專利名稱：數(shù)控滾齒機(jī)的安全裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種數(shù)控滾齒機(jī)的安全裝置，具體地說(shuō)是一種將普通機(jī)械傳動(dòng)的滾齒機(jī)改裝為數(shù)控滾齒機(jī)時(shí)，為防止因線路故障而導(dǎo)致刀具和工件損壞的安全裝置。
滾齒機(jī)是使用最多的齒輪制造機(jī)床。齒輪加工的關(guān)鍵是滾齒機(jī)上的刀具和被加工工件必須同步運(yùn)轉(zhuǎn)。同步愈精確，做出的齒輪精度愈高。為了達(dá)到精確同步，現(xiàn)有的機(jī)械傳動(dòng)式滾齒機(jī)采用的方法是將滾刀軸和使工件旋轉(zhuǎn)的蝸輪付的蝸桿軸用齒輪鏈相連，該齒輪鏈中一般至少有6對(duì)齒輪。這種方法導(dǎo)致的問(wèn)題是，這些齒輪用舊后將產(chǎn)生很大的積累誤差，并使齒輪的加工精度難以提高(一般在8級(jí)以下)。積累誤差是這種滾齒機(jī)的主要誤差，除此之外，還有來(lái)自蝸輪付的誤差，即蝸輪付因運(yùn)轉(zhuǎn)磨損，即使在蝸桿軸與刀具軸完全同步運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，蝸輪也不能隨蝸桿同步旋轉(zhuǎn)，致使刀具和工件也不能同步旋轉(zhuǎn)，從而影響齒輪的加工精度。我國(guó)目前的齒輪加工絕大多數(shù)采用機(jī)械傳動(dòng)式滾齒機(jī)，這種狀況在很大程度上影響了我國(guó)齒輪加工水平的提高，進(jìn)而影響了與齒輪相關(guān)的機(jī)械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。
滾齒機(jī)數(shù)控化是提高齒輪加工精度的有效途徑。但其存在的問(wèn)題是，一旦數(shù)控系統(tǒng)電路發(fā)生斷路、脫焊等故障，很容易產(chǎn)生刀具和被加工工件旋轉(zhuǎn)不同步而損壞刀具和被加工件的事故。為此，近代正式數(shù)控滾齒機(jī)都有一套很復(fù)雜的安全裝置用于防止事故的發(fā)生，但因其造價(jià)昂貴，難以適合我國(guó)廣大的機(jī)械傳動(dòng)式滾齒機(jī)的數(shù)控化改造。
本實(shí)用新型的目的在于為機(jī)械傳動(dòng)式滾齒機(jī)的數(shù)控化改造提供一種既能保證數(shù)控滾齒機(jī)的高精度，又能防止因數(shù)控系統(tǒng)線路故障而導(dǎo)致刀具和工件損壞的數(shù)控滾齒機(jī)的安全裝置。
本實(shí)用新型所說(shuō)的數(shù)控滾齒機(jī)的安全裝置，其特征在于，它由延長(zhǎng)軸(3)、依次安裝于延長(zhǎng)軸(3)上的前盤(2)、中盤(5)和后盤(7)、均布于中盤(5)上的彈簧(4)和電磁線圈(6)、安裝于后盤(7)端部并與數(shù)控驅(qū)動(dòng)電機(jī)(10)相接的萬(wàn)向節(jié)(8)和聯(lián)軸節(jié)(9)以及設(shè)置在前盤(2)、中盤(5)和后盤(7)三者之間相對(duì)應(yīng)的盤面邊緣上的摩擦片(14)、(13)、(12)、(11)組成；所說(shuō)的前盤(2)和后盤(7)與延長(zhǎng)軸(3)之間為可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)配合，中盤(5)與延長(zhǎng)軸(3)之間為相互間可作軸向短距離平動(dòng)的鍵連接。
這種新型的安全裝置為滾齒機(jī)的數(shù)控化改造提供了保證，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。采用本實(shí)用新型改裝成的數(shù)控滾齒機(jī)成本不到機(jī)械傳動(dòng)式滾齒機(jī)的 ，齒輪的加工精度卻可達(dá)到7級(jí)以上(精度要求一般為新標(biāo)準(zhǔn)7級(jí))，我國(guó)目前擁有機(jī)械式滾齒機(jī)7～8萬(wàn)臺(tái)，所以，本實(shí)用新型將對(duì)提高我國(guó)的齒輪加工水平具有十分重要的意義，同時(shí)會(huì)創(chuàng)造相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
以下結(jié)合附圖詳述本實(shí)用新型的實(shí)施例。


圖1本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖。
圖2本實(shí)用新型蝸輪付誤差修正示意圖。
圖3圖2的修正結(jié)果示意圖。
本實(shí)用新型在對(duì)原有機(jī)械傳動(dòng)式滾齒機(jī)進(jìn)行數(shù)控改造時(shí)，將本實(shí)用新型所說(shuō)的安全裝置安裝在蝸桿軸(15)和數(shù)控驅(qū)動(dòng)電機(jī)(10)之間，并保留原來(lái)滾齒機(jī)上安裝的由刀具軸到蝸桿軸(15)間的齒輪鏈，原來(lái)的齒數(shù)掛輪(1)也按照要做的齒輪工件的齒數(shù)安裝于蝸桿軸(15)上并與齒輪鏈嚙合，但蝸桿軸(15)和掛輪(1)之間的連接鍵去掉不用。本實(shí)用新型的安全裝置通過(guò)其上的延長(zhǎng)軸(3)與蝸桿軸(15)螺紋連接，它的前盤(2)與掛輪(1)用螺釘固定。安全裝置中的聯(lián)軸節(jié)(9)與電機(jī)(10)相連。
滾齒機(jī)數(shù)控化改造的第一步就是要消除舊滾齒機(jī)由齒輪鏈產(chǎn)生的積累誤差，為此，采取了如下技術(shù)措施即在滾齒機(jī)的刀具軸上安裝光柵。數(shù)控加工時(shí)，利用光柵產(chǎn)生的電脈沖經(jīng)變頻放大后控制伺服電機(jī)或同步電機(jī)(10)，再由電機(jī)(10)驅(qū)動(dòng)蝸桿軸(15)以及蝸輪和工件臺(tái)面。通過(guò)對(duì)變頻電路進(jìn)行精確計(jì)算，即可方便地實(shí)現(xiàn)刀具軸和電機(jī)(10)之間同步旋轉(zhuǎn)，由此達(dá)到刀具和工件同步旋轉(zhuǎn)的目的。這樣，在齒輪的數(shù)控加工過(guò)程中，雖然齒輪鏈和掛輪(1)始終隨刀具軸同步運(yùn)轉(zhuǎn)，但由于掛輪(1)與蝸桿軸(15)之間為非鍵連接，即掛輪(1)在蝸桿軸(15)上處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，齒輪鏈不參與蝸桿軸(15)的驅(qū)動(dòng)，所以由齒輪鏈產(chǎn)生的積累誤差也就完全不存在了。刀具軸上的光柵通過(guò)變頻電路對(duì)蝸桿軸(15)進(jìn)行同步控制，即可使齒輪加工實(shí)現(xiàn)數(shù)控化。
在這種簡(jiǎn)單的數(shù)控滾齒機(jī)中，本實(shí)用新型的主要作用在于當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)電路出現(xiàn)故障時(shí)防止刀具軸和電機(jī)(10)因不能及時(shí)同步停止轉(zhuǎn)動(dòng)而造成的刀具和工件的損壞，其工作原理如下在數(shù)控加工工作狀態(tài)下，安裝在中盤(5)中的電磁線圈(6)處于通電狀態(tài)，電磁線圈(6)產(chǎn)生的電磁力克服中盤(5)中彈簧(4)的彈性力而使中盤(5)上的摩擦片(12)與后盤(7)上的摩擦片(11)緊密貼合，由于中盤(5)與延長(zhǎng)軸(3)間是鍵連接，所以，受摩擦力的作用，中盤(5)在后盤(7)的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)延長(zhǎng)軸(3)旋轉(zhuǎn)，則蝸桿軸(15)旋轉(zhuǎn)，齒輪加工正常進(jìn)行。當(dāng)電路出現(xiàn)故障、電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)時(shí)，中盤(5)上的電磁線圈(6)會(huì)立刻斷電，電磁線圈產(chǎn)生的電磁力消失，中盤(5)在彈簧(4)的彈性力作用下脫離后盤(7)而與前盤(2)接觸，中盤(5)和前盤(2)上的摩擦片(13)和(14)緊密貼合。由于在齒輪加工過(guò)程中齒輪鏈和掛輪以及前盤(2)始終隨刀具軸同步旋轉(zhuǎn)，所以在中盤(5)和前盤(2)上的摩擦片(13)和(14)貼合的瞬間，一方面，受摩擦力的作用，前盤(2)帶動(dòng)中盤(5)同步旋轉(zhuǎn)，中盤(5)與延長(zhǎng)軸(3)間的鍵連接關(guān)系使延長(zhǎng)軸(3)以及蝸桿軸也隨中盤(5)同步旋轉(zhuǎn)；另一方面，因后盤(7)與延長(zhǎng)軸(3)是非鍵連接，即為動(dòng)配合，故延長(zhǎng)軸(3)僅在后盤(7)中空轉(zhuǎn)，也就是說(shuō)，中盤(5)與后盤(7)和電機(jī)(10)之間的運(yùn)動(dòng)斷開了，這樣，在電路發(fā)生故障、電機(jī)開始停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，利用原滾齒機(jī)中的齒輪鏈和掛輪(1)，很好地保證了刀具軸和蝸桿軸(1 5)的同步運(yùn)轉(zhuǎn)，避免了刀具和工件的損壞，消除了電機(jī)在斷電減速運(yùn)轉(zhuǎn)的瞬間由于刀具軸與電機(jī)軸不同步運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的影響，很好地實(shí)現(xiàn)了本實(shí)用新型的安全保護(hù)作用。在上述結(jié)構(gòu)中，均布于中盤(5)上的彈簧(4)的數(shù)目至少為2個(gè)。
需要補(bǔ)充說(shuō)明的是，在數(shù)控滾齒機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生電路故障時(shí)，由于此時(shí)齒輪鏈參與了蝸桿軸的驅(qū)動(dòng)，故對(duì)于用舊的滾齒機(jī)來(lái)說(shuō)，齒輪鏈的積累誤差就存在了，所以，本實(shí)用新型安全保護(hù)的反應(yīng)時(shí)間不能長(zhǎng)，而時(shí)間越短，積累誤差的影響就越小。實(shí)際上，在數(shù)控滾齒機(jī)電路控制下，當(dāng)電機(jī)斷電后，刀具軸也會(huì)在盡可能短的時(shí)間內(nèi)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，以便排除故障，故齒輪鏈的積累誤差影響并不大。
本實(shí)用新型在電路出現(xiàn)故障時(shí)要想能夠十分可靠地起到安全保護(hù)作用，關(guān)鍵在于在電機(jī)失去拖動(dòng)能力的瞬間，電磁線圈(6)必須在0.001秒左右的時(shí)間內(nèi)斷電，否則，就不能將蝸桿軸(15)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)及時(shí)地轉(zhuǎn)換成由齒輪鏈和掛輪(1)驅(qū)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)刀具軸和蝸桿軸同步停止轉(zhuǎn)動(dòng)。為此，本實(shí)用新型采取了兩種技術(shù)措施予以保證一是將電機(jī)的脈沖電流通向電磁線圈(6)，并在電機(jī)的脈沖線路上串接一個(gè)變壓器的原邊，該變壓器的次邊連接一個(gè)整流器和電容，這樣，變壓器的次邊便向電磁線圈(6)輸送直流。所以，只要輸給電機(jī)的脈沖電流一斷，電磁線圈(6)的電流也就斷了。二是靠電機(jī)受到的阻力，即當(dāng)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子當(dāng)然會(huì)受到一定的阻力矩作用，倘這阻力矩是逆時(shí)針?lè)较颍瑒t定子就要受到一個(gè)順時(shí)針?lè)较虻牧刈饔?，可以利用這個(gè)力矩使開關(guān)閉合，使電流進(jìn)入電磁線圈(6)，倘因某種原因這個(gè)阻力矩不存在了，例如摩擦面打滑，則定子上受到的順時(shí)針?lè)较虻牧匾矝](méi)有了，此時(shí)開關(guān)斷開，電磁線圈斷電。本實(shí)用新型這兩種方法同時(shí)并用，可保證電磁線圈及時(shí)斷電，使安全裝置的可靠性得以保證。
前文說(shuō)過(guò)，當(dāng)蝸輪付用舊時(shí)也會(huì)產(chǎn)生誤差，從而影響齒輪的加工精度。對(duì)此，本實(shí)用新型可采取措施加以修正，以提高精度，具體原理如下因?yàn)槊恳粋€(gè)蝸輪齒的誤差都是被同一個(gè)蝸桿磨出的，因此，每一個(gè)蝸輪齒的誤差(如圖2中的實(shí)線a所示，縱坐標(biāo)A表示誤差的幅值，橫坐標(biāo)t表示時(shí)間)都趨于相同。若在這循環(huán)往復(fù)的誤差上疊加一個(gè)幅值相近、方向相反的人為正弦誤差(相位差180°)(圖2中虛線b所示)，則合成后的誤差(如圖3c所示)將比原誤差小幾倍。本實(shí)用新型的電機(jī)(10)是直接和聯(lián)軸節(jié)(9)相連的，當(dāng)電機(jī)(10)的軸線和延長(zhǎng)軸(3)的軸線重合時(shí)，誤差為0；當(dāng)電機(jī)(10)的軸線與延長(zhǎng)軸(3)的軸線成一角度時(shí)，便產(chǎn)生一個(gè)正弦誤差，這可通過(guò)將聯(lián)軸節(jié)(9)上的兩個(gè)盤片松開，相對(duì)錯(cuò)動(dòng)一個(gè)角度再緊上來(lái)實(shí)現(xiàn)。電機(jī)(10)以萬(wàn)向節(jié)(8)的中心為軸沿導(dǎo)軌(10)滑動(dòng)，可調(diào)節(jié)人為產(chǎn)生的這種正弦誤差的大小，改變聯(lián)軸節(jié)(8)兩盤片的錯(cuò)開角度和位置，以調(diào)節(jié)人為正弦誤差的相角，經(jīng)綜合調(diào)節(jié)后，蝸輪付的誤差即被減至最小。根據(jù)蝸輪付誤差的大小，延長(zhǎng)軸(3)的軸線與電機(jī)(10′)的軸線的夾角可在0～25°范圍內(nèi)變化。
權(quán)利要求1.一種數(shù)控滾齒機(jī)的安全裝置，其特征在于，它由延長(zhǎng)軸(3)、依次安裝于延長(zhǎng)軸(3)上的前盤(2)、中盤(5)和后盤(7)、均布于中盤(5)上的彈簧(4)和電磁線圈(6)、安裝于后盤(7)端部并與驅(qū)動(dòng)電機(jī)(10)相接的萬(wàn)向節(jié)(8)和聯(lián)軸節(jié)(9)以及設(shè)置在前盤(2)、中盤(5)和后盤(7)三者之間相對(duì)應(yīng)的盤面邊緣上的摩擦片(14)、(13)、(12)、(11)組成；所說(shuō)的前盤(2)和后盤(7)與延長(zhǎng)軸(3)之間為可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)配合，中盤(5)與延長(zhǎng)軸(3)之間為相互間可作軸向短距離平動(dòng)的鍵連接，延長(zhǎng)軸(3)的軸線與電機(jī)(10)的軸線的夾角為0～25°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控滾齒機(jī)的安全裝置，其進(jìn)一步特征在于，均布于中盤(5)上的彈簧(4)的數(shù)目至少為2個(gè)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種數(shù)控滾齒機(jī)的安全裝置，用于防止因數(shù)控線路出現(xiàn)故障造成的對(duì)刀具和工件的損壞，它由延長(zhǎng)軸、位于延長(zhǎng)軸上的前盤、中盤和后盤、均布于中盤上的彈簧和電磁線圈、位于后盤端部并與電機(jī)相接的萬(wàn)向節(jié)和聯(lián)軸節(jié)、置于前盤、中盤和后盤三者間的摩擦片組成；利用本實(shí)用新型對(duì)舊滾齒機(jī)進(jìn)行數(shù)控化改造，可使齒輪的加工精度提高到7級(jí)以上，大大提高了齒輪的加工水平，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)B23Q11/00GK2224697SQ95205038
公開日1996年4月17日 申請(qǐng)日期1995年3月17日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月17日
發(fā)明者金文林, 紀(jì)進(jìn)忠, 雷天覺, 鄺樹彬, 付樹權(quán), 康保和 申請(qǐng)人:機(jī)械工業(yè)部機(jī)械科學(xué)研究院機(jī)械基礎(chǔ)件工藝與裝備研究所