四轴数控椭球形和球形滚刀铲磨机床

摘要

本发明公开一种四轴数控椭球形和球形滚刀铲磨机床，其特征在于：所述的床身(3)上安装有位置可调的调弧板(11)和可绕固定于调弧板(11)上的转动轴(18)转动的转动板(19)，所述的转动板(19)上由低到高依次安装有径向进给刀架(22)、切向进给刀架(15)和刀具；所述的转动轴(18)垂直于主轴箱(1)和尾座(2)的中心线，转动板(19)和调弧板(11)之间安装有圆弧滚动导轨(23)，所述的径向进给刀架(22)和切向进给刀架(15)下方分别安装有直线滚动导轨(21)。采用此种方案为加工球形及椭球形内齿轮滚刀提供了专用机床，解决了加工困难、精度低，并且对大直径的刀具难于加工的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及一种四轴数控椭球形和球形滚刀铲磨机床，尤其是一种加工椭球形和球形内齿轮滚刀的机床。

技术背景

插齿是目前最常用的以展成原理加工内齿轮的方法。球形滚刀就是基于插齿刀加工内齿轮的原理设计而成的，是一种展成刀具，一把滚刀可以加工同模数而齿数不同的直齿或斜齿大内齿轮，滚刀是铲齿结构重磨后加工工件的齿形不变，具有加工精度高使用寿命长通用性好等优点，球形滚刀是目前大内齿轮滚切刀具中最为理想的刀具。但是现在还没有以加工球形或椭球形螺旋面的专用机床，特别是刀具直径为400毫米以上的大直径机床还没有，而实现铲磨和多轴联动的机床同样也没有。

制造椭球形滚刀和球形滚刀的最后的也是最关键的工序是滚刀的铲磨，利用制造球形滚刀时所用的经改装后的铲齿车床来铲磨椭球形滚刀已经是不可能了。因为铲齿车床刀架的回转中心位置是固定的，不能移动，刚好与机床主轴中心线垂直相交，只能加工球形滚刀。同时普通铲齿车床是完全机械传动的，当滚刀的法向齿距超差时无法修正。

发明内容

为了解决现在机床中普遍存在的对于球形及椭球形滚刀的加工困难、精度低，并且对大直径的刀具难于加工的问题，本发明提供了一种新型的四轴数控椭球形和球形滚刀铲磨机床，它可有效地解决上述问题。

一种四轴数控椭球形和球形滚刀铲磨机床，包括主轴箱、尾座和床身，其特征在于：所述的床身上安装有位置可调的调弧板和可绕固定于调弧板上的转动轴转动的转动板，所述的转动板上由低到高依次安装有径向进给刀架、切向进给刀架和刀具；所述的转动轴垂直于主轴箱和尾座的中心线，转动板和调弧板之间安装有圆弧滚动导轨，所述的径向进给刀架和切向进给刀架下方分别安装有直线滚动导轨。

作为本发明的改进，所述的转动板安装有蜗轮，所述的调弧板上安装有伺服电机，伺服电机通过联轴器和蜗杆相连，蜗杆与蜗轮啮合。所述的主轴箱内有齿轮，其和伺服电机通过同步齿形带连接。所述的径向进给刀架和滚珠丝杠连接，滚珠丝杠和伺服电机通过同步齿形带连接。所述的切向进给刀架和滚珠丝杠连接，滚珠丝杠和伺服电机通过同步齿形带连接。

采用此种方案，解决了球形及椭球形滚刀制造的问题。同时由于采用了数控铲磨，修正了滚刀的理论齿距误差，提高了滚刀的制造精度，由于抬高了机床的中心高并加大了回转刀架的转动半径，可以满足当前所有大模数内齿轮加工所需要的滚刀的制造要求。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1是四轴数控椭球形和球形滚刀铲磨机床的主视图；

图2是四轴数控椭球形和球形滚刀铲磨机床的俯视图；

图3是四轴数控椭球形和球形滚刀铲磨机床的左视图；

图4是椭球形内齿轮滚刀的剖视图。

具体实施方式

为解决球形及椭球形滚刀制造问题，本发明研制出一个椭球形滚刀的加工装置-四轴数控椭球形滚刀和球形滚刀铲磨机床，如图1、2和3所示。它包括主轴箱1、尾座2和床身3，其中，床身3上安装有位置可调的调弧板11和可绕固定于调弧板11上的转动轴18转动的转动板19，转动板19上由低到高依次安装有径向进给刀架22、切向进给刀架15和刀具；转动轴18垂直于主轴，转动板19和调弧板11之间由圆弧滚动导轨23支承，径向进给刀架22和切向进给刀架15分别由直线滚动导轨21支承。转动板19安装有蜗轮7，调弧板11上安装有伺服电机10，伺服电机10通过联轴器9、带动蜗杆8和蜗轮7，使转动板19绕转动轴18转动。主轴由伺服电机5通过同步齿形带4和主轴箱内的齿轮带动转动。径向进给刀架22由伺服电机17通过同步齿形带16和滚珠丝杠20带动做径向进给。切向进给刀架15，由伺服电机13通过同步齿形带12和滚珠丝杠14带动做切向进给。

该机床的主要特征是：具有一个转动中心可沿垂直于主轴中心线方向移动的扇形回转刀架即调弧板，这个扇形回转刀架在最底层，因此该机床是以加工球面或椭球面及其螺旋线为基本特征的。回转刀架上面是径向进给刀架，其上是切向进给刀架。上述三个刀架分别由三个伺服电机带动。

工作时，滚刀毛坯通过心轴安装在机床主轴上，右端由尾座2顶尖支承，滚刀安装时应调整好轴向位置，使滚刀毛坯的中间线通过刀架的回转中心。调整调弧板11，使其上的转动轴18移动到距机床主轴中心的距离为图4中的L值，然后锁紧调弧板11。滚刀毛坯及各刀架归到初始位置后，安装在各刀架的刀具进给并开始工作，其运动关系由数控系统保证。机床主轴也是由伺服电机带动的，当机床主轴连同被加工的滚刀转动时，刀架由伺服电机带动通过蜗杆8蜗轮7绕其中心按定比转动，就可以加工出椭球面螺旋面。椭球形滚刀由于直径减小了，滚刀的螺旋线升角增大，滚刀的法向齿距误差增大。该机床采用四轴数控，通过改变回转刀架的瞬时角速度，实现滚刀轴向变齿距，而法向等齿距，从而减小理论误差，提高了滚刀的制造精度。该机床的径向和切向进给刀架22、15可以完成滚刀的径向和切向铲磨。铲磨时，使用成形砂轮，砂轮的轴向廓形按图4中给出的滚刀轴向齿形坐标修形。

由于完成一个滚刀铲磨的全过程，回转刀架要往复回转几十次，为避免蜗杆和蜗轮之间间隙的影响，而采取每一行程完了，全部回归零位，下一个行程重新由零位开始的办法。

该机床是为了制造大模数椭球形和球形滚刀而设计的，考虑到目前已有模数28滚刀的实际需求，因此提高了机床的中心高并加大了回转刀架的转动半径可以制造模数30mm，直径达600mm的滚刀，可以满足当前所有大模数内齿轮加工所需要的滚刀的制造要求。