加工大模数齿轮的数控复合铣齿滚齿机及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种加工大模数齿轮的数控复合铣齿滚齿机及其应用，包括数控计算机，其特征是：刀杆上固定安装有盘铣刀和滚刀，滚刀与盘铣刀之间设有刀杆垫圈组；角度滑板的一面通过Y向导轨和导槽与刀架对接，另一面通过A向轴承和轴承支撑在垂直滑板上，垂直滑板的另一面通过Z向导轨和导槽与立柱对接；立柱通过X向水平设置的导轨和导槽与床身对接；齿坯工作台通过匹配的C向轴和轴承支撑在底面上，齿坯工作台上设有夹具。本发明专利技术在数控计算机控制下，在数控计算机控制下，可以一次性完成对模数大于或等于15mm的齿轮的铣齿滚齿加工，大大地提高了工作效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种数控滚齿机及其应用，尤其是涉及一种同时具有铣槽加工能力和滚齿加工能力，专用于加工大模数齿轮的复合数控滚齿机及其应用。
技术介绍
近年来风电、船舶、水泥、冶金等行业快速发展，机械传动设备的需求逐步攀升，作为机械传动设备的关键部件——齿轮的市场也随之水涨船高。齿轮的加工方式有很多种，包括滚齿、插齿、铣齿、剃齿、磨齿等，其中大模数齿轮通常采用滚齿和铣齿加工。滚齿属于展成加工，在滚齿机上用滚刀滚齿，滚刀和被加工齿轮按一定的速比转动，在齿坯的端截面上连续加工出整圈的齿，滚刀沿着齿坯的轴线方向进给，加工出全齿轮宽度的齿。滚刀相当于一个螺旋角很大的斜齿轮与被切齿轮作空间啮合，滚刀头数zl相当于斜齿轮齿数；滚齿的啮合关系，也可比作蜗杆副的啮合，滚刀刃位于蜗杆的螺纹表面上， 滚刀转一圈，被加工齿轮转zl/z圈。滚齿的滚刀主切削运动、齿形展成、分度、进给及差动等，是连续并同时进行的。加工斜齿轮时，滚刀的进给与螺旋导程相关，运动关系是进给距离等于齿轮的螺旋导程时，差动使齿轮转一圈。使用同一把滚刀可以加工模数、压力角相同的不同齿数、螺旋角、变位量的齿轮， 具有很好的通用性，滚齿的齿轮节距误差小，质量也比较稳定。然而，当齿轮模数较大时，由于切削力大，普通滚刀需分两次或多次切削才能完成切齿，生产效率较低。铣齿属于成形加工，刀具的截形与被加工齿轮的齿槽形状相同，刀具沿齿轮的齿槽方向进给，一个齿槽铣完，被加工齿轮分度后，再铣第二个齿槽，齿轮的齿节距由分度控制。铣斜齿轮时，铣刀的进给运动配合被加工齿轮转动，运动关系是进给距离等于被加工齿轮的导程时，被加工齿轮转一转。使用盘铣刀加工大模数齿轮，生产效率比普通滚齿要高很多。然而，由于齿轮的齿槽形状与齿轮的齿数、变位量、甚至齿厚公差有关，铣齿难于实现刀具齿形与被加工齿轮齿槽完全相同，实际上铣齿的齿形大都是近似齿形，因此铣刀的通用性很低，被广泛用于粗切齿。对于大模数齿轮，目前通常采取铣齿和滚齿分开进行的方式，即采用两台机床，先用一台机床铣齿，零件粗开槽后再到另一台机床上滚齿，但该方法无可避免的带来了零件的二次装夹问题，重新定位和对刀，使得加工效率和加工精度均有所限制。目前在齿轮加工设备中，同时能够进行铣槽和滚齿加工的，并未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对齿轮加工设备，尤其是大模数齿轮加工设备存在的劳动强度较大，工作效率低等问题，提供一种同时具有铣槽加工能力和滚齿加工能力的专用于加工大模数齿轮的复合数控滚齿机及其应用。本专利技术的目的是这样实现的一种加工大模数齿轮的数控复合铣齿滚齿机，包括对加工过程进行控制的数控计算机、由驱动电机通过齿轮减速机构驱动的刀杆、机座上设置的齿坯夹具和齿坯驱动电机，以及用于冷却和润滑的油箱和油泵，其特征在于所述的刀杆上固定安装有盘铣刀和滚刀，盘铣刀与滚刀之间设有刀杆垫圈组，所述的刀杆垫圈组含有一个垫圈，或至少由两个内孔直径相同的垫圈依次对接而成，滚刀与盘铣刀之间的距离为刀杆垫圈组中每个垫圈实际高度之和；刀杆通过轴承托架和驱动箱支撑于刀架上，刀架与床身之间的位移机构包括角度滑板、垂直滑板和立柱，其中角度滑板的一面通过匹配的Y向导轨和导槽与刀架对接；角度滑板的另一面为垂直滑板，角度滑板中设有轴承，轴承中配有轴线沿X向水平的A轴，角度滑板与A轴连接，并通过A轴支撑于垂直滑板上；垂直滑板的另一面通过匹配的Z向导轨和导槽与立柱对接；立柱的底面通过匹配的沿X向水平设置的导轨和导槽与床身上表面对接；所述的A轴与C轴两轴的轴线延长后相交；床身上表面还设有工作台轴承，工作台轴承中配有C向轴，齿坯工作台齿坯与C向轴连接，齿坯工作台通过C向轴支撑于床身；齿坯工作台上设有夹具，被加工齿轮的齿坯通过夹具固定在齿坯工作台上；被加工齿轮的加工参数中，齿轮的模数应该大于或等于15mm。在本专利技术中刀杆垫圈组中每个垫圈实际高度相同。在本专利技术中刀杆垫圈组中每个垫圈实际高度不相同，或部分不相同。在本专利技术中所述的刀杆由主轴伺服电机通过驱动箱带动刀架沿B向旋转；所述的刀架由Y向伺服电机通过蜗轮蜗杆驱动在角度滑板上作Y向运动；所述的角度滑板由A 向伺服电机通过蜗轮蜗杆驱动绕A轴在垂直滑板上作A向旋转运动；所述的垂直滑板由Z 向伺服电机通过蜗轮蜗杆驱动在立柱上作Z向垂直运动；所述的立柱由X向伺服电机通过蜗轮蜗杆传动方式驱动在床身上表面作X向水平运动；所述的齿坯工作台由C向轴伺服电机通过蜗轮蜗杆传动方式在床身上沿C向旋转运动；在本专利技术中油泵、所述的各独立伺服电机、以及刀杆的驱动电机和齿坯驱动电机的工作状态均通过程控计算机控制。一种上述加工大模数齿轮的数控复合铣齿滚齿机的应用，其特征在于a)按照被加工齿轮的加工参数，选择相应的盘铣刀和滚刀，再将所述的盘铣刀和滚刀组装于刀杆；b)盘铣刀和滚刀组装时需要根据盘铣刀的外径和宽度，滚刀的外径、长度和刀齿形状，以及被加工齿轮的齿厚、模数、齿数、螺旋角、压力角的加工参数，确定滚刀与盘铣刀之间的距离，最终通过调节刀杆垫圈组的方式，将确定的滚刀与盘铣刀之间的距离定位；c)将合格的齿坯置于齿坯工作台上，并通过齿坯夹具固定；d)接通工作电源，根据盘铣刀外径和宽度，滚刀外径、长度和刀齿形状，被加工齿轮的加工参数，以及滚刀与盘铣刀之间的距离汇编加工程序，并将其输入程控计算机；所述的被加工齿轮的加工参数包括齿厚、模数、齿数、螺旋角和压力角；e)程控计算机根据汇编加工程序发出加工指令，数控复合铣齿滚齿机开始对合格的齿坯进行加工；f)加工结束后，松开齿坯夹具，从齿坯工作台上取下产品。在本专利技术的应用中所述的程控计算机发出加工指令依序包括盘铣刀加工程序，刀具切换程序，滚刀加工程序；加工指令还包括在整个加工过程中油泵的工作指令和C 向轴伺服电机的相应转动指令。在本专利技术的应用中所述的盘铣刀加工程序包括启动刀杆的主轴伺服电机，带动盘铣刀和滚刀绕B轴同步转动，由A向伺服电机驱动角度滑板转动到加工角度，使盘铣刀轴线的倾斜角度满足齿坯的铣齿要求，再由Y向伺服电机驱动刀架作Y向水平运动，使盘铣刀对准齿坯的齿槽加工的起点，然后由X向伺服电机驱动立柱沿X向水平运动，使转动的盘铣刀进入齿坯的齿槽加工起点开始加工，加工中由Z向伺服电机驱动垂直滑板沿Z向垂直运动，使转动的盘铣刀由齿坯的齿槽加工部位的起点向终点移动，直至完成一个齿槽的加工，再由X向伺服电机驱动立柱沿X向水平运动，使转动的盘铣刀退出齿坯齿槽加工部位的终点，然后由Z向伺服电机驱动垂直滑板沿Z向垂直运动，使转动的盘铣刀由齿坯的齿槽加工部位的终点回到齿坯齿槽加工部位的起点，同时，C向伺服电机驱动齿坯工作台转动，使齿坯的下一个齿槽加工起点对准盘铣刀，由X向伺服电机驱动立柱沿X向水平运动，使转动的盘铣刀重新进入新的齿槽加工起点开始加工，依次重复，直至完成全部齿槽加工；最后由 X向伺服电机驱动立柱沿X向水平运动，使转动的盘铣刀退出齿槽加工的终点，并使整个立柱退至安全位置，结束盘铣刀加工程序。盘铣刀加工程序结束后，转入刀具切换程序，所述的刀具切换程序包括当立柱退至安全位置后，由A向伺服电机驱动角度滑板转动到合适的角度，使滚刀的轴线倾角满足齿坯的滚齿要求，再由Y向伺服电机驱动刀架4沿角度滑板的Y向运动，使滚刀对准齿槽的滚齿加工起点，完成刀具切换程本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种加工大模数齿轮的数控复合铣齿滚齿机，包括对加工过程进行控制的数控计算机、由驱动电机通过齿轮减速机构驱动的刀杆、机座上设置的齿坯夹具和齿坯驱动电机，以及用于冷却和润滑的油箱和油泵，其特征在于：所述的刀杆上固定安装有盘铣刀和滚刀，盘铣刀与滚刀之间设有刀杆垫圈组，所述的刀杆垫圈组含有一个垫圈，或至少由两个内孔直径相同的垫圈依次对接而成，滚刀与盘铣刀之间的距离为刀杆垫圈组中每个垫圈实际高度之和；刀杆通过轴承托架和驱动箱支撑于刀架上，刀架与床身之间的位移机构包括角度滑板、垂直滑板和立柱，其中：角度滑板的一面通过匹配的Ｙ向导轨和导槽与刀架对接；角度滑板的另一面为垂直滑板，角度滑板中设有轴承，轴承中配有轴线沿Ｘ向水平的Ａ轴，角度滑板与Ａ轴连接，并通过Ａ轴支撑于垂直滑板上；垂直滑板的另一面通过匹配的Ｚ向导轨和导槽与立柱对接；立柱的底面通过匹配的沿Ｘ向水平设置的导轨和导槽与床身上表面对接；所述的Ａ轴与Ｃ轴两轴的轴线延长后相交；床身上表面还设有工作台轴承，工作台轴承中配有Ｃ向轴，齿坯工作台齿坯与Ｃ向轴连接，齿坯工作台通过Ｃ向轴支撑于床身；齿坯工作台上设有夹具，被加工齿轮的齿坯通过夹具固定在齿坯工作台上；被加工齿轮的加工参数中，齿轮的模数应该大于或等于１５ｍｍ。...

【技术特征摘要】
1.一种加工大模数齿轮的数控复合铣齿滚齿机，包括对加工过程进行控制的数控计算机、由驱动电机通过齿轮减速机构驱动的刀杆、机座上设置的齿坯夹具和齿坯驱动电机，以及用于冷却和润滑的油箱和油泵，其特征在于所述的刀杆上固定安装有盘铣刀和滚刀，盘铣刀与滚刀之间设有刀杆垫圈组，所述的刀杆垫圈组含有一个垫圈，或至少由两个内孔直径相同的垫圈依次对接而成，滚刀与盘铣刀之间的距离为刀杆垫圈组中每个垫圈实际高度之和；刀杆通过轴承托架和驱动箱支撑于刀架上，刀架与床身之间的位移机构包括角度滑板、垂直滑板和立柱，其中角度滑板的一面通过匹配的Y向导轨和导槽与刀架对接；角度滑板的另一面为垂直滑板，角度滑板中设有轴承，轴承中配有轴线沿X向水平的A轴，角度滑板与A轴连接，并通过A轴支撑于垂直滑板上；垂直滑板的另一面通过匹配的Z向导轨和导槽与立柱对接；立柱的底面通过匹配的沿X向水平设置的导轨和导槽与床身上表面对接；所述的A轴与C轴两轴的轴线延长后相交；床身上表面还设有工作台轴承，工作台轴承中配有C向轴，齿坯工作台齿坯与C向轴连接，齿坯工作台通过C向轴支撑于床身；齿坯工作台上设有夹具，被加工齿轮的齿坯通过夹具固定在齿坯工作台上；被加工齿轮的加工参数中，齿轮的模数应该大于或等于15mm。2.根据权利要求1所述的加工大模数齿轮的数控复合铣齿滚齿机，其特征在于刀杆垫圈组中每个垫圈实际高度相同。3.根据权利要求1所述的加工大模数齿轮的数控复合铣齿滚齿机，其特征在于刀杆垫圈组中每个垫圈实际高度不相同，或部分不相同。4.根据权利要求1 3之一所述的加工大模数齿轮的数控复合铣齿滚齿机，其特征在于所述的刀杆由主轴伺服电机通过驱动箱带动刀架沿B向旋转；所述的刀架由Y向伺服电机通过蜗轮蜗杆驱动在角度滑板上作Y向运动；所述的角度滑板由A向伺服电机通过蜗轮蜗杆驱动绕A轴在垂直滑板上作A向旋转运动；所述的垂直滑板由Z向伺服电机通过蜗轮蜗杆驱动在立柱上作Z向垂直运动；所述的立柱由X向伺服电机通过蜗轮蜗杆传动方式驱动在床身上表面作X向水平运动；所述的齿坯工作台由C向轴伺服电机通过蜗轮蜗杆传动方式在床身上沿C向旋转运动；5.根据权利要求4所述的加工大模数齿轮的数控复合铣齿滚齿机，其特征在于油泵、 所述的各独立伺服电机、以及刀杆的驱动电机和齿坯驱动电机的工作状态均通过程控计算机控制。6.一种如权利要求5所述加工大模数齿轮的数控复合铣齿滚齿机的应用，其特征在于a)按照被加工齿轮的加工参数，选择相应的盘铣刀和滚刀，再将所述的盘铣刀和滚刀组装于刀杆；b)盘铣刀和滚刀组装时需要根据盘铣刀的外径和宽度，滚刀的外径、长度和刀齿形状， 以及被加工齿轮的齿厚、模数、齿数、压力角、螺旋角的加工参数，确定滚刀与盘铣刀之间的距离，最终通过调节刀杆垫圈组的方式，将确定的滚刀与盘铣刀之间的距离定位；c)将合格的齿坯置于齿坯工作台上，并通过齿坯夹具固定；d)接通工作电源，根据盘铣刀外径和宽度，滚刀外径、长度和刀齿形状，被加工齿轮的加工参数，以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建国，丁伟，吴峰，赵文涛，束长林，
申请(专利权)人：南京高速齿轮制造有限公司，
类型：发明
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