一种全自动数控高速滚齿机

技术领域

本发明涉及齿轮加工领域，具体是涉及一种全自动数控高速滚齿机。

背景技术

滚齿机是齿轮加工机床中应用最广泛的一种机床，在滚齿机上可切削直齿、斜齿圆柱齿轮，还可加工蜗轮、链轮等。滚刀按展成法加工直齿、斜齿和人字齿圆柱齿轮以及蜗轮的齿轮加工机床。这种机床使用特制的滚刀时也能加工花键和链轮等各种特殊齿形的工件。

在滚刀对齿胚进行加工时，切削合力R的水平分力P始终将工件与滚刀互相推开，使刀架滑板和立柱导轨保持紧密吻合，在滚刀加工时比较均匀平稳，不致出现振动，但当接近终端时，切入齿才开始脱离切削，切削力减少，滑板与导轨逐渐脱离吻合，刀架因自身重量而开始倾斜低头，啃齿开始，当切削完全停止时，滚刀低头至极限，此时滚刀后半圆仍部分与工件进行着空啮合，所以啃齿达到最大，进而形成啃齿。对此，我们需要对此问题进行优化，降低啃齿的程度和概率。

同时，滚齿机在加工时需要对其进行固定，但此时滚齿机并不对齿胚的上部进行限定，在低速加工状态下，普通夹具可满足齿轮加工要求。如，在走刀量在0.5mm/r～0.8mm/r的情况下，滚齿刀可对治具所固定的工件进行加工，然而，当走刀量超过1.0mm/r以后，夹具需要对齿胚的轴线和上端面进行双重定位，否则难以满足滚齿刀的加工要求。但此时由于定位的难度大，所以选用的夹具结构复杂，进而影响齿胚的安装速度，影响加工效率，无法实现快速拆装的效果，最终会出现加工效率低等技术问题。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种全自动数控高速滚齿机。

为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种全自动数控高速滚齿机，包括滚齿机本体，还包括：

固定设置在滚齿机本体内部的定位架；

切削架，活动设置在定位架的一侧；

限位架，活动设置在定位架的另一侧；

抵紧销轴，与齿胚同轴线设置；

抵紧卡盘，同轴线设置在齿胚的一端且与抵紧销轴旋接；

切削机构，与切削架相连，包括刀架、滚刀和承托载板，刀架滑动设置在切削架的侧板上，刀架的内部负载有驱动机构，滚刀转动设置在刀架远离切削架的一端且与驱动机构的输出端固连，承托载板弹性设置在滚刀的下方，承托载板能在滚刀移动至最低点时对刀架进行托举；

定位机构，与限位架相连，包括U型架、承托圆盘、动力电机和旋转抵紧机构，U型架与限位架的上端固连，承托圆盘转动设置在U型架下端的上部，承托圆盘能与抵紧销轴的下端同轴线相接，动力电机通过电机架固定设置在U型架的上端，旋转抵紧机构设置在动力电机的旁侧，动力电机启动能最终带动齿胚旋转；

双位移推动机构，与定位架相连，能推动旋转抵紧机构对齿胚进行抵紧；

驱动气缸，设置在双位移推动机构的上方且与定位架固连，驱动气缸能推动双位移推动机构启动。

进一步的，切削机构还包括承托支座、两个承托销轴和两个承托弹簧，承托支座设置在承托载板的下方且与切削架固连，两个承托销轴的下端与承托支座滑动连接，上端与承托载板固连，两个承托弹簧分别套设在两个承托销轴的外部，两个承托弹簧的上端分别与承托载板相抵，下端分别与承托支座相抵。

进一步的，定位机构还包括主动齿轮、从动齿轮和主动套管，主动齿轮与动力电机的输出端固连，从动齿轮转动设置在U型架的上端且与主动齿轮相啮合，从动齿轮与主动套管同轴线设置，主动套管的侧壁上等角度成型有若干卡接凸缘，从动齿轮的内壁上等角度成型有若干卡接穿孔，若干卡接凸缘能与若干卡接穿孔滑动连接。

进一步的，双位移推动机构包括固定侧板、推动辊轴、推动拉簧、第一推板和第二推板，固定侧板与定位架固连，第一推板设置在U型架的旁侧且与固定侧板滑动连接，推动辊轴的下端与第一推板的上端固连，推动辊轴的上端与固定侧板滑动连接，推动拉簧套设在推动辊轴的外部，推动拉簧的上端与固定侧板固连，下端与第一推板固连，驱动气缸的输出端能与推动辊轴的上端相抵，第二推板与第一推板滑动连接，第二推板与主动套管的上端转动连接。

进一步的，双位移推动机构还包括第一卡板、第二卡板、T型偏转杆和两个卡接滚轮，第一卡板与固定侧板的下部固连，第二卡板与第一推板的下端固连，T型偏转杆的上端与第二推板远离主动套管的一侧通过扭簧铰接，两个卡接滚轮分别与T型偏转杆的下端转动连接，第一卡板和第二卡板相靠近的一侧成型有卡接通孔，两个卡接通孔能在第二推板移动过程中分别和两个卡接滚轮相抵。

进一步的，双位移推动机构还包括触发压杆和下压辊轴，触发压杆和第一推板的上端固连，下压辊轴与触发压杆固定连接。

进一步的，旋转抵紧机构包括定位曲杆、触发辊轴、触发弹簧和衔接辊轴，定位曲杆固定设置在U型架的上端，定位曲杆上成型有定位穿孔，下压辊轴和定位穿孔同轴线设置，触发辊轴同轴线设置定位穿孔的下方，触发辊轴的上端能与下压辊轴的下端相抵，触发弹簧同轴线套设在触发辊轴的外部，触发弹簧的上端与定位曲杆固连，下端与第二推板固连，触发辊轴与主动套管同轴线滑动连接，衔接辊轴与触发辊轴的下端同轴线固连，衔接辊轴的下端能与抵紧销轴的上端相抵。

进一步的，旋转抵紧机构还包括触发套管、衔接短管、两个衔接抱爪和两个衔接支座，触发套管与主动套管的下端同轴线固连，衔接辊轴与触发套管同轴线滑动连接，衔接辊轴的侧壁上成型有限位穿孔，衔接短管与限位穿孔固连，两个衔接支座呈对称状态设置在衔接辊轴的两侧，两个衔接支座与触发套管的内壁固连，两个衔接抱爪的中部分别与两个衔接支座转动连接，两个衔接抱爪的一端分别与衔接短管的内壁相抵，另一端能分别与抵紧卡盘上端的内壁卡接。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

其一：本装置通过驱动气缸实现对齿胚的快速拆装，被加装后的齿胚能通过抵紧销轴和抵紧卡盘进行快速定位，提高加工效率；

其二：本装置通过双位移推动机构实现对齿胚的抵紧，同时，在双位移推动机构启动之后，主动套管可以在靠近后通过两个衔接抱爪对抵紧卡盘进行定位抱紧，确保在后续加工过程中齿胚不会发生窜动，降低啃齿概率；

其三：本装置通过承托载板对刀架进行支撑，使得刀架位于最低点时，承托载板可以自下而上对刀架进行支撑，减少刀架倾斜的角度，削弱末端啃齿的程度。

附图说明

图1是实施例中滚齿机本体的立体结构示意图；

图2是实施例的立体结构侧视图；

图3是图2中A处结构放大图；

图4是实施例的立体结构示意图；

图5是实施例另一个角度的立体结构示意图；

图6是图5中B处结构放大图；

图7是实施例中定位机构的立体结构剖视图；

图8是图7中C处结构放大图。

图中标号为：

1、滚齿机本体；2、定位架；3、切削架；4、限位架；5、抵紧销轴；6、抵紧卡盘；7、切削机构；8、刀架；9、滚刀；10、承托支座；11、承托销轴；12、承托弹簧；13、承托载板；14、定位机构；15、U型架；16、承托圆盘；17、动力电机；18、主动齿轮；19、从动齿轮；20、卡接穿孔；21、主动套管；22、卡接凸缘；23、旋转抵紧机构；24、定位曲杆；25、定位穿孔；26、触发辊轴；27、触发弹簧；28、触发套管；29、衔接辊轴；30、限位穿孔；31、衔接短管；32、衔接抱爪；33、衔接支座；34、驱动气缸；35、双位移推动机构；36、固定侧板；37、推动辊轴；38、推动拉簧；39、第一推板；40、第一卡板；41、第二推板；42、第二卡板；43、卡接通孔；44、T型偏转杆；45、卡接滚轮；46、触发压杆；47、下压辊轴；48、齿胚。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

参考图1至图8，

一种全自动数控高速滚齿机，包括滚齿机本体1，还包括：

固定设置在滚齿机本体1内部的定位架2；

切削架3，活动设置在定位架2的一侧；

限位架4，活动设置在定位架2的另一侧；

抵紧销轴5，与齿胚48同轴线设置；

抵紧卡盘6，同轴线设置在齿胚48的一端且与抵紧销轴5旋接；

切削机构7，与切削架3相连，包括刀架8、滚刀9和承托载板13，刀架8滑动设置在切削架3的侧板上，刀架8的内部负载有驱动机构，滚刀9转动设置在刀架8远离切削架3的一端且与驱动机构的输出端固连，承托载板13弹性设置在滚刀9的下方，承托载板13能在滚刀9移动至最低点时对刀架8进行托举；

定位机构14，与限位架4相连，包括U型架15、承托圆盘16、动力电机17和旋转抵紧机构23，U型架15与限位架4的上端固连，承托圆盘16转动设置在U型架15下端的上部，承托圆盘16能与抵紧销轴5的下端同轴线相接，动力电机17通过电机架固定设置在U型架15的上端，旋转抵紧机构23设置在动力电机17的旁侧，动力电机17启动能最终带动齿胚48旋转；

双位移推动机构35，与定位架2相连，能推动旋转抵紧机构23对齿胚48进行抵紧；

驱动气缸34，设置在双位移推动机构35的上方且与定位架2固连，驱动气缸34能推动双位移推动机构35启动。

本装置运行时，操作人员应先将抵紧销轴5与抵紧卡盘6同时和齿胚48进行预连接，随后操作人员再将抵紧销轴5和承托圆盘16同轴线设置，此时抵紧销轴5会与承托圆盘16同轴线相接，而后操作人员先启动驱动气缸34，驱动气缸34启动后最终能带动双位移推动机构35启动，双位移推动机构35启动最终能通过旋转抵紧机构23将齿胚48另一端的抵紧卡盘6进行压紧，随后动力电机17启动可以带动齿胚48进行转动。

在齿胚48转动过程中，刀架8带动旋转的滚刀9靠近齿胚48，随着刀架8的往复移动，滚刀9可以对齿胚48进行切削加工，在此过程中，每当刀架8移动至最低点时，刀架8会因自身重量而开始倾斜低头，此时刀架8会与承托载板13进行接触，承托载板13会对刀架8施加反作用力，减少刀架8倾斜的角度，削弱末端啃齿的程度。

当齿胚48加工结束后，只需要驱动气缸34将输出端回收，即可实现对齿胚48的一键复位，极大的减少齿胚48更换的时间。

为了防止刀架8在重力的作用下发生倾斜，具体还设置了如下特征：

切削机构7还包括承托支座10、两个承托销轴11和两个承托弹簧12，承托支座10设置在承托载板13的下方且与切削架3固连，两个承托销轴11的下端与承托支座10滑动连接，上端与承托载板13固连，两个承托弹簧12分别套设在两个承托销轴11的外部，两个承托弹簧12的上端分别与承托载板13相抵，下端分别与承托支座10相抵。在刀架8移动至最低点时，为了防止刀架8在重力的作用下发生倾斜，在此过程中，两个承托弹簧12能在自身弹力的作用下推动承托载板13向上移动，而承托载板13移动可以通过两个承托销轴11进行限位。

为了便于齿胚48进行安装和拆卸，具体还设置了如下特征：

定位机构14还包括主动齿轮18、从动齿轮19和主动套管21，主动齿轮18与动力电机17的输出端固连，从动齿轮19转动设置在U型架15的上端且与主动齿轮18相啮合，从动齿轮19与主动套管21同轴线设置，主动套管21的侧壁上等角度成型有若干卡接凸缘22，从动齿轮19的内壁上等角度成型有若干卡接穿孔20，若干卡接凸缘22能与若干卡接穿孔20滑动连接。在动力电机17启动后，动力电机17能通过主动齿轮18带动从动齿轮19转动，从动齿轮19能通过卡接凸缘22和卡接穿孔20相配合来带动主动套管21转动。而由于卡接凸缘22和卡接穿孔20滑动连接，所以主动套管21和从动齿轮19可以进行相对滑动，便于齿胚48进行安装和拆卸。

为了实现主动套管21和从动齿轮19发生相对滑动，具体还设置了如下特征：

双位移推动机构35包括固定侧板36、推动辊轴37、推动拉簧38、第一推板39和第二推板41，固定侧板36与定位架2固连，第一推板39设置在U型架15的旁侧且与固定侧板36滑动连接，推动辊轴37的下端与第一推板39的上端固连，推动辊轴37的上端与固定侧板36滑动连接，推动拉簧38套设在推动辊轴37的外部，推动拉簧38的上端与固定侧板36固连，下端与第一推板39固连，驱动气缸34的输出端能与推动辊轴37的上端相抵，第二推板41与第一推板39滑动连接，第二推板41与主动套管21的上端转动连接。在驱动气缸34启动后，驱动气缸34能使推动辊轴37向下移动，推动辊轴37移动带动与其相连的第一推板39向下移动，随着第一推板39向下移动，在旋转抵紧机构23的作用下，第二推板41会跟随第一推板39同步向下移动，从而带动主动套管21进行移动，即实现主动套管21和从动齿轮19发生相对滑动。

为了防止齿胚48在转动过程中发生窜动，以此来提高齿胚48转动的稳定性，具体还设置了如下特征：

双位移推动机构35还包括第一卡板40、第二卡板42、T型偏转杆44和两个卡接滚轮45，第一卡板40与固定侧板36的下部固连，第二卡板42与第一推板39的下端固连，T型偏转杆44的上端与第二推板41远离主动套管21的一侧通过扭簧铰接，两个卡接滚轮45分别与T型偏转杆44的下端转动连接，第一卡板40和第二卡板42相靠近的一侧成型有卡接通孔43，两个卡接通孔43能在第二推板41移动过程中分别和两个卡接滚轮45相抵。在第一推板39向下移动过程中，此时靠近第二卡板42的卡接滚轮45会先与第二卡板42上的卡接通孔43相卡接，此时第一推板39和第二推板41实现同步位移，而当第二推板41移动至第一卡板40的旁侧时，靠近第一卡板40的卡接滚轮45会卡入第一卡板40上的卡接通孔43内，此时随着第一推板39继续移动，靠近第二卡板42的卡接滚轮45会与第二卡板42相脱离，此时第二推板41停止移动，而第一推板39会继续位移，直至驱动气缸34停止移动。

在此过程中，第一推板39会先带动第二推板41进行移动，当第二推板41移动后第一推板39会继续移动一段，而在第二推板41移动时，与第二推板41固连的主动套管21会先进行移动，便于靠近齿胚48对齿胚48进行初步定位，防止齿胚48在转动过程中发生窜动，以此来提高齿胚48转动的稳定性。

为了将齿胚48上端的抵紧卡盘6进行抱紧，具体还设置了如下特征：

双位移推动机构35还包括触发压杆46和下压辊轴47，触发压杆46和第一推板39的上端固连，下压辊轴47与触发压杆46固定连接。在第一推板39移动时，第一推板39会带动触发压杆46进行位移，触发压杆46移动会带动下压辊轴47进行位移，而下压辊轴47移动后最终能带动旋转抵紧机构23将齿胚48上端的抵紧卡盘6进行抱紧。

为了对齿胚48进行初步定位，具体还设置了如下特征：

旋转抵紧机构23包括定位曲杆24、触发辊轴26、触发弹簧27和衔接辊轴29，定位曲杆24固定设置在U型架15的上端，定位曲杆24上成型有定位穿孔25，下压辊轴47和定位穿孔25同轴线设置，触发辊轴26同轴线设置定位穿孔25的下方，触发辊轴26的上端能与下压辊轴47的下端相抵，触发弹簧27同轴线套设在触发辊轴26的外部，触发弹簧27的上端与定位曲杆24固连，下端与第二推板41固连，触发辊轴26与主动套管21同轴线滑动连接，衔接辊轴29与触发辊轴26的下端同轴线固连，衔接辊轴29的下端能与抵紧销轴5的上端相抵。在下压辊轴47移动后，下压辊轴47会先经过定位曲杆24的定位穿孔25后和触发辊轴26的上端相抵，之后下压辊轴47继续移动会推动触发辊轴26进行移动，触发辊轴26移动后会带动与其相连的衔接辊轴29进行移动，直至衔接辊轴29按压在抵紧销轴5的上端，对齿胚48进行初步定位，以保证齿胚48和衔接辊轴29同轴线设置。在触发辊轴26移动后，触发弹簧27能确保触发辊轴26可以向上移动复位，避免触发辊轴26无法回复原位。同时，由于触发弹簧27，所以第二推板41和第一推板39存在相互远离的趋势，此时在触发弹簧27的作用下，通过T型偏转杆44和第二推板41相连的卡接滚轮45会进行移动，卡接滚轮45会卡入第二卡板42上的卡接通孔43内，进而确保第一推板39向上移动的时候，第一推板39能通过第二卡板42带动第二推板41进行位移。

为了将齿胚48进行固定，具体还设置了如下特征：

旋转抵紧机构23还包括触发套管28、衔接短管31、两个衔接抱爪32和两个衔接支座33，触发套管28与主动套管21的下端同轴线固连，衔接辊轴29与触发套管28同轴线滑动连接，衔接辊轴29的侧壁上成型有限位穿孔30，衔接短管31与限位穿孔30固连，两个衔接支座33呈对称状态设置在衔接辊轴29的两侧，两个衔接支座33与触发套管28的内壁固连，两个衔接抱爪32的中部分别与两个衔接支座33转动连接，两个衔接抱爪32的一端分别与衔接短管31的内壁相抵，另一端能分别与抵紧卡盘6上端的内壁卡接。在衔接辊轴29移动时，衔接辊轴29还能通过衔接短管31带动两个衔接抱爪32沿着两个衔接支座33进行偏转，随后两个衔接抱爪32远离衔接短管31的一端会抱紧在抵紧卡盘6上端的内壁上，此时齿胚48被完全固定，且当主动套管21转动时，齿胚48会一起进行转动，进而便于滚刀9对其进行切割加工。

而限位穿孔30为垂直于衔接辊轴29轴线方向的贯穿孔（即为衔接辊轴29侧壁上成型的贯穿孔），参考图8，由衔接辊轴29半剖图可知，衔接短管31固定设置在衔接辊轴29下部的限位穿孔30内，而衔接辊轴29的上部又与触发套管28同轴线设置。限位穿孔30用于衔接辊轴29的下部和衔接短管31进行固连，进而便于衔接辊轴29移动时带动两个衔接抱爪32进行偏转。

本装置的工作原理为，本装置运行时，操作人员应先将抵紧销轴5与抵紧卡盘6同时和齿胚48进行预连接，随后操作人员再将抵紧销轴5和承托圆盘16同轴线设置，此时抵紧销轴5会与承托圆盘16同轴线相接，而后操作人员先启动驱动气缸34。

驱动气缸34启动后会推动第一推板39进行移动，第一推板39向下移动过程时，靠近第二卡板42的卡接滚轮45会先与第二卡板42上的卡接通孔43相卡接，此时第一推板39和第二推板41实现同步位移，而当第二推板41移动至第一卡板40的旁侧时，靠近第一卡板40的卡接滚轮45会卡入第一卡板40上的卡接通孔43内，此时随着第一推板39继续移动，靠近第二卡板42的卡接滚轮45会与第二卡板42相脱离，此时第二推板41停止移动，而第一推板39会继续位移，直至驱动气缸34停止移动。

在此过程中，第一推板39会先带动第二推板41进行移动，当第二推板41移动后第一推板39会继续移动一段，而在第二推板41移动时，与第二推板41固连的主动套管21会先进行移动，便于靠近齿胚48并对齿胚48进行初步定位，以确保齿胚48不会脱离加工工位，防止齿胚48在转动过程中发生窜动，以此来提高齿胚48转动的稳定性。

同理，在第一推板39向上移动时，第二卡板42会先与靠近第二卡板42的卡接滚轮45相抵，此时随着第一推板39的继续移动，第二推板41会在第二卡板42的带动下向上移动，完成对主动套管21的释放。

而在第二推板41移动后，第二推板41会先带动主动套管21抵紧在抵紧卡盘6的上端，随后，当第一推板39带动下压辊轴47继续移动后，下压辊轴47会推动触发辊轴26进行移动，触发辊轴26移动后会带动与其相连的衔接辊轴29进行移动，直至衔接辊轴29按压在抵紧销轴5的上端，对齿胚48进行初步定位，以保证齿胚48和衔接辊轴29同轴线设置。与此同时，衔接辊轴29还能通过衔接短管31带动两个衔接抱爪32沿着两个衔接支座33进行偏转，随后两个衔接抱爪32远离衔接短管31的一端会抱紧在抵紧卡盘6上端的内壁上，此时齿胚48被完全固定，且当主动套管21转动时，齿胚48会一起进行转动，进而便于滚刀9对其进行切割加工。

在齿胚48转动过程中，刀架8带动旋转的滚刀9靠近齿胚48，随着刀架8的往复移动，滚刀9可以对齿胚48进行切削加工，在此过程中，每当刀架8移动至最低点时，刀架8会因自身重量而开始倾斜低头，此时刀架8会与承托载板13进行接触，承托载板13会在两个承托弹簧12的作用下对刀架8施加抵紧力，进而减少刀架8倾斜的角度，削弱末端啃齿的程度。

当齿胚48加工结束后，只需要驱动气缸34将输出端回收，即可实现对齿胚48的一键复位，极大的减少齿胚48更换的时间。

以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。