軸的轉(zhuǎn)速根據(jù)展成法加工原理自動(dòng)跟隨。工件主軸的實(shí)際圓周位置由力矩型空心伺服電機(jī)自帶的同軸高精度編碼器確定。
[0025]直驅(qū)式刀具主軸箱包括刀具主軸箱體、刀具主軸、刀桿、空心伺服電機(jī)、連接器、刀桿拉桿、高精度編碼器和托架；刀具主軸設(shè)置為B軸(旋轉(zhuǎn)軸)，由空心伺服電機(jī)通過連接器直接驅(qū)動(dòng)。刀具主軸的實(shí)際圓周位置由同軸高精度編碼器確定。刀桿通過拉桿拉緊，在刀桿上可安裝不同規(guī)格的滾刀，在刀桿尾端設(shè)有刀桿托架。
[0026]銑床體的另一端設(shè)有可移動(dòng)尾座箱，尾座箱通過滑動(dòng)面可在銑床體上移動(dòng)。尾座箱上設(shè)有尾座頂尖，尾座頂尖與直驅(qū)式工件主軸同軸相對(duì)設(shè)置，通過尾座套筒由油缸組件驅(qū)動(dòng)可沿其軸向伸縮移動(dòng)，頂緊或松開待加工工件的回轉(zhuǎn)中心。在尾座箱體左端與尾座套筒之間，設(shè)置有4個(gè)剎緊油缸，消除尾座套筒與尾座箱體之間的間隙。
[0027]Z軸拖板機(jī)構(gòu)包括Z軸托板座、Z軸伺服電機(jī)、Z軸滾珠絲杠副。Z軸伺服電機(jī)通過連軸結(jié)直接驅(qū)動(dòng)Z軸滾珠絲杠副，通過滾珠絲杠副上的絲母連接座驅(qū)動(dòng)刀具縱向走刀。Z軸拖板機(jī)構(gòu)通過貼塑導(dǎo)軌設(shè)置于銑床體上。
[0028]X軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)通過貼塑導(dǎo)軌設(shè)置在Z軸拖板機(jī)構(gòu)上。包括X軸進(jìn)給箱、X軸伺服電機(jī)、X軸滾珠絲杠副。X軸伺服電機(jī)通過連軸結(jié)直接驅(qū)動(dòng)X軸滾珠絲杠副，X軸絲母連接座固定在Z軸托板座上，X軸滾珠絲杠設(shè)置于X軸進(jìn)給箱上；通過滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給箱前后移動(dòng)以實(shí)現(xiàn)刀具徑向進(jìn)刀。
[0029]Y軸托板機(jī)構(gòu)包括Y軸拖板座、Y軸伺服電機(jī)、減速器、連軸結(jié)、T型絲杠副、絲母座。Y軸伺服電機(jī)連接減速器，再連軸結(jié)，然后驅(qū)動(dòng)T型絲杠副，通過固定在T型絲杠副上的絲母座驅(qū)動(dòng)直驅(qū)式刀具主軸箱沿Y方向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)刀具竄刀功能。Y軸托板機(jī)構(gòu)固定在回轉(zhuǎn)軸上。Y軸托板機(jī)構(gòu)通過拉桿、回轉(zhuǎn)軸，設(shè)置于進(jìn)給箱上。由蝶形彈簧組、精密鎖緊螺母，鎖緊力作用于拉桿，將Y軸托板機(jī)構(gòu)通過回轉(zhuǎn)軸鎖緊在進(jìn)給箱體上。在進(jìn)給箱后端設(shè)置有油缸和油缸體。當(dāng)?shù)毒呓嵌刃枰剞D(zhuǎn)時(shí)，油缸先壓緊蝶形彈簧組，減小回轉(zhuǎn)軸與進(jìn)給箱體之間的鎖緊力，然后刀具可調(diào)整角度。當(dāng)?shù)毒呓嵌日{(diào)整完成后，油缸退回，蝶形彈簧組作用于精密鎖緊螺母，鎖緊力作用于拉桿，將回轉(zhuǎn)軸與進(jìn)給箱體之間重新鎖緊。
[0030]A軸刀具角度調(diào)整裝置由A軸伺服電機(jī)、減速機(jī)、連軸結(jié)、渦輪副組成汸軸伺服電機(jī)通過減速機(jī)和連軸結(jié)驅(qū)動(dòng)渦輪副，帶動(dòng)固定于回轉(zhuǎn)軸上的Y軸托板機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)刀具角度調(diào)整。渦輪副中的渦輪固定于回轉(zhuǎn)軸上。
[0031]本發(fā)明中，在銑床體前方設(shè)置有紅外線對(duì)刀裝置；在工件第一次加工完成后，不拆卸工件，操縱者在觸摸屏控制器上啟動(dòng)對(duì)刀功能，紅外線對(duì)刀功能啟動(dòng)，C軸按設(shè)定的速度啟動(dòng)，上位控制系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算工件槽的中心、工件槽的寬度，并存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，完成后C軸停止旋轉(zhuǎn)；然后可將工件拆卸，同型號(hào)的工件需重新裝夾二次加工時(shí)，安裝好工件，操縱者在觸摸屏控制器上啟動(dòng)對(duì)刀功能，紅外線對(duì)刀功能啟動(dòng)，C軸按該型號(hào)工件的數(shù)據(jù)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)到正確的工件槽中心的定位位置，然后就可以再次切削。
[0032]本發(fā)明中，在銑床體中部設(shè)置有自動(dòng)排屑裝置，加工時(shí)由自動(dòng)排屑裝置將切屑自動(dòng)排出；在銑床體上還設(shè)有整體防護(hù)罩，防護(hù)罩將直驅(qū)式工件主軸箱、刀具主軸箱以及滾刀移動(dòng)及滾刀角度調(diào)整裝置封裝。防護(hù)罩正面設(shè)有可左右移動(dòng)的活動(dòng)門。
[0033]本發(fā)明的技術(shù)特征:
[0034]所述的工件主軸C、刀具主軸B、進(jìn)刀軸X和走刀軸Z均采用伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)方式，將與工件加工精度與分度精度相關(guān)的齒輪傳動(dòng)部件均省略掉，因此從根本上排除了工件加工過程中，累積誤差與分度誤差的產(chǎn)生與累積問題，是提高工件加工精度的根本措施；在花鍵軸加工領(lǐng)域，全直驅(qū)模式是供花鍵軸銑床的一項(xiàng)重要?jiǎng)?chuàng)新，其它部件或裝置的優(yōu)化與改進(jìn)都依賴于最基礎(chǔ)的技術(shù)創(chuàng)新，如果沒有在驅(qū)動(dòng)方式上的根本性優(yōu)化，外圍設(shè)置與裝置的改進(jìn)都無法避免的會(huì)產(chǎn)生累積誤差和分度誤差。
[0035]本發(fā)明具有高效率:直驅(qū)式數(shù)控花鍵軸銑床的主軸采用高精度軸承且無中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，使其主軸速度直接取決于其直驅(qū)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，本發(fā)明中采用的直驅(qū)電機(jī)速度達(dá)到3000rpm;高轉(zhuǎn)速可以把現(xiàn)代刀具的高速性能淋漓盡致地發(fā)揮出來，從而獲得很高的生產(chǎn)效率。Speedcore (速切王)納米涂層滾刀切削線速度可達(dá)到350m/min,硬質(zhì)合金滾刀線速度可達(dá)到300m/min，比傳統(tǒng)花鍵軸銑床效率成倍提高。
[0036]所述的工件主軸C、刀具主軸B、進(jìn)刀軸X和走刀軸Z全直驅(qū)零傳動(dòng)模式，導(dǎo)致加工工藝和加工過程的穩(wěn)定性與重現(xiàn)性，因此可以實(shí)現(xiàn)工件的二次加工和相同工件的重復(fù)加工，確保了批量工件的加工精度的均勻性。
[0037]所述的工件主軸C、刀具主軸B、進(jìn)刀軸X和走刀軸Z全直驅(qū)零傳動(dòng)模式，避免了機(jī)械齒輪傳動(dòng)所造成的加工振動(dòng)與振動(dòng)傳遞問題，因此設(shè)備整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)可以在更高的速度下實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)加工作業(yè)，從而提高生產(chǎn)效率,節(jié)約生產(chǎn)成本。
[0038]全數(shù)控系統(tǒng)，采用15寸真彩觸摸屏為操作界面，零編程設(shè)計(jì)，為使用與操作提供了方便，所有六個(gè)伺服軸均由上位數(shù)控系統(tǒng)按范成法滾銑控制，通過編碼器和光柵尺實(shí)時(shí)檢測(cè)信號(hào)，并形成閉環(huán)式控制回路，并與直驅(qū)式零傳動(dòng)模式相配合，整體提高花鍵軸銑床的性能與加工精度。
[0039]所述的工件主軸C和刀具主軸B均選用空心伺服電機(jī)，所述工件軸C選用空心力矩伺服電機(jī)，均采用軸套裝與高精度位置編碼器或光柵尺檢測(cè)位置信號(hào)，確保驅(qū)動(dòng)與信號(hào)采集反饋的實(shí)時(shí)性和精確性。
[0040]所述的竄刀軸Y采用減速機(jī)、T型絲桿設(shè)計(jì)；所述的刀角調(diào)節(jié)軸A采用減速機(jī)、渦桿與潤(rùn)輪設(shè)計(jì)。
[0041]所述的工件主軸C、刀具主軸B、進(jìn)刀軸X和走刀軸Z直驅(qū)式零傳動(dòng)設(shè)計(jì)構(gòu)成了工件與刀具之間不存在任何機(jī)械傳動(dòng)元件，真正意義上實(shí)現(xiàn)了零傳動(dòng)，因此才能使位置編碼器檢測(cè)信號(hào)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳送與反饋，才能實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的全閉環(huán)數(shù)據(jù)控制。
[0042]由于本發(fā)明采用的直驅(qū)式零傳動(dòng)設(shè)計(jì)，獲得了穩(wěn)定的加工性能，設(shè)置有紅外對(duì)刀裝置，從而使工件的二次加工成為可能。
[0043]由于上述的直驅(qū)式零傳動(dòng)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)，使本發(fā)明具有理想的分度精度和工件的優(yōu)異表面質(zhì)量。
[0044]直驅(qū)式零傳動(dòng)全數(shù)控花鍵軸銑床的特點(diǎn):
[0045]高速度:直驅(qū)式零傳動(dòng)全數(shù)控花鍵軸銑床的主軸最高轉(zhuǎn)速達(dá)到3000rpm ;工作臺(tái)最高轉(zhuǎn)速也可達(dá)到300rpm。高轉(zhuǎn)速可以把現(xiàn)代刀具的高速性能淋漓盡致地發(fā)揮出來，從而獲得很高的生產(chǎn)效率。使用“Speedcore”和硬質(zhì)合金滾刀時(shí)線速度可達(dá)到300m/min,比傳統(tǒng)花鍵軸銑床提高效率10倍以上。
[0046]高精度:由于分齒和差動(dòng)運(yùn)動(dòng)采取了全閉環(huán)控制并采用的電子齒輪箱，分齒精度可達(dá)到4級(jí)或更高。在實(shí)際應(yīng)用中，加工精度受滾刀和工件裝夾精度的限制，而機(jī)床精度不再是影響加工精度的因素。生產(chǎn)實(shí)踐中，在合理的裝夾和冷卻條件下，在高速切削時(shí)，可以得到穩(wěn)定的6級(jí)加工精度。
[0047]干切加工:由于零傳動(dòng)使機(jī)床的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和自動(dòng)移刀功能，使得直驅(qū)式花鍵軸銑床成為最適合進(jìn)行高速干切滾切花鍵軸、軸齒加工的機(jī)床。純機(jī)械傳動(dòng)或傳動(dòng)鏈較長(zhǎng)的花鍵銑床不適合高速干切滾銑加工，是因?yàn)闄C(jī)械傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差造成滾切加工過程中的振動(dòng)，而這種振動(dòng)對(duì)于高速干切、質(zhì)地硬脆的刀具材料是致命的影響，振動(dòng)造成刀刃的非正常磨損，刀具很快就喪失了齒形精度。
[0048]硬齒面加工:直驅(qū)式數(shù)控花鍵軸銑床通過紅外線對(duì)刀裝置可對(duì)淬硬花鍵軸、齒輪進(jìn)行二次對(duì)刀，可使用“Speedcore”和硬質(zhì)合金滾刀對(duì)淬硬花鍵、齒輪進(jìn)行二次高速滾切加工，硬度可達(dá)HRC62。
[0049]提高刀具壽命:使用直驅(qū)式全數(shù)控花鍵軸銑床，因采用可控制的均勻竄刀，使?jié)L刀的切削刃的磨損量接近一致，充分利用滾刀的每個(gè)切削刃，成倍提高刀具壽命。
[0050]全數(shù)控零編程操作:直驅(qū)式數(shù)控花