专利名称：数控大型弧齿锥齿轮拉齿机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于拉齿机技术领域，特别是涉及一种数控大型弧齿锥齿轮拉齿机。
背景技术：
弧齿锥齿轮副或准双曲面齿轮副中的大轮作为传动装置的关键零件被广泛应用于汽车、拖拉机、工程机械、军工等各种行业。在弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮加工过程中要保证齿轮的齿向、齿形、齿距等误差在一定要求范围内，才能确保被加工齿传动精度高。现有技术中的数控弧齿锥齿轮拉齿机其工件箱是安装在转台上的，刀具箱的进给和后退是通过伺服电机驱动滚珠丝杠来完成，因此刀具箱的进给和后退全部由滚珠丝杠承担，由于滚珠丝杠承重较重，故对其产生严重磨损，并影响滚珠丝杠的精度。此外，由于大型齿轮的切削对机床整体刚性要求较高，上述拉齿机的工装装卡垂直于床身的水平面，其切削时还需依靠工件箱在转台上的角度来满足实际切削角度，故主要切削力均集中在工件箱上，使工件箱与转台须承受较大的切削载荷。这样不仅会影响机床的整体刚性，长时间的使用还会影响机床的加工精度。上述拉齿机在工件切削过程中，由于分度机构的分度动作频繁，所需时间较短，蜗轮蜗杆啮合时，其间隙难以快速消除；此外，由于蜗轮蜗杆长期啮合，在无消隙装置的保护下，必将影响和降低分度精度。工件夹紧是通过液压缸来加紧工件箱整体，由于其主切削刀集中在工件箱体上，利用液压夹紧工件箱无法避免工件在切削过程中发生微小窜动。随着汽车工业生产由大批量、少品种向中小批量、多品种的发展，对大型高精度齿轮的需求数量越来越多，质量要求也越来越高，而传统的数控弧齿锥齿轮拉齿机已无法适应上述要求。
发明内容本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种可增强机床整体刚性、 充分简化机床结构且可大幅度提高齿轮分度精度和切削加工精度的数控大型弧齿锥齿轮拉齿机。本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是数控大型弧齿锥齿轮拉齿机，包括床身总成、刀具箱总成、工件箱总成、数控系统、 液压系统、润滑系统和冷却排屑系统，所述床身总成通过丝杠螺母副连接有使其沿床身导轨滑动的托板，在托板上通过丝杠螺母副连接刀具箱总成，所述刀具箱总成内安装有进刀机构；所述床身总成上通过一对耳轴安装有可绕耳轴中心转动的工件箱总成，所述工件箱总成与设置在床身总成一侧的液压缸连接；在所述工件箱总成内设有分度机构，其特征在于在所述工件箱总成和刀具箱总成上部安装有用于固定其两者之间相对位置和用于工件箱总成调节摆动角度的横梁夹紧装置，所述分度机构内设有用于消除分度动作中窜动间隙的液压阻尼装置。本实用新型还可以采用如下技术方案所述横梁夹紧装置包括横梁组件和夹紧机构，所述横梁组件包括圆弧板、中滑板和上滑板，所述夹紧机构包括与刀具箱总成上部固接的支座、安装在支座内的活塞杆、固定在支座两侧的端盖和通过销轴与活塞杆连接的夹紧爪，所述活塞杆与端盖之间设有压缩弹簧，在所述夹紧机构的支座上安装有接触继电器。所述横梁组件的圆弧板通过紧固件与工件箱总成上部固接，在圆弧板圆弧面上固定有圆弧齿条，所述中滑板内装有与圆弧齿条啮合并可使中滑板沿圆弧板圆弧面滑动的齿轮轴，圆弧板与中滑板的相对位置通过T型螺钉固定，中滑板内还固定有一可带动上滑板沿中滑板键槽滑动的螺杆，螺杆另一端连接上滑板，中滑板与上滑板的相对位置通过螺栓、 螺母固定，所述上滑板另一端制有凸形定位块。所述分度机构内包括消除分度动作中窜动间隙的液压阻尼装置和工件夹紧部分、 主轴夹紧部分。所述工件夹紧部分包括与刀盘主轴一端固接的小型液压活塞缸，活塞缸的活塞杆外伸出活塞缸缸体装入刀盘主轴内，所述活塞杆头部螺纹连接拉杆，并通过拉杆连接工件。所述主轴夹紧部分包括设置在主轴箱内且套装在小型液压活塞缸外部的液压缸， 所述液压缸内装有一与刀盘主轴一端固定的摩擦片，所述摩擦片与液压缸之间设有液压缸活塞片。所述摩擦片两面与主轴箱体内壁、活塞片之间均设有微量间隙。本实用新型具有的优点和积极效果是由于本实用新型采用上述技术方案，即通过横梁夹紧装置固定刀具箱总成与工件箱总成之间的相对位置，使机床在整个切削过程中始终处于夹紧状态，构成机床整体的高刚性框型结构；由于拉齿机床的主切削力指向床身， 所以本机床可以利用床身质量获得最大加工刚性，并充分简化机床整体结构。此外，采用数控分度并辅助分度阻尼装置和分度液压夹紧装置，使机床的分度动作平稳、精确、可靠，进而避免工件在切削过程中发生微小窜动，提高齿轮加工精度。这样不仅可实现大型齿轮的加工，而且还可满足汽车工业生产中小批量、多品种的要求。
图1是本实用新型的整体结构示意图；图2是本实用新型横梁夹紧装置整体结构示意图；图3是图2的俯视图；图4是图2中夹紧机构结构示意图；图5是本实用新型分度机构结构示意图；图6是本实用新型进刀机构结构示意图。图中1、床身总成；1-1、托板；2、刀具箱总成；3、变频电机；4、进刀机构； 4-1、小型驱动箱；4-2、伺服电机输出轴；4-3、小齿轮轴套；4-4、压板；4_5、大齿轮；
4-6、长轴套；4-7、滚珠丝杠副；4-8、法兰盘；4-9、轴承外端盖；4_10、止推轴承；4_11、 刀盘主轴大齿轮；4-12、刀盘主轴；5、横梁夹紧装置；5-1、上滑板；5-2、中滑板；
5-3、圆弧板；5-4、齿条；5-5、齿轮轴；5-6、螺杆；5_7、凸形定位块；5_8、支座；5_9、 活塞杆；5-10、端盖；5-11、销轴；5-12、夹紧爪；5-13、压缩弹簧；5_14、继电器；6、 工件箱总成；7、主轴箱体；8、分度机构；8-1、工件主轴；8-2、蜗轮；8-3、蜗杆；8_4、 蜗杆支架；8-5、大齿轮；8-6、小齿轮轴；8-7、液压马达；8-8、小型液压活塞缸；8_9、活塞杆；8-10、液压缸；8-11、活塞片；8-12、摩擦片；9、耳轴；10、液压缸。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的实用新型内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下请参阅图1-图6，数控大型弧齿锥齿轮拉齿机，包括床身总成1、刀具箱总成2、工件箱总成6、数控系统、液压系统、润滑系统和冷却排屑系统，所述数控系统、液压系统、润滑系统和冷却排屑系统均未在图中表示。所述床身总成通过丝杠螺母副连接有使其沿床身导轨滑动的托板1-1，在托板上通过丝杠螺母副连接刀具箱总成2。所述刀具箱总成内安装有进刀机构4，刀具箱总成2上还装有用于驱动刀盘主轴回转运动的变频电机3，所述床身总成1上通过一对耳轴9安装有可绕耳轴中心转动的工件箱总成6，所述工件箱总成与设置在床身总成一侧的液压缸10连接。所述进刀机构4终端与刀盘主轴4-12通过螺钉固定连接，进刀机构依靠伺服电机驱动，伺服电机固定在小型驱动箱4-1的外壁上，伺服电机输出轴4-2连接一个小齿轮轴套 4-3，两者依靠压板4-4螺钉固定在一起，小齿轮轴套通过一对滚珠轴承支撑固定于小型驱动箱箱体内。小齿轮轴套4-3与一个大齿轮4-5啮合，所述大齿轮固定于一个长轴套4-6 上，长轴套内固定滚珠丝杠副4-7，长轴套两端均通过轴承支撑固定。刀盘主轴4-12尾端由螺钉固定一止推轴承4-10，止推轴承外端盖4-9固定于轴承座上，刀盘主轴上装有刀盘主轴大齿轮4-11。滚珠丝杠外伸端通过锁紧螺母固定一法兰盘4-8，法兰盘由螺钉固定于轴承外端盖上，上述构成进刀动作传动系统。伺服电机输出轴的转动通过啮合齿轮传递为长轴套的转动，导致丝杠前进、后退，并拉动刀盘主轴前进、后退。进刀动作与刀盘主轴回转运动互不干涉，同时进行。刀盘主轴的进退范围在丝杠行程范围之内，可以利用接近开关控制进退行程和归零位置。所述大齿轮4-5是由两个相同大齿轮固定在一起组成的，两者均与小齿轮轴套啮合，但固定时齿形错开一定的角度，啮合传动时，小齿轮轴套齿形两侧均与大齿轮其中一个啮合，这样装配的优点在于依靠两个错开一定角度的大齿轮与小齿轮啮合可以一定程度上消除这部分传动中的间隙，保证丝杠进退行程更为精确，使刀盘进给更为精确。所述工件箱总成6和刀具箱总成2上部安装有用于固定其两者之间相对位置和用作工件箱总成调节摆动角度的横梁夹紧装置5，所述横梁夹紧装置包括横梁组件和夹紧机构，所述横梁组件包括圆弧板5-3、中滑板5-2和上滑板5-1。所述横梁组件的圆弧板通过紧固件与工件箱总成上部固接，在圆弧板圆弧面上固定有圆弧齿条5-4，所述中滑板内通过齿轮轴5-5与圆弧齿条啮合并可使中滑板沿圆弧板圆弧面滑动，圆弧板与中滑板的相对位置通过T型螺钉固定。中滑板内还固定有一可带动上滑板沿中滑板键槽滑动的螺杆5-6， 螺杆另一端连接上滑板，中滑板与上滑板的相对位置通过螺栓、螺母固定，所述上滑板另一端制有凸形定位块5-7。所述夹紧机构包括与刀具箱总成上部固接的支座5-8，在支座内安装活塞杆5-9，在支座两侧固定有端盖5-10和通过销轴5-11与活塞杆连接的夹紧爪5-12。 所述活塞杆与端盖之间设有压缩弹簧5-13，在所述夹紧机构的支座上接触继电器5-14。当系统压力油进入支座后，推动活塞杆向两侧顶压夹紧爪，使其夹紧横梁上滑板，当系统压力油卸载时，压缩弹簧恢复原始位置，夹紧爪张开。[0026]安装在床身总成1 一侧上的液压缸10受液压系统控制，活塞杆伸缩导致工件箱总成6升降，当液压缸顶起工件箱总成后，工件箱总成绕耳轴9中心轴转动上升，当上滑板5-1 前端凸形定位块接触到固定于夹紧机构上的接触继电器5-14后，夹紧爪5-12夹紧上滑板， 从而使刀具箱总成2、夹紧机构、横梁组件、工件箱总成、床身总成构成高刚性框型结构。在切削过程中，夹紧爪在液压系统压力下始终夹紧上滑板，当切削完毕后，液压系统卸载夹紧系统压力，夹紧爪张开，液压缸活塞杆收缩，工件箱总成下降至水平位置。所述床身总成上固定一根丝杠，托板下方固定一个支座，支座内螺纹与丝杠配合，通过扳手工具转动丝杠， 可以拖动托板在床身导轨上滑行，调节托板的位置。所述托板也固定一根丝杠，刀具箱总成下方固定一个支座，支座内螺纹与丝杠配合，通过扳手工具转动丝杠，可以拖动刀具箱总成沿托板键槽滑行，调节刀具箱总成的位置，托板移动方向与刀具箱总成移动方向垂直。所述上滑板与中滑板通过一根螺杆联动，通过扳手工具转动固定在中滑板内的螺杆，可以拖动上滑板前进、后退。所述中滑板与圆弧板通过齿轮齿条联动，中滑板下方制有圆弧面，并与圆弧板的圆弧面相配合，通过扳手工具转动齿轮轴5-5，可以拖动中滑板滑动。当工件箱总成升起至横梁组件的上滑板凸形定位块接触到接触继电器5-14后，所述横梁夹紧装置的夹紧机构通过液压系统驱动夹紧横梁组件的上滑板5-1，进而固定工件箱总成的位置。所述工件箱总成内设有分度机构8，所述分度机构由伺服电机驱动，电机输出轴通过联轴器连接蜗杆8-3，蜗杆两端均由一对滚珠轴承支撑固定于蜗杆支架8-4中，工件主轴 8-1外圆通过螺钉固定蜗轮8-2，蜗轮蜗杆啮合，构成由数控系统控制分度的分度机构。所述蜗轮固定一个大齿轮8-5并与一个小齿轮轴8-6啮合，小齿轮轴连接一个液压马达8-7， 液压马达固定在主轴箱体7内，上述构成液压阻尼装置。当工件主轴分度时，液压系统工作驱动液压马达产生与工件主轴回转方向切线相反的扭矩，该扭矩作用于小齿轮轴上，并通过大齿轮传递给蜗轮蜗杆运动副，使蜗轮蜗杆啮合转动同时始终受到来自阻尼装置的反向力矩，消除分度动作中的窜动间隙，使分度过程更为平稳、精确。所述分度机构内还设有用于保持主轴及其工件分度位置的液压夹紧装置，所述液压夹紧装置包括工件夹紧部分和主轴夹紧部分。所述工件夹紧部分包括与工件主轴8-1 — 端固接的小型液压活塞缸8-8，小型液压活塞缸的活塞杆8-9外伸出缸体装入工件主轴内， 所述活塞杆头部螺纹连接拉杆，并通过拉杆连接工件。所述主轴夹紧部分包括设置在主轴箱体7内且套装在小型液压活塞缸外部的液压缸8-10，所述液压缸内装有一与工件主轴一端固定的摩擦片8-12，所述摩擦片与液压缸之间设有液压缸活塞片8-11。所述摩擦片两面与主轴箱体内壁、活塞片之间均设有微量间隙。所述液压夹紧装置在液压系统驱动下，活塞杆前进、后退拉动拉杆升降，当切削工件时，活塞杆后退，拉杆下降，工件被拉紧，当切削完毕后，活塞杆前进，拉杆上升，工件被松开。所述主轴夹紧依靠液压缸8-10和摩擦片8-12 实现，液压缸套在小型液压活塞缸外围，固定于主轴箱内，液压缸内有一个摩擦片固定于主轴尾端。摩擦片两面与主轴箱体、液压缸活塞片8-11之间均有微量间隙。当分度完成时， 切削工件需要保证工件在受切削力作用下的位置与分度完成位置不发生偏移。液压系统工作，给予液压缸中活塞片压力，该力作用于摩擦片，将其牢牢压紧于主轴箱体内，主轴在摩擦力作用下被夹紧。通过工件夹紧和主轴夹紧，这样保证工件在切削过程中始终处于被夹紧状态中，保证齿面光洁度和齿距精度。
权利要求1.一种数控大型弧齿锥齿轮拉齿机，包括床身总成、刀具箱总成、工件箱总成、数控系统、液压系统、润滑系统和冷却排屑系统，所述床身总成通过丝杠螺母副连接有使其沿床身导轨滑动的托板，在托板上通过丝杠螺母副连接刀具箱总成，所述刀具箱总成内安装有进刀机构；所述床身总成上通过一对耳轴安装有可绕耳轴中心转动的工件箱总成，所述工件箱总成与设置在床身总成一侧的液压缸连接；在所述工件箱总成内设有分度机构，其特征在于在所述工件箱总成和刀具箱总成上部安装有用于固定其两者之间相对位置和用于工件箱总成调节摆动角度的横梁夹紧装置，所述分度机构内设有用于消除分度动作中窜动间隙的液压阻尼装置。
2.根据权利要求1所述的数控大型弧齿锥齿轮拉齿机，其特征在于所述横梁夹紧装置包括横梁组件和夹紧机构，所述横梁组件包括圆弧板、中滑板和上滑板，所述夹紧机构包括与刀具箱总成上部固接的支座、安装在支座内的活塞杆、固定在支座两侧的端盖和通过销轴与活塞杆连接的夹紧爪，所述活塞杆与端盖之间设有压缩弹簧，在所述夹紧机构的支座上安装有接触继电器。
3.根据权利要求2所述的数控大型弧齿锥齿轮拉齿机，其特征在于所述横梁组件的圆弧板通过紧固件与工件箱总成上部固接，在圆弧板圆弧面上固定有圆弧齿条，所述中滑板内装有与圆弧齿条啮合并可使中滑板沿圆弧板圆弧面滑动的齿轮轴，圆弧板与中滑板的相对位置通过T型螺钉固定，中滑板内还固定有一可带动上滑板沿中滑板键槽滑动的螺杆，螺杆另一端连接上滑板，中滑板与上滑板的相对位置通过螺栓、螺母固定，所述上滑板另一端制有凸形定位块。
4.根据权利要求1所述的数控大型弧齿锥齿轮拉齿机，其特征在于所述分度机构内包括消除分度动作中窜动间隙的液压阻尼装置和工件夹紧部分、主轴夹紧部分。
5.根据权利要求4所述的数控大型弧齿锥齿轮拉齿机，其特征在于所述工件夹紧部分包括与刀盘主轴一端固接的小型液压活塞缸，活塞缸的活塞杆外伸出活塞缸缸体装入刀盘主轴内，所述活塞杆头部螺纹连接拉杆，并通过拉杆连接工件。
6.根据权利要求4所述的数控大型弧齿锥齿轮拉齿机，其特征在于所述主轴夹紧部分包括设置在主轴箱内且套装在小型液压活塞缸外部的液压缸，所述液压缸内装有一与刀盘主轴一端固定的摩擦片，所述摩擦片与液压缸之间设有液压缸活塞片。
7.根据权利要求6所述的数控大型弧齿锥齿轮拉齿机，其特征在于所述摩擦片两面与主轴箱体内壁、活塞片之间均设有微量间隙。
专利摘要本实用新型涉及一种数控大型弧齿锥齿轮拉齿机，包括床身总成、刀具箱总成、工件箱总成、数控系统、液压系统、润滑系统和冷却排屑系统，床身总成上连接刀具箱总成，刀具箱总成内装有进刀机构；床身总成上通过一对耳轴安装有工件箱总成，工件箱总成内设有分度机构，特征是工件箱总成和刀具箱总成上部安装有用于固定其两者之间相对位置和用于工件箱总成调节摆动角度的横梁夹紧装置，分度机构内设有液压夹紧装置。优点是通过横梁夹紧装置可使机床在切削过程中始终处于夹紧状态，构成机床整体的高刚性框型结构，获得最大加工刚性，并充分简化机床结构。通过分度阻尼和液压夹紧装置，使机床的分度动作平稳、精确、可靠，提高齿轮加工精度。
文档编号B23F9/00GK202317300SQ20112044259
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月10日 优先权日2011年11月10日
发明者刘金凯, 吴文仲, 李艳慧, 祁志良, 经伟大, 韩广华 申请人:天津第一机床总厂