一種液壓兩檔數(shù)控?zé)o級(jí)變速箱的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種液壓兩檔數(shù)控?zé)o級(jí)變速箱，主電機(jī)安裝于變速箱體的上部，Ⅰ軸上安裝齒輪，變速箱體內(nèi)安裝Ⅱ軸、Ⅲ軸和拉桿，Ⅱ軸上安裝換擋齒，Ⅲ軸上安裝高速齒輪和低速齒輪，拉桿上安裝撥叉，換擋齒輪與撥叉相嚙合，Ⅲ軸一端通過(guò)法蘭盤(pán)安裝V型帶輪?？朔嗽胀ㄏ潴w傳動(dòng)鏈長(zhǎng)、制造、維修困難、制作周期長(zhǎng)和成本高的弊病，并提高了機(jī)床的穩(wěn)定性；具有節(jié)能省電的優(yōu)點(diǎn)；在齒輪和軸的聯(lián)接方式上采用賬套聯(lián)接，減少了花鍵聯(lián)接的安裝間隙；換擋齒輪箱齒輪采用6級(jí)精度設(shè)計(jì)和液壓兩擋無(wú)級(jí)技術(shù)，減少了傳動(dòng)尺寸鏈，提高了箱體安裝精度；利用模塊化設(shè)計(jì)手段，將箱體設(shè)計(jì)為兩段，并安裝在工作臺(tái)底座后面，這種設(shè)計(jì)方式具有便于制造、便于安裝、便于修理的優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種液壓兩檔數(shù)控?zé)o級(jí)變速箱
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)控加工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種適用于對(duì)回轉(zhuǎn)直徑1-2米數(shù)控、精密數(shù)控單柱立式車(chē)床、車(chē)銑復(fù)合加工中心的制作配套使用的變速箱。
【背景技術(shù)】
[0002]國(guó)內(nèi)目前生產(chǎn)回轉(zhuǎn)直徑1-2米之間的數(shù)控單柱立式車(chē)床的廠家很多，對(duì)數(shù)控單柱立式車(chē)床主變速箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，主要有:齊一重和瓦重產(chǎn)的臥式液壓4擋16級(jí)主變速箱，這種箱體支持普通三相交流電機(jī)，無(wú)法完成工作臺(tái)數(shù)控功能，其結(jié)構(gòu)源于普通立式車(chē)床，技術(shù)源于前蘇聯(lián)和德國(guó)上世紀(jì)50年代，具有成本高、傳動(dòng)鏈長(zhǎng)、噪音大、難于制作、難于安裝、難于維修等缺點(diǎn)。因此，以此箱為配套裝置的數(shù)控立式車(chē)床為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控立式車(chē)床。此類(lèi)機(jī)床主軸無(wú)數(shù)控功能。
[0003]在上述主變速箱原有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本結(jié)構(gòu)不變的基礎(chǔ)上，卸掉部分齒輪和軸等件，完成液壓兩擋無(wú)級(jí)主變速箱功能的主變速箱改進(jìn)型箱。此箱支持交流變頻電機(jī)、直流電機(jī)，此類(lèi)機(jī)床主軸可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控功能，但這種箱體仍存在傳動(dòng)鏈長(zhǎng)、低速重載力矩小、精度差、難于安裝編碼器等很多缺陷。
[0004]還有其他廠家采用直聯(lián)技術(shù)生產(chǎn)數(shù)控立式車(chē)床，取消主變速箱。但應(yīng)用大扭矩、大功率電機(jī)，成本昂貴。
[0005]目前臺(tái)灣地區(qū)生產(chǎn)的數(shù)控立式車(chē)床、車(chē)銑復(fù)合中心采用將減速機(jī)構(gòu)置于工作臺(tái)底座內(nèi)、外加德國(guó)ZF箱的設(shè)計(jì)方式，精度和性能有所改善，可以支持精密數(shù)控立式車(chē)床和車(chē)銑符復(fù)合中心。占據(jù)大陸很大的機(jī)床市場(chǎng)，但此類(lèi)設(shè)計(jì)具有成本高、周期長(zhǎng)、配件難購(gòu)買(mǎi)等缺陷。
[0006]目前國(guó)內(nèi)在行星齒輪減速機(jī)方面取得很大突破，可以生產(chǎn)精密行星齒輪減速機(jī)，設(shè)計(jì)最高轉(zhuǎn)速在6000r/min以上，只有減速功能，無(wú)換擋機(jī)構(gòu)，不能單獨(dú)應(yīng)用于數(shù)控、精密數(shù)控重型單柱立式車(chē)床。
[0007]目前，國(guó)內(nèi)在小刀盤(pán)主軸數(shù)控機(jī)床上取得了重大突破，然而，在大刀盤(pán)重型數(shù)控車(chē)床、精密重型數(shù)控車(chē)床的設(shè)計(jì)上仍存在關(guān)鍵技術(shù)不足、設(shè)備穩(wěn)定性差、工件制造精度差等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了克服傳統(tǒng)數(shù)控單柱立式車(chē)床主變速箱存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種液壓兩檔數(shù)控?zé)o級(jí)變速箱。
[0009]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:一種液壓兩檔數(shù)控?zé)o級(jí)變速箱，主電機(jī)安裝于變速箱體的上部，主電機(jī)的軸為I軸，I軸上安裝齒輪，變速箱體內(nèi)安裝II軸、III軸和拉桿，II軸上安裝換擋齒，III軸上安裝高速齒輪和低速齒輪，拉桿上安裝撥叉，換擋齒輪與撥叉相哨合，In軸一端通過(guò)法蘭盤(pán)安裝V型帶輪，拉桿一端安裝油缸，油缸端部設(shè)有油缸活塞，活塞上設(shè)有電磁換向閥D接口，油缸與變速箱體連接處設(shè)有電磁換向閥E接□。
[0010]所述變速箱體及主電機(jī)軸上安裝用以定位主電機(jī)深溝球軸承，齒輪通過(guò)脹套固定于I軸上。
[0011]所述III軸上安裝深溝球軸承，V型帶輪通過(guò)深溝球軸承連接法蘭盤(pán)。
[0012]鎖桿一端安裝限位開(kāi)關(guān)，另一端安裝定位閥體和活塞。
[0013]本發(fā)明的液壓兩擋數(shù)控?zé)o級(jí)變速箱，克服了原普通箱體傳動(dòng)鏈長(zhǎng)、制造、維修困難、制作周期長(zhǎng)和成本高的弊病，并提高了機(jī)床的穩(wěn)定性；解決電機(jī)功耗大的弊病，具有節(jié)能省電的優(yōu)點(diǎn)，較普通電機(jī)的運(yùn)行節(jié)能50%以上；在齒輪和軸的聯(lián)接方式上，應(yīng)用無(wú)間隙聯(lián)接理論，采用賬套聯(lián)接，減少了花鍵聯(lián)接的安裝間隙；換擋齒輪箱齒輪采用6級(jí)精度設(shè)計(jì)，且采用液壓兩擋無(wú)級(jí)技術(shù)，減少了傳動(dòng)尺寸鏈，提高了箱體安裝精度，機(jī)床可以加工6級(jí)精度的產(chǎn)品，并具有便于制造、便于安裝、便于修理的優(yōu)點(diǎn)。以上變速箱可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)全部在恒扭矩范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。在以上設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，利用模塊化設(shè)計(jì)手段，將箱體設(shè)計(jì)為兩段，在變速箱和電機(jī)中間加一個(gè)1:2行星齒輪減速箱，并安裝在工作臺(tái)底座后面，則可以實(shí)現(xiàn)變速箱在電機(jī)(0-1500r/min)范圍內(nèi)低速恒扭矩運(yùn)行，(1500_3000r/min)范圍內(nèi)高速恒功率運(yùn)行。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明液壓兩檔數(shù)控?zé)o級(jí)變速箱展開(kāi)結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖2是本發(fā)明液壓兩檔數(shù)控?zé)o級(jí)變速箱鎖桿裝配結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖3是本發(fā)明液壓兩檔數(shù)控?zé)o級(jí)變速箱外部側(cè)視結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖4是本發(fā)明液壓兩檔數(shù)控?zé)o級(jí)變速箱外部主視結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖5是本發(fā)明液壓兩檔數(shù)控?zé)o級(jí)變速箱液壓原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明液壓兩檔數(shù)控?zé)o級(jí)變速箱結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由變速箱體部分、主電機(jī)部分、II軸部分、III軸部分、拉桿部分、鎖桿部分、液壓及潤(rùn)滑部分、電氣、數(shù)控部分等組成。主電機(jī)I位于主變速箱體12的上部，主電機(jī)部分由兩套深溝球軸承、限位墊、齒輪1、脹套25等組成。主電機(jī)的伸出軸作為主變速箱的I軸使用，深溝球軸承安裝在箱體及主電機(jī)軸上，用以定位主電機(jī)，同時(shí)，把齒輪的傳動(dòng)力傳遞到變速箱體上，防止因主電機(jī)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)而引起的電磁場(chǎng)振蕩；齒輪用脹套的脹緊來(lái)固定，便于安裝拆卸。主電機(jī)I的軸為I軸26，I軸26上安裝齒輪2，變速箱體12內(nèi)安裝II軸9、III軸27和拉桿14，II軸9上安裝換擋齒輪3，II軸部分由齒輪2、齒輪3、II軸9、兩套深溝球軸承、一套推力球軸承、限位墊、端蓋、鍵、軸用彈性擋圈、孔用彈性擋圈等構(gòu)成，齒輪2及II軸用限位墊、深溝球軸承、軸用彈性擋圈、孔用彈性擋圈、端蓋定位；換擋齒輪3由限位套、鍵、軸用彈性擋圈、推力球軸承等組合在一起，安裝在II軸上，并與撥叉13相嚙合，由撥叉13推動(dòng)換擋齒輪3、換擋齒輪4完成換擋作用；撥叉13支撐換擋齒輪3、換擋齒輪4等重力，依靠推力球軸承的滾動(dòng)避免撥叉13和齒輪4的磨損。III軸部分由III軸27、高速齒輪5、低速齒輪6、限位套、深溝球軸承、法蘭盤(pán)7、軸用回轉(zhuǎn)密封圈、V型帶輪8、擋蓋、脹套、軸用彈性擋圈、孔用彈性擋圈等構(gòu)成，III軸27上安裝深溝球軸承，V型帶輪8通過(guò)深溝球軸承連接法蘭盤(pán)7，III軸27 —端通過(guò)法蘭盤(pán)7安裝V型帶輪8，調(diào)整兩齒輪到規(guī)定的位置，安裝軸用回轉(zhuǎn)密封圈時(shí)要特別小心，防止壞損漏油，V型帶輪8通過(guò)深溝球軸承將回轉(zhuǎn)力矩傳到法蘭盤(pán)7上，防止由于III軸27受力過(guò)大而引起的軸承受損和齒輪傳動(dòng)噪音大等現(xiàn)象的發(fā)生。拉桿14 一端安裝油缸11，油缸11端部設(shè)有油缸活塞10，活塞10上設(shè)有電磁換向閥D接口 4，油缸11與變速箱體12連接處設(shè)有電磁換向閥E接口 24。拉桿部分由拉桿14、撥叉13、軸套15、油缸11、油缸活塞10、端蓋、銷(xiāo)體等組成。油缸活塞10的行程由油缸11的設(shè)計(jì)行程而定，撥叉13安裝位置要結(jié)合油缸活塞10的行程和II軸、III軸齒輪的位置而定。鎖桿部分由鎖桿、定位閥體、活塞、端蓋、軸套、彈簧、電氣限位開(kāi)關(guān)等組成。鎖桿健槽安裝位置要結(jié)合拉桿位置而定，鎖桿19 一端安裝限位開(kāi)關(guān)16,另一端安裝定位閥體18和活塞17。
[0020]變速箱外觀圖見(jiàn)圖3和圖4，變速箱體12上設(shè)有電磁換向閥Y20、電磁換向閥21，電磁換向閥Y20、電磁換向閥21與電磁換向閥D接口 4和電磁換向閥E接口 24連接，變速箱前蓋23上設(shè)有觀察窗22 ;變速箱箱體12 —側(cè)設(shè)有電磁閥常壓A接口 30、電磁換向閥B接口 28和電磁換向閥C接口 29。
[0021]液壓原理見(jiàn)圖5，主要由液壓工作站、電磁單向換向閥YVl及底座、電磁單向換向閥YV2及底座、拉桿部分、鎖桿部分、主電機(jī)部分組成。
[0022]此箱由主電機(jī)、箱體、外掛皮帶輪三個(gè)部分組成。主電機(jī)選用設(shè)計(jì)額定轉(zhuǎn)速1500r/min的交流變頻電機(jī)或交流伺服電機(jī)；箱體采用自制1:1，I:4液壓兩擋無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)。整體采用模塊化設(shè)計(jì)。主電機(jī)與齒輪采用光軸及脹套聯(lián)結(jié)，即輸入額定轉(zhuǎn)速1500r/min，高速擋輸出轉(zhuǎn)速1500r/min，低速擋輸出轉(zhuǎn)速375r/min。此種狀態(tài)下，主電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)變速箱在電機(jī)(0-1500r/min)范圍內(nèi)低速恒扭矩運(yùn)行。
[0023]在以上設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，利用模塊化設(shè)計(jì)手段，將箱體設(shè)計(jì)為兩段，在變速箱和電機(jī)中間加一個(gè)1:2行星齒輪減速箱，并安裝在工作臺(tái)底座后面，保持變速箱輸出轉(zhuǎn)速不變，將電機(jī)轉(zhuǎn)速提高到3000 r/min,由于行星齒輪減速箱運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低，則可以實(shí)現(xiàn)變速箱在電機(jī)(0-1500r/min)范圍內(nèi)低速恒扭矩運(yùn)行，(1500_3000r/min)范圍內(nèi)高速恒功率運(yùn)行。
[0024]箱體設(shè)計(jì)如下:箱體采用HT300材質(zhì)鑄造，齒輪換擋經(jīng)液壓油缸拉動(dòng)拉桿并帶動(dòng)撥叉完成，換擋行程為103mm，換擋齒輪及拉桿位置由鎖桿定位，鎖桿行程為45mm，拉桿、鎖桿的動(dòng)作分別由兩個(gè)兩位三通電磁閥控制控制油缸實(shí)現(xiàn)。箱體、軸承、齒輪、軸等零部件精度設(shè)計(jì)為6級(jí)精度，從而保證了變速箱的精度和質(zhì)量，對(duì)于延長(zhǎng)箱體壽命、降低噪音等都起到了關(guān)鍵作用。
[0025]兩擋無(wú)級(jí)變速箱的動(dòng)作原理設(shè)計(jì)如下:一擋換擋時(shí)，電磁閥YVl通電，鎖桿油缸B口通油，將鎖桿頂起，此時(shí)，限位開(kāi)關(guān)16 (LX12-2)接通，主電機(jī)以2-3r/min轉(zhuǎn)速帶動(dòng)工作臺(tái)點(diǎn)動(dòng)，電磁閥20 (YVl)延時(shí)3-5秒，允許拉桿動(dòng)作，此時(shí)，電磁閥21 (YV2)A 口通電通油，帶動(dòng)活塞，擋位換向一擋，此時(shí)，電磁閥YVl斷電，油路斷開(kāi)，鎖桿在彈簧的作用下，鎖定油缸軸，將擋位固定在一擋；二擋換擋時(shí)，電磁閥YVl通電，鎖桿油缸B 口通油，將鎖桿頂起，此時(shí)，限位開(kāi)關(guān)LX12-2接通，主電機(jī)以2-3r/min轉(zhuǎn)速帶動(dòng)工作臺(tái)點(diǎn)動(dòng)，電磁閥YVl延時(shí)3-5秒，允許拉桿動(dòng)作，此時(shí)，電磁閥YV2 B 口通電通油，帶動(dòng)活塞，擋位換向二擋；此時(shí)，電磁閥YVl斷電，油路斷開(kāi)，鎖桿在彈簧的作用下，鎖定油缸軸，將擋位固定在二擋；至此，整個(gè)擋位換擋動(dòng)作結(jié)束。
[0026]變速箱體呈六面體結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為HT250，鑄造后進(jìn)行回火時(shí)效，粗加工后進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效處理，保證各中心距和各孔形位公差。變速箱前蓋部分設(shè)有機(jī)透明玻璃窗，便于觀察變速箱運(yùn)行及潤(rùn)滑情況。其它件均集成在變速箱體上。
[0027]主電機(jī)使用額定轉(zhuǎn)速1500r/min的交流變頻電機(jī)或交流伺服電機(jī),功率參數(shù)視機(jī)床大小而定，根據(jù)機(jī)床所需扭矩可以確定電機(jī)功率，當(dāng)電機(jī)型號(hào)確定后，可以選光軸聯(lián)接與B5裝配方式，詳見(jiàn)圖1。電機(jī)主軸上安裝編碼器，交流變頻器或交流伺服驅(qū)動(dòng)器上帶PG插口，本變速箱均保證電機(jī)在低速恒扭矩范圍內(nèi)運(yùn)行，當(dāng)機(jī)床設(shè)計(jì)需要更高轉(zhuǎn)速時(shí)，可以保證在高速恒功率范圍內(nèi)運(yùn)行。
[0028]本發(fā)明是通過(guò)實(shí)施例進(jìn)行描述的，本領(lǐng)域技術(shù)人員知悉，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)這些特征和實(shí)施例進(jìn)行各種改變或等效替換。另外，在本發(fā)明的教導(dǎo)下，可以對(duì)這些特征和實(shí)施例進(jìn)行修改以適應(yīng)具體的情況及材料而不會(huì)脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明不受此處所公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制，所有落入本申請(qǐng)的權(quán)利要求范圍內(nèi)的實(shí)施例都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種液壓兩檔數(shù)控?zé)o級(jí)變速箱，其特征在于:主電機(jī)(I)安裝于變速箱體(12)的上部，主電機(jī)(I)的軸為I軸(26)，I軸(26)上安裝齒輪(2)，變速箱體(12)內(nèi)安裝II軸(9)、III軸(27)和拉桿(14)，II軸(9)上安裝換擋齒輪(3)，III軸(27)上安裝高速齒輪(5)和低速齒輪(6)，拉桿(14)上安裝撥叉(13)，換擋齒輪(3)與撥叉(13)相嚙合，III軸(27) —端通過(guò)法蘭盤(pán)(7)安裝V型帶輪(8)，拉桿(14) 一端安裝油缸(11)，油缸(11)端部設(shè)有油缸活塞(10)，活塞(10)上設(shè)有電磁換向閥D接口(4)，油缸(11)與變速箱體(12)連接處設(shè)有電磁換向閥E接口(24)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液壓兩檔數(shù)控?zé)o級(jí)變速箱，其特征在于:所述變速箱體(12)及主電機(jī)(I)軸上安裝用以定位主電機(jī)深溝球軸承，齒輪(2)通過(guò)脹套(25)固定于I軸(26)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液壓兩檔數(shù)控?zé)o級(jí)變速箱，其特征在于:所述III軸(27)上安裝深溝球軸承，V型帶輪(8)通過(guò)深溝球軸承連接法蘭盤(pán)(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液壓兩檔數(shù)控?zé)o級(jí)變速箱，其特征在于:鎖桿(19)一端安裝限位開(kāi)關(guān)(16)，另一端安裝定位閥體(18)和活塞(17)。
【文檔編號(hào)】B23B19/00GK103551601SQ201310536662
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月4日
【發(fā)明者】朱學(xué)峰 申請(qǐng)人:大連飛達(dá)重型機(jī)床制造有限公司