一種全自動(dòng)螺旋錐齒輪銑齒機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種螺旋錐齒輪數(shù)控銑齒設(shè)備，它包含有機(jī)床和機(jī)械手+料庫兩部分。
【背景技術(shù)】
[0002]在數(shù)控銑齒機(jī)出現(xiàn)以前，螺旋錐齒輪銑齒機(jī)是齒輪機(jī)床中最復(fù)雜的機(jī)床。但1989年以來，銑齒機(jī)出現(xiàn)了三次轉(zhuǎn)型升級(jí)。1989年，美國Gleason公司研發(fā)出了第一代數(shù)控銑齒機(jī)(圖1)，它把復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動(dòng)變?yōu)橛扇齻€(gè)直線軸和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的free form機(jī)床，在計(jì)算機(jī)的控制下通過六軸五聯(lián)動(dòng)不僅可以加工各種圓弧收縮齒螺旋錐齒輪，還可以利用電子齒輪箱進(jìn)行連續(xù)分度的基礎(chǔ)上加工各種擺線齒錐齒輪。1997年，德國Oerlikon公司研發(fā)出能干切的數(shù)控銑齒機(jī)(圖2)，它利用所羅門原理，把切削速度從濕切時(shí)代的50?80m/min提高到250?300m/min，就可以對(duì)螺旋錐齒輪進(jìn)行干切而不需任何冷卻液。干切不僅可以把生產(chǎn)效率提高6~8倍，而且把齒面粗糙度提高到1.6μ以上，齒輪加工精度提高2級(jí)以上，沒有冷卻液污染，十分環(huán)保。顯然，干切代表了螺旋錐齒輪加工工藝的發(fā)展方向。這一成果迫使美國Gleason公司于2002年研發(fā)出第二代數(shù)控銑齒機(jī)(圖3)并停止了第一代數(shù)控銑齒機(jī)的生產(chǎn)。因?yàn)楦汕袝r(shí)切削熱都被切肩帶走，炙熱的切肩落在床身上會(huì)影響機(jī)床的精度，因此第二代數(shù)控銑齒機(jī)的床身采取了 L型(圖2)和單立柱(圖3)的形式。
[0003]齒輪干切之后，加工效率大大提高，靠人工上下料就變得很困難。特別是小模數(shù)螺旋錐齒輪的加工，切削時(shí)間僅30秒鐘左右，靠人工裝卸幾乎不可能。還有重型汽車齒輪，大輪直徑在500mm左右，每個(gè)齒輪重量都在50kg以上，6-7分鐘加工一個(gè)零件，靠人工上下料勞動(dòng)強(qiáng)度太大。這樣，自動(dòng)上下料的需求就很自然地?cái)[在了人們面前。但第二代數(shù)控銑齒機(jī)都是臥式結(jié)構(gòu)，要自動(dòng)上下料就只能使用機(jī)器人，成本太高。理想的方式是在數(shù)控銑齒機(jī)上附加機(jī)械手來自動(dòng)上下料，要實(shí)現(xiàn)這一要求最好采用立式機(jī)床的結(jié)構(gòu)，這樣在刀盤軸上附加機(jī)械手就可以進(jìn)行自動(dòng)上下料。2006年，具有這一性能的第三代數(shù)控銑齒機(jī)Oerlikon C50就應(yīng)運(yùn)而生(圖4a，4b )。該機(jī)床的難點(diǎn)在于A軸與X軸滑臺(tái)連成一個(gè)整體，X軸在B軸箱體內(nèi)可以前后移動(dòng)，B軸箱體在床身所開圓孔內(nèi)回轉(zhuǎn)。
[0004]中國專利CN202151732U(圖5a，5b)為繞開上述困難，在床身上挖了一個(gè)“窯洞”，下面鋪了兩根X軸導(dǎo)軌，把A軸和B軸作成一個(gè)整體滑臺(tái)，在X軸導(dǎo)軌上前后移動(dòng)。A軸和B軸整體滑臺(tái)與床身是分離的，其剛性不如Oerlikon C50的結(jié)構(gòu)。
[0005]中國發(fā)明專利CN102848030A(圖6)則是把兩根X軸滑塊放置在橫梁的下滑板上，也是把A軸和B軸作成一個(gè)整體滑臺(tái)，在該滑臺(tái)的上表面上安裝X軸導(dǎo)軌。其剛性比圖5的結(jié)構(gòu)好，但工藝性比圖5的結(jié)構(gòu)差。
[0006]這兩個(gè)專利都只是把它們作為一種螺旋錐齒輪機(jī)床提出來，沒有上升到全自動(dòng)銑齒機(jī)的高度來論述。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明旨在提供一種全自動(dòng)螺旋錐齒輪銑齒機(jī)，該機(jī)床配合機(jī)械手能自動(dòng)裝卸工件，實(shí)現(xiàn)螺旋錐齒輪生產(chǎn)的全自動(dòng)化，特別適合量產(chǎn)的螺旋錐齒輪加工。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種全自動(dòng)螺旋錐齒輪銑齒機(jī)，有床身，在沿所述床身任意位置界定了正交(X，Y，Z)笛卡爾坐標(biāo)系，其中所述坐標(biāo)系的X軸沿床身的前后方向延伸，Y軸沿床身的左右方向延伸，ζ軸沿床身的上下方向延伸;其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，
所述床身的左右兩側(cè)分別設(shè)有相應(yīng)的左料庫和右料庫，所述右料庫上預(yù)置待加工齒坯，左料庫用來上放置加工好的齒輪;所述床身頂端面上設(shè)有可在床身頂端面上任意移動(dòng)的XY平面移動(dòng)機(jī)構(gòu);該XY平面移動(dòng)機(jī)構(gòu)上設(shè)置有沿Z軸方向布置的Z軸導(dǎo)軌，該Z軸導(dǎo)軌上設(shè)置有可沿著Z軸導(dǎo)軌上下移動(dòng)的刀具箱;所述刀具箱里安裝有可使刀具回轉(zhuǎn)的C軸，C軸底部安裝有加工齒輪用的刀盤，使刀盤可在C軸動(dòng)力的作用下回轉(zhuǎn)，并在X軸、Y軸和Z軸動(dòng)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軸方向布置有B軸，該B軸裝有可在豎直面上回轉(zhuǎn)的B軸回轉(zhuǎn)臺(tái)，所述B軸回轉(zhuǎn)臺(tái)上設(shè)置有與B軸垂直的工件箱;所述工件箱內(nèi)裝有可使齒輪回轉(zhuǎn)的A軸，A軸與B軸垂直相交，其交點(diǎn)為機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn);所述A軸用于安裝齒輪；
所述刀具箱的兩側(cè)安裝有左機(jī)械手和右機(jī)械手，所述右機(jī)械手用于將右料庫上的待加工齒坯轉(zhuǎn)移至A軸的加工位，所述左機(jī)械手用于將加工好的齒輪從A軸的加工位轉(zhuǎn)移至左料庫上。
[0009]由此，為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，提高工作效率，在刀具箱的兩側(cè)安裝了自動(dòng)上下料的機(jī)械手，它們能在加工好齒輪后，左邊的機(jī)械手從工件箱上抓起齒輪的同時(shí)右邊的機(jī)械手從右邊的料庫上抓起待加工的齒還，然后快速的移到左邊，右邊的機(jī)械手把待加工的齒還裝到工件軸夾具的同時(shí)，左邊的機(jī)械手把加工好的齒輪放置到左邊的料庫上。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還可以對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的優(yōu)化，以下為優(yōu)化后形成的技術(shù)方案:
作為一種具體的設(shè)計(jì)實(shí)例，所述XY平面移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在床身頂端面上沿X軸方向布置的X軸導(dǎo)軌，該X軸導(dǎo)軌上安裝可沿著X軸方向前后移動(dòng)的X軸滑臺(tái)；所述X軸滑臺(tái)上設(shè)有沿Y軸方向布置的Y軸導(dǎo)軌，該Y軸導(dǎo)軌上安裝可沿著沿Y軸方向左右移動(dòng)的Y軸滑臺(tái)；所述Y軸滑臺(tái)上設(shè)置有所述Z軸導(dǎo)軌，該Z軸導(dǎo)軌上安裝可沿著Z軸導(dǎo)軌上下移動(dòng)的刀具箱。
[0011 ]左機(jī)械手的下端安裝有用于抓取齒輪的定心卡爪，右機(jī)械手的下端安裝有抓取齒還的定心卡爪。優(yōu)選地，所述定心卡爪具有階梯型抓指，方便抓取齒輪。
[0012]為了方便排肩，所述A軸下方設(shè)有排肩槽，該排肩槽內(nèi)安裝有排肩器。
[0013]所述床身為一長方體，所述B軸回轉(zhuǎn)臺(tái)通過軸承固定在床身前端面的上部。
[0014]所述X軸滑臺(tái)通過其底部的滑塊與床身上面的X軸導(dǎo)軌配合，用于保證X軸滑臺(tái)能在床身頂端面上前后移動(dòng);所述Y軸滑臺(tái)通過其后面的滑塊與Y軸導(dǎo)軌配合，用于保證Y軸滑臺(tái)相對(duì)床身頂端面能左右移動(dòng);所述刀具箱后面的滑塊與Z軸導(dǎo)軌配合，用于保證刀具箱能上下移動(dòng)。
[0015]所述螺旋錐齒輪銑齒機(jī)的電氣柜放置在床身后側(cè)。
[0016]所述左機(jī)械手和右機(jī)械手上均裝有機(jī)械手高度自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。由此，所述機(jī)械手具有能上下移動(dòng)自動(dòng)調(diào)劑兩機(jī)械手的高度差，機(jī)械手的底端裝有方便抓取工件和齒輪的定心卡爪，用機(jī)械手裝卸工件時(shí)A軸要垂直地面。
[0017]本發(fā)明的X軸滑臺(tái)可根據(jù)剛性的需要確定其厚度，然后再加上X滑臺(tái)所需要的位移確定床身的厚度。X軸滑臺(tái)的前面設(shè)置有與X軸導(dǎo)軌垂直并與地面平行的Y軸導(dǎo)軌。
[0018]所述床身的前面還設(shè)置有與前面垂直并與地面平行的B軸，B軸回轉(zhuǎn)臺(tái)通過軸承固定在床身前面的上部，并在動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)下隨B軸回轉(zhuǎn)。B軸回轉(zhuǎn)臺(tái)上安裝有工件箱，工件箱里安裝有使工件回轉(zhuǎn)的A軸，A軸上可以安裝夾具和待加工的齒輪。A軸與B軸垂直相交，其交點(diǎn)就是機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)。齒坯可在A軸動(dòng)力的作用下回轉(zhuǎn)。刀具箱里安裝有能使刀具回轉(zhuǎn)的C軸，C軸底部安裝有加工齒輪用的刀盤，刀盤可在C軸動(dòng)力的作用下回轉(zhuǎn)。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
1、結(jié)構(gòu)更為簡單緊湊、零件少而且工藝性好；
2、機(jī)床的剛性好，占地面積??；
3、大輪和小輪的加工位置集中，X軸、Y軸和Z軸的行程很短；
4、防護(hù)容易，排肩方便；
5、銑齒機(jī)能使用兩個(gè)機(jī)械手自動(dòng)裝卸工件，具有更高的生產(chǎn)效率。
[0020]總之，本發(fā)明的機(jī)床屬于全自動(dòng)、智能化的第三代數(shù)控銑齒機(jī)。
[0021]
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。
[0022]
【附圖說明】
[0023]圖1Gleasonl989年研發(fā)的第一代數(shù)控銑齒機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2 0erlikonl997年研發(fā)的第二代數(shù)控銑齒機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3 Gleason研發(fā)的第二代數(shù)控銑齒機(jī)示意圖(CN1457279);
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