专利名称：大型齿轮加工机械的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械加工行业的齿轮加工专用机械类别，特别是大直径或超大圆形工件的内外齿加工机械，尤其适用于铣齿机。
背景技术：
目前齿轮加工行业应用最多主要有两种形式:一个是仿形法，另一个是范成法或者叫展成发。对应的机械有滚齿机、插齿机、铣齿机，精度要求高的还有磨齿机。近阶段国防、风电、隧道等领域对大直径或超大直径圆形工件内外齿加工机械的需求越来越多，而且加工精度越来越高。这些工件有一下特点:1、直径大，如风电偏航轴承直径3-7米，甚至更大；2、齿轮模数大，一般模数都在25以上；3、工件重量大，从几吨至几十吨。目前加工此类工件大多使用数控铣齿机，当面对大直径或超大直径工件时此类加工设备越来越不适用，而且存在以下缺陷:1、造价昂贵。关键控制设备多为进口，电机多为伺服电机、伺服驱动器等关键设备配合工作，才能完成整套控制流程。因此整台设备造价偏高。2、部分零件加工难度大，精度高。回转平台部分为整套蜗杆减速传动，蜗杆和蜗轮要求加工精密，涡轮直径大，加工难度加大。最大的缺陷是，加工完一个齿槽后，通过中心分度的方法确定下一个齿槽的位置。当加工的工件直径越大，涡轮减速机的尺寸越大，从而涡轮零部件的加工难度越大，否则就很难保证其加工精度。3、减速箱齿轮数量众多，精密程度高，装配复杂。经过一段时间使用后，最先出现故障的往往首先是齿轮箱。使用时间越长，齿轮间隙越大，从而加工精度越来越差。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种大型齿轮加工机械，能够简单、有效的实现对大型齿轮的加工，成本低廉，精度高，误差小。本实用新型专利解决以上问题所采取的技术方案是:大型齿轮加工机械，包括床身2 ;位于床身2—侧的立柱3、位于立柱3上的减速机构4、与减速机构4输出端连接的铣齿刀5 ;以及安装于床身2上的回转工作平台9，在回转工作平台9上安装工装7，在工装7安装加工工件6，回转工作平台9、工装7、加工工件6同轴，(即回转工作平台9、工装7、加工工件三者的圆心相同，工作时，同轴转动)齿轮加工过程中，电动机带动回转工作平台9转动，工装7、加工工件6产生相对于床身2的转动，其特征在于:还设有弧长测距装置，所述的弧长测距装置位于与加工工件6同心圆的轨道上，通过测量和计算圆弧的长度来确定要加工的齿轮的距离和角度。换句话说:所述测距装置的测量点位于与加工工件6同心圆的轨道上，通过测量和计算测量点所在的轨道圆弧的长度来确定要加工的齿的位置。[0016]进一步，所述的测量器具为量尺或为光电传感器型光栅尺。具体的，在回转工作平台9外侧设置摩擦轮10，摩擦轮10与转轴11固定连接，转轴11连接于床身2上，回转工作平台9的圆周与摩擦轮10接触，实现回转工作平台9带动摩擦轮10以转轴11为中心在床身2上的旋转，转轴11还固定连接一圆盘形编码盘8，盘形编码盘8的圆周设置有“工”型发射接/收型一体式光电传感器12，光电传感器12的输出连接脉冲计数器，光电传感器12的脉冲通过脉冲计数器累计和显示。工装7的圆周与摩擦轮10接触，实现工装7带动摩擦轮10以转轴11为中心在床身2上的旋转、计数。加工工件6的圆周与摩擦轮10接触，实现加工工件6带动摩擦轮10以转轴11为中心在床身2上的旋转、计数。更好的，圆盘形编码盘8位于摩擦轮10上侧。更好的，圆盘形编码盘位于摩擦轮10上侧。本实用新型的有益效果:将测距装置的测量点放置于与工件同心圆的圆弧轨道上，通过计算圆弧弧长的长度，应用数学换算公式，即可准确的确定齿与齿的之间度数，从而精确定位齿轮加工位置。采用这种装置，回转工作平台内传动减速部分不需要精密传动，只需保证整个平台旋转时保持水平即达到要求，齿轮加工难度大大减小。相比通过分度法确定齿与齿的之间度数要简单、准确。对于大直径或超大直径的圆环行工件尤为实用，更能保证加工精度的要求。本实用新型涉及的摩擦轮、光电传感器、脉冲计数器等组成了齿轮加工的定位，采用现有的基础，实现同样功能的情况下，回转工作平台内传动减速部分不需要精密传动，可以采用最普通的皮带传动，只需保证整个平台旋转时保持水平即达到要求，齿轮加工难度大大减小。同时脉冲的计数非采用齿轮的变比计算得出，消除了齿轮长久运行导致的积累误差。本实用新型不需要伺服系统，更不需要采用进口设备，从而有效大幅降低整套机械设备的价格，有利的提高了市场竞争力。
图1为本实用新型原理计算说明示意图。图2为本实用新型一种实施例的结构图。图3为本实用新型一种实施例编码器放大示意图。图中:1、地面，2、床身，3、立柱，4、减速机构，5、铣齿刀，6、加工工件，7、工装，8、圆盘形编码盘，9、回转工作平台，10、摩擦轮，11、转轴，12、光电传感器。
具体实施方式
首先参照图1的原理计算说明示意图，说明一下齿轮加工的基本常识和数据。现有技术的定位方法是通过测定齿与齿之间的夹角来定位加工位置。通常，一个齿轮的设计图纸中已经明确的表示出了轮廓尺寸、模数等重要数据参数，即使有些参数没有标注，也可以通过已标注的数据从专业技术资料里查出更详细的数据，如齿与齿之间的度数，从而可以计算出齿与齿之间的弧长。根据数学上的弧度计算公式计算，夹角乘以半径为弧长。因此，通过测量和计算圆弧的长度，就可以确定要加工的齿之间的弧长距离和角度。因为弧长和半径之比为夹角的角度，因此通过测量弧长的长度，就可以换算出夹角。例如，图1中，要加工齿轮中心为0，弧ACE和弧BDF位于以O为圆心，半径不同的同心圆上，则可以通过计算圆弧AC的长度即可准确确定齿与齿的之间度数。如要再提高精度，可通过加大与工件同心圆的半径的方法，即通过测量BD之间的弧长即可精确定位。相比通过分度法确定齿与齿的之间度数要简单、准确。测量点的运行轨道为同心圆，且测量点的运行轨道所在的同心圆与要加工的工件为同一个圆心。最终目的是实现测量点移动轨迹反映的距离应能够直接或者间接反映要加工的工件齿与齿之间的距离。实际应用中，要加工的工件和测量点可以不在一个水平面上。如果加工的工件所在的平面和测量点所在的平面平行，应能够实现测量点移动的距离反映要加工的工件齿与齿之间的距离。在此原理下设计的测距装置均可很好的实现定位目的。应用中，具体加工齿轮的齿与齿之间的角度和弧长是已知固定的，加工完一个齿以后，工作平台在动力驱动下旋转，工件跟随工作平台转动；测距装置实时检测齿的转动位置和测量点的旋转距离，在测量点所在的弧长旋转移动的距离达到预设数值时，通过反馈控制系统，停止动力驱动，工作平台停止，从而工件停留在规定位置上，然后开始加工。作为该原理应用的变通，如果能够实现测量点移动的距离反映要加工的工件齿与齿之间的距离，那只要把测量点的移动轨迹距离测量出来，均可实现本实用新型的目的。本实用新型就是在这个原理指导下进行设计的。大型齿轮加工机械，安装于平整坚实的地面之上，包括床身2 ;位于床身2 —侧的立柱3、位于立柱3上的减速机构4、与减速机构4输出端连接的铣齿刀5 ;以及与安装于床身2上的回转工作平台9，在回转工作平台9上安装工装7，在工装7安装加工工件6，回转工作平台9、工装7、加工工件6同心，电动机带动回转工作平台9转动，工装7、加工工件6产生相对于床身2的转动。工作时,首先由电动机(图中未示出)旋转，通过带动减速箱4减速传递给铣齿刀5，从而产生切削动力，然后整个电动机、减速箱4沿着立柱3下移，完成一个齿槽的加工。接着电动机带动回转工作平台9旋转，通过设置于与加工工件6同心圆的轨道上的测距装置，测量和计算圆弧的长度来确定要加工的齿轮的距离和角度，最后减速箱4带动铣齿刀具上下往复再次完成下一个齿槽的加工。测量器具放置的位置必须满足与工件同心圆的圆弧上，即测量器具放置的测量点所在的轨道和工件为同心圆，即圆心相同，半径不同的同心圆轨道上，以保证夹角相同。所述的测距装置包括测量器具，测量器具可以为量尺，即普通的尺子，或者所述的测量器具为光电传感器型光栅尺。其作一定弯曲处理，呈圆弧形安装在与加工工件6同心圆的轨道上的床身2上，具体的，在与加工工件6同心处设置一指针，指向量尺的刻度，以及，在与加工工件6同心处设置一拨杆，驱动光栅尺的滑动端，通过以上操作，可以测量出由回转工作平台9带动旋转加工工件6圆周转动的距离。量尺或光栅尺可以作为一个完整圆周安装，也可以安装一段，此时需要对与加工工件6同心处设置一指针或拨杆进行调整。参照图2和图3，其为本实用新型采用圆盘形编码盘和光电传感器实现的一种实施例。在回转工作平台9外侧设置摩擦轮10，摩擦轮10与转轴11固定连接，转轴11连接于床身2上，回转工作平台9的圆周与摩擦轮10接触，实现回转工作平台9带动摩擦轮10以转轴11为中心在床身2上的旋转，转轴11还固定连接一圆盘形编码盘8，盘形编码盘8的圆周设置有“工”型发射接/收型一体式光电传感器12，光电传感器12的输出连接脉冲计数器，光电传感器12的脉冲通过脉冲计数器累计和显示。脉冲计数器测算出要移动的弧长后，反馈至控制系统，控制回转工作平台9的转动，进行下一个齿轮加工。工装7的圆周与摩擦轮10接触，实现工装7带动摩擦轮10以转轴11为中心在床身2上的旋转、计数。加工工件6的圆周与摩擦轮10接触，实现加工工件6带动摩擦轮10以转轴11为中心在床身2上的旋转、计数。圆盘形编码盘8位于摩擦轮10上侧。本实用新型在回转工作平台或工装或加工工件外侧设置摩擦轮，并且与摩擦轮接触，实现其带动摩擦轮以转轴为中心在床身上的旋转，从而实现设置于圆盘形编码盘的光电传感器的脉冲通过脉冲计数器累计和显示，进而通过换算，就可得出很精确的一个光电传感器的脉冲代表的实际长度，根据每个要加工的齿轮的要求，可以计算出相邻齿要求转过的脉冲数，确定加工位置，是本实用新型的巧妙实现方式。
权利要求1.大型齿轮加工机械，包括床身(2);位于床身(2)—侧的立柱(3)、位于立柱(3)上的减速机构(4)、与减速机构(4)输出端连接的铣齿刀(5);以及与安装于床身(2)上的回转工作平台(9)，在回转工作平台(9)上安装工装(7)，在工装(7)安装加工工件(6)，回转工作平台(9)、工装(7)、加工工件(6)同心、同轴，电动机带动回转工作平台(9)转动，工装(7)、加工工件(6)产生相对于床身(2)的转动，其特征在于:还设有弧长测距装置。
2.根据权利要求1所述的大型齿轮加工机械，其特征在于:所述测距装置的测量点位于与加工工件(6)同心圆的轨道上，通过测量和计算测量点所在的轨道圆弧的长度来确定要加工的齿的位置。
3.根据权利要求2所述的大型齿轮加工机械，其特征在于:所述弧长测距装置为量尺或者光电传感器型光栅尺。
4.根据权利要求2所述的大型齿轮加工机械，其特征在于: 在回转工作平台(9)外侧设置摩擦轮(10)，摩擦轮(10)与转轴(11)固定连接，转轴(11)连接于床身⑵上，回转工作平台(9)的圆周与摩擦轮(10)接触，实现回转工作平台(9)带动摩擦轮(10)以转轴(11)为中心在床身(2)上的旋转，转轴(11)还固定连接一圆盘形编码盘(8)，盘形编码盘(8)的圆周设置有“工”型发射接/收型一体式光电传感器(12)，光电传感器(12)的输出连接脉冲计数器，光电传感器(12)的脉冲通过脉冲计数器累计和显示。
5.根据权利要求5所述的大型齿轮加工机械，其特征在于: 工装(7)的圆周与摩擦轮(10)接触，实现工装(7)带动摩擦轮(10)以转轴(11)为中心在床身(2)上的旋转、计数。
6.根据权利要求5所述的大型齿轮加工机械，其特征在于: 加工工件(6)的圆周与摩擦轮(10)接触，实现加工工件(6)带动摩擦轮(10)以转轴(11)为中心在床身⑵上的旋转、计数。
7.根据权利要求5所述的大型齿轮加工机械， 其特征在于: 圆盘形编码盘(8)位于摩擦轮(10)上侧。
专利摘要本实用新型提供一种大型齿轮加工机械，能够简单、有效的实现对大型齿轮的加工，成本低廉，精度高，误差小。技术方案为设置有弧长测距装置，通过测量和计算圆弧的长度来确定要加工的齿轮的距离和角度。通过计算圆弧弧长的长度，即可准确的确定齿与齿的之间度数，从而精确定位齿轮加工位置。采用这种装置，传动减速部分不需要精密传动，只需保证整个平台旋转时保持水平即达到要求，齿轮加工难度大大减小。对于大直径或超大直径的圆环行工件尤为实用，更能保证加工精度的要求。
文档编号B23F23/08GK203076717SQ201220625140
公开日2013年7月24日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者韩玉强 申请人:韩玉强