一种蜗轮轮齿加工装置

技术领域

本发明涉及蜗轮零件生产设备领域，具体涉及一种蜗轮轮齿加工装置，特别适用于防盗门等设备的传动结构使用。

背景技术

蜗轮蜗杆传动结构被广泛应用于机械传动领域，现有的蜗轮上的齿部是通过滚齿或切齿后再进行剃齿、珩齿或研齿等精整加工而制成，存在加工效率低和成本高的缺点。

而现有的滚齿机如CN 102615358 A所示，一种数控蜗轮滚齿机，包括机床底座、伺服电机、连接在所述伺服电机上的减速机、连接在减速机之上的箱体，设置在所述箱体内的轴承，插入所述箱体内与轴承衔接的主轴，所述主轴上安装工作台，所述工作台上面安装需要加工的工件，所述工件旁边设置滚刀结构，滚刀结构安装在滚刀座上，所述滚刀座位于滑台上，所述滑台下方设置推力机构，所述箱体为主轴提供稳定支撑，以及提供所述轴承的安装空间，所述工件通过压紧螺母及压紧端盖进行固定，所述推力机构包括伺服电机、与伺服电机相连的电机座、与电机座轴承相连的滚珠丝杠，所述滚珠丝杠上安装有传动螺母。所述伺服电机结合电机座通过滚珠丝杆及传动螺母，推动位于传动螺母上的滑台移动，这推力是可控制的，控制由系统发出指令，所述滑台上设置滚刀座，滚刀座上安装滚刀结构，滑台移动从而带动滚刀座及滚刀结构移动，对工作台上的工件进行加工，所述滚刀结构包括伺服电机、与伺服电机相连的减速机，与减速机相连的主轴，主轴设置于轴承内，主轴的另一端衔接滚刀，所述滚刀套在另一个主轴上，所述主轴与轴承座内的轴承连接。

对于传统的数控滚齿机，涉及到工件与滚刀的展成运动，即滚刀和工件的回转，由伺服电动机分别驱动滚刀和工件的回转，伺服电动机按控制指令运动，严格保证滚刀和工件二者同步；该方案投入大，成本高，对运动控制器的实时控制要求较高，控制软件编程难度大；并且，也涉及到滚刀沿工件轴向的垂直进给运动以及工件向滚刀方向的径向进给运动，两者联动加工成型，这就使得传统的数控滚齿机的价格较高，导致加工蜗轮时的成本高；

由此带来的是，在生产加工中，滚齿机涉及多个位置的多重运动，所需考量的参数较多，要根据其工件图参数、夹具尺寸、滚刀参数、工艺要求等确定各轴的位置，这就对生产的效率存在较大的影响。

同时，现有设备中具有一种车削加工中心，其中，而具体的以卧式车床为例，其具体的数控坐标系为：工件的转动主轴的轴向方向为Z轴，刀架的垂直于Z轴的进给方向为X轴，竖直方向为Y轴，卧室车床上具有驱动的刀架沿X轴方向进给的进给滑块及其滑动相关组件，以此为基础，本技术方案进行设计以适用本司所特定的蜗轮生产。

发明内容

因此，本发明提供一种蜗轮轮齿加工装置，解决了现有的滚齿机成本高、效率低的问题。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种蜗轮轮齿加工装置，包括安装在数控车床X轴进给滑块上的基座，数控车床的转动主轴上安装有加工用的滚刀,所述基座上表面开设有一弧形槽，所述弧形槽内安装有底部与所述弧形槽适配且上表面为平面的调整板，所述调整板的上表面安装一固定板，所述固定板上表面安装有一用于工件固定且使工件绕自身轴心转动的转动机构、以及驱动所述转动机构动作的伺服电机，所述伺服电机与所述数控车床的控制系统电讯号连接，所述调整板可沿所述弧形槽的对称中心转动进而改变所述转动机构的转动中心线与Z轴之间的角度；

所述转动机构包括一C型支架以及由下至上依次安装在C型支架之间且同轴设置的工件转动主轴、下固定件、上固定件、上回转件、上连接件，工件由所述下固定件与上固定件夹持固定安装，所述下固定件固定安装在所述工件转动主轴的上端，所述上连接件的上端嵌置在一同轴设置的压料气缸的活塞杆内，所述上回转件可转动的嵌置在所述上连接件的下端，所述上固定件与所述上回转件固定连接，所述压料气缸作用驱使上固定件与下固定件的接触/分离，实现工件的上料/卸料；

所述伺服电机的输出端安装有一将动力传递至所述工件转动主轴的传动组件，所述调整板与固定板之间的连接面开设用于安装所述传动组件的安装槽。

优选的，所述调整板的X轴方向两端均设置有弧形固定槽，各所述弧形固定槽内安装有底部与所述弧形固定槽弧度适配的固定块，各所述弧形固定槽内均开设有沿Z轴方向延伸的条形安装孔，所述固定块上穿设有固定螺栓，所述固定螺栓穿过所述调整安装孔并与所述基座固定连接，使所述调整板在调整安装角度后得以与所述基座固定连接。

优选的，所述固定板的Z轴方向的两端设置有支撑螺钉，所述支撑螺钉与所述固定板螺接，所述支撑螺钉的端部为球头状，在安装后其球头状的端部支撑在所述基座上对所述固定板的两端进行结构支撑。

优选的，所述下固定件的上端设有用于放置工件的阶梯状的安装部，所述安装部尺寸与工件的中心孔尺寸适配，所述上固定件的下端设置有用于压实固定且嵌入工件中心孔内的压实部，所述压实部的横截面呈锥台结构。

优选的，所述传动组件为传动齿轮组，所述安装槽为密封结构，安装槽内填充有防止传动齿轮组磨损的液态介质。

优选的，所述固定板上开设用于安装槽内添加液态介质的油孔以及排气孔，所述油孔与排气孔上均安装有密封堵头。

优选的，所述调整板上设有用于调整其转动角度的调节机构，所述调节机构包括设于调整板的底面的齿条结构，以及安装在基座上与所述齿条适配的调节齿轮，所述调整板的Z轴方向的侧部设置有刻度尺。

优选的，所述固定板上开设用于排屑的排屑槽，所述排屑槽沿所述转动机构的径向分布。

优选的，所述固定板上开设有用于防止冷却液流向伺服电机的限位台阶。

优选的，所述固定板上设置有防止冷却液喷溅到伺服电机的挡板。

通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明采用改进传统数控车削加工中心的形式，增加了一个可调节角度的转动机构，同时将设备整体安装在数控车床的X轴进给滑块上，可通过数控车床直接调节其X轴方向上的位置，进而替代成本较高的滚齿机，不仅结构相较于滚齿机更为简单，调整起来也更为便利，同时也满足生产需求；

使用时，固定板及其上安装的C型支架等部件整体固定在调整板上并可随其实现一定角度的调节，主要是为了根据工件的生产需求，调整蜗轮上轮齿斜度，即调整蜗轮螺旋角的目的，使本技术方案可通过简单调节，适用于生产不同齿形的蜗轮；

伺服电机与数控车削加工中心可适配联动，通过车削加工中心原有的编程系统即可控制伺服电机与数控车削加工中心的各动作件之间的联动，不增加操作难度，利于日常生产；

工件上料/卸料时通过一压料气缸驱动上固定件与下固定件对工件实现夹持固定,上料及卸料十分便利,在下固定件的尺寸选定好后,工件上料时直接放置通过上固定件压紧夹持,即可完成定位及固定,省去了繁琐的定位及固定工序,提高了生产效率；

同时本技术方案适用于特定尺寸的蜗轮生产,在一次调节适配后即可满足连续生产的需求,相较于传统的滚齿机加工速度快,效率高,特别适用于同一尺寸蜗轮的连续生产。

附图说明

图1为本发明工件的结构示意图；

图2为本发明实施例一的整体结构示意图；

图3为本发明实施例一的剖视结构示意图；

图4为本发明实施例一调整板与固定板的分解结构示意图；

图5为本发明实施例一调整板与固定板的另一视角的分解结构示意图；

图6为本发明实施例一X轴方向的结构示意图；

图7为本发明实施例转动机构的分解结构示意图；

图8为本发明实施例转动机构的剖视分解结构示意图；

图9为本发明实施例二的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

实施例一

参考图2至图8，一种蜗轮轮齿加工装置，包括安装在数控车床X轴进给滑块上的基座1，数控车床的转动主轴a上安装有加工用的滚刀(图中未示出),所述基座1上表面开设有一弧形槽11，所述弧形槽11内安装有底部与所述弧形槽11适配且上表面为平面的调整板2，所述调整板2的上表面安装一固定板3，所述固定板3上表面安装有一用于工件固定且使工件绕自身轴心转动的转动机构4、以及驱动所述转动机构4动作的伺服电机5，所述伺服电机5与所述数控车床的控制系统电讯号连接，所述调整板2可沿所述弧形槽11的对称中心转动进而改变所述转动机构4的转动中心线与Z轴之间的角度；本技术方案采用改进传统数控车削加工中心的形式，增加了一个可调节角度的转动机构4，同时将设备整体安装在数控车床的X轴进给滑块上，可通过数控车床直接调节其X轴方向上的位置，进而替代成本较高的滚齿机，不仅结构相较于滚齿机更为简单，调整起来也更为便利，同时也满足生产需求；

所述转动机构4包括一C型支架41以及由下至上依次安装在C型支架41之间且同轴设置的工件转动主轴42、下固定件43、上固定件44、上回转件45、上连接件46，工件由所述下固定件43与上固定件44夹持固定安装，所述下固定件43固定安装在所述工件转动主轴42的上端，所述上连接件46的上端嵌置在一同轴设置的压料气缸47的活塞杆471内，所述上回转件45可转动的嵌置在所述上连接件46的下端，所述上固定件44与所述上回转件45固定连接，所述压料气缸47作用驱使上固定件44与下固定件43的接触/分离，实现工件的上料/卸料；使用时，固定板3及其上安装的C型支架41等部件整体固定在调整板2上并可随其实现一定角度的调节，主要是为了根据工件的生产需求，调整蜗轮上轮齿斜度，即调整蜗轮螺旋角的目的，使本技术方案可通过简单调节，适用于生产不同齿形的蜗轮；

所述伺服电机5的输出端安装有一将动力传递至所述工件转动主轴42的传动组件6，所述调整板2与固定板3之间的连接面开设用于安装所述传动组件6的安装槽6a。

伺服电机5与数控车削加工中心可适配联动，通过车削加工中心原有的编程系统即可控制伺服电机与数控车削加工中心的各动作件之间的联动，不增加操作难度，利于日常生产；需要注意的是,通过传动组件6进行传动计算可知转动机构上工件转动主轴42的运行参数,再根据需求调整数控车床主轴转速,使其上的加工滚刀与工件的转动之间满足生产要求；

工件上料/卸料时通过一压料气缸47驱动上固定件44与下固定件43对工件实现夹持固定,上料及卸料十分便利,在下固定件43的尺寸选定好后,工件上料时直接放置通过上固定件44压紧夹持,即可完成定位及固定,省去了繁琐的定位及固定工序,提高了生产效率；

同时本技术方案适用于特定尺寸的蜗轮生产,在一次调节适配后即可满足连续生产的需求,相较于传统的滚齿机加工速度快,效率高,特别适用于同一尺寸蜗轮的连续生产；

具体的，调整板2在固定安装时,在所述调整板2的X轴方向两端均设置有弧形固定槽21，各所述弧形固定槽21内安装有底部与所述弧形固定槽21弧度适配的固定块22，各所述弧形固定槽21内均开设有沿Z轴方向延伸的条形安装孔23，所述固定块22上穿设有固定螺栓24，所述固定螺栓24穿过所述条形安装孔23并与所述基座1固定连接，使所述调整板2在调整安装角度后得以与所述基座1固定连接；同时,生产中可根据需求,在基座1上开设一处或者两处或者三处用于固定螺栓24连接的螺纹孔12,螺纹孔12均处于条形安装孔23的范围内,并根据螺纹孔12的数目增加或减少固定块22的数目,以满足对于调整板2结构固定的需求；这种结构针对弧形结构的调整板2,通过同样为弧形底部的固定块,能够在固定螺栓24与螺纹孔12螺接安装后,固定块22与弧形固定槽21为面接触,固定块22能够对于弧面结构的弧形固定槽21有效的压合,以保证调整板2及其上安装的部件有效的固定,特别是在调整板2转动一定角度后,各部件重心不在同一竖直线上,更需要得到良好充分的位置限制,避免晃动以保证生产；

本实施例中，所述固定板3的Z轴方向的两端设置有支撑螺钉31，所述支撑螺钉31与所述固定板3螺接，所述支撑螺钉31的端部为球头状，在安装后其球头状的端部支撑在所述基座1上对所述固定板3的两端进行结构支撑。具体的,所述支撑螺钉31设于上述弧形固定槽21不同的调整板2的另外两个对边上,在调整板2具有一定角度时,通过支撑螺钉31与固定板3螺接,其下端的球头状的端部抵触在基座1上,在这两个对边的位置上完成对调整板2及其上部件的结构支撑,与上述固定块22及固定螺栓24的结构共同作用,从另一位置对设备进行结构支撑,以进一步增加结构稳定性,保证产品生产的一致性；

本实施例中，所述下固定件43的上端设有用于放置工件的阶梯状的安装部431，所述安装部431尺寸与工件的中心孔尺寸适配，所述上固定件44的下端设置有用于压实固定且嵌入工件中心孔内的压实部441，所述压实部441的横截面呈锥台结构；具体的,工件放置在阶梯状的安装部431上,所述安装部431尺寸与工件的中心孔尺寸适配,装入后保证工件不会出现径向上的位移,即进行转动中心的位置确定,结构简单,也节约了定位的时间及步骤；而在具体生产中，针对不同厚度的工件，可根据生产尺寸，定制不同长度的下固定件43，或改变安装部431的高度，需要时直接更换尺寸不同的下固定件43即可对正工件的中心高，更换步骤简单，避免对刀等数控生产中的数值调整；同时，下固定件43在安装时，其与下端的工件转动主轴42通过一连接盘48相互传动连接，所述连接盘48包括上盘体481以及下盘体482，所述上盘体481与下盘体482螺接固定，所述工件转动主轴42与下盘体482固接，而上盘体481的内圆周侧设置两卡台483，下固定件43上具有与所述卡台483适配的卡槽432，在安装时直接卡置连接即可，这样也更便于更换下固定件43；

同时具体如图1所示为工件的结构,工件上端为具有四个开口槽101的凸起部102,上固定件44的压实部441伸入工件中心孔内后,压实部441上端周侧具有径向宽度较大的环形结构442,可对工件的凸起部102进行压制；同时在适配时,也可使所述压实部441的径向宽度略微大于所述工件的中心孔宽度,使压实部441在进入工件中心孔后对凸起部进行一定程度上的向外压制力,能够从工件中心孔内部对工件形成另一个固定力作用,进一步避免工件出现径向位移以保证生产及位置精度；

本实施例中，所述传动组件6为传动齿轮组，所述安装槽6a为密封结构，安装槽6a内填充有防止传动齿轮组磨损的液态介质；利用齿轮传动,传动比较准确，效率高，结构紧凑，工作可靠，寿命长；安装槽6a内填充有防磨损的机油,能够减少传动磨损,提高使用寿命；

本实施例中，所述固定板3上开设用于安装槽6a内添加液态介质的油孔32以及排气孔33，所述油孔32与排气孔33上均安装有密封堵头。在需要时,打开密封堵头,通过油孔32注入机油,这个过程中内部产生的气体由排气孔33排出,便于后期对于传动齿轮组的维护；

本实施例中，所述固定板3上开设用于排屑的排屑槽34，所述排屑槽34沿所述转动机构4的径向分布；设置排屑槽34，将工件加工过程中会产生的碎屑集中并使碎屑随着冷却液的喷洒流动而向外排出，避免碎屑流入固定板3或调整板2等部件内导致出现工作故障等情况出现。

本实施例中，所述固定板3上开设有用于防止冷却液流向伺服电机5的限位台阶35。这是由于在金属制的车削加工时，需要用到冷却液，这就可以避免冷却液从转动机构处向伺服电机5方向流动导致伺服电机5出现进液故障；同理，所述固定板3上设置有防止冷却液喷溅到伺服电机的挡板36。具体的，所述挡板36安装在所述C型支架41的两侧，对伺服电机5实现三面包裹，既不影响散热，也有一定的保护作用。

实施例二

参考图9，与实施例一相比，所述调整板2上设有用于调整其转动角度的调节机构7，所述调节机构7包括设于调整板2的底面的齿条71结构，以及安装在基座1上与所述齿条71适配的调节齿轮72，所述调整板2的Z轴方向的侧部设置有刻度尺73；

调节机构7是为了利于针对调整板2的转动角度进行调节，同时通过啮合的齿条71与调节齿轮72，在调节过程中能够更为平稳且高效，减少了人工找准所需角度时的用时，提高了调节的效率；具体的，可在所述调节齿轮72上设置调节手轮，或者在有需求时针对调节齿轮72的转动设置一套驱动其转动的驱动机构均可。

同时须知的是，本技术方案所用的传动组件6可以如实施例一为传动齿轮组，也可以是设计及传动计算精准的带传动、链传动等常规传动组件，相关的传动设计符合本技术方案的设计初衷及使用目的均为本技术方案所包含，在此不多做赘述；同时，在用于部件回转的零件如轴承等为本技术领域人员所熟知，在此不多做赘述。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。