大型液压主驱动切削全闭环数控插齿机制造技术

本实用新型专利技术涉及一种大型液压主驱动切削全闭环数控插齿机，包括回转工作台、床身总成、中床身总成、立柱、让刀机构、刀架机构、数控系统、液压系统、润滑系统和冷却排屑系统。回转工作台两侧均设有伺服电机，伺服电机通过联轴器连接蜗轮蜗杆运动副以构成回转工作台的双驱动机构；刀架机构的刀轴由液压缸驱动进行往复运动，刀架机构的电机基座上装有伺服电机；让刀机构装有共轭双凸轮的凸轮轴连接驱动伺服电机。其优点是：本插齿机采用伺服液压缸驱动提供刀轴往复运动、扭矩电机提供刀轴回转运动、伺服电机驱动让刀机构，可满足大型精密齿轮的加工；回转工作台承重大且运行平稳性高，扩大加工范围、冲程长度及切削力，且加工精度高、加工柔性适应性强。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术数控插齿机
，特别是涉及一种大型液压主驱动切削全闭环数 控插齿机。
技术介绍
大型齿轮是大型风力发电、大型锻压设备、大型冶金设备以及大型船舶传动装置 的关键零部件，大型数控插齿机是其不可或缺的工作母机，目前我国大型精密多轴数控插 齿机尚属空白。数控插齿机一般具有回转工作台回转运动、刀轴往复主驱动、刀轴回转运动、径向 进给运动、让刀运动和斜向让刀运动等控制轴。目前，大型数控插齿机回转工作台的驱动方 式主要是伺服电机，大部分为单一伺服电机驱动单蜗轮副驱动，但这种传动方式使得蜗轮 副传动过程中存在比较大的传动间隙。为了达到消除传动间隙的目的，目前采用的消隙方 式为单伺服电机带动蜗轮副或齿轮副，同时通过齿轮副带动另一消隙蜗轮副或齿轮副，两 个蜗杆或齿轮共同与安装在同一主轴上的两个锅轮或一个齿轮啮合。上述两种方式主轴结 构复杂，加工调试困难。现有技术中插齿机回转工作台的驱动方式主要是伺服电机，其传动 方式有蜗轮副传动和齿轮副传动等。实践证明，蜗轮副传动能提供较高的传动精度并具有 较高的传动平稳性，但受机械加工、装配调试等多种不确定性因素影响，回转工作台的蜗轮 副传动过程不可避免的存在传动间隙，继而影响传动精度。大多数回转工作台的工作台底 座对回转主轴的支撑方式为静压支撑、YRT三排圆柱滚子轴承支撑或以特制材料作为接触 材料的普通摩擦支撑等；静压支撑虽然支撑刚度较好，但在偏载力尤其是偏载冲击力作用 下工作台台面端跳精度较差；YRT三排圆柱滚子轴承定位精度恒定，但目前大型YRT三排圆 柱滚子轴承的运转精度尚不理想，在应对重载冲击力等方面也存在风险，甚至会影响轴承 寿命；以特制材料作为接触材料的普通摩擦支撑方式在运转精度、传动平稳性方面具有很 大局限性，在偏置重载冲击力作用下各方面精度更受到严重挑战。因此，技术一种能够 应对偏置重载冲击力的大型精密数控回转工作台迫在眉睫。插齿机的刀架固定在数控插齿机的立柱上，在插削直齿轮时，刀架中刀轴的往复 运动提供插齿的切削运动，在切削的过程中刀轴始终按一定的规律勻速旋转；在插削斜齿 轮时，刀架中刀轴的往复运动提供插齿的切削运动，在切削的过程中刀轴始终按一定的规 律加减速旋转。而刀轴往复运动的行程长度与直线度、切削力、回转运动的响应速度和定位 精度均是保证数控插齿机整体加工精度的前提。目前，中小型数控插齿机中，刀架的插齿运 动与退刀运动是由一台三相异步电机驱动完成的，即一台三项异步电机通过位于机床立柱 内部的多级机械传动机构来驱动刀架，因此，刀架的插齿运动和让刀运动具有相同的运动 周期。上述多级机械传动机构联动控制刀架的插齿运动和让刀运动，机构的结构非常复杂 且占用空间很大，拆卸维修不便。此外，上述多级机械传动机构一般靠扇齿和固定在刀架上 的齿条啮合来驱动刀架进行插齿动作，这种结构不仅使用寿命短，且受三相异步电机功率 和机械传动机构的传动力矩等因素的影响，使其不能适用在切削大齿轮的大型数控插齿机上。此外，让刀运动一般是通过机械结构与刀轴往复运动联动实现的。这种联动方式能够 保证让刀位置准确。但工作方式单一，只能按部就班的加工圆柱齿轮，在加工非直齿类圆柱 齿轮等场合不具有足够的柔性适应性。 径向进给运动多为工作台在床身上进行移动，但随着工件尺寸的增大，使工作台 进行移动变得不现实，运动困难，存在低俗爬行现象；运动控制轴虽多为伺服电机控制，但 一般为半闭环控制，加工精度不够理想。因此，研制可以满足市场需求的加工大型精密齿轮 的插齿机迫在眉睫。
技术实现思路
本技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种大型液压主驱动切削 全闭环数控插齿机。本技术的目的是为了解决目前数控插齿机存在的加工范围小、回转工作台承 重低、回转工作台运行平稳性差、冲程长度短、切削力小、加工精度低、加工柔性适应性差等 方面的综合问题，提供一种由伺服液压缸驱动提供刀轴往复运动、扭矩电机驱动提供刀轴 回转运动、伺服电机驱动让刀机构进而可满足大型精密齿轮加工的大型液压主驱动切削全 闭环数控插齿机。本技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是大型液压主驱动切削全闭环数控插齿机，包括回转工作台、床身总成、中床身总 成、立柱、让刀机构和刀架机构、数控系统、液压系统、润滑系统和冷却排屑系统，所述回转 工作台与床身总成前后对接，中床身总成上连接立柱，在立柱上安装有让刀机构，所述刀架 机构通过耳轴安装在立柱上，并通过刀架体与让刀机构连接，其特征在于所述回转工作台 两侧均设有伺服电机，伺服电机通过联轴器连接蜗轮蜗杆运动副以构成回转工作台的双驱 动机构，在回转工作台底座外圆周上设有多个静压支撑垫；所述刀架机构的刀轴一端连接 有用于驱动其上下往复切削运动的液压缸，所述液压缸上设有磁栅尺，刀架机构的电机基 座上装有用于实现刀轴回转运动的伺服电机；所述让刀机构的凸轮轴通过减速机连接有驱 动伺服电机，所述凸轮轴上装有共轭双凸轮；所述床身总成与中床身总成之间通过滚柱直 线导轨-滑块连接，在中床身总成与床身总成之间设有用于全闭环控制的高精度钢栅尺， 所述液压缸上设有全闭环控制的磁栅尺。本技术还可以采用如下技术方案所述工作台底座外圆周上阵列安装有12个静压支撑垫，所述静压支撑垫的中心 制有凹槽，静压支撑垫与工作台主轴下端面设有间隙，所述工作台主轴与工作台底座之间 安装有三排圆柱滚子转台轴承，在圆柱滚子转台轴承内圈安装有钢栅尺。所述刀架机构的具体结构为所述刀轴一端通过轴承连接有用于驱动其做上下 往复切削运动的液压缸，另一端连接刀接套，刀轴外部套装滑块，所述液压缸下面连接有插 头盖，所述插头盖上安装有用于防止刀轴下滑的制动总成，插头盖下部连接刀架体和扭矩 电机基座，所述扭矩电机基座上固定有扭矩电机定子和转台轴承，转台轴承内圈上装有钢 栅尺和中间套，所述中间套上装有扭矩电机转子和固定块，固定块上设有镶条，所述液压缸 上设有磁栅尺。所述制动总成是由安装在插头盖上的两块电磁铁和与电磁铁内侧连接的制动块构成。所述刀轴与刀轴下套配合接触，所述滑块与刀轴上套配合接触。所述让刀机构的具体结构为包括伺服电机、减速器、凸轮轴、拨叉、偏心轴、让刀 拉杆和刀架体，所述伺服电机的输出轴与减速器的输入轴联接，所述减速器的输出轴与凸 轮轴的一端联接，所述凸轮轴和偏心轴通过法兰套和轴承安装在数控插齿机的立柱上；所 述凸轮轴上设有共轭双凸轮，所述拨叉上设有两个滚子，所述凸轮轴上的共轭双凸轮与拨 叉上的两个滚子连接，所述拨叉连接轴套，轴套与偏心轴套装，且轴套上安装花键套，花键 套与偏心轴通过花键连接，所述偏心轴上设有偏心部，所述让刀拉杆的一端通过安装套装 配在偏心轴的偏心部上，让刀拉杆的另一端与刀架体通过铰轴铰接连接。所述让刀机构的拨叉为Y形结构，在Y形结构上端的两个分支上分别安装滚子，Y 形结构的下部为带有紧固孔的夹套，夹套内加工有键槽。本技术具有的优点和积极效果是由于本技术采用上述技术方案，即回 转工作台采用双驱动机构，不仅可共同驱动也可实现蜗轮副传动消隙的目的；回转工作台 采用三排圆柱滚子与静压组合支撑的方式，可其提高承载能力、稳定性和回转精度。刀架机 构采用伺服液压缸提供刀轴的往复运动，利用扭矩电机实现刀轴回转运动本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种大型液压主驱动切削全闭环数控插齿机，包括：回转工作台、床身总成、中床身总成、立柱、让刀机构、刀架机构、数控系统、液压系统、润滑系统和冷却排屑系统，所述回转工作台与床身总成前后对接，中床身总成上连接立柱，在立柱上安装有让刀机构，所述刀架机构通过耳轴安装在立柱上，并通过刀架体与让刀机构连接，其特征在于：所述回转工作台两侧均设有伺服电机，伺服电机通过联轴器连接蜗轮蜗杆运动副以构成回转工作台的双驱动机构，在回转工作台底座外圆周上设有多个静压支撑垫；所述刀架机构的刀轴一端连接有用于驱动其上下往复切削运动的液压缸，所述液压缸上设有磁栅尺，刀架机构的电机基座上装有用于实现刀轴回转运动的伺服电机；所述让刀机构的凸轮轴通过减速机连接有驱动伺服电机，所述凸轮轴上装有共轭双凸轮；所述床身总成与中床身总成之间通过滚柱直线导轨－滑块连接，在中床身总成与床身总成之间设有用于全闭环控制的高精度钢栅尺，所述液压缸上设有全闭环控制的磁栅尺。

【技术特征摘要】
1.一种大型液压主驱动切削全闭环数控插齿机，包括回转工作台、床身总成、中床身 总成、立柱、让刀机构、刀架机构、数控系统、液压系统、润滑系统和冷却排屑系统，所述回转 工作台与床身总成前后对接，中床身总成上连接立柱，在立柱上安装有让刀机构，所述刀架 机构通过耳轴安装在立柱上，并通过刀架体与让刀机构连接，其特征在于所述回转工作台 两侧均设有伺服电机，伺服电机通过联轴器连接蜗轮蜗杆运动副以构成回转工作台的双驱 动机构，在回转工作台底座外圆周上设有多个静压支撑垫；所述刀架机构的刀轴一端连接 有用于驱动其上下往复切削运动的液压缸，所述液压缸上设有磁栅尺，刀架机构的电机基 座上装有用于实现刀轴回转运动的伺服电机；所述让刀机构的凸轮轴通过减速机连接有驱 动伺服电机，所述凸轮轴上装有共轭双凸轮；所述床身总成与中床身总成之间通过滚柱直 线导轨-滑块连接，在中床身总成与床身总成之间设有用于全闭环控制的高精度钢栅尺， 所述液压缸上设有全闭环控制的磁栅尺。2.根据权利要求1所述的大型液压主驱动切削全闭环数控插齿机，其特征在于所述 工作台底座外圆周上阵列安装有12个静压支撑垫，所述静压支撑垫的中心制有凹槽，静压 支撑垫与工作台主轴下端面设有间隙，所述工作台主轴与工作台底座之间安装有三排圆柱 滚子转台轴承，在圆柱滚子转台轴承内圈安装有钢栅尺。3.根据权利要求1所述的大型液压主驱动切削全闭环数控插齿机，其特征在于所述 刀架机构的具体结构为所述刀轴一端通过轴承连接有用于驱动其做上下往复切削运动 的液压缸，另一端连接刀接套，刀轴外部套装滑块，所述液压缸下面连...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡光曦，刘福聪，袁自强，吴文仲，王秀梅，邢侃，王鑫，赵巍，李宏辉，宋国栋，王辉，
申请(专利权)人：天津第一机床总厂，
类型：实用新型
国别省市：12