專利名稱：大型液壓主驅(qū)動切削全閉環(huán)數(shù)控插齒機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明數(shù)控插齒機技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種大型液壓主驅(qū)動切削全閉環(huán)數(shù)控插 齒機。
背景技術(shù)：
大型齒輪是大型風力發(fā)電、大型鍛壓設(shè)備、大型冶金設(shè)備以及大型船舶傳動裝置 的關(guān)鍵零部件，大型數(shù)控插齒機是其不可或缺的工作母機，目前我國大型精密多軸數(shù)控插 齒機尚屬空白。數(shù)控插齒機一般具有回轉(zhuǎn)工作臺回轉(zhuǎn)運動、刀軸往復(fù)主驅(qū)動、刀軸回轉(zhuǎn)運動、徑向 進給運動、讓刀運動和斜向讓刀運動等控制軸。目前，大型數(shù)控插齒機回轉(zhuǎn)工作臺的驅(qū)動方 式主要是伺服電機，大部分為單一伺服電機驅(qū)動單蝸輪副驅(qū)動，但這種傳動方式使得蝸輪 副傳動過程中存在比較大的傳動間隙。為了達到消除傳動間隙的目的，目前采用的消隙方 式為單伺服電機帶動蝸輪副或齒輪副，同時通過齒輪副帶動另一消隙蝸輪副或齒輪副，兩 個蝸桿或齒輪共同與安裝在同一主軸上的兩個蝸輪或一個齒輪嚙合。上述兩種方式主軸結(jié) 構(gòu)復(fù)雜，加工調(diào)試困難?，F(xiàn)有技術(shù)中插齒機回轉(zhuǎn)工作臺的驅(qū)動方式主要是伺服電機，其傳動 方式有蝸輪副傳動和齒輪副傳動等。實踐證明，蝸輪副傳動能提供較高的傳動精度并具有 較高的傳動平穩(wěn)性，但受機械加工、裝配調(diào)試等多種不確定性因素影響，回轉(zhuǎn)工作臺的蝸輪 副傳動過程不可避免的存在傳動間隙，繼而影響傳動精度。大多數(shù)回轉(zhuǎn)工作臺的工作臺底 座對回轉(zhuǎn)主軸的支撐方式為靜壓支撐、YRT三排圓柱滾子軸承支撐或以特制材料作為接觸 材料的普通摩擦支撐等；靜壓支撐雖然支撐剛度較好，但在偏載力尤其是偏載沖擊力作用 下工作臺臺面端跳精度較差；YRT三排圓柱滾子軸承定位精度恒定，但目前大型YRT三排圓 柱滾子軸承的運轉(zhuǎn)精度尚不理想，在應(yīng)對重載沖擊力等方面也存在風險，甚至會影響軸承 壽命；以特制材料作為接觸材料的普通摩擦支撐方式在運轉(zhuǎn)精度、傳動平穩(wěn)性方面具有很 大局限性，在偏置重載沖擊力作用下各方面精度更受到嚴重挑戰(zhàn)。因此，發(fā)明一種能夠應(yīng)對 偏置重載沖擊力的大型精密數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺迫在眉睫。插齒機的刀架固定在數(shù)控插齒機的立柱上，在插削直齒輪時，刀架中刀軸的往復(fù) 運動提供插齒的切削運動，在切削的過程中刀軸始終按一定的規(guī)律勻速旋轉(zhuǎn)；在插削斜齒 輪時，刀架中刀軸的往復(fù)運動提供插齒的切削運動，在切削的過程中刀軸始終按一定的規(guī) 律加減速旋轉(zhuǎn)。而刀軸往復(fù)運動的行程長度與直線度、切削力、回轉(zhuǎn)運動的響應(yīng)速度和定位 精度均是保證數(shù)控插齒機整體加工精度的前提。目前，中小型數(shù)控插齒機中，刀架的插齒運 動與退刀運動是由一臺三相異步電機驅(qū)動完成的，即一臺三項異步電機通過位于機床立柱 內(nèi)部的多級機械傳動機構(gòu)來驅(qū)動刀架，因此，刀架的插齒運動和讓刀運動具有相同的運動 周期。上述多級機械傳動機構(gòu)聯(lián)動控制刀架的插齒運動和讓刀運動，機構(gòu)的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜 且占用空間很大，拆卸維修不便。此外，上述多級機械傳動機構(gòu)一般靠扇齒和固定在刀架上 的齒條嚙合來驅(qū)動刀架進行插齒動作，這種結(jié)構(gòu)不僅使用壽命短，且受三相異步電機功率 和機械傳動機構(gòu)的傳動力矩等因素的影響，使其不能適用在切削大齒輪的大型數(shù)控插齒機上。此外，讓刀運動一般是通過機械結(jié)構(gòu)與刀軸往復(fù)運動聯(lián)動實現(xiàn)的。這種聯(lián)動方式能夠 保證讓刀位置準確。但工作方式單一，只能按部就班的加工圓柱齒輪，在加工非直齒類圓柱 齒輪等場合不具有足夠的柔性適應(yīng)性。徑向進給運動多為工作臺在床身上進行移動，但隨著工件尺寸的增大，使工作臺 進行移動變得不現(xiàn)實，運動困難，存在低俗爬行現(xiàn)象；運動控制軸雖多為伺服電機控制，但 一般為半閉環(huán)控制，加工精度不夠理想。因此，研制可以滿足市場需求的加工大型精密齒輪 的插齒機迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種大型液壓主驅(qū)動切削全閉 環(huán)數(shù)控插齒機。本發(fā)明的目的是為了解決目前數(shù)控插齒機存在的加工范圍小、回轉(zhuǎn)工作臺承重 低、回轉(zhuǎn)工作臺運行平穩(wěn)性差、沖程長度短、切削力小、加工精度低、加工柔性適應(yīng)性差等方 面的綜合問題，提供一種由伺服液壓缸驅(qū)動提供刀軸往復(fù)運動、扭矩電機驅(qū)動提供刀軸回 轉(zhuǎn)運動、伺服電機驅(qū)動讓刀機構(gòu)進而可滿足大型精密齒輪加工的大型液壓主驅(qū)動切削全閉 環(huán)數(shù)控插齒機。本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是
大型液壓主驅(qū)動切削全閉環(huán)數(shù)控插齒機，包括回轉(zhuǎn)工作臺、床身總成、中床身總成、 立柱、讓刀機構(gòu)和刀架機構(gòu)、數(shù)控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和冷卻排屑系統(tǒng)，所述回轉(zhuǎn)工作 臺與床身總成前后對接，中床身總成上連接立柱，在立柱上安裝有讓刀機構(gòu)，所述刀架機構(gòu) 通過耳軸安裝在立柱上，并通過刀架體與讓刀機構(gòu)連接，其特征在于所述回轉(zhuǎn)工作臺兩側(cè) 均設(shè)有伺服電機，伺服電機通過聯(lián)軸器連接蝸輪蝸桿運動副以構(gòu)成回轉(zhuǎn)工作臺的雙驅(qū)動機 構(gòu)，在回轉(zhuǎn)工作臺底座外圓周上設(shè)有多個靜壓支撐墊；所述刀架機構(gòu)的刀軸一端連接有用 于驅(qū)動其上下往復(fù)切削運動的液壓缸，所述液壓缸上設(shè)有磁柵尺，刀架機構(gòu)的電機基座上 裝有用于實現(xiàn)刀軸回轉(zhuǎn)運動的伺服電機；所述讓刀機構(gòu)的凸輪軸通過減速機連接有驅(qū)動伺 服電機，所述凸輪軸上裝有共軛雙凸輪；所述床身總成與中床身總成之間通過滾柱直線導(dǎo) 軌-滑塊連接，在中床身總成與床身總成之間設(shè)有用于全閉環(huán)控制的高精度鋼柵尺，所述 液壓缸上設(shè)有全閉環(huán)控制的磁柵尺。本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)方案
所述工作臺底座外圓周上陣列安裝有12個靜壓支撐墊，所述靜壓支撐墊的中心制有 凹槽，靜壓支撐墊與工作臺主軸下端面設(shè)有間隙，所述工作臺主軸與工作臺底座之間安裝 有三排圓柱滾子轉(zhuǎn)臺軸承，在圓柱滾子轉(zhuǎn)臺軸承內(nèi)圈安裝有鋼柵尺。所述刀架機構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)為所述刀軸一端通過軸承連接有用于驅(qū)動其做上下 往復(fù)切削運動的液壓缸，另一端連接刀接套，刀軸外部套裝滑塊，所述液壓缸下面連接有插 頭蓋，所述插頭蓋上安裝有用于防止刀軸下滑的制動總成，插頭蓋下部連接刀架體和扭矩 電機基座，所述扭矩電機基座上固定有扭矩電機定子和轉(zhuǎn)臺軸承，轉(zhuǎn)臺軸承內(nèi)圈上裝有鋼 柵尺和中間套，所述中間套上裝有扭矩電機轉(zhuǎn)子和固定塊，固定塊上設(shè)有鑲條，所述液壓缸 上設(shè)有磁柵尺。所述制動總成是由安裝在插頭蓋上的兩塊電磁鐵和與電磁鐵內(nèi)側(cè)連接的制動塊構(gòu)成。所述刀軸與刀軸下套配合接觸，所述滑塊與刀軸上套配合接觸。所述讓刀機構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)為包括伺服電機、減速器、凸輪軸、撥叉、偏心軸、讓刀 拉桿和刀架體，所述伺服電機的輸出軸與減速器的輸入軸聯(lián)接，所述減速器的輸出軸與凸 輪軸的一端聯(lián)接，所述凸輪軸和偏心軸通過法蘭套和軸承安裝在數(shù)控插齒機的立柱上；所 述凸輪軸上設(shè)有共軛雙凸輪，所述撥叉上設(shè)有兩個滾子，所述凸輪軸上的共軛雙凸輪與撥 叉上的兩個滾子連接，所述撥叉連接軸套，軸套與偏心軸套裝，且軸套上安裝花鍵套，花鍵 套與偏心軸通過花鍵連接，所述偏心軸上設(shè)有偏心部，所述讓刀拉桿的一端通過安裝套裝 配在偏心軸的偏心部上，讓刀拉桿的另一端與刀架體通過鉸軸鉸接連接。所述讓刀機構(gòu)的撥叉為Y形結(jié)構(gòu)，在Y形結(jié)構(gòu)上端的兩個分支上分別安裝滾子，Y 形結(jié)構(gòu)的下部為帶有緊固孔的夾套，夾套內(nèi)加工有鍵槽。本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是由于本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，即回轉(zhuǎn)工作臺 采用雙驅(qū)動機構(gòu)，不僅可共同驅(qū)動也可實現(xiàn)蝸輪副傳動消隙的目的；回轉(zhuǎn)工作臺采用三排 圓柱滾子與靜壓組合支撐的方式，可其提高承載能力、穩(wěn)定性和回轉(zhuǎn)精度。刀架機構(gòu)采用伺 服液壓缸提供刀軸的往復(fù)運動，利用扭矩電機實現(xiàn)刀軸回轉(zhuǎn)運動，可提高插齒機的切削力、 增大沖程長度、改善刀軸回轉(zhuǎn)響應(yīng)速度，進而實現(xiàn)電子螺旋導(dǎo)軌功能。讓刀機構(gòu)采用伺服 電機帶動共軛雙凸輪產(chǎn)生讓刀運動，大幅度提高了讓刀機構(gòu)的準確度和適應(yīng)性。中床身在 床身上移動實現(xiàn)徑向進給，中床身與床身之間安裝有鋼柵尺，提高徑向進給精度?；剞D(zhuǎn)工 作臺的工作臺主軸回轉(zhuǎn)運動、床身總成與中床身總成之間的徑向進給運動、刀軸上下往復(fù) 運動、刀軸回轉(zhuǎn)運動、讓刀凸輪旋轉(zhuǎn)運動均為全閉環(huán)控制。通過上述結(jié)構(gòu)的改進，本插齒機 不僅可擴大加工范圍、沖程長度及切削力，大幅度提高了機床的加工精度，加工柔性適應(yīng)性 強，而且還可滿足大型精密齒輪的加工。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明的回轉(zhuǎn)工作臺的A-A剖視圖； 圖3是本發(fā)明的回轉(zhuǎn)工作臺的B-B剖視圖； 圖4是本發(fā)明的床身結(jié)構(gòu)俯視圖； 圖5是本發(fā)明的中床身結(jié)構(gòu)俯視圖； 圖6是本發(fā)明的刀架機構(gòu)縱向剖視圖； 圖7是圖6的C-C剖視圖； 圖8是本發(fā)明的讓刀機構(gòu)立體結(jié)構(gòu)圖； 圖9圖8的剖視圖。圖中
100、回轉(zhuǎn)工作臺；
101、工作臺主軸；102、密封環(huán)；103、靜壓支撐墊；103a、凹槽；104、三排圓柱滾子轉(zhuǎn)臺 軸承；105、工作臺底座；106、主動蝸輪；107、主驅(qū)動伺服電機；108、主驅(qū)動減速機；109、減 速機調(diào)整墊圈；110、主驅(qū)動聯(lián)軸節(jié)；111、主驅(qū)動蝸桿支撐架；112、主驅(qū)動蝸桿；113、主驅(qū)動 滾針軸承；114、主驅(qū)動軸承支撐套；115、主驅(qū)動推力軸承；116、從動伺服電機；117、從動減速機；118、從動減速機調(diào)整墊圈；119、從動聯(lián)軸節(jié)；120、從動蝸桿；121、從動蝸桿支撐架； 122、從動軸承支撐套；123、從動滾針軸承；124、從動推力軸承；125、鋼柵尺；
200、床身總成；
201、床身；202、滾柱直線導(dǎo)軌；203、鋼柵尺；204、絲杠螺母；205、絲杠；206、聯(lián)軸節(jié)； 207、減速機；208、伺服電機；
300、中床身總成；
301、中床身；302伺服電機；303 減速機；304 聯(lián)軸節(jié)；305 絲杠；306 絲杠螺母座； 400、立柱；
500、讓刀機構(gòu)；
501、伺服電機；502、減速器；503、凸輪軸；503a、共軛雙凸輪；504、撥叉；504a、滾 子；504b、夾套；504c、緊固孔；505、偏心軸；505a、偏心部；506、讓刀拉桿；507、安 裝套；508、聯(lián)軸器；509、第一法蘭套；510、軸承；511、悶蓋；512、花鍵套；513、壓 母；514、第二法蘭套；515、第三法蘭套；516、減速器支架；517、軸套；518、滾針軸承。600、刀架機構(gòu)；
601、伺服液壓缸；602 直線軸承；603 活塞連桿；604 雙向推力球軸承；605 制動塊； 606 電磁鐵；607 插頭蓋；608 刀軸；609 滑塊；610 固定塊；611 中間套；612 內(nèi)裝式扭 矩電機轉(zhuǎn)子；613 內(nèi)裝式扭矩電機定子；614 耳軸；615 扭矩電機基座；616 三排圓柱滾 子轉(zhuǎn)臺軸承；617 刀軸上套；618 刀架體；619 刀軸下套；620 刀接套；621 鑲條；622 光 柵尺；623 磁柵尺。
具體實施例方式為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖 詳細說明如下
請參閱圖1、圖4和圖5，大型液壓主驅(qū)動切削全閉環(huán)數(shù)控插齒機，包括回轉(zhuǎn)工作臺 100、床身總成200、中床身總成300、立柱400、讓刀機構(gòu)500、刀架機構(gòu)600、數(shù)控系統(tǒng)、液壓 系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和冷卻排屑系統(tǒng)，所述數(shù)控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和冷卻排屑系統(tǒng)均未 在圖中表示。所述回轉(zhuǎn)工作臺與床身總成前后對接，徑向進給機構(gòu)的伺服電機208連接減 速機207，減速機輸出軸連接聯(lián)軸節(jié)206，聯(lián)軸節(jié)的另一端連接絲杠205，絲杠通過軸承安裝 在床身201上，絲杠的絲杠螺母204安裝在中床身301上。床身201與中床身3_1之間通 過滾柱直線導(dǎo)軌202-滑塊連接，滾柱直線導(dǎo)軌和絲杠的長度決定加工范圍，長度可以根據(jù) 應(yīng)用需求進行定義。床身總成與中床身總成之間設(shè)有用于全閉環(huán)控制的高精度鋼柵尺203。 中床身總成300上端與立柱400通過螺栓連接。中床身總成300包括中床身301，伺服電 機302連接減速機303，減速機輸出軸連接聯(lián)軸節(jié)304，聯(lián)軸節(jié)的另一端連接絲杠305，絲杠 通過軸承安裝在中床身上，絲杠的絲杠螺母306安裝在立柱400上。在立柱上安裝有讓刀 機構(gòu)500，所述刀架機構(gòu)600通過耳軸614安裝在立柱上，并通過刀架體618與讓刀機構(gòu)連 接。工作時，伺服電機208的輸出軸帶動減速機207內(nèi)部的齒輪旋轉(zhuǎn)，同時減速機的輸 出軸旋轉(zhuǎn)，絲杠205同時旋轉(zhuǎn)，并帶動絲杠上的絲杠螺母204進行移動，使中床身總成300在滾柱直線導(dǎo)軌202上進行移動。同時中床身301的觸點在鋼柵尺203上移動，完成徑向 進給的全閉環(huán)控制。當插齒機需要調(diào)整斜向讓刀量時，松開中床身301與立柱400之間的螺栓，伺服電 機302的輸出軸帶動減速機303內(nèi)部的齒輪旋轉(zhuǎn)，同時減速機303的輸出軸旋轉(zhuǎn)，絲杠305 同時旋轉(zhuǎn)，帶動絲杠上的絲杠螺母306進行移動，進而帶動立柱400在中床身301上進行移 動。當立柱400與中床身301達到需要的相對位移時，則緊固中床身301與立柱400之間 的螺栓。請參閱圖2和圖3，所述回轉(zhuǎn)工作臺100兩側(cè)分別設(shè)有伺服電機，伺服電機通過聯(lián) 軸器連接蝸輪蝸桿運動副以構(gòu)成回轉(zhuǎn)工作臺的雙驅(qū)動機構(gòu)。所述回轉(zhuǎn)工作臺的具體結(jié)構(gòu) 包括工作臺底座105和工作臺主軸101，安裝在工作臺底座兩側(cè)內(nèi)的蝸桿蝸輪以及與工作 臺底座一側(cè)內(nèi)與蝸桿連接的減速機和伺服電機。YRT三排圓柱滾子軸承104的外圈安裝在 工作臺底座上，工作臺主軸安裝在YRT三排圓柱滾子軸承104的內(nèi)圈上，工作臺主軸可以旋 轉(zhuǎn)。主驅(qū)動伺服電機107與主驅(qū)動減速機108連接，主驅(qū)動減速機輸出端與主驅(qū)動聯(lián)軸節(jié) 110連接，主驅(qū)動減速機通過減速機調(diào)整墊109與工作臺底座連接，主驅(qū)動聯(lián)軸節(jié)與主驅(qū)動 蝸桿112連接。主驅(qū)動蝸桿滾針軸承113、主驅(qū)動軸承支撐套114和主驅(qū)動推力軸承115安 裝在主驅(qū)動蝸桿支撐架111上，主驅(qū)動蝸桿支撐架固定在工作臺底座上，主驅(qū)動蝸桿112與 主動蝸輪106組成蝸輪副。所述三排圓柱滾子轉(zhuǎn)臺軸承104的內(nèi)圈安裝有鋼柵尺125。所述工作臺底座另一側(cè)內(nèi)的從動蝸桿120通過從動聯(lián)軸節(jié)119連接有從動減速 機117和從動伺服電機116，從動減速機輸出端與從動聯(lián)軸節(jié)119連接，從動減速機通過減 速機調(diào)整墊109與工作臺底座105連接，從動聯(lián)軸節(jié)與從動蝸桿120連接。從動蝸桿滾針 軸承123、從動軸承支撐套122和從動推力軸承IM安裝在從動蝸桿支撐架121上，從動蝸 桿支撐架固定在工作臺底座上。從動蝸桿與從動蝸輪118組成蝸輪副，以構(gòu)成為工作臺底 座提供阻力矩的從動蝸輪副。從動伺服電機按照一定規(guī)律旋轉(zhuǎn)，使得從動蝸桿給與從動蝸 輪一定的輔助驅(qū)動力矩或阻力矩，使得當需要共同驅(qū)動時提供輔助驅(qū)動力矩，當正常運轉(zhuǎn) 時需要消除傳動間隙時用于消除主驅(qū)動蝸桿與主動蝸輪之間的間隙，進而提高工作臺主軸 的回轉(zhuǎn)定位精度。為了保護YRT三排圓柱滾子軸承104，同時也為了加強工作臺主軸的穩(wěn) 定性，在回轉(zhuǎn)工作臺底座的外圍圓周陣列安裝了多個靜壓支撐墊103，所述靜壓支撐墊的中 心制有凹槽103a，該凹槽中充有恒定流量的潤滑油，以支撐工作臺主軸101的下端面。所 述工作臺主軸下端面與靜壓支撐墊之間設(shè)有一間隙。為了防止?jié)櫥屯庖?，在回轉(zhuǎn)工作臺 底座外圓周上還設(shè)有密封環(huán)102。工作時，往凹槽中注入潤滑油，即便在回轉(zhuǎn)工作臺承受重 載、偏置沖擊力時，使其與回轉(zhuǎn)工作臺主軸下端面間產(chǎn)生恒定間隙，增強回轉(zhuǎn)工作臺主軸的 承載能力，并且油膜無摩擦，不會過于增大旋轉(zhuǎn)力矩。鋼柵尺125將位置信號反饋給數(shù)控系 統(tǒng)，以完成回轉(zhuǎn)工作臺全閉環(huán)回轉(zhuǎn)控制。開始運動時，主驅(qū)動伺服電機7帶動主驅(qū)動減速機8內(nèi)部的齒輪旋轉(zhuǎn)，同時帶動主 驅(qū)動蝸桿12旋轉(zhuǎn)，主驅(qū)動蝸桿12帶動主動蝸輪6旋轉(zhuǎn)。從動伺服電機16與主驅(qū)動伺服電 機7同步轉(zhuǎn)動并帶動從動減速機17內(nèi)部的齒輪旋轉(zhuǎn)，同時帶動從動蝸桿20旋轉(zhuǎn)，由于從動 伺服電機按照一定規(guī)律旋轉(zhuǎn)，使得從動蝸桿給與主動蝸輪6 —定的阻力，由于主驅(qū)動力矩 大于阻力矩，使主動蝸輪6按設(shè)定的方向和速率旋轉(zhuǎn)，從而消除主驅(qū)動蝸桿與蝸輪之間的 間隙，提高工作臺主軸的回轉(zhuǎn)定位精度。
請參閱圖6和圖7，所述刀架機構(gòu)600的具體結(jié)構(gòu)為主要包括刀軸608、滑塊 609、刀架體618和扭矩電機。所述刀軸608 —端通過直線軸承602連接有用于驅(qū)動其做 上下往復(fù)切削運動的伺服液壓缸601，另一端連接有刀接套620，刀軸外部套裝滑塊609，所 述刀接套620和滑塊609隨刀軸往復(fù)運動。所述液壓缸的活塞連桿603與直線軸承602的 滑動部分固定連接，伺服液壓缸601帶動活塞連桿603，活塞連桿603通過雙向推力球軸承 604推拉刀軸608做往復(fù)運動，并通過刀軸上套617和刀軸下套619給與定位支撐。所述刀 軸與刀軸下套配合接觸，所述滑塊與刀軸上套配合接觸。活塞連桿與里面的雙向推力球軸 承在傳遞切削力的同時還可起到為液壓缸軸與刀軸在直線方向上調(diào)心的作用。液壓缸下面 連接有插頭蓋607，所述插頭蓋607上安裝有用于防止刀軸下滑的制動總成。所述制動總成 是由安裝在插頭蓋上的兩塊電磁鐵606和與電磁鐵內(nèi)側(cè)連接的制動塊605構(gòu)成。在插頭蓋 下部連接有刀架體618和扭矩電機基座615，所述扭矩電機基座上固定有內(nèi)裝式扭矩電機 定子613和三排圓柱滾子轉(zhuǎn)臺軸承616，圓柱滾子轉(zhuǎn)臺軸承的內(nèi)圈上安裝有中間套611，所 述中間套上裝有內(nèi)裝式扭矩電機轉(zhuǎn)子612和兩塊固定塊610，每塊固定塊上設(shè)有鑲條621， 該鑲條主要用于塞滿滑塊與固定塊之間的間隙。所述液壓缸上設(shè)有磁柵尺622，轉(zhuǎn)臺軸承 內(nèi)圈上裝有鋼柵尺623，通過磁柵尺622和鋼柵尺623將刀軸上下移動和回轉(zhuǎn)運動的位置 信號反饋給數(shù)控系統(tǒng)，完成全閉環(huán)控制。所述刀架機構(gòu)通過與刀架體固定的左右兩個耳軸 614支撐安裝于數(shù)控插齒機的立柱上。開始運動時，兩電磁鐵606帶動制動塊605，將制動塊移動到最外位置，即留出刀 軸往復(fù)運動的空間。由伺服液壓缸601提供刀軸任意運動規(guī)律的往復(fù)運動，伺服液壓缸601 帶動活塞連桿603，活塞連桿通過雙向推力球軸承604推拉刀軸608做往復(fù)運動，滑塊609 和刀接套620隨刀軸往復(fù)運動，并通過刀軸上套617和刀軸下套619給與定位支撐，直線軸 承602的固定導(dǎo)桿上移動以限制伺服液壓缸601的活塞連桿旋轉(zhuǎn)。在運動過程中，三排圓 柱滾子轉(zhuǎn)臺軸承的內(nèi)圈、中間套611、內(nèi)裝式扭矩電機轉(zhuǎn)子612、兩個固定塊610及兩個鑲條 621同時回轉(zhuǎn)，并帶動刀軸和滑塊、刀接套620作回轉(zhuǎn)運動。通過刀軸的往復(fù)運動和扭矩電 機施加的回轉(zhuǎn)運動使刀軸可以做螺旋運動，以切削任意螺旋角的圓柱齒輪。當停機時，刀軸 和滑塊、刀接套停在最上位置，此時，兩個電磁鐵帶動制動塊，使制動塊向刀軸方向移動并 卡住刀軸法蘭，以防止液壓缸停止運轉(zhuǎn)時，由于液壓缸泄油導(dǎo)致刀軸的自由下滑。請參閱圖8和圖9，所述讓刀機構(gòu)500包括伺服電機501、減速器502、凸輪軸503、 撥叉504、偏心軸505、讓刀拉桿506和刀架體618。所述伺服電機501的輸出軸與減速器 502的輸入軸連接。減速器502為斜齒輪減速器，減速器502通過螺栓固定在減速器支架 516上，減速器支架安裝在立柱400上。減速器的輸出軸通過聯(lián)軸器508與凸輪軸503的一 端聯(lián)接，在凸輪軸上靠近其另一端設(shè)有共軛雙凸輪503a，凸輪軸的兩端部通過軸承510和 第一法蘭套509安裝在立柱400上，凸輪軸一端安裝有悶蓋511，這樣，凸輪軸在減速器輸出 軸的帶動下可軸向轉(zhuǎn)動。所述撥叉504為Y形結(jié)構(gòu)，撥叉上端的兩個分支上均安裝有滾子504a，所述凸輪 軸上的共軛雙凸輪位于兩個滾子50 之間，且共軛雙凸輪的兩個凸輪與撥叉上的兩個滾 子分別連接，即共軛雙凸輪的兩個凸輪可以分別并且不同時擠壓撥叉上的兩個滾子，這樣 設(shè)計人員需根據(jù)機構(gòu)的讓刀行程要求，對共軛雙凸輪與撥叉上的兩個滾子的相對位置以及 共軛雙凸輪的形狀曲線進行設(shè)計計算。所述Y形撥叉的下部為加工有緊固孔5(Mc的夾套504b，夾套內(nèi)加工有鍵槽。所述偏心軸505上套裝軸套517，偏心軸與軸套之間設(shè)有滾針軸 承518，偏心軸與軸套可相對轉(zhuǎn)動。軸套的一端通過螺栓安裝花鍵套512，花鍵套通過花鍵 與偏心軸連接，且花鍵套通過壓母513軸向固定。上述撥叉下部的夾套504b套裝在軸套518 上，夾套與軸套通過平鍵連接后，用螺栓通過夾套的緊固孔5(Mc將撥叉504鎖緊在軸套上。 所述軸套外側(cè)通過軸承510安裝第二法蘭套514，第二法蘭套通過螺栓與立柱400固定，以 此實現(xiàn)將偏心軸的一端安裝在立柱上，偏心軸的另一端用滾針軸承518和第三法蘭套515 安裝在立柱上。所述讓刀拉桿516的一端設(shè)有安裝套507，安裝套套裝在偏心軸的偏心部 505a上，且安裝套與偏心部之間設(shè)有滾針軸承518。讓刀拉桿的另一端與刀架體618通過 鉸軸鉸接，鉸接處設(shè)置有滾針軸承518。所述刀架體618是與插齒機刀架連接的連接件。偏 心軸靠撥叉帶動沿圓周往復(fù)轉(zhuǎn)動，并通過偏心軸的偏心部50 帶動讓刀拉桿，讓刀拉桿推 拉與刀架連接的刀架體，以此最終實現(xiàn)讓刀動作。上述結(jié)構(gòu)中，松動花鍵套512與軸套517的螺栓，并將花鍵套與偏心軸旋轉(zhuǎn)180° 后再鎖緊，這樣，刀架開始進行切齒動作，刀架的退刀方向與原方向相反，可以此方法實現(xiàn) 切換數(shù)控插齒機切削內(nèi)、外齒輪的功能。本發(fā)明所公開的一種液壓主驅(qū)動切削全閉環(huán)數(shù)控插齒機可以進行六軸控制，切削 工作中可以五軸聯(lián)動，以完成對各種圓柱齒輪的切削。
權(quán)利要求
1.一種大型液壓主驅(qū)動切削全閉環(huán)數(shù)控插齒機，包括回轉(zhuǎn)工作臺、床身總成、中床身 總成、立柱、讓刀機構(gòu)、刀架機構(gòu)、數(shù)控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和冷卻排屑系統(tǒng)，所述回轉(zhuǎn) 工作臺與床身總成前后對接，中床身總成上連接立柱，在立柱上安裝有讓刀機構(gòu)，所述刀架 機構(gòu)通過耳軸安裝在立柱上，并通過刀架體與讓刀機構(gòu)連接，其特征在于所述回轉(zhuǎn)工作臺 兩側(cè)均設(shè)有伺服電機，伺服電機通過聯(lián)軸器連接蝸輪蝸桿運動副以構(gòu)成回轉(zhuǎn)工作臺的雙驅(qū) 動機構(gòu)，在回轉(zhuǎn)工作臺底座外圓周上設(shè)有多個靜壓支撐墊；所述刀架機構(gòu)的刀軸一端連接 有用于驅(qū)動其上下往復(fù)切削運動的液壓缸，所述液壓缸上設(shè)有磁柵尺，刀架機構(gòu)的電機基 座上裝有用于實現(xiàn)刀軸回轉(zhuǎn)運動的伺服電機；所述讓刀機構(gòu)的凸輪軸通過減速機連接有驅(qū) 動伺服電機，所述凸輪軸上裝有共軛雙凸輪；所述床身總成與中床身總成之間通過滾柱直 線導(dǎo)軌-滑塊連接，在中床身總成與床身總成之間設(shè)有用于全閉環(huán)控制的高精度鋼柵尺， 所述液壓缸上設(shè)有全閉環(huán)控制的磁柵尺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型液壓主驅(qū)動切削全閉環(huán)數(shù)控插齒機，其特征在于所述 工作臺底座外圓周上陣列安裝有12個靜壓支撐墊，所述靜壓支撐墊的中心制有凹槽，靜壓 支撐墊與工作臺主軸下端面設(shè)有間隙，所述工作臺主軸與工作臺底座之間安裝有三排圓柱 滾子轉(zhuǎn)臺軸承，在圓柱滾子轉(zhuǎn)臺軸承內(nèi)圈安裝有鋼柵尺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型液壓主驅(qū)動切削全閉環(huán)數(shù)控插齒機，其特征在于所述 刀架機構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)為所述刀軸一端通過軸承連接有用于驅(qū)動其做上下往復(fù)切削運動 的液壓缸，另一端連接刀接套，刀軸外部套裝滑塊，所述液壓缸下面連接有插頭蓋，所述插 頭蓋上安裝有用于防止刀軸下滑的制動總成，插頭蓋下部連接刀架體和扭矩電機基座，所 述扭矩電機基座上固定有扭矩電機定子和轉(zhuǎn)臺軸承，轉(zhuǎn)臺軸承內(nèi)圈上裝有鋼柵尺和中間 套，所述中間套上裝有扭矩電機轉(zhuǎn)子和固定塊，固定塊上設(shè)有鑲條，所述液壓缸上設(shè)有磁柵 尺。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大型液壓主驅(qū)動切削全閉環(huán)數(shù)控插齒機，其特征在于所述 制動總成是由安裝在插頭蓋上的兩塊電磁鐵和與電磁鐵內(nèi)側(cè)連接的制動塊構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大型液壓主驅(qū)動切削全閉環(huán)數(shù)控插齒機，其特征在于所述 刀軸與刀軸下套配合接觸，所述滑塊與刀軸上套配合接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型液壓主驅(qū)動切削全閉環(huán)數(shù)控插齒機，其特征在于所述 讓刀機構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)為包括伺服電機、減速器、凸輪軸、撥叉、偏心軸、讓刀拉桿和刀架體， 所述伺服電機的輸出軸與減速器的輸入軸聯(lián)接，所述減速器的輸出軸與凸輪軸的一端聯(lián) 接，所述凸輪軸和偏心軸通過法蘭套和軸承安裝在數(shù)控插齒機的立柱上；所述凸輪軸上設(shè) 有共軛雙凸輪，所述撥叉上設(shè)有兩個滾子，所述凸輪軸上的共軛雙凸輪與撥叉上的兩個滾 子連接，所述撥叉連接軸套，軸套與偏心軸套裝，且軸套上安裝花鍵套，花鍵套與偏心軸通 過花鍵連接，所述偏心軸上設(shè)有偏心部，所述讓刀拉桿的一端通過安裝套裝配在偏心軸的 偏心部上，讓刀拉桿的另一端與刀架體通過鉸軸鉸接連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的大型液壓主驅(qū)動切削全閉環(huán)數(shù)控插齒機，其特征在于所述 讓刀機構(gòu)的撥叉為Y形結(jié)構(gòu)，在Y形結(jié)構(gòu)上端的兩個分支上分別安裝滾子，Y形結(jié)構(gòu)的下部 為帶有緊固孔的夾套，夾套內(nèi)加工有鍵槽。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大型液壓主驅(qū)動切削全閉環(huán)數(shù)控插齒機，包括回轉(zhuǎn)工作臺、床身總成、中床身總成、立柱、讓刀機構(gòu)、刀架機構(gòu)、數(shù)控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和冷卻排屑系統(tǒng)?；剞D(zhuǎn)工作臺兩側(cè)均設(shè)有伺服電機，伺服電機通過聯(lián)軸器連接蝸輪蝸桿運動副以構(gòu)成回轉(zhuǎn)工作臺的雙驅(qū)動機構(gòu)；刀架機構(gòu)的刀軸由液壓缸驅(qū)動進行往復(fù)運動，刀架機構(gòu)的電機基座上裝有伺服電機；讓刀機構(gòu)裝有共軛雙凸輪的凸輪軸連接驅(qū)動伺服電機。其優(yōu)點是本插齒機采用伺服液壓缸驅(qū)動提供刀軸往復(fù)運動、扭矩電機提供刀軸回轉(zhuǎn)運動、伺服電機驅(qū)動讓刀機構(gòu)，可滿足大型精密齒輪的加工；回轉(zhuǎn)工作臺承重大且運行平穩(wěn)性高，擴大加工范圍、沖程長度及切削力，且加工精度高、加工柔性適應(yīng)性強。
文檔編號B23F5/12GK102059402SQ20101055929
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者劉福聰, 吳文仲, 宋國棟, 李宏輝, 王秀梅, 王輝, 王鑫, 胡光曦, 袁自強, 趙巍, 邢侃 申請人:天津第一機床總廠