[发明专利]大型数控齿轮加工机床

说明书

技术领域

本发明属数控机床技术领域，具体涉及一种大型数控齿轮加工机床。

背景技术

随着装备制造业水平的不断提升，大型齿轮的需求在不断增加，目前，滚齿(铣齿)最大直径可以加工到15m，磨齿最大直径可以加工到6m。圆柱齿轮的磨齿、铣齿大多采用无瞬心包络法加工，机床的基本运动为X、Z两个直线运动轴加工作台回转轴，在加工直齿轮时，成形刀具沿工件轴线方向(Z方向)运动，加工出齿面齿廓，然后，工作台分度，加工下一个齿；依次加工出所有的齿面。在加工斜齿轮时，刀具沿工件轴线方向(Z方向)运动时，工件同时产生一个附加运动，从而形成螺旋齿面，在数控机床上，这两个运动由数控系统的插补功能完成，一个齿面加工完成后，工作台分度，加工下一个齿面，依次加工出所有的齿面。当工件直径很大时，工件插补运动速度很低，容易出现爬行现象，同时当工件直径加大时，齿面的插补精度降低，这是目前制约大型齿轮加工精度的主要因素。对于圆锥齿轮，传统的加工方法是在一个回转刀盘上安装切削刀头，刀头刀刃的运动轨迹便形成了产形轮齿面，产形轮齿面与工件做啮合运动，便加工出工件齿面。对于Gleason制锥齿轮，刀盘刀刃轨迹为回转面，做成砂轮就可以模拟切齿过程磨齿，即桶形砂轮磨齿法，可以实现硬齿面齿轮的高精度制造。对于Klingelnberg制锥齿轮，刀盘刀刃轨迹不是回转面，无法做成砂轮模拟切齿，所以不能像Gleason制那样磨齿，高精度硬齿面齿轮只能采用硬刮削工艺；当圆锥齿轮直径加大时，不仅存在大型圆柱齿轮加工难题，台面低速平稳性问题、齿面插补精度问题，还存在着刀盘直径加大，给机床制造带来的诸多难题。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种大型数控齿轮加工机床，具有六个数控坐标轴，分别为X、Y、Z、A、C1、C2轴，采用2+4布局方式。使工件具有两个自由度的运动，即沿X轴的直线运动和绕C1轴的回转运动；刀具具有四个自由度的运动，即沿Y轴、Z轴的直线运动和绕A轴、C2轴的回转运动。可构造成铣齿机或磨齿机，实现圆柱齿轮、圆锥齿轮、叶轮等具有分度特征的曲面加工。

本发明采用的技术方案：大型数控齿轮加工机床，具有水平底座和垂直支座，所述垂直支座设置在水平底座的端部呈“L”状布置，所述水平底座上安装有沿X轴直线运动的滑台组件，所述滑台组件上设置有绕C1轴回转的工作台，且C1轴垂直于X轴，使安装在工作台上的工件具有沿X轴的直线运动和绕C1轴的回转运动；所述垂直支座的内侧壁上安装有沿Y轴直线运动的滑板组件，所述滑板组件上安装有沿Z轴直线运动的双摆动机构，且双摆动机构上安装有绕S轴回转的电主轴，电主轴上安装有刀具，所述双摆动机构可使电主轴绕C2轴和A轴回转摆动，且C2轴平行于Z轴，A轴垂直于C2轴，S轴垂直于A轴，使刀具具有沿Y轴、Z轴的直线运动和绕A轴、C2轴的回转运动。

所述滑板组件由两条水平导轨、两套Y轴驱动装置及滑板构成，两条水平导轨和两个Y轴驱动装置固定在垂直支座的内侧壁上，滑板安装支撑在两条水平导轨上并通过Y轴驱动装置驱动沿两条水平导轨作Y轴直线运动；所述滑板的外侧壁上固定有两条垂直导轨和一套Z轴驱动装置；双摆动机构安装支撑在两条垂直导轨上并通过Z轴驱动装置驱动沿两条垂直导轨作Z轴直线运动。

所述滑台组件由固定在水平底座上的两条水平导轨和安装支承在两条水平导轨上的滑台构成，滑台上固定有工作台，C1轴安装在工作台的中央，且滑台通过安装在水平底座两侧的X轴驱动装置驱动沿两条水平导轨作X轴直线运动。

所述双摆动机构由A轴回转机构和C2轴回转机构组成，所述C2轴回转机构由C2轴壳体和安装在C2轴壳体内的力矩电机I构成，C2轴插装固定在力矩电机I的转子I中，C2轴壳体安装支撑在两条垂直导轨上；所述A轴回转机构由A轴壳体和力矩电机II构成，A轴壳体固定连接在C2轴的下端，且通过轴承I安装支承在C2轴壳体上，A轴插装固定在力矩电机II的转子II中，A轴的外端固定连接有转盘，且转盘通过轴承II安装支承在A轴壳体上，电主轴固定连接在转盘上。

所述C2轴的上端装有角度编码器I，下端装有夹紧装置I。

所述A轴的内端装有角度编码器II，外端装有夹紧装置II。

所述电主轴通过端齿盘副与转盘连接定位。

所述刀具为盘形铣刀或指形铣刀。

所述刀具为盘形砂轮或指形砂轮。

本发明与现有技术相比具有的优点和效果：