一種自動三檔無級變速主傳動系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及機(jī)床主傳動機(jī)構(gòu)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種適用于數(shù)控臥式車床和數(shù)控臥式車削中心的自動三檔無級變速主傳動系統(tǒng)。其特點(diǎn)是包括電機(jī)裝置、主傳動機(jī)構(gòu)、蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)和液壓換擋機(jī)構(gòu)，所述的電機(jī)裝置包括主軸伺服電機(jī)，所述的液壓換擋機(jī)構(gòu)包括安裝在主軸箱體上的第一油缸、第二油缸和第三油缸，所述的蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)的蝸桿與蝸輪相嚙合，蝸桿端部還設(shè)置有與第二軸端傘齒輪相嚙合的蝸桿端傘齒輪，所述的主軸箱體上還設(shè)置有用來測量和反饋主軸轉(zhuǎn)速的編碼器裝置。其分設(shè)帶傳動，齒輪傳動及蝸輪蝸桿傳動三條傳動路線，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)速范圍廣，既能滿足高速高效的精加工，又能適用于低速大扭矩的粗加工及半精加工。
【專利說明】一種自動三檔無級變速主傳動系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)床主傳動機(jī)構(gòu)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種適用于數(shù)控臥式車床和數(shù)控臥式車削中心的自動三檔無級變速主傳動系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)控機(jī)床的工藝范圍寬，工藝能力強(qiáng)，因此要求其主傳動系統(tǒng)具有較寬的調(diào)速范圍，以保證在加工時能選用更合理的切削用量，從而獲得最佳的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率?，F(xiàn)有技術(shù)中的數(shù)控機(jī)床主運(yùn)動系統(tǒng)廣泛采用變換嚙合齒輪副來實(shí)現(xiàn)無級變速傳動，機(jī)械變速結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)速范圍有限，振動及噪音問題突出，無法實(shí)現(xiàn)高速切削。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)速范圍小、存在較大振動噪音的缺陷提供一種自動三檔無級變速主傳動系統(tǒng)，從而有效解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:所述的一種自動三檔無級變速主傳動系統(tǒng)，其特點(diǎn)是包括電機(jī)裝置、主傳動機(jī)構(gòu)、蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)和液壓換擋機(jī)構(gòu)，所述的電機(jī)裝置包括主軸伺服電機(jī)，主軸伺服電機(jī)通過電機(jī)底板安裝在主軸箱體上，主軸伺服電機(jī)的動力輸出軸上設(shè)置有主動多楔帶輪，主動多楔帶輪通過多楔帶與主傳動機(jī)構(gòu)的第一軸端部的從動多楔帶輪相連；第一軸上設(shè)置有第一軸同步帶輪，第一軸同步帶輪通過第一同步帶與主軸上的主軸內(nèi)同步帶輪相連，第一軸同步帶輪一側(cè)的第一軸上還設(shè)置有第一軸滑動齒輪，主軸上設(shè)置有主軸齒輪和蝸輪，主軸齒輪與設(shè)置在第二軸上的第二軸小齒輪相嚙合，第二軸上還設(shè)置有第二軸端傘齒輪和第二軸大齒輪，第二軸大齒輪與設(shè)置在第一軸上的第一軸小齒輪相嚙合；所述的液壓換擋機(jī)構(gòu)包括安裝在主軸箱體上的第一油缸、第二油缸和第三油缸,第一油缸的活塞桿與第一撥叉相連，第一撥叉端部與第一軸滑動齒輪相連，第二油缸的活塞桿與轉(zhuǎn)軸相連，轉(zhuǎn)軸端部設(shè)置有凸輪，凸輪與蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)的蝸桿一端的頂塊對應(yīng)設(shè)置，第三油缸的活塞桿與拉桿相連，拉桿上安裝有第二撥叉，第二撥叉對應(yīng)第二軸小齒輪設(shè)置，所述的蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)的蝸桿與蝸輪相嚙合，蝸桿端部還設(shè)置有與第二軸端傘齒輪相嚙合的蝸桿端傘齒輪，所述的主軸箱體上還設(shè)置有用來測量和反饋主軸轉(zhuǎn)速的編碼器裝置。
[0005]所述的編碼器裝置包括編碼器，編碼器安裝在編碼器支架上，編碼器支架固定安裝在主軸箱體上，編碼器軸端同步帶輪安裝在編碼器軸上，編碼器軸端同步帶輪通過第二同步帶與主軸端同步帶輪相連。
[0006]所述的主軸伺服電機(jī)與電機(jī)底板之間設(shè)置有連接板，連接板通過銷軸、活節(jié)螺栓和螺母與電機(jī)底板相連，主軸伺服電機(jī)設(shè)置在連接板上，電機(jī)底板通過螺釘與主軸箱體固定相連，所述的主軸伺服電機(jī)動力輸出軸上的主動多楔帶輪與第一軸端部的從動多楔帶輪之間的傳動比為1:2.24，通過調(diào)節(jié)螺母位置調(diào)節(jié)多楔帶的松緊。
[0007]所述的第一軸、主軸和第二軸安裝在主軸箱體上，所述的主軸箱體上還設(shè)置有偏心軸，偏心軸上設(shè)置有張緊輪，張緊輪用于對第一同步帶實(shí)現(xiàn)張緊，所述的第一軸同步帶輪與主軸內(nèi)同步帶輪的傳動比為1:2.15。
[0008]所述的第一油缸一側(cè)對應(yīng)設(shè)置有第一接近開關(guān)，所述的第二油缸一側(cè)對應(yīng)設(shè)置有第二接近開關(guān)，所述的第三油缸一側(cè)對應(yīng)設(shè)置有第三接近開關(guān)，所述的第二撥叉上還設(shè)置有導(dǎo)向軸，導(dǎo)向軸安裝在主軸箱體上。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:所述的一種自動三檔無級變速主傳動系統(tǒng)，其分設(shè)帶傳動，齒輪傳動及蝸輪蝸桿傳動三條傳動路線，通過液壓油缸來控制傳動路線的自動切換，采用帶傳動，克服了高速傳動時的振動及噪音問題；采用蝸輪蝸桿傳動獲得了較大的降速比，從而實(shí)現(xiàn)大扭矩切削；采用齒輪傳動，可以滿足大部分加工工藝所要求的調(diào)速范圍。該主傳動系統(tǒng)既能滿足高速高效的精加工，又能適用于低速大扭矩的粗加工及半精加工，檔間實(shí)現(xiàn)自動無級調(diào)速，具有較寬的調(diào)速范圍，同時還具有檔位切換及主軸轉(zhuǎn)速檢測功能，自動化程度高。其結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)速范圍廣，既能滿足高速高效的精加工，又能適用于低速大扭矩的粗加工及半精加工。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0011]圖1是本發(fā)明電機(jī)裝置與主主傳動機(jī)構(gòu)連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是本發(fā)明主傳動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3是本發(fā)明第一組液壓換擋機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖4是本發(fā)明第二、三組液壓換擋機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖5是本發(fā)明蝸輪蝸桿傳動結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖6是本發(fā)明圖5中A-A處剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖7是本發(fā)明主傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖。
[0018]圖中:1.主動多楔帶輪，2.多楔帶，3.活節(jié)螺栓，4.螺母，5.銷軸，6.電機(jī)底板，
7.從動多楔帶輪，8.主軸箱體，9.螺釘，10.連接板，11.主軸伺服電機(jī)，12.第一軸同步帶輪,13.第一同步帶，14.第二同步帶，15.主軸端同步帶輪,16.主軸內(nèi)同步帶輪,17.主軸齒輪，18.第二軸小齒輪，19.蝸輪，20.第二軸端傘齒輪，21.第二軸大齒輪，22.第一軸小齒輪，23.第一軸滑動齒輪，24.偏心軸，25.張緊輪，26.編碼器軸端同步帶輪，27.編碼器軸,28.編碼器,29.編碼器支架,30.第一油缸,31.第一接近開關(guān),32.第一撥叉,33.第二撥叉，34.蝸桿端傘齒輪，35.蝸桿，36.導(dǎo)向軸，37.第二油缸，38.第二接近開關(guān)，39.拉桿，40.第三接近開關(guān)，41.第三油缸，42.轉(zhuǎn)軸，43.頂塊，44.凸輪，45.主軸，46.第一軸，47.第二軸。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0020]如圖1至6所示,所述的一種自動三檔無級變速主傳動系統(tǒng),其特點(diǎn)是包括電機(jī)裝置、主傳動機(jī)構(gòu)、蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)和液壓換擋機(jī)構(gòu)，所述的電機(jī)裝置包括主軸伺服電機(jī)11，主軸伺服電機(jī)11通過電機(jī)底板6安裝在主軸箱體8上,主軸伺服電機(jī)11的動力輸出軸上設(shè)置有主動多楔帶輪1，主動多楔帶輪I通過多楔帶2與主傳動機(jī)構(gòu)的第一軸46端部的從動多楔帶輪7相連；第一軸46上設(shè)置有第一軸同步帶輪12，第一軸同步帶輪12通過第一同步帶13與主軸45上的主軸內(nèi)同步帶輪16相連,第一軸同步帶輪12 —側(cè)的第一軸46上還設(shè)置有第一軸滑動齒輪23，主軸45上設(shè)置有主軸齒輪17和蝸輪19，主軸齒輪17與設(shè)置在第二軸47上的第二軸小齒輪18相嚙合，第二軸47上還設(shè)置有第二軸端傘齒輪20和第二軸大齒輪21,第二軸大齒輪21與設(shè)置在第一軸46上的第一軸小齒輪22相哨合；所述的液壓換擋機(jī)構(gòu)包括安裝在主軸箱體8上的第一油缸30、第二油缸37和第三油缸41，第一油缸30的活塞桿與第一撥叉32相連,第一撥叉32端部與第一軸滑動齒輪23相連,第二油缸37的活塞桿與轉(zhuǎn)軸42相連，轉(zhuǎn)軸42端部設(shè)置有凸輪44，凸輪44與蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)的蝸桿35 —端的頂塊43對應(yīng)設(shè)置，第三油缸41的活塞桿與拉桿39相連，拉桿39上安裝有第二撥叉33，第二撥叉33對應(yīng)第二軸小齒輪18設(shè)置，所述的蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)的蝸桿35與蝸輪19相嚙合，蝸桿35端部還設(shè)置有與第二軸端傘齒輪20相嚙合的蝸桿端傘齒輪34，所述的主軸箱體8上還設(shè)置有用來測量和反饋主軸45轉(zhuǎn)速的編碼器裝置。
[0021]進(jìn)一步，所述的編碼器裝置包括編碼器28，編碼器28安裝在編碼器支架29上，編碼器支架29固定安裝在主軸箱體8上，編碼器軸端同步帶輪26安裝在編碼器軸27上，編碼器軸端同步帶輪26通過第二同步帶14與主軸端同步帶輪15相連。
[0022]進(jìn)一步，所述的主軸伺服電機(jī)11與電機(jī)底板6之間設(shè)置有連接板10，連接板10通過銷軸5、活節(jié)螺栓3和螺母4與電機(jī)底板6相連，主軸伺服電機(jī)11設(shè)置在連接板10上，電機(jī)底板6通過螺釘9與主軸箱體8固定相連，所述的主軸伺服電機(jī)11動力輸出軸上的主動多楔帶輪I與第一軸46端部的從動多楔帶輪7之間的傳動比為1:2.24，通過調(diào)節(jié)螺母4位置調(diào)節(jié)多楔帶2的松緊。
[0023]進(jìn)一步，所述的第一軸46、主軸45和第二軸47安裝在主軸箱體8上，所述的主軸箱體8上還設(shè)置有偏心軸24，偏心軸24上設(shè)置有張緊輪25，張緊輪25用于對第一同步帶13實(shí)現(xiàn)張緊，所述的第一軸同步帶輪12與主軸內(nèi)同步帶輪16的傳動比為1:2.15。
[0024]進(jìn)一步，所述的第一油缸30 —側(cè)對應(yīng)設(shè)置有第一接近開關(guān)31，所述的第二油缸37一側(cè)對應(yīng)設(shè)置有第二接近開關(guān)38，所述的第三油缸41 一側(cè)對應(yīng)設(shè)置有第三接近開關(guān)40，所述的第二撥叉33上還設(shè)置有導(dǎo)向軸36，導(dǎo)向軸36安裝在主軸箱體8上。
[0025]所述的一種自動三檔無級變速主傳動系統(tǒng)，其在用于數(shù)控臥式車床時，選用西門子主軸伺服電機(jī)，型號為1PH7163，額定功率30KW，額定轉(zhuǎn)速1500rpm，最高轉(zhuǎn)速7000rpm。張緊輪25采用混合了精確比例的加強(qiáng)纖維和固體潤滑脂的工程塑料。所述的液壓換擋機(jī)構(gòu)包括三組液壓機(jī)構(gòu)，第一組液壓換擋機(jī)構(gòu)在液壓系統(tǒng)的作用下，第一油缸30的活塞桿運(yùn)動，帶動第一撥叉32旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)第一軸滑動齒輪23的左右移動，從而控制傳動路線的切換；第一油缸30的上方設(shè)有兩個第一接近開關(guān)31，用來檢測第一油缸30活塞桿的位置，從而檢測第一軸滑動齒輪23的位置，實(shí)現(xiàn)主傳動系統(tǒng)檔位的實(shí)時監(jiān)測；第二組液壓換擋機(jī)構(gòu)在液壓系統(tǒng)的作用下，第三油缸41活塞桿的運(yùn)動，帶動拉桿39左右移動，從而帶動第二撥叉33左右移動，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)第二軸小齒輪18與主軸齒輪17的嚙合與脫開；此時第一軸同步帶輪12的內(nèi)齒輪與第一軸滑動齒輪23脫開，由于第二撥叉33自身重量以及外形尺寸的影響，此處增加導(dǎo)向桿36起到平衡和導(dǎo)向的作用，第三油缸41上方設(shè)有兩個第三接近開關(guān)40，用來檢測第三油缸41活塞桿的位置，從而檢測第二軸小齒輪的位置，實(shí)現(xiàn)主傳動系統(tǒng)檔位的實(shí)時監(jiān)測；動力經(jīng)第一軸小齒輪22和第二軸大齒輪21傳遞到第二軸47，再經(jīng)第二軸小齒輪18與主軸齒輪17的嚙合傳遞給主軸45，實(shí)現(xiàn)1:9.6的降速，帶動主軸旋轉(zhuǎn)。第三組液壓換擋機(jī)構(gòu)在液壓系統(tǒng)的作用下，第二油缸37活塞桿的運(yùn)動，帶動轉(zhuǎn)軸42旋轉(zhuǎn)，帶動凸輪44旋轉(zhuǎn)，凸輪44與頂塊43接觸，凸輪44抬升和下降頂塊43，從而實(shí)現(xiàn)蝸輪19和蝸桿35的嚙合和脫開，進(jìn)而控制齒輪傳動路線和蝸輪蝸桿傳動路線的切換，第二油缸37上下方各設(shè)有一個第二接近開關(guān)38，用來檢測第二油缸37活塞桿的位置，從而檢測蝸桿35的位置，實(shí)現(xiàn)主傳動系統(tǒng)檔位的實(shí)時監(jiān)測；蝸桿35在液壓換檔機(jī)構(gòu)三的作用下抬升與主軸上的蝸輪19嚙合，動力通過第一軸小齒輪22和第二軸大齒輪21傳遞到第二軸47，再由第二軸端傘齒輪20和蝸桿端傘齒輪34的嚙合傳遞到蝸桿軸35，最后由蝸輪19蝸桿35傳遞到主軸，實(shí)現(xiàn)1:46.93的降速,帶動主軸低速旋轉(zhuǎn)。當(dāng)主軸伺服電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速從IOOrpm升高到7000rpm時,主軸轉(zhuǎn)速從Irpm升高到1450rpm,計(jì)算轉(zhuǎn)速為14rpm,,最低轉(zhuǎn)速lrpm?？傋兯俜秶?R=N/n=1450/l=1450 ;主軸最大輸出扭矩:Τ=9550ΧΡΧ η / n=9550X30X0.9 /14=18418Nm ;主傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖如圖7所示。
[0026]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種自動三檔無級變速主傳動系統(tǒng)，其特征是包括電機(jī)裝置、主傳動機(jī)構(gòu)、蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)和液壓換擋機(jī)構(gòu)，所述的電機(jī)裝置包括主軸伺服電機(jī)，主軸伺服電機(jī)通過電機(jī)底板安裝在主軸箱體上，主軸伺服電機(jī)的動力輸出軸上設(shè)置有主動多楔帶輪，主動多楔帶輪通過多楔帶與主傳動機(jī)構(gòu)的第一軸端部的從動多楔帶輪相連；第一軸上設(shè)置有第一軸同步帶輪，第一軸同步帶輪通過第一同步帶與主軸上的主軸內(nèi)同步帶輪相連，第一軸同步帶輪一側(cè)的第一軸上還設(shè)置有第一軸滑動齒輪，主軸上設(shè)置有主軸齒輪和蝸輪，主軸齒輪與設(shè)置在第二軸上的第二軸小齒輪相嚙合，第二軸上還設(shè)置有第二軸端傘齒輪和第二軸大齒輪，第二軸大齒輪與設(shè)置在第一軸上的第一軸小齒輪相嚙合；所述的液壓換擋機(jī)構(gòu)包括安裝在主軸箱體上的第一油缸、第二油缸和第三油缸，第一油缸的活塞桿與第一撥叉相連，第一撥叉端部與第一軸滑動齒輪相連，第二油缸的活塞桿與轉(zhuǎn)軸相連，轉(zhuǎn)軸端部設(shè)置有凸輪，凸輪與蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)的蝸桿一端的頂塊對應(yīng)設(shè)置，第三油缸的活塞桿與拉桿相連，拉桿上安裝有第二撥叉，第二撥叉對應(yīng)第二軸小齒輪設(shè)置，所述的蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)的蝸桿與蝸輪相嚙合，蝸桿端部還設(shè)置有與第二軸端傘齒輪相嚙合的蝸桿端傘齒輪，所述的主軸箱體上還設(shè)置有用來測量和反饋主軸轉(zhuǎn)速的編碼器裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的一種自動三檔無級變速主傳動系統(tǒng)，其特征在于:所述的編碼器裝置包括編碼器，編碼器安裝在編碼器支架上，編碼器支架固定安裝在主軸箱體上，編碼器軸端同步帶輪安裝在編碼器軸上，編碼器軸端同步帶輪通過第二同步帶與主軸端同步帶輪相連。
3.如權(quán)利要求1所述的一種自動三檔無級變速主傳動系統(tǒng)，其特征在于:所述的主軸伺服電機(jī)與電機(jī)底板之間設(shè)置有連接板，連接板通過銷軸、活節(jié)螺栓和螺母與電機(jī)底板相連，主軸伺服電機(jī)設(shè)置在連接板上，電機(jī)底板通過螺釘與主軸箱體固定相連，所述的主軸伺服電機(jī)動力輸出軸上的主動多楔帶輪與第一軸端部的從動多楔帶輪之間的傳動比為1:2.24，通過調(diào)節(jié)螺母位置調(diào)節(jié)多楔帶的松緊。
4.如權(quán)利要求1所述的一種自動三檔無級變速主傳動系統(tǒng)，其特征在于:所述的第一軸、主軸和第二軸安裝在主軸箱體上，所述的主軸箱體上還設(shè)置有偏心軸，偏心軸上設(shè)置有張緊輪，張緊輪用于對第一同步帶實(shí)現(xiàn)張緊，所述的第一軸同步帶輪與主軸內(nèi)同步帶輪的傳動比為1:2.15。
5.如權(quán)利要求1所述的一種自動三檔無級變速主傳動系統(tǒng)，其特征在于:所述的第一油缸一側(cè)對應(yīng)設(shè)置有第一接近開關(guān)，所述的第二油缸一側(cè)對應(yīng)設(shè)置有第二接近開關(guān)，所述的第三油缸一側(cè)對應(yīng)設(shè)置有第三接近開關(guān)，所述的第二撥叉上還設(shè)置有導(dǎo)向軸，導(dǎo)向軸安裝在主軸箱體上。
【文檔編號】B23Q17/00GK103692269SQ201310685281
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月14日
【發(fā)明者】楊福年, 曹慧敏, 李維謙 申請人:天水星火機(jī)床有限責(zé)任公司