CN203526726U - 平面包络环面蜗杆五轴联动数控磨削机床 - Google Patents

Abstract

平面包络环面蜗杆五轴联动数控磨削机床，包括机床体和设置在机床体上的数控控制柜；所述机床体的床身包括基座、立柱、滑鞍和滑枕，基座上装有Y轴工作台、Y轴导轨、丝杠Ⅰ、伺服电机Ⅰ和光栅尺Ⅰ，立柱装在基座上，立柱上装有X轴导轨、丝杠Ⅱ、伺服电机Ⅱ和光栅尺Ⅱ，滑鞍装在立柱上，滑鞍上装有Z轴导轨、丝杠Ⅲ、伺服电机Ⅲ和光栅尺Ⅲ，滑枕装在滑鞍上；所述Y轴工作台上装有A轴转台和尾座,旋转轴A轴上装有工件蜗杆，滑枕上装有旋转轴B轴，B轴上装有磨削主轴合件，磨削主轴合件包括磨削主轴电机、同步带、主轴部件、砂轮。本实用新型结构简洁、操作便捷，提高了平面包络环面蜗杆的磨削范围和磨削精度。

Description

平面包络环面蜗杆五轴联动数控磨削机床

技术领域

本实用新型涉及一种加工环面蜗杆的机床设备，具体为平面包络环面蜗杆五轴联动数控磨削机床。

背景技术

平面包络环面蜗杆副是一种新型的蜗杆传动形式，如图1所示，它的形成原理是：以一个平面齿轮为产形轮绕其轴线旋转，同时令环面蜗杆坯件按照指定的传动比绕另一轴线旋转，齿轮平面所展成的包络面就是平面包络环面蜗杆齿面。

与普通的圆柱蜗杆传动相比较，平面包络环面蜗杆副具有传动时接触齿数多，承载能力大，润滑角大，润滑性能好，传动效率高等优点。因而在造船、采矿、机械、建筑、军工、化工等各行业中受到普遍欢迎，尤其在精密分度装置，例如，五轴数控机床摆头和旋转工作台、望远镜等装备中有着广泛的应用前景。

但是平面包络环面蜗杆齿面是一段在空间中不断运动变化的复杂曲面，从啮入端到啮出端，齿形都是不同的，齿厚在也不断变化，并且它的分度圆面是一个内凹的圆环面，这使得它在设计和加工中都存在许多难点。

传统的平面二次包络环面蜗杆的磨削精加工通常在改造的普通车床上加工，在车床上添加一个旋转台，并在上面按照环面蜗杆专用磨削头， 通过专用磨削头调整斜齿轮倾角和中心距，通过旋转台和车床主轴的两轴联动实现平面包络环面蜗杆的范成法磨削加工，这种传统方式存在中心距调整范围有限导致加工范围有限、专用磨头调整繁琐且精度难保证、普通改造车床刚性差等问题

专利号为CN 201906895 U的专利，公开了一种四轴联动环面蜗杆数控车磨复合机床,通过使X、Y、Z、C四轴联动，Y轴与C轴按照传动比旋转，同时X轴与Z轴与Y轴同步插补获得砂轮的模拟蜗轮旋转运动，C轴带动蜗杆工件旋转，从而加工出环面蜗杆，但是这种四轴联动无法模拟带有倾斜角的斜齿平面包络蜗杆切削运动，只能通过专用磨头机构来手动调整砂轮倾斜角度实现加工，同样增加了调整手续与精度损失。

发明内容

本实用新型所解决的技术问题在于提供一种结构简洁、操作便捷、高精度、高刚度的平面包络环面蜗杆五轴联动数控磨削机床，以解决上述背景技术中提出的问题。

本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

平面包络环面蜗杆五轴联动数控磨削机床，包括机床体和数控控制柜；所述数控控制柜设置在机床体上；所述机床体的床身包括基座、立柱、滑鞍和滑枕，所述基座上装有Y轴工作台、Y轴导轨、丝杠Ⅰ、伺服电机Ⅰ和光栅尺Ⅰ，所述立柱装在基座上，立柱上装有X轴导轨、丝杠Ⅱ、伺服电机Ⅱ和光栅尺Ⅱ；所述滑鞍装在立柱上，滑鞍上装有Z轴导轨、丝杠Ⅲ、伺服电机Ⅲ和光栅尺Ⅲ；所述滑枕装在滑鞍上；所述Y轴工作台上装有A轴转台和尾座，其中A轴旋转台上装有旋转轴A轴,旋转轴A轴上装有工件蜗杆，工件蜗杆通过卡盘和尾座顶尖定位夹紧，工件蜗杆轴线与旋转轴A轴轴线重合，随A轴转动；所述滑枕上装有旋转轴B轴，B轴上装有磨削主轴合件；所述磨削主轴合件包括磨削主轴电机、同步带、主轴部件、砂轮，其中砂轮采用平面砂轮，砂轮磨削工作面是底部平面，砂轮与磨削主轴跟随B轴摆动。

进一步，所述丝杠Ⅰ为滚珠丝杠。

进一步，所述伺服电机Ⅰ通过联轴器与丝杠Ⅰ直连，丝杠Ⅰ与Y轴工作台连接。

进一步，所述旋转轴A轴结构是伺服电机Ⅳ通过同步带与平面包络环面蜗杆副连接，蜗杆副蜗轮与A轴台面连接。

进一步，所述旋转轴B轴结构是伺服电机Ⅴ通过同步带与平面包络环面蜗杆副连接，蜗杆副蜗轮与B轴转动面连接。

进一步，所述伺服电机Ⅱ通过同步带与丝杠Ⅱ连接带动滑鞍沿横向移动。

进一步，所述伺服电机Ⅲ通过同步带与丝杠Ⅲ连接带动滑枕沿上下移动。

有益效果

本实用新型结构简洁、操作便捷、精度高、刚性好，无需繁琐的专用摆头调整，可实现大范围倾斜角和中心距蜗杆副的加工，提高了平面包络环面蜗杆的磨削范围和磨削精度。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

如图1所示，平面包络环面蜗杆五轴联动数控磨削机床，包括机床体和数控控制柜，机床体床身由基座1、立柱2、滑鞍3和滑枕4四部分组成，基座1上装有Y轴导轨5、丝杠Ⅰ6、伺服电机Ⅰ7与光栅尺Ⅰ，Y轴工作台8装在基座1上，伺服电机Ⅰ7通过联轴器与丝杠Ⅰ6直连带动Y轴工作台8沿Y方向移动，Y轴工作台8上装有A轴转台9和尾座10，A轴转台9中连接有伺服电机Ⅳ通过平面包络环面蜗杆副带动旋转轴A轴19旋转，旋转轴A轴19上装有工件蜗杆11，工件蜗杆11通过四爪卡盘和尾座10顶尖定位夹紧，工件蜗杆11轴线与旋转轴A轴19轴线重合，随旋转轴A轴19转动，立柱2装在基座1上，立柱2上装有X轴导轨12、丝杠Ⅱ、伺服电机Ⅱ与光栅尺Ⅱ，滑鞍3装在立柱2上，伺服电机Ⅱ通过同步带与丝杠Ⅱ连接带动滑鞍3沿X方向移动，滑鞍3上装有Z轴导轨、丝杠Ⅲ、伺服电机Ⅲ与光栅尺Ⅲ，滑枕4装在滑鞍3上，伺服电机Ⅲ通过同步带与丝杠Ⅲ连接带动滑枕4沿Z方向移动，滑枕4上装有旋转轴B轴13，旋转轴B轴13连接有伺服电机Ⅴ通过平面包络环面蜗杆副带动旋转轴B轴13摆动，旋转轴B轴13上装有磨削主轴合件14，磨削主轴合件14包括磨削主轴电机15、同步带16、主轴部件17、砂轮18；所述砂轮18采用平面砂轮，砂轮磨削工作面是底部平面，砂轮18与磨削主轴17跟随旋转轴B轴13摆动。 

操作时，将蜗杆工件11通过尾座10顶尖和卡盘固定，校准使蜗杆轴线与旋转轴A轴19旋转轴线重合，砂轮18安装的旋转轴B轴13上，编程工件坐标系原点位于蜗杆中心，建立坐标系，砂轮18坐标系Σ0,虚拟齿轮坐标系Σ1，砂轮18坐标系通过先沿Y方向平移再沿Z方向平移，再绕Y轴旋转倾斜角，再沿X轴平移变换到虚拟齿轮坐标系，砂轮18绕虚拟齿轮坐标系Z轴旋转角度ω1，然后砂轮18沿X轴平移到蜗杆坐标系，最后砂轮18绕蜗杆坐标系Y轴旋转角度ω2，ω2=ω2*i,i为传动比，根据蜗杆副工作起始角和工作角度，例如，起始角为53度，工作角为36，通过上述坐标变换，从起始角开始，每隔一定角度，计算一个刀位值，直到完成工作角度，通过一个循环计算，获得加工的刀位文件，其中具体的密集程度视蜗杆大小和要求而定，本例中，每隔0.001度去一个到位点，结合具体机床结构参数，通过后置处理过程，将刀位文件转换为机床加工NC代码。

上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.平面包络环面蜗杆五轴联动数控磨削机床，包括机床体和数控控制柜；所述数控控制柜设置在机床体上；所述机床体的床身包括基座、立柱、滑鞍和滑枕，所述基座上装有Y轴工作台、Y轴导轨、丝杠Ⅰ、伺服电机Ⅰ和光栅尺Ⅰ，所述立柱装在基座上，立柱上装有X轴导轨、丝杠Ⅱ、伺服电机Ⅱ和光栅尺Ⅱ；所述滑鞍装在立柱上，滑鞍上装有Z轴导轨、丝杠Ⅲ、伺服电机Ⅲ和光栅尺Ⅲ；所述滑枕装在滑鞍上；其特征是，所述Y轴工作台上装有A轴转台和尾座，工件蜗杆通过卡盘和尾座顶尖定位夹紧，工件蜗杆轴线与旋转轴A轴轴线重合；所述滑枕上装有旋转轴B轴，B轴上装有磨削主轴合件；所述磨削主轴合件包括磨削主轴电机、同步带、主轴部件、砂轮，其中砂轮采用平面砂轮，砂轮磨削工作面是底部平面。

2.根据权利要求1所述的平面包络环面蜗杆五轴联动数控磨削机床，其特征是，所述丝杠Ⅰ为滚珠丝杠。

3.根据权利要求1所述的平面包络环面蜗杆五轴联动数控磨削机床，其特征是，所述伺服电机Ⅰ通过联轴器与丝杠Ⅰ直连，丝杠Ⅰ与Y轴工作台连接。

4.根据权利要求1所述的平面包络环面蜗杆五轴联动数控磨削机床，其特征是，所述旋转轴A轴结构是伺服电机Ⅳ通过同步带与平面包络环面蜗杆副连接，蜗杆副蜗轮与A轴台面连接。

5.根据权利要求1所述的平面包络环面蜗杆五轴联动数控磨削机床，其特征是，所述旋转轴B轴结构是伺服电机Ⅴ通过同步带与平面包络环面蜗杆副连接，蜗杆副蜗轮与B轴转动面连接。

6.根据权利要求1所述的平面包络环面蜗杆五轴联动数控磨削机床，其特征是，所述伺服电机Ⅱ通过同步带与丝杠Ⅱ连接。

7.根据权利要求1所述的平面包络环面蜗杆五轴联动数控磨削机床，其特征是，所述伺服电机Ⅲ通过同步带与丝杠Ⅲ连接。

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