專利名稱：數(shù)控五軸聯(lián)動內(nèi)旋風(fēng)銑床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)涉及一種旋風(fēng)內(nèi)包絡(luò)切削機床，它可實現(xiàn)五軸聯(lián)動，主要用于加工螺旋曲面零件(蝸桿、擠出螺桿等)，具體地說，是一種五軸聯(lián)動內(nèi)旋風(fēng)銑床。
技術(shù)背景 現(xiàn)有平面包絡(luò)環(huán)面蝸桿加工設(shè)備主要是通過車削、盤型刀外切、指狀銑刀銑削等方式加工，其缺點是蝸桿與蝸輪的理論中心距由刀具在回轉(zhuǎn)工作臺上的回轉(zhuǎn)半徑?jīng)Q定，當(dāng)蝸桿與蝸輪的理論中心距小于150mm或大于400mm時，加工就變得很困難。且現(xiàn)有設(shè)備龐大，限制了環(huán)面蝸桿的生產(chǎn)應(yīng)用；擠出螺桿為變徑，變螺距類零件，現(xiàn)有擠出螺桿加工設(shè)備為螺紋銑床，采用指狀銑刀銑削方式加工。上述設(shè)備不僅生產(chǎn)效率低下，而且加工出的工件表面粗糙度差。
發(fā)明內(nèi)容本技術(shù)的目的是提供一種精確成型的內(nèi)旋風(fēng)切削機床，它能夠?qū)崿F(xiàn)平面包絡(luò)環(huán)面蝸桿、變徑變螺距蝸桿和變徑變螺距擠出螺桿的加工，加工件表面粗糙度達到RaO. 8，并且生產(chǎn)效率高。本數(shù)控五軸聯(lián)動內(nèi)旋風(fēng)銑床，包括控制系統(tǒng)、床身、主軸箱、主軸(C軸)、設(shè)置在床身上的Z軸縱向滑臺、設(shè)置在縱向滑臺上的X軸橫向滑臺、設(shè)置在橫向滑臺上的A軸回轉(zhuǎn)臺、設(shè)置在回轉(zhuǎn)臺上帶有刀盤傾角調(diào)整箱和支撐座的旋風(fēng)刀架。本技術(shù)的有益效果在控制系統(tǒng)的控制下，U軸伺服電機調(diào)整刀盤至包絡(luò)蝸桿要求的傾角，旋風(fēng)刀架依靠X軸、Z軸的聯(lián)動，沿假想蝸輪節(jié)圓的軌跡運動，同時回轉(zhuǎn)工作臺也聯(lián)動回轉(zhuǎn)使刀具旋轉(zhuǎn)面始終通過假想蝸輪節(jié)圓的圓心，再結(jié)合主軸C軸的聯(lián)動，實現(xiàn)包絡(luò)蝸桿的加工；在控制系統(tǒng)的控制下，通過C軸、X軸、Z軸及U軸的聯(lián)動，實現(xiàn)對變距變導(dǎo)程擠壓螺桿的加工；刀盤采用內(nèi)旋風(fēng)刀盤，對工件進行內(nèi)切加工，加工精度高；刀架體的兩端支撐在刀盤傾角調(diào)整箱和支撐座上，為雙支撐結(jié)構(gòu)，不但剛性好，而且刀架體轉(zhuǎn)動的空間大。在加工過程中，U軸伺服電機通過刀盤傾角調(diào)整裝置帶動刀架體轉(zhuǎn)動，從而不斷改變刀盤傾角。也就是說，本技術(shù)中，刀盤不但在電機的帶動下高速旋轉(zhuǎn)，還可以在C軸、Z軸、X軸聯(lián)動的情況下，通過刀盤擺動運動，滿足變徑變螺距類零件的加工要求。本技術(shù)的整體結(jié)構(gòu)剛性好，振動小，加工出的蝸桿表面粗糙度達到RaO. 8。旋風(fēng)刀架包括刀架體、刀盤及固定在刀架體上的主電機。主電機通過傳動機構(gòu)帶動裝有銑刀的刀盤旋轉(zhuǎn)，刀盤傾角調(diào)整箱和支撐座通過回轉(zhuǎn)支承分別安裝在刀架體的兩偵牝刀盤傾角調(diào)整箱內(nèi)具有帶動刀架體繞由其兩側(cè)回轉(zhuǎn)支承圓心構(gòu)成的軸線(U軸)旋轉(zhuǎn)的刀盤傾角調(diào)整機構(gòu)。上述縱、橫向滑臺呈十字分布，其一滑臺上安裝有回轉(zhuǎn)工作臺。上述回轉(zhuǎn)工作臺由A軸伺服電機驅(qū)動回轉(zhuǎn)。[0011]上述旋風(fēng)刀架通過刀盤傾角調(diào)整箱和支撐座安裝在回轉(zhuǎn)工作臺上。上述的數(shù)控五軸聯(lián)動內(nèi)旋風(fēng)銑床，刀具回轉(zhuǎn)中心經(jīng)過刀盤傾角調(diào)整軸線(U軸)。這種結(jié)構(gòu)使得刀盤傾角任意調(diào)整，中心高度不變。上述的數(shù)控五軸聯(lián)動內(nèi)旋風(fēng)銑床，它還包括設(shè)置在床身上的尾架；尾架的中心軸與主軸同軸。尾架屬于現(xiàn)有技術(shù)，通過尾架可以頂住被主軸夾持的加工件的后端。上述旋風(fēng)刀架上的刀盤與主電機通過皮帶或齒輪傳動。上述的數(shù)控五軸聯(lián)動內(nèi)旋風(fēng)銑床，主電機通過帶傳動機構(gòu)或齒輪傳動機構(gòu)與刀盤相連。上述的數(shù)控五軸聯(lián)動內(nèi)旋風(fēng)銑床，刀盤是內(nèi)旋風(fēng)刀盤。也就是說，刀架體相當(dāng)于內(nèi)旋風(fēng)統(tǒng)頭。上述的數(shù)控五軸聯(lián)動內(nèi)旋風(fēng)銑床，刀盤傾角調(diào)整裝置采用的是蝸桿蝸輪副結(jié)構(gòu)。也就是說，通過蝸桿蝸輪副帶動刀架體轉(zhuǎn)動，從而改變刀盤傾角。上述的數(shù)控五軸聯(lián)動內(nèi)旋風(fēng)銑床，主軸箱為蝸桿蝸輪結(jié)構(gòu)，由伺服電機直接驅(qū)動。也就是說，伺服電機通過蝸桿蝸輪副帶動主軸轉(zhuǎn)動。上述旋風(fēng)刀架上安裝有內(nèi)旋風(fēng)刀盤，對工件進行包絡(luò)內(nèi)切削。上述旋風(fēng)刀架與回轉(zhuǎn)工作臺的連接為雙支承結(jié)構(gòu)。 上述固定座為開合軸承座結(jié)構(gòu)。上述雙支承結(jié)構(gòu)的其中一支承座安裝刀盤傾角調(diào)整蝸桿蝸輪副，由U軸伺服電機驅(qū)動調(diào)整刀盤傾角。上述主軸箱為蝸桿蝸輪減速結(jié)構(gòu)，由C軸伺服電機直接驅(qū)動
圖I為數(shù)控五軸聯(lián)動內(nèi)旋風(fēng)銑床俯視圖；圖2為數(shù)控五軸聯(lián)動內(nèi)旋風(fēng)銑床主視圖；圖3為橫向滑臺、縱向滑臺、回轉(zhuǎn)臺、旋風(fēng)刀架等的示意圖；圖4為橫向滑臺、縱向滑臺、回轉(zhuǎn)臺、旋風(fēng)刀架等的示意圖(圖3的右視圖)。圖5是圖4中的A-A剖視圖。
具體實施方式
下面參照附圖及實施例進一步說明本技術(shù)方案。參見圖1-2所示數(shù)控五軸聯(lián)動機床，主要包括床身I、分布在床身I兩側(cè)的主軸箱2和尾座18、通過導(dǎo)軌15安裝在床身I上并且由Z軸伺服電機5驅(qū)動的縱向滑臺4(Z軸)；安裝在縱向滑臺4上的由X軸伺服電機7驅(qū)動的橫向滑臺6 (X軸)，安裝在橫向滑臺6上的由A軸伺服電機9驅(qū)動的回轉(zhuǎn)臺8(A軸)、安裝在回轉(zhuǎn)臺8上面的旋風(fēng)銑機構(gòu)、控制系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)。 主軸箱2包括主軸(C軸)和驅(qū)動主軸的C軸伺服電機3。旋風(fēng)銑機構(gòu)由刀盤傾角調(diào)整箱10、刀架體11和支撐座12組成。刀盤傾角調(diào)整箱10和支撐座12通過回轉(zhuǎn)支承分別安裝在刀架體11的兩側(cè)，刀盤傾角調(diào)整箱10內(nèi)具有帶動刀架體繞由其兩側(cè)回轉(zhuǎn)支承圓心構(gòu)成的軸線(U軸)旋轉(zhuǎn)的刀盤傾角調(diào)整機構(gòu)。刀盤傾角調(diào)整機構(gòu)包括固定在刀盤傾角調(diào)整箱10上的U軸伺服電機21、位于刀盤傾角調(diào)整箱10內(nèi)的蝸輪蝸桿副等。刀盤14安裝在刀架體11內(nèi)，主電機13固定在刀架體上部，主電機通過帶或齒輪傳動機構(gòu)帶動刀盤14 ;刀盤14上對稱安裝若干把成型銑刀(切刀)16。工件17安裝在主軸和尾座18上。聯(lián)動五軸指主軸C軸，回轉(zhuǎn)臺A軸，縱向滑臺Z軸，橫向滑臺X軸，刀盤傾角調(diào)整軸U軸。啟動主電機13，帶動刀盤14上的刀具16高速旋轉(zhuǎn)。在數(shù)控系統(tǒng)的控制下，X，Z軸帶動高速旋轉(zhuǎn)的刀具16做圓弧或直線插補運動,A軸則在A軸伺服電機9的驅(qū)動下回轉(zhuǎn)改變刀具16回轉(zhuǎn)面與C軸的俯視夾角，由此不斷改變工件的齒向，U軸伺服電機21則驅(qū)動刀具16繞U軸回轉(zhuǎn)，不斷改變傾角，使符合工件17變化的螺旋升角。主軸則在C軸伺服電機的帶動下，按照一定的速比旋轉(zhuǎn)，使符合工件17變化的螺距。通過以上五軸不同方式的聯(lián)動，可以加工出不同類型的環(huán)面蝸桿和變徑變螺距擠 出螺桿，實現(xiàn)以銑代磨，高效生產(chǎn)。
權(quán)利要求1.數(shù)控五軸聯(lián)動內(nèi)旋風(fēng)銑床，其特征是包括控制系統(tǒng)、床身、主軸箱、主軸、設(shè)置在床身上的Z軸縱向滑臺、設(shè)置在縱向滑臺上的X軸橫向滑臺、設(shè)置在橫向滑臺上的A軸回轉(zhuǎn)臺、設(shè)置在回轉(zhuǎn)臺上的帶有刀盤傾角調(diào)整箱和支撐座的旋風(fēng)刀架。
2.如權(quán)利要求I所述的數(shù)控五軸聯(lián)動內(nèi)旋風(fēng)銑床，其特征是旋風(fēng)刀架包括刀架體、刀盤及固定在刀架體上的主電機，主電機通過傳動機構(gòu)帶動裝有銑刀的刀盤，刀盤傾角調(diào)整箱和支撐座通過回轉(zhuǎn)支承分別安裝在刀架體的兩側(cè)，刀盤傾角調(diào)整箱內(nèi)具有帶動刀架體繞由其兩側(cè)回轉(zhuǎn)支承圓心構(gòu)成的軸線旋轉(zhuǎn)的刀盤傾角調(diào)整機構(gòu)。
3.如權(quán)利要求I所述的數(shù)控五軸聯(lián)動內(nèi)旋風(fēng)銑床，其特征是縱、橫向滑臺呈十字分布，其一滑臺上安裝有回轉(zhuǎn)工作臺。
4.如權(quán)利要求I所述的數(shù)控五軸聯(lián)動內(nèi)旋風(fēng)銑床，其特征是回轉(zhuǎn)工作臺由A軸伺服電機驅(qū)動回轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求I所述的數(shù)控五軸聯(lián)動內(nèi)旋風(fēng)銑床，其特征是旋風(fēng)刀架通過刀盤傾角調(diào)整箱和支撐座安裝在回轉(zhuǎn)工作臺上。
6.如權(quán)利要求I所述的數(shù)控五軸聯(lián)動內(nèi)旋風(fēng)銑床，其特征是還包括設(shè)置在床身上的尾架，尾架的中心軸與主軸同軸。
7.如權(quán)利要求2所述的數(shù)控五軸聯(lián)動內(nèi)旋風(fēng)銑床，其特征是旋風(fēng)刀架上的刀盤與主電機通過皮帶或齒輪傳動。
8.如權(quán)利要求2所述的數(shù)控五軸聯(lián)動內(nèi)旋風(fēng)銑床，其特征是旋風(fēng)刀架上安裝有內(nèi)旋風(fēng)刀盤，對工件進行包絡(luò)內(nèi)切削。
9.如權(quán)利要求2所述的數(shù)控五軸聯(lián)動內(nèi)旋風(fēng)銑床，其特征是旋風(fēng)刀架與回轉(zhuǎn)工作臺的連接為雙支承結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求2所述的數(shù)控五軸聯(lián)動內(nèi)旋風(fēng)銑床，其特征是固定座為開合軸承座結(jié)構(gòu)。
11.如權(quán)利要求2所述的數(shù)控五軸聯(lián)動內(nèi)旋風(fēng)銑床，其特征是雙支承結(jié)構(gòu)的其中一支承座安裝刀盤傾角調(diào)整蝸桿蝸輪副，由U軸伺服電機驅(qū)動調(diào)整刀盤傾角。
12.如權(quán)利要求I所述的數(shù)控五軸聯(lián)動內(nèi)旋風(fēng)銑床，其特征是主軸箱為蝸桿蝸輪減速結(jié)構(gòu)，由C軸伺服電機直接驅(qū)動。
專利摘要本技術(shù)提供一種精確成型的數(shù)控五軸聯(lián)動內(nèi)旋風(fēng)銑床，它能夠?qū)崿F(xiàn)平面包絡(luò)環(huán)面蝸桿、變徑變螺距蝸桿和變徑變螺距擠出螺桿的加工，加工件表面粗糙度達到Ra0.8，高效率生產(chǎn)。它包括床身、主軸箱、Z軸縱向滑臺、X軸橫向滑臺、設(shè)置在X軸橫向滑臺上的A軸回轉(zhuǎn)臺；回轉(zhuǎn)工作臺上安裝有刀盤傾角調(diào)整箱和支撐座；旋風(fēng)刀架包括刀架體、刀盤及固定在刀架體上的主電機，主電機通過傳動機構(gòu)帶動裝有銑刀的刀盤；刀盤傾角調(diào)整箱和支撐座通過回轉(zhuǎn)支承分別安裝在刀架體的兩側(cè)，刀盤傾角調(diào)整箱內(nèi)具有帶動刀架體繞由其兩側(cè)回轉(zhuǎn)支承構(gòu)成的軸線(U軸)旋轉(zhuǎn)的刀盤傾角調(diào)整機構(gòu)，由伺服電機驅(qū)動調(diào)整刀盤傾角。
文檔編號B23G1/44GK202527799SQ20112056853
公開日2012年11月14日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者孫秋云 申請人:南京彩云機械電子制造有限公司