[发明专利]一种全自动螺旋锥齿轮铣齿机

说明书

技术领域

本发明涉及一种螺旋锥齿轮数控铣齿设备，它包含有机床和机械手+料库两部分。

背景技术

在数控铣齿机出现以前，螺旋锥齿轮铣齿机是齿轮机床中最复杂的机床。但1989年以来，铣齿机出现了三次转型升级。1989年，美国Gleason公司研发出了第一代数控铣齿机（图1），它把复杂的机械运动变为由三个直线轴和三个转动轴的free form机床，在计算机的控制下通过六轴五联动不仅可以加工各种圆弧收缩齿螺旋锥齿轮，还可以利用电子齿轮箱进行连续分度的基础上加工各种摆线齿锥齿轮。1997年，德国Oerlikon公司研发出能干切的数控铣齿机（图2），它利用所罗门原理，把切削速度从湿切时代的50~80m/min提高到250~300m/min,就可以对螺旋锥齿轮进行干切而不需任何冷却液。干切不仅可以把生产效率提高6~8倍，而且把齿面粗糙度提高到1.6μ以上，齿轮加工精度提高2级以上，没有冷却液污染，十分环保。显然，干切代表了螺旋锥齿轮加工工艺的发展方向。这一成果迫使美国Gleason公司于2002年研发出第二代数控铣齿机（图3）并停止了第一代数控铣齿机的生产。因为干切时切削热都被切屑带走，炙热的切屑落在床身上会影响机床的精度，因此第二代数控铣齿机的床身采取了L型（图2）和单立柱（图3）的形式。

齿轮干切之后，加工效率大大提高，靠人工上下料就变得很困难。特别是小模数螺旋锥齿轮的加工，切削时间仅30秒钟左右，靠人工装卸几乎不可能。还有重型汽车齿轮，大轮直径在500mm左右，每个齿轮重量都在50kg以上，6-7分钟加工一个零件，靠人工上下料劳动强度太大。这样，自动上下料的需求就很自然地摆在了人们面前。但第二代数控铣齿机都是卧式结构，要自动上下料就只能使用机器人，成本太高。理想的方式是在数控铣齿机上附加机械手来自动上下料，要实现这一要求最好采用立式机床的结构，这样在刀盘轴上附加机械手就可以进行自动上下料。2006年，具有这一性能的第三代数控铣齿机Oerlikon C50就应运而生（图4a，4b）。该机床的难点在于A轴与X轴滑台连成一个整体，X轴在B轴箱体内可以前后移动，B轴箱体在床身所开圆孔内回转。

中国专利CN202151732U（图5a，5b）为绕开上述困难，在床身上挖了一个“窑洞”，下面铺了两根X轴导轨，把A轴和B轴作成一个整体滑台，在X轴导轨上前后移动。A轴和B轴整体滑台与床身是分离的，其刚性不如Oerlikon C50的结构。

中国发明专利CN102848030A（图6）则是把两根X轴滑块放置在横梁的下滑板上，也是把A轴和B轴作成一个整体滑台，在该滑台的上表面上安装X轴导轨。其刚性比图5的结构好，但工艺性比图5的结构差。

这两个专利都只是把它们作为一种螺旋锥齿轮机床提出来，没有上升到全自动铣齿机的高度来论述。

发明内容

本发明旨在提供一种全自动螺旋锥齿轮铣齿机，该机床配合机械手能自动装卸工件，实现螺旋锥齿轮生产的全自动化，特别适合量产的螺旋锥齿轮加工。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种全自动螺旋锥齿轮铣齿机，有床身，在沿所述床身任意位置界定了正交(X,Y,Z)笛卡尔坐标系，其中所述坐标系的X轴沿床身的前后方向延伸，Y轴沿床身的左右方向延伸，Z轴沿床身的上下方向延伸；其结构特点是，

所述床身的左右两侧分别设有相应的左料库和右料库，所述右料库上预置待加工齿坯，左料库用来上放置加工好的齿轮；所述床身顶端面上设有可在床身顶端面上任意移动的XY平面移动机构；该XY平面移动机构上设置有沿Z轴方向布置的Z轴导轨，该Z轴导轨上设置有可沿着Z轴导轨上下移动的刀具箱；所述刀具箱里安装有可使刀具回转的C轴，C轴底部安装有加工齿轮用的刀盘，使刀盘可在C轴动力的作用下回转，并在X轴、Y轴和Z轴动力的作用下平移到加工所需要的位置；所述床身的前端面上平行于X轴方向布置有B轴，该B轴装有可在竖直面上回转的B轴回转台，所述B轴回转台上设置有与B轴垂直的工件箱；所述工件箱内装有可使齿轮回转的A轴，A轴与B轴垂直相交，其交点为机床坐标系的原点；所述A轴用于安装齿轮；

所述刀具箱的两侧安装有左机械手和右机械手，所述右机械手用于将右料库上的待加工齿坯转移至A轴的加工位，所述左机械手用于将加工好的齿轮从A轴的加工位转移至左料库上。