平面包絡環(huán)面蝸桿五軸聯(lián)動數(shù)控磨削機床的制作方法
【專利摘要】平面包絡環(huán)面蝸桿五軸聯(lián)動數(shù)控磨削機床，包括機床體和設(shè)置在機床體上的數(shù)控控制柜；所述機床體的床身包括基座、立柱、滑鞍和滑枕，基座上裝有Y軸工作臺、Y軸導軌、絲杠Ⅰ、伺服電機Ⅰ和光柵尺Ⅰ，立柱裝在基座上，立柱上裝有X軸導軌、絲杠Ⅱ、伺服電機Ⅱ和光柵尺Ⅱ，滑鞍裝在立柱上，滑鞍上裝有Z軸導軌、絲杠Ⅲ、伺服電機Ⅲ和光柵尺Ⅲ，滑枕裝在滑鞍上；所述Y軸工作臺上裝有A軸轉(zhuǎn)臺和尾座,旋轉(zhuǎn)軸A軸上裝有工件蝸桿，滑枕上裝有旋轉(zhuǎn)軸B軸，B軸上裝有磨削主軸合件，磨削主軸合件包括磨削主軸電機、同步帶、主軸部件、砂輪。本實用新型結(jié)構(gòu)簡潔、操作便捷，提高了平面包絡環(huán)面蝸桿的磨削范圍和磨削精度。
【專利說明】平面包絡環(huán)面蝸桿五軸聯(lián)動數(shù)控磨削機床
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種加工環(huán)面蝸桿的機床設(shè)備，具體為平面包絡環(huán)面蝸桿五軸聯(lián)動數(shù)控磨削機床。
【背景技術(shù)】
[0002]平面包絡環(huán)面蝸桿副是一種新型的蝸桿傳動形式，如圖1所示，它的形成原理是:以一個平面齒輪為產(chǎn)形輪繞其軸線旋轉(zhuǎn)，同時令環(huán)面蝸桿坯件按照指定的傳動比繞另一軸線旋轉(zhuǎn)，齒輪平面所展成的包絡面就是平面包絡環(huán)面蝸桿齒面。
[0003]與普通的圓柱蝸桿傳動相比較，平面包絡環(huán)面蝸桿副具有傳動時接觸齒數(shù)多，承載能力大，潤滑角大，潤滑性能好，傳動效率高等優(yōu)點。因而在造船、采礦、機械、建筑、軍工、化工等各行業(yè)中受到普遍歡迎，尤其在精密分度裝置，例如，五軸數(shù)控機床擺頭和旋轉(zhuǎn)工作臺、望遠鏡等裝備中有著廣泛的應用前景。
[0004]但是平面包絡環(huán)面蝸桿齒面是一段在空間中不斷運動變化的復雜曲面，從嚙入端到嚙出端，齒形都是不同的，齒厚在也不斷變化，并且它的分度圓面是一個內(nèi)凹的圓環(huán)面，這使得它在設(shè)計和加工中都存在許多難點。
[0005]傳統(tǒng)的平面二次包絡環(huán)面蝸桿的磨削精加工通常在改造的普通車床上加工，在車床上添加一個旋轉(zhuǎn)臺，并在上面按照環(huán)面蝸桿專用磨削頭，通過專用磨削頭調(diào)整斜齒輪傾角和中心距，通過旋轉(zhuǎn)臺和車床主軸的兩軸聯(lián)動實現(xiàn)平面包絡環(huán)面蝸桿的范成法磨削加工，這種傳統(tǒng)方式存在中心距調(diào)整范圍有限導致加工范圍有限、專用磨頭調(diào)整繁瑣且精度難保證、普通改造車床剛性差等問題
[0006]專利號為CN 201906895 U的專利，公開了一種四軸聯(lián)動環(huán)面蝸桿數(shù)控車磨復合機床，通過使X、Y、Z、C四軸聯(lián)動，Y軸與C軸按照傳動比旋轉(zhuǎn)，同時X軸與Z軸與Y軸同步插補獲得砂輪的模擬蝸輪旋轉(zhuǎn)運動，C軸帶動蝸桿工件旋轉(zhuǎn)，從而加工出環(huán)面蝸桿，但是這種四軸聯(lián)動無法模擬帶有傾斜角的斜齒平面包絡蝸桿切削運動，只能通過專用磨頭機構(gòu)來手動調(diào)整砂輪傾斜角度實現(xiàn)加工，同樣增加了調(diào)整手續(xù)與精度損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實用新型所解決的技術(shù)問題在于提供一種結(jié)構(gòu)簡潔、操作便捷、高精度、高剛度的平面包絡環(huán)面蝸桿五軸聯(lián)動數(shù)控磨削機床，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0008]本實用新型所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0009]平面包絡環(huán)面蝸桿五軸聯(lián)動數(shù)控磨削機床，包括機床體和數(shù)控控制柜；所述數(shù)控控制柜設(shè)置在機床體上；所述機床體的床身包括基座、立柱、滑鞍和滑枕，所述基座上裝有Y軸工作臺、Y軸導軌、絲杠1、伺服電機I和光柵尺I，所述立柱裝在基座上，立柱上裝有X軸導軌、絲杠I1、伺服電機II和光柵尺II ;所述滑鞍裝在立柱上，滑鞍上裝有Z軸導軌、絲杠II1、伺服電機III和光柵尺III ;所述滑枕裝在滑鞍上；所述Y軸工作臺上裝有A軸轉(zhuǎn)臺和尾座，其中A軸旋轉(zhuǎn)臺上裝有旋轉(zhuǎn)軸A軸，旋轉(zhuǎn)軸A軸上裝有工件蝸桿，工件蝸桿通過卡盤和尾座頂尖定位夾緊，工件蝸桿軸線與旋轉(zhuǎn)軸A軸軸線重合，隨A軸轉(zhuǎn)動；所述滑枕上裝有旋轉(zhuǎn)軸B軸，B軸上裝有磨削主軸合件；所述磨削主軸合件包括磨削主軸電機、同步帶、主軸部件、砂輪，其中砂輪采用平面砂輪，砂輪磨削工作面是底部平面，砂輪與磨削主軸跟隨B軸擺動。
[0010]進一步，所述絲杠I為滾珠絲杠。
[0011]進一步，所述伺服電機I通過聯(lián)軸器與絲杠I直連，絲杠I與Y軸工作臺連接。
[0012]進一步，所述旋轉(zhuǎn)軸A軸結(jié)構(gòu)是伺服電機IV通過同步帶與平面包絡環(huán)面蝸桿副連接，蝸桿副蝸輪與A軸臺面連接。
[0013]進一步，所述旋轉(zhuǎn)軸B軸結(jié)構(gòu)是伺服電機V通過同步帶與平面包絡環(huán)面蝸桿副連接，蝸桿副蝸輪與B軸轉(zhuǎn)動面連接。
[0014]進一步，所述伺服電機II通過同步帶與絲杠II連接帶動滑鞍沿橫向移動。
[0015]進一步，所述伺服電機III通過同步帶與絲杠III連接帶動滑枕沿上下移動。
[0016]有益效果
[0017]本實用新型結(jié)構(gòu)簡潔、操作便捷、精度高、剛性好，無需繁瑣的專用擺頭調(diào)整，可實現(xiàn)大范圍傾斜角和中心距蝸桿副的加工，提高了平面包絡環(huán)面蝸桿的磨削范圍和磨削精度。
[0018]【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]【具體實施方式】
[0021]為了使本實用新型的實現(xiàn)技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本實用新型。
[0022]如圖1所示，平面包絡環(huán)面蝸桿五軸聯(lián)動數(shù)控磨削機床，包括機床體和數(shù)控控制柜，機床體床身由基座1、立柱2、滑鞍3和滑枕4四部分組成，基座I上裝有Y軸導軌5、絲杠I 6、伺服電機I 7與光柵尺I，Y軸工作臺8裝在基座I上，伺服電機I 7通過聯(lián)軸器與絲杠I 6直連帶動Y軸工作臺8沿Y方向移動，Y軸工作臺8上裝有A軸轉(zhuǎn)臺9和尾座10，A軸轉(zhuǎn)臺9中連接有伺服電機IV通過平面包絡環(huán)面蝸桿副帶動旋轉(zhuǎn)軸A軸19旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸A軸19上裝有工件蝸桿11，工件蝸桿11通過四爪卡盤和尾座10頂尖定位夾緊，工件蝸桿11軸線與旋轉(zhuǎn)軸A軸19軸線重合，隨旋轉(zhuǎn)軸A軸19轉(zhuǎn)動，立柱2裝在基座I上，立柱2上裝有X軸導軌12、絲杠I1、伺服電機II與光柵尺II，滑鞍3裝在立柱2上，伺服電機II通過同步帶與絲杠II連接帶動滑鞍3沿X方向移動，滑鞍3上裝有Z軸導軌、絲杠II1、伺服電機III與光柵尺III，滑枕4裝在滑鞍3上，伺服電機III通過同步帶與絲杠III連接帶動滑枕4沿Z方向移動，滑枕4上裝有旋轉(zhuǎn)軸B軸13，旋轉(zhuǎn)軸B軸13連接有伺服電機V通過平面包絡環(huán)面蝸桿副帶動旋轉(zhuǎn)軸B軸13擺動，旋轉(zhuǎn)軸B軸13上裝有磨削主軸合件14，磨削主軸合件14包括磨削主軸電機15、同步帶16、主軸部件17、砂輪18 ;所述砂輪18采用平面砂輪，砂輪磨削工作面是底部平面，砂輪18與磨削主軸17跟隨旋轉(zhuǎn)軸B軸13擺動。
[0023]操作時，將蝸桿工件11通過尾座10頂尖和卡盤固定，校準使蝸桿軸線與旋轉(zhuǎn)軸A軸19旋轉(zhuǎn)軸線重合，砂輪18安裝的旋轉(zhuǎn)軸B軸13上，編程工件坐標系原點位于蝸桿中心，建立坐標系，砂輪18坐標系Σ0，虛擬齒輪坐標系Σ1，砂輪18坐標系通過先沿Y方向平移再沿Z方向平移，再繞Y軸旋轉(zhuǎn)傾斜角，再沿X軸平移變換到虛擬齒輪坐標系，砂輪18繞虛擬齒輪坐標系Z軸旋轉(zhuǎn)角度ω?，然后砂輪18沿X軸平移到蝸桿坐標系，最后砂輪18繞蝸桿坐標系Y軸旋轉(zhuǎn)角度《2，ω2=ω2*?，i為傳動比，根據(jù)蝸桿副工作起始角和工作角度，例如，起始角為53度，工作角為36，通過上述坐標變換，從起始角開始，每隔一定角度，計算一個刀位值，直到完成工作角度，通過一個循環(huán)計算，獲得加工的刀位文件，其中具體的密集程度視蝸桿大小和要求而定，本例中，每隔0.0Ol度去一個到位點，結(jié)合具體機床結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過后置處理過程，將刀位文件轉(zhuǎn)換為機床加工NC代碼。
[0024]上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型的要求保護范圍由所附的 權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.平面包絡環(huán)面蝸桿五軸聯(lián)動數(shù)控磨削機床，包括機床體和數(shù)控控制柜；所述數(shù)控控制柜設(shè)置在機床體上；所述機床體的床身包括基座、立柱、滑鞍和滑枕，所述基座上裝有Y軸工作臺、Y軸導軌、絲杠1、伺服電機I和光柵尺I，所述立柱裝在基座上，立柱上裝有X軸導軌、絲杠I1、伺服電機II和光柵尺II ;所述滑鞍裝在立柱上，滑鞍上裝有Z軸導軌、絲杠II1、伺服電機III和光柵尺III;所述滑枕裝在滑鞍上；其特征是，所述Y軸工作臺上裝有A軸轉(zhuǎn)臺和尾座，工件蝸桿通過卡盤和尾座頂尖定位夾緊，工件蝸桿軸線與旋轉(zhuǎn)軸A軸軸線重合；所述滑枕上裝有旋轉(zhuǎn)軸B軸，B軸上裝有磨削主軸合件；所述磨削主軸合件包括磨削主軸電機、同步帶、主軸部件、砂輪，其中砂輪采用平面砂輪，砂輪磨削工作面是底部平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面包絡環(huán)面蝸桿五軸聯(lián)動數(shù)控磨削機床，其特征是，所述絲杠I為滾珠絲杠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面包絡環(huán)面蝸桿五軸聯(lián)動數(shù)控磨削機床，其特征是，所述伺服電機I通過聯(lián)軸器與絲杠I直連，絲杠I與Y軸工作臺連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面包絡環(huán)面蝸桿五軸聯(lián)動數(shù)控磨削機床，其特征是，所述旋轉(zhuǎn)軸A軸結(jié)構(gòu)是伺服電機IV通過同步帶與平面包絡環(huán)面蝸桿副連接，蝸桿副蝸輪與A軸臺面連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面包絡環(huán)面蝸桿五軸聯(lián)動數(shù)控磨削機床，其特征是，所述旋轉(zhuǎn)軸B軸結(jié)構(gòu)是伺服電機V通過同步帶與平面包絡環(huán)面蝸桿副連接，蝸桿副蝸輪與B軸轉(zhuǎn)動面連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面包絡環(huán)面蝸桿五軸聯(lián)動數(shù)控磨削機床，其特征是，所述伺服電機II通過同步帶與絲杠II連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面包絡環(huán)面蝸桿五軸聯(lián)動數(shù)控磨削機床，其特征是，所述伺服電機III通過同步帶與絲杠III連接。
【文檔編號】B23F13/00GK203526726SQ201320752780
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】畢慶貞, 鐘磊 申請人:上海拓璞數(shù)控科技有限公司