CN116372281A - 一种单工位数控蜗杆砂轮磨齿机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单工位数控蜗杆砂轮磨齿机，包括：床身，设有第一立柱；工件主轴，竖直设于床身；加工组件，包括砂轮主轴箱和驱动组件，砂轮主轴箱的动力输出端设有磨削砂轮并能驱动其绕B轴转动，驱动组件用于驱动砂轮主轴箱沿水平轴向X轴、垂直于X轴的Y轴、竖直轴向Z轴移动以及绕平行于X轴的A轴转动；砂轮修整机构，安装于第一立柱并位于工件主轴上侧，包括修整轮、修整回转机构、修整摆动机构，修整轮设于修整回转机构的动力输出端并能在其驱动下绕B1轴转动，修整回转机构设于修整摆动机构的动力输出端并能在其驱动下绕与工件主轴同轴的C4轴转动。本发明适用于多种修整工况，磨削精度高，能保证优异的磨削砂轮齿面微观精度。
Description
技术领域
本发明涉及齿轮加工机床技术领域，特别涉及一种单工位数控蜗杆砂轮磨齿机。
背景技术
数控蜗杆砂轮磨齿机用于高速、精确地磨削圆柱直、斜齿轮,其目的是修整齿轮热处理后的变形，提高齿面精度及光洁度,达到传动平稳、降低噪音和提高精度的要求。近年来伴随着新能源汽车高速发展，高精度、极低噪音、高转速齿轮需求剧增，对于磨齿机制造商设备精度要求愈来愈高，特别是齿面微观精度。为了保证最终磨削的精度，通常都配备有修整装置用于修整磨削用的砂轮。
现有技术中数控蜗杆砂轮磨齿机床，如图1所示，其修整装置主要包括有：固定在床身上的用于修整砂轮3的修正结构1和为了回避干涉的修整回转轴2。上述磨齿机存在如下缺陷：第一、在砂轮3需要高精度单面金刚轮修整-双锥滚轮、万能修整-R角滚轮工况下，修整回转轴2不能参与压力角补偿和联动，适用范围窄。第二、修整回转轴2旋转中心未能过C轴(用于安装工件)回转中心，存在修整和磨削相位角差异，影响磨削精度。第三、修整回转轴2与修正结构1之间存在较大悬臂，刚性较弱，在修整过程中存在较大粗修量时，修正结构1旋转刚性较弱，导致齿形精度较差，齿面微观精度较差。
有鉴于此，亟待针对现有数控蜗杆砂轮磨齿机床进行优化以克服上述缺陷。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种单工位数控蜗杆砂轮磨齿机，适用于多种修整工况，磨削精度高，能保证优异的磨削砂轮齿面微观精度。
根据本发明实施例的单工位数控蜗杆砂轮磨齿机，包括：
床身，设有第一立柱；
工件主轴，竖直设于所述床身，其上端用于安装工件；
加工组件，设于所述床身上所述工件主轴的一侧，包括砂轮主轴箱和驱动组件，所述砂轮主轴箱的动力输出端设有磨削砂轮并能驱动其绕B轴转动，所述驱动组件用于驱动所述砂轮主轴箱沿水平轴向X轴、垂直于X轴的Y轴、竖直轴向Z轴移动以及绕平行于X轴的A轴转动，所述B轴平行于Y轴；
砂轮修整机构，安装于所述第一立柱并位于所述工件主轴上侧，包括修整轮、修整回转机构、修整摆动机构，所述修整轮设于所述修整回转机构的动力输出端并能在其驱动下绕B1轴转动，所述修整回转机构设于所述修整摆动机构的动力输出端并能在其驱动下绕与所述工件主轴同轴的C4轴转动，所述B1轴与C4轴垂直。
根据本发明实施例的单工位数控蜗杆砂轮磨齿机，至少具有如下有益效果：
通过上述结构设置，在磨削砂轮需要高精度单面金刚轮修整-双锥滚轮、万能修整-R角滚轮工况下，修整摆动机构能与加工组件实现高精度联动以及参与压力角补偿，在上述两种工况下，均可通过修整摆动机构令修整轮摆动一定角度以与磨削砂轮的一个齿面接触，然后驱动组件配合砂轮主轴箱驱动磨削砂轮动作，同时修整回转机构驱动修整轮回转以对磨削砂轮的一个齿面进行修整，修整完一个齿面后，可通过修整摆动机构令修整轮摆动一定角度以与磨削砂轮的另一个齿面接触，然后驱动组件配合砂轮主轴箱驱动磨削砂轮动作，同时修整回转机构驱动修整轮回转以对磨削砂轮的另一个齿面进行修整，多种修整工况均适用；此外，修整摆动机构的动力输出端旋转中心与工件主轴同轴，使得磨削与修整的相位角相同，从而能够提高修整精度，以提高磨削砂轮的磨削精度和稳定性；再者，砂轮修整机构位于工件主轴上侧，且修整回转机构设于修整摆动机构的动力输出端，虽也如同现有技术中一样采用摆动结构，但并不存在较大悬臂，刚性极强，在修整过程中存在较大粗修量时，修整回转机构旋转刚性很强，单面修整大模数齿轮对应磨削砂轮时，齿形精度、过程稳定性极佳，齿面微观精度优异。
根据本发明的一些实施例，所述床身上设有第二立柱，所述驱动组件包括X轴驱动件、Y轴驱动件、Z轴驱动件和摆动驱动件，所述X轴驱动件连接所述第二立柱以用于驱动其沿X轴移动，所述Z轴驱动件设于所述第二立柱，所述Z轴驱动件的输出端设有Z轴滑台并能驱动其沿Z轴移动，所述摆动驱动件设于所述Z轴滑台，所述摆动驱动件的输出端设有回转台并能驱动其绕A轴转动，所述Y轴驱动件设于所述回转台，所述Y轴驱动件的输出端设有Y轴滑台并能驱动其沿Y轴移动，所述砂轮主轴箱设于所述Y轴滑台。
根据本发明的一些实施例，所述床身上设有沿X轴方向延伸的第一滑轨，所述第二立柱底端滑动设于所述第一滑轨。
根据本发明的一些实施例，所述X轴驱动件、Y轴驱动件、Z轴驱动件均包括电机和丝杆螺母机构。
根据本发明的一些实施例，所述第一立柱上设有活动座和升降机构，所述升降机构用于驱动所述活动座升降，所述砂轮修整机构设于所述活动座。
根据本发明的一些实施例，所述第一立柱上设有竖向延伸的第二滑轨，所述活动座竖向滑动设于所述第二滑轨。
根据本发明的一些实施例，所述修整摆动机构的动力输出端设有安装座，所述修整回转机构设于所述安装座，所述安装座于所述修整轮的下侧设有修整笔，用于修整所述磨削砂轮的齿顶轮廓。
根据本发明的一些实施例，所述修整笔朝向所述加工组件的一端凸出所述修整轮。
根据本发明的一些实施例，所述活动座底端设有限位尾架，用于与安装于所述工件主轴上的工件配合，以径向限位工件。
根据本发明的一些实施例，所述限位尾架底端设有竖向延伸的限位顶尖，所述限位顶尖用于抵接安装于所述工件主轴上的工件的轴端，以径向限位工件。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
图1是现有技术中数控蜗杆砂轮磨齿机床的结构示意图；
图2是本发明实施例的结构示意图；
图3是本发明实施例另一角度的结构示意图。
附图标号：
修正结构1、修整回转轴2、砂轮3；
床身100、第一立柱110、活动座111、升降机构112、第二滑轨113、限位尾架114、限位顶尖115、第二立柱120、第一滑轨130；
工件主轴200；
加工组件300、砂轮主轴箱310、磨削砂轮311、X轴驱动件320、Y轴驱动件330、Y轴滑台331、Z轴驱动件340、Z轴滑台341、回转台350；
砂轮修整机构400、修整轮410、修整回转机构420、修整摆动机构430、安装座431、修整笔440。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，多个指的是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图2和图3所示，本发明一种实施例的单工位数控蜗杆砂轮磨齿机，包括：床身100、工件主轴200、加工组件300、砂轮修整机构400。
床身100上设有第一立柱110。
工件主轴200竖直设于床身100，其上端用于安装工件，具体的，本实施例中，工件主轴200的中心轴线为C轴并能绕C轴转动。
加工组件300设于床身100，并位于工件主轴200的一侧，加工组件300包括砂轮主轴箱310和驱动组件，砂轮主轴箱310的动力输出端设有磨削砂轮311并能驱动其绕B轴转动，具体的，磨削砂轮311的中心轴线即为B轴；驱动组件与砂轮主轴箱310连接，用于驱动砂轮主轴箱310沿水平轴向X轴、垂直于X轴的Y轴、竖直轴向Z轴移动以及驱动砂轮主轴箱310绕平行于X轴的A轴转动，通过驱动组件配合砂轮主轴箱310驱动磨削砂轮311动作以对工件主轴200上安装的工件进行磨削加工，其中，B轴平行于Y轴。可理解的是，Z轴为磨削走刀的方向，X轴为磨削进刀和退刀的方向，Y轴为砂轮主轴箱310沿自身轴线位移的方向。本实施例中，工件的加工取决于磨削砂轮311和工件的相对位置，而磨削砂轮311和工件的相对位置可以根据砂轮主轴箱310沿X轴、Y轴、Z轴移动的距离，以及砂轮主轴箱310绕A轴转动的角度和磨削砂轮311绕B轴转动的角度来确定，即需要加工工件(即齿轮)时，沿X轴、Y轴、Z轴移动砂轮主轴箱310，并绕A轴转动砂轮主轴箱310、绕B轴转动磨削砂轮311以及绕C轴转动工件主轴200，即可调整工件加工时的加工部位、进给量以及加工角度，从而加工出所需齿轮。
砂轮修整机构400安装于第一立柱110并位于工件主轴200上侧，用于在磨削砂轮311受磨损后对其进行修整，以保证磨削精度；砂轮修整机构400包括修整轮410、修整回转机构420、修整摆动机构430，其中，修整轮410设于修整回转机构420的动力输出端并能在其驱动下绕B1轴转动，修整轮410的中心轴线与B1轴同轴，修整回转机构420设于修整摆动机构430的动力输出端并能在其驱动下绕与工件主轴200同轴的C4轴转动，具体的，B1轴与C4轴垂直，修整摆动机构430安装在第一立柱110上，修整轮410采用金刚轮；显然，修整轮410能够随同修整回转机构420一同绕与工件主轴200同轴的C4轴转动。可理解的是，修整回转机构420能使修整轮410绕自身轴线转动以修整磨削砂轮311，修整摆动机构430则能够调整修整轮410的角度，并能在磨削砂轮311需要高精度单面金刚轮修整-双锥滚轮、万能修整-R角滚轮工况下，与加工组件300实现高精度联动以及参与压力角补偿，显而易见的是，修整磨削砂轮311时，磨削砂轮311需移动至与砂轮修整机构400对应的高度。
需要说明的是，修整方式通常分为三种：R角滚轮修形、双锥面滚轮修形、成型滚轮修形，第一种为万能修形模式，修整用的滚轮尖端具有R角，修形过程中与砂轮为点接触，第二种修整用的滚轮尖端两侧均具有与砂轮齿形相同的锥面，两个锥面能分别用于修整砂轮的两个齿面，但一次只修整一个面，第三种修整用的滚轮的模数、压力角及齿形形状与砂轮完全相同，滚轮两个面同时与砂轮接触，一次修整两个面。图1所示现有技术中的数控蜗杆砂轮磨齿机床，在前两种修整工况下不能参与压力角补偿和联动，适用于第三种修整工况，适用范围窄；而本实施例中，修整摆动机构430能在上述前两种工况下，与加工组件300实现高精度联动以及参与压力角补偿，两种工况均适用。具体的，不论是在第一种修整工况还是第二种修整工况下，均可通过修整摆动机构430令修整轮410摆动一定角度以与磨削砂轮311的一个齿面接触，然后驱动组件配合砂轮主轴箱310驱动磨削砂轮311动作，同时修整回转机构420驱动修整轮410回转以对磨削砂轮311的一个齿面进行修整，修整完一个齿面后，可通过修整摆动机构430令修整轮410摆动一定角度以与磨削砂轮311的另一个齿面接触，然后驱动组件配合砂轮主轴箱310驱动磨削砂轮311动作，同时修整回转机构420驱动修整轮410回转以对磨削砂轮311的另一个齿面进行修整，两种修整工况均适用。由于本实施例能适用于上述前两种修整工况，从而无需像上述第三种工况那样针对每一种型号的磨削砂轮311均设计一个修整轮410，相近模数及压力角的系列磨削砂轮311，均可采用同种型号的修整轮410，降低生产成本。
此外，本实施例中的修整摆动机构430的动力输出端旋转中心与工件主轴200同轴，使得磨削与修整的相位角相同，从而能够提高修整精度，以提高磨削砂轮311的磨削精度和稳定性。再者，本实施例中，砂轮修整机构400位于工件主轴200上侧，且修整回转机构420设于修整摆动机构430的动力输出端，虽也如同现有技术中一样采用摆动结构，但并不存在较大悬臂，刚性极强，在修整过程中存在较大粗修量时，修整回转机构420旋转刚性很强，单面修整大模数齿轮对应磨削砂轮311时，齿形精度、过程稳定性极佳，齿面微观精度优异。
参照图2和图3所示，可以理解的是，床身100上设有第二立柱120，驱动组件包括X轴驱动件320、Y轴驱动件330、Z轴驱动件340和摆动驱动件，X轴驱动件320连接第二立柱120以用于驱动其沿X轴移动，Z轴驱动件340设于第二立柱120，Z轴驱动件340的输出端设有Z轴滑台341，且Z轴驱动件340能驱动Z轴滑台341沿Z轴移动，摆动驱动件设于Z轴滑台341，摆动驱动件的输出端设有回转台350，且摆动驱动件能驱动回转台350绕A轴转动，Y轴驱动件330设于回转台350，Y轴驱动件330的输出端设有Y轴滑台331，且Y轴驱动件330能驱动Y轴滑台331沿Y轴移动，砂轮主轴箱310设于Y轴滑台331，通过上述设置，能实现磨削砂轮311随同砂轮主轴箱310沿X轴、Y轴、Z轴移动以及绕A轴转动，结构紧凑合理。
参照图2和图3所示，可以理解的是，床身100上设有沿X轴方向延伸的第一滑轨130，第二立柱120底端滑动设于第一滑轨130，通过设置第一滑轨130以为第二立柱120的移动提供导向，提高其移动过程中的平稳性。
参照图2和图3所示，可以理解的是，X轴驱动件320、Y轴驱动件330、Z轴驱动件340均包括电机和丝杆螺母机构，其中电机与丝杆螺母机构之间设有联轴器，采用上述驱动形式，传动精度高，有助于对磨削精度的把控。进一步的，修整回转机构420、修整摆动机构430、摆动驱动件、工件主轴200均内置电机以采用电机直驱的驱动形式，减少中间传动环节，提高运动精度。
参照图2和图3所示，可以理解的是，第一立柱110上设有活动座111和升降机构112，升降机构112用于驱动活动座111升降，砂轮修整机构400设于活动座111，从而能够通过升降机构112升降砂轮修整机构400，使得修整磨削砂轮311时更加方便，而且修整精度更高。本实施例中，升降机构112也采用电机和丝杆螺母机构配合的结构。
参照图2和图3所示，可以理解的是，第一立柱110上设有竖向延伸的第二滑轨113，活动座111竖向滑动设于第二滑轨113，通过设置第二滑轨113以为活动座111的竖向移动提供导向，提供其动作时的平稳性。
参照图2和图3所示，可以理解的是，修整摆动机构430的动力输出端设有安装座431，修整回转机构420设于安装座431，通过设置安装座431以为修整回转机构420提供安装支撑，安装座431于修整轮410的下侧设有修整笔440，修整笔440用于修整磨削砂轮311的齿顶轮廓，通常修整轮410用于修整磨削砂轮311的齿槽，而磨削砂轮311的齿顶轮廓同样会具有磨损，故设置修整笔440以用于修整磨削砂轮311的齿顶轮廓；本实施例中，修整笔440采用金刚笔。
参照图2和图3所示，可以理解的是，修整笔440朝向加工组件300的一端凸出修整轮410，修整齿槽以及齿顶轮廓不同时进行，先修整磨削砂轮311齿槽内的齿面，然后再修整齿顶轮廓，故令修整笔440朝向加工组件300的一端凸出修整轮410，以在修整齿顶轮廓时使修整笔440能够接触到磨削砂轮311；具体的，修整完磨削砂轮311的齿槽后，令磨削砂轮311相对于修整轮410下移，使其齿顶轮廓与修整笔440接触以进行修整。
参照图2和图3所示，可以理解的是，活动座111底端设有限位尾架114，用于与安装于工件主轴200上的工件配合，以径向限位工件，防止加工时工件晃动，提高加工精度。
参照图2和图3所示，可以理解的是，限位尾架114底端设有竖向延伸的限位顶尖115，限位顶尖115的底端呈锥尖状，限位顶尖115用于抵接安装于工件主轴200上的工件的轴端，以径向限位工件，结构简单且实用；可理解的是，工件轴端设有供限位顶尖115***的孔位。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (10)
1.一种单工位数控蜗杆砂轮磨齿机，其特征在于，包括：
床身(100)，设有第一立柱(110)；
工件主轴(200)，竖直设于所述床身(100)，其上端用于安装工件；
加工组件(300)，设于所述床身(100)上所述工件主轴(200)的一侧，包括砂轮主轴箱(310)和驱动组件，所述砂轮主轴箱(310)的动力输出端设有磨削砂轮(311)并能驱动其绕B轴转动，所述驱动组件用于驱动所述砂轮主轴箱(310)沿水平轴向X轴、垂直于X轴的Y轴、竖直轴向Z轴移动以及绕平行于X轴的A轴转动，所述B轴平行于Y轴；
砂轮修整机构(400)，安装于所述第一立柱(110)并位于所述工件主轴(200)上侧，包括修整轮(410)、修整回转机构(420)、修整摆动机构(430)，所述修整轮(410)设于所述修整回转机构(420)的动力输出端并能在其驱动下绕B1轴转动，所述修整回转机构(420)设于所述修整摆动机构(430)的动力输出端并能在其驱动下绕与所述工件主轴(200)同轴的C4轴转动，所述B1轴与C4轴垂直。
2.根据权利要求1所述的单工位数控蜗杆砂轮磨齿机，其特征在于：所述床身(100)上设有第二立柱(120)，所述驱动组件包括X轴驱动件(320)、Y轴驱动件(330)、Z轴驱动件(340)和摆动驱动件，所述X轴驱动件(320)连接所述第二立柱(120)以用于驱动其沿X轴移动，所述Z轴驱动件(340)设于所述第二立柱(120)，所述Z轴驱动件(340)的输出端设有Z轴滑台(341)并能驱动其沿Z轴移动，所述摆动驱动件设于所述Z轴滑台(341)，所述摆动驱动件的输出端设有回转台(350)并能驱动其绕A轴转动，所述Y轴驱动件(330)设于所述回转台(350)，所述Y轴驱动件(330)的输出端设有Y轴滑台(331)并能驱动其沿Y轴移动，所述砂轮主轴箱(310)设于所述Y轴滑台(331)。
3.根据权利要求2所述的单工位数控蜗杆砂轮磨齿机，其特征在于：所述床身(100)上设有沿X轴方向延伸的第一滑轨(130)，所述第二立柱(120)底端滑动设于所述第一滑轨(130)。
4.根据权利要求2或3所述的单工位数控蜗杆砂轮磨齿机，其特征在于：所述X轴驱动件(320)、Y轴驱动件(330)、Z轴驱动件(340)均包括电机和丝杆螺母机构。
5.根据权利要求1所述的单工位数控蜗杆砂轮磨齿机，其特征在于：所述第一立柱(110)上设有活动座(111)和升降机构(112)，所述升降机构(112)用于驱动所述活动座(111)升降，所述砂轮修整机构(400)设于所述活动座(111)。
6.根据权利要求5所述的单工位数控蜗杆砂轮磨齿机，其特征在于：所述第一立柱(110)上设有竖向延伸的第二滑轨(113)，所述活动座(111)竖向滑动设于所述第二滑轨(113)。
7.根据权利要求1或5所述的单工位数控蜗杆砂轮磨齿机，其特征在于：所述修整摆动机构(430)的动力输出端设有安装座(431)，所述修整回转机构(420)设于所述安装座(431)，所述安装座(431)于所述修整轮(410)的下侧设有修整笔(440)，用于修整所述磨削砂轮(311)的齿顶轮廓。
8.根据权利要求7所述的单工位数控蜗杆砂轮磨齿机，其特征在于：所述修整笔(440)朝向所述加工组件(300)的一端凸出所述修整轮(410)。
9.根据权利要求5所述的单工位数控蜗杆砂轮磨齿机，其特征在于：所述活动座(111)底端设有限位尾架(114)，用于与安装于所述工件主轴(200)上的工件配合，以径向限位工件。
10.根据权利要求9所述的单工位数控蜗杆砂轮磨齿机，其特征在于：所述限位尾架(114)底端设有竖向延伸的限位顶尖(115)，所述限位顶尖(115)用于抵接安装于所述工件主轴(200)上的工件的轴端，以径向限位工件。
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