉(zhuǎn)刀臺10上做回轉(zhuǎn)運動，使刀具12在A軸方向上產(chǎn)生展成運動；回轉(zhuǎn)刀臺10固定在X軸托板8上，可以隨X軸托板8在X軸方向上做直線運動，從而確定切削加工進給的深度(切削量)；X軸托板8安裝在Z軸托板9上，可以隨Z軸托板9在Z軸方向上做直線運動，從而調(diào)整平面二次包絡(luò)蝸桿加工中心的軸線位置。通過正確地編制各運動機構(gòu)的運動參數(shù)，控制刀具12在X軸、Z軸和A軸三個軸方向的運動，以及控制工件17在C軸方向上的回轉(zhuǎn)運動，實現(xiàn)工件17的展成加工，從而實現(xiàn)平面二次包絡(luò)蝸桿的切削加工。本實用新型是在數(shù)控車床的基礎(chǔ)上更改刀架部分，實現(xiàn)刀具12的回轉(zhuǎn)運動并結(jié)合X軸直線運動機構(gòu)和Z軸直線運動機構(gòu)的運動來實現(xiàn)四軸聯(lián)動，讓工件17和刀具12模仿蝸輪蝸桿的運動軌跡，進行平面二次包絡(luò)蝸桿的切削加工，本四軸聯(lián)動數(shù)控機床可以實現(xiàn)平面二次包絡(luò)蝸桿快速加工，大大提高加工效率。
權(quán)利要求1.加工平面二次包絡(luò)蝸桿的四軸聯(lián)動數(shù)控車床，包括主軸電機(I)、主軸傳動箱(3)和切削加工裝置，主軸電機(I)向主軸傳動箱(3)輸入動力，主軸傳動箱(3)的主軸(4)旋轉(zhuǎn)并驅(qū)動切削加工裝置，其特征及其加工裝置包括 C軸回轉(zhuǎn)運動機構(gòu)，其包括卡盤(5)和尾座(16)，所述卡盤(5)固定在主軸傳動箱(3)的主軸(4)上，卡盤(5)與エ件(17) —端連接并帶動エ件(17)旋轉(zhuǎn)；所述尾座(16)設(shè)置在エ件(17)另一端，尾座(16)與卡盤(5)相配合，以夾緊エ件(17)； X軸直線運動機構(gòu)，其包括X軸滾珠絲桿(6)、X軸伺服電機(7)和X軸托板(8)，X軸滾珠絲桿(6)與X軸伺服電機(7)的輸出軸連接，X軸托板(8)與X軸滾珠絲桿(6)上的螺母連接，X軸伺服電機(7)帶動X軸滾珠絲桿(6)旋轉(zhuǎn)，使得X軸托板(8)在X軸方向上直線運動； Z軸直線運動機構(gòu)，其包括Z軸伺服電機(13)、Z軸滾珠絲桿(14)和Z軸托板(9)，Z軸伺服電機(13)的輸出軸與Z軸滾珠絲桿(14)連接，Z軸托板(9)與Z軸滾珠絲桿(14)上的螺母連接，Z軸伺服電機(13)帶動Z軸滾珠絲桿(14)旋轉(zhuǎn)，使得Z軸托板(9)在Z軸方向上直線運動，所述X軸托板(8 )安裝在Z軸托板(9 )上； A軸回轉(zhuǎn)運動機構(gòu)，其包括回轉(zhuǎn)刀臺(10)、刀架體(11)、刀具(12)和回轉(zhuǎn)伺服電機(15)，回轉(zhuǎn)刀臺(10)固定在X軸托板(8)上，隨X軸托板(8)在X軸方向上直線運動；刀架體安裝在回轉(zhuǎn)刀臺(10)上，刀架體(11)通過伺服電機帶動做回轉(zhuǎn)運動；刀具(12)固定在刀架體(11)上，刀具(12 )隨刀架體(11)的回轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生展成運動，對エ件(17 )進行切削加エ。
2.如權(quán)利要求I所述的加工平面二次包絡(luò)蝸桿的四軸聯(lián)動數(shù)控車床，其特征在于所述回轉(zhuǎn)刀臺(10)內(nèi)部安裝有蝸輪(19)，蝸輪(19)的回轉(zhuǎn)中心與刀架體(11)的回轉(zhuǎn)中心相同，所述回轉(zhuǎn)伺服電機(15)的輸出軸連接有與蝸輪(19)相嚙合的蝸桿軸(18)，回轉(zhuǎn)伺服電機(15)帶動蝸桿軸(18)旋轉(zhuǎn),蝸桿軸(18)驅(qū)動蝸輪(19)和刀架體(11)做回轉(zhuǎn)運動。
3.如權(quán)利要求I所述的加工平面二次包絡(luò)蝸桿的四軸聯(lián)動數(shù)控車床，其特征在于所述主軸傳動箱(3)上安裝有用于反饋主軸(4)旋轉(zhuǎn)信息的主軸編碼器(20)。
4.如權(quán)利要求I所述的加工平面二次包絡(luò)蝸桿的四軸聯(lián)動數(shù)控車床，其特征在于所述主軸電機(I)通過皮帶(2)帶動主軸傳動箱(3)。
專利摘要本實用新型涉及一種加工平面二次包絡(luò)蝸桿的四軸聯(lián)動數(shù)控車床，包括主軸電機、主軸傳動箱和切削加工裝置，主軸電機向主軸傳動箱輸入動力，主軸傳動箱的主軸旋轉(zhuǎn)并驅(qū)動切削加工裝置，其特征在于所述切削加工裝置包括C軸回轉(zhuǎn)運動機構(gòu)、X軸直線運動機構(gòu)、Z軸直線運動機構(gòu)和A軸回轉(zhuǎn)運動機構(gòu)，通過正確地編制各運動機構(gòu)的運動參數(shù)，控制刀具在X軸、Z軸和A軸三個軸方向的運動，以及控制工件在C軸方向上的回轉(zhuǎn)運動，實現(xiàn)工件的展成加工。本實用新型結(jié)構(gòu)巧妙合理，以四軸聯(lián)動形式，讓工件和刀具模仿蝸輪蝸桿的運動軌跡，進行平面二次包絡(luò)蝸桿的切削加工，能夠大大提高平面二次包絡(luò)蝸桿的加工效率、加工精度和表面粗糙度。
文檔編號B23F13/00GK202527800SQ201220106159
公開日2012年11月14日 申請日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者周宏 申請人:無錫市歐泰數(shù)控機床有限公司