CN104511748B - 立式数控倒棱机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立式数控倒棱机，包括床身，床身上设有立柱和工作台，立柱内与工作台对应设有倒棱机构和去毛刺机构；工作台上方为敞开空间，自动线上的机械手可直接到工作台上取、放工件。工作台包括主轴、工作平台和工作台壳体，主轴的上端面上设有油腔，油腔上密闭盖装设有接盘，油腔内设有与其滑动配合的活塞，活塞将油腔分隔为上油腔和下油腔，接盘上设有通孔，活塞上设有向上延伸穿过通孔的延伸段；主轴上套装设有与工作台壳体固定连接的配油环，配油环的内壁上设有两道环形油槽，主轴内分别设有与两道环形油槽相通的两条油路，两条油路分别与上油腔和下油腔相通；主轴的下端面上设有用于与主轴驱动电机相连的连接孔。

Description

立式数控倒棱机

技术领域

本发明属于倒棱机技术领域，具体的涉及一种立式数控倒棱机。

背景技术

在目前汽车制造行业，一方面，为了减少其齿轮箱的振动和噪声，以及在齿轮搬运过程中对齿面的损伤，一般都要求对齿轮齿廓进行倒棱处理；另一方面，齿轮的加工在向自动化方向发展，特别是齿轮自动加工生产线应用越来越广泛。自动加工生产线是由多台机床联线加工，对每台机床的可靠性、占地面积、机械手装夹工件的方便性、更换刀具的方便性和更换加工工件的方便性都有较高要求。目前使用的倒棱机基本上都是为单机生产而设计的，如果要用于自动加工生产线，需要对机床作更改，而且还存在机床占地面积较大、更换刀具及工件都不方便的缺陷。

齿轮倒棱的加工方式主要分为冷挤压倒棱、磨棱、铣棱等，冷挤压倒棱因倒棱效率高，通常应用于大批量齿轮加工时的倒棱。冷挤压倒棱的原理为：工件（倒棱刀）为主动带动倒棱刀（工件）旋转，由倒棱刀齿面在工件两端面齿廓处挤压出斜面，一部份铁屑挤压到工件齿面上，由后续工序剃齿或磨齿去除，另一部份铁屑被挤压到工件端面上，由倒棱机的盘状刀或车刀去除。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种立式数控倒棱机，具有连线方便、占地面积小、加工效率高和工件更换方便的优点。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种立式数控倒棱机，包括床身，所述床身上设有立柱和工作台，所述立柱内与所述工作台对应设有倒棱机构和去毛刺机构；

所述工作台包括主轴、安装在所述主轴上端的工作平台和套装在所述主轴外并与所述床身固定连接的工作台壳体，所述主轴的上端面上设有油腔，所述油腔上密闭盖装设有接盘，所述油腔内设有与其滑动配合的活塞，所述活塞将所述油腔分隔为上油腔和下油腔，所述接盘上设有通孔，所述活塞上设有向上延伸穿过所述通孔的延伸段；所述主轴上套装设有与所述工作台壳体固定连接的配油环，所述配油环的内壁上设有两道环形油槽，所述主轴内分别设有与两道所述环形油槽相通的两条油路，两条所述油路分别与所述上油腔和下油腔相通；所述主轴的下端面上设有用于与主轴驱动电机相连的连接孔。

进一步，所述延伸段呈圆柱形，所述延伸段的一侧设有防转平面，所述接盘上设有与所述防转平面配合的防转块。

进一步，所述倒棱机构包括倒棱刀滑板和安装在所述倒棱刀滑板上的倒棱刀快换机构，所述立柱内设有用于驱动所述倒棱刀滑板沿着所述工作台径向方向进给的倒棱刀径向进给机构和用于驱动所述倒棱刀滑板沿着所述工作台轴向方向进给的倒棱刀轴向进给机构。

进一步，所述倒棱刀快换机构包括固定安装在所述倒棱刀滑板上的下支承板和上支承板，所述上支承板和下支承板之间设有倒棱刀部件；所述倒棱刀部件包括固定轴，所述固定轴上套装设有与其单自由度旋转配合的刀轴，所述刀轴上固定安装有与其同步转动的两片倒棱刀；所述下支承板上设有顶针，所述固定轴的下端面的中心设有与所述顶针配合的顶针孔，所述固定轴的上部设有光滑段，所述上支承板的端面上设有与所述光滑段配合并与所述顶针孔同轴的圆弧槽，且所述上支承板上固定安装有用于将所述固定轴压紧固定在所述圆弧槽内的压块。

进一步，所述倒棱刀径向进给机构包括伺服电机Ⅰ、与所述伺服电机Ⅰ传动连接的螺纹丝杆Ⅰ和与所述螺纹丝杆Ⅰ配合的倒棱刀滑块，所述螺纹丝杆Ⅰ的轴线与所述工作台的轴线垂直，所述倒棱刀滑板安装在所述倒棱刀滑块上。

进一步，所述倒棱刀滑块与所述倒棱刀滑板之间设有与所述工作台轴向方向平行的滑轨，且所述倒棱刀滑块和倒棱刀滑板之间设有用于驱动所述倒棱刀滑板沿着所述滑轨滑动的手动调整螺钉。

进一步，所述去毛刺机构包括车刀头，所述立柱内设有用于驱动所述车刀头沿着所述工作台径向方向移动的去毛刺径向进给机构和用于驱动所述车刀头沿着所述工作台轴向方向移动的去毛刺轴向进给机构。

进一步，所述去毛刺径向进给机构包括伺服电机Ⅱ、与所述伺服电机Ⅱ传动连接的螺纹丝杆Ⅱ和与所述螺纹丝杆Ⅱ配合的车刀滑块，所述螺纹丝杆Ⅱ的轴线与所述工作台轴线垂直，所述车刀头安装在所述车刀滑块上。

进一步，所述车刀滑块上设有车刀滑板，所述去毛刺轴向进给机构包括设置在所述车刀滑板和车刀滑块之间并与所述工作台轴线平行的滑轨、用于驱动所述车刀滑板沿着所述滑轨滑动的螺纹丝杆Ⅲ和与所述螺纹丝杆Ⅲ传动连接的伺服电机Ⅲ，所述车刀头通过所述车刀滑板安装在所述车刀滑块上。

进一步，所述床身上设有罩在所述立柱和工作台外的护罩，所述护罩的前侧设有观察孔和操作站，护罩的后侧设有电箱，护罩的两侧分别设有机械手桁架支承和用于机械手伸入的缺口，所述床身内设有液压站；所述床身的上表面设置为倾斜的斜面；所述工作台上还设有用于检测工件是否装夹到位的检测开关。

本发明的有益效果在于：

本发明的立式数控倒棱机，通过在床身上设置立柱和工作台，并将倒棱机构和去毛刺机构设置在立柱内，不仅能够满足工件的倒棱和去毛刺加工要求，而且能够方便与其他设备联机组成生产线，即具有连线方便的优点；通过在主轴的上端面上设置油腔，并在油腔上盖装接盘和在油腔内设置活塞，即组成了一个液压油缸，并通过设置配油环和在主轴上设有分别与上油腔和下油腔相通的两条油路，如此便可驱动活塞沿着主轴轴向移动，通过在活塞上设置延伸段，如此，工件的装夹夹具可与该延伸段相连，实现对工件的装夹目的；即将液压油缸集成设置在了内部，如此，可在主轴的下端面设置连接孔直接与主轴驱动电机相连，即主轴驱动电机可直接设置在主轴的下端，能够有效简化结构，使得结构紧凑，能够缩小工作台的体积甚至整个机床体积，在不降低机床性能的情况下，使机床体积更小，并减小占地面积。

通过在倒棱机构上设置倒棱刀快换机构，并在下支承板上设置顶针与固定轴的下端面顶针孔配合，实现固定轴的轴向定位，通过在上支承板上设置圆弧槽和压块，能够方便地将固定轴压紧固定在上支承板上，并通过将倒棱刀部件设置为一个整体，当需要更换倒棱刀时，只需松开压块，倒棱刀部件就可取出，换上新的倒棱刀部件，压紧压块即可，操作简单方便，能够实现快换的要求。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明立式数控倒棱机实施例的结构示意图；

图2为工作台的结构示意图；

图3为图2的A详图；

图4为倒棱刀径向进给机构和去毛刺径向进给机构的结构示意图；

图5为倒棱刀快换机构的结构示意图；

图6为倒棱刀部件的结构示意图；

图7为上支承板的结构示意图；

图8为压块的结构示意图；

图9为图4的B-B剖视图；

图10为图4的C-C剖视图；

图11为本实施例的立式数控倒棱机去除护罩后的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1所示，为本发明立式数控倒棱机实施例的结构示意图。本实施例的立式数控倒棱机，包括床身1，床身1上设有立柱2和工作台3，立柱2内与工作台3对应设有倒棱机构和去毛刺机构。工作台上方为敞开空间，自动线上的机械手可直接到工作台上取、放工件。

如图2所示，本实施例的工作台3包括主轴4、安装在主轴4上端的工作平台5和套装在主轴3外的工作台壳体6，主轴4的上端面上设有油腔，油腔上密闭盖装设有接盘7，油腔内设有与其滑动配合的活塞8，活塞8将油腔分隔为上油腔9和下油腔10，接盘7上设有通孔，活塞8上设有向上延伸穿过通孔的延伸段11，延伸段11与通孔之间设有密封圈。本实施例的延伸段11上端面上设有用于与工件夹具相连的螺纹孔12。主轴4上套装设有与工作台壳体6固定连接的配油环13，配油环13的内壁上设有两道环形油槽14，主轴3内分别设有与两道环形油槽14相通的两条油路15,16，两条油路15,16分别与上油腔9和下油腔10相通，主轴4的下端面上设有用于与主轴驱动电机相连的连接孔17，本实施例的主轴驱动电机采用变频电机，主轴驱动电机通过减速器与主轴4相连，驱动主轴4和工作平台5旋转。

进一步，活塞8的延伸段11呈圆柱形，延伸段11的一侧设有防转平面，接盘7上设有与防转平面配合的防转块18，使得活塞8能够与主轴4同步旋转，延伸段11与接盘7之间设有密封圈。本实施例的接盘7上设有与油腔配合的密封段，密封段套装在油腔内，且密封段与油腔之间设有密封结构。工作平台5与主轴4之间设有用于轴向限位接盘7的限位槽19，接盘7上设有径向向外延伸并伸入限位槽19内的限位凸缘。

进一步，配油环13与主轴4之间设有位于两道环形油槽14之间和分别位于两道环形油槽14的两侧的三道密封圈20，能够将两道环形油槽14分隔开，并防止漏油。配油环13上分别安装有两条油管27,28，两条油管27,28分别与上油腔9和下油腔10相连通。

进一步，工作台壳体6与主轴4之间设有上轴承组21，配油环13与上轴承组21的外圈配合，主轴4上设有与上轴承组21内圈配合的锁紧螺母22。工作台壳体6的下端设有套装主轴4上的下盖23，下盖23与主轴4之间设有下轴承组24，主轴4上套装设有与下轴承组24的内圈配合的隔套25和用于隔套25轴向限位的限位螺母26。

本实施例的立式数控倒棱机，通过在床身1上设置立柱2和工作台3，并将倒棱机构和去毛刺机构设置在立柱2内，不仅能够满足工件的倒棱和去毛刺加工要求，而且能够方便与其他设备联机组成生产线，即具有连线方便的优点。通过在主轴4的上端面上设置油腔，并在油腔上盖装接盘7和在油腔内设置活塞8，即组成了一个液压油缸，并通过设置配油环13和在主轴4上设有分别与上油腔9和下油腔10相通的两条油路15,16，如此便可驱动活塞8沿着主轴4轴向移动，通过在活塞8上设置延伸段11，如此，工件的装夹夹具可与该延伸段11相连，实现对工件的装夹目的；即液压油缸集成设置在了内部，如此，可在主轴4的下端面设置连接孔17直接与主轴驱动电机相连，即主轴驱动电机可直接设置在主轴4的下端，能够有效简化结构，使得结构紧凑，能够缩小工作台的体积甚至整个机床体积，在不降低机床性能的情况下，使机床体积更小，并减小占地面积。

进一步，倒棱机构包括倒棱刀滑板29和安装在倒棱刀滑板29上的倒棱刀快换机构，立柱2内设有用于驱动倒棱刀滑板29沿着工作台3径向方向进给的倒棱刀径向进给机构和用于驱动倒棱刀滑板29沿着工作台3轴向方向进给的倒棱刀轴向进给机构。本实施例的倒棱刀快换机构包括下支承板30、上支承板31和倒棱刀部件。本实施例的倒棱刀部件，包括固定轴32，固定轴32上套装设有与其单自由度旋转配合的刀轴33，刀轴33上固定安装有与其同步转动的两片倒棱刀34。具体的，本实施例的固定轴32的下端设有限位轴环35，上端设有用于将刀轴33固定压在限位轴环35上的锁紧螺母36，锁紧螺母36与刀轴33之间设有压盖37，刀轴33与限位轴环35之间、以及刀轴33与压盖37之间分别设有端面轴承38，能够实现刀轴33的轴向定位。本实施例的刀轴33与固定轴32之间设有隔套39，隔套39的两端分别设有滚针轴承40，刀轴32的外周壁上径向向外延伸设有固定凸缘41，两片倒棱刀34固定安装在固定凸缘41上。如此，可以将倒棱刀部件设置为一个整体，实现整体换装。

下支承板30上设有顶针46，固定轴33的下端面的中心设有与顶针46配合的顶针孔，固定轴33的上部设有光滑段42，上支承板31的端面上设有与光滑段42配合并与顶针46孔同轴的圆弧槽43，且上支承板31上固定安装有用于将固定轴33压紧固定在圆弧槽43内的压块44。

进一步，本实施例的圆弧槽43为半圆弧槽，且圆弧槽43的内径与光滑段42的外径相等。本实施例的压块44上设有压紧圆弧槽45，压紧圆弧槽45所占的机械角度小于180°，且压紧圆弧槽45的内径大于光滑段42的外径。具体的，压紧圆弧槽45的内径与光滑段42的外径之差为1-2mm，压紧圆弧槽45的轴线至其槽口所在端面之间的距离L为2-3mm，本实施例的压紧圆弧槽45的内径与光滑段42的外径之差为1.5mm，压紧圆弧槽45的轴线至其槽口所在端面之间的距离L为2.5mm。

通过在倒棱机构上设置倒棱刀快换机构，并在下支承板30上设置顶针与固定轴32的下端面顶针孔配合，实现固定轴32的轴向定位，通过在上支承板31上设置圆弧槽43和压块44，能够方便地将固定轴压紧固定在上支承板上，并通过将倒棱刀部件设置为一个整体，当需要更换倒棱刀时，只需松开压块，倒棱刀部件就可取出，换上新的倒棱刀部件，压紧压块即可，操作简单方便，能够实现快换的要求。

进一步，倒棱刀径向进给机构包括伺服电机Ⅰ47、与伺服电机Ⅰ47传动连接的螺纹丝杆Ⅰ48和与螺纹丝杆Ⅰ48配合的倒棱刀滑块49，螺纹丝杆Ⅰ48的轴线与工作台3的轴线垂直，倒棱刀滑板29安装在倒棱刀滑块49上，具体的，伺服电机Ⅰ47通过齿轮组50与螺纹丝杆Ⅰ48传动连接，并驱动螺纹丝杆Ⅰ48旋转，进而带动倒棱刀滑块49和倒棱刀滑板29沿着垂直于工作台3轴线的方向移动，立柱2内设有用于倒棱刀滑块49移动导向的导轨。倒棱刀滑块49与倒棱刀滑板29之间设有与工作台3轴向方向平行的滑轨，且倒棱刀滑块49和倒棱刀滑板29之间设有用于驱动倒棱刀滑板29沿着滑轨滑动的手动调整螺钉51，本实施例的倒棱刀滑块49和倒棱刀滑板29之间设有用于锁定倒棱刀滑板29位置的梯形槽螺钉52。通过设置倒棱刀径向进给机构和倒棱刀轴向进给机构，能够驱动倒棱刀沿着垂直于工作台轴线和平行于工作台3轴向的方向移动，且本实施例的倒棱刀滑板29与倒棱刀快换机构之间还设有对刀机构，保证倒棱刀的刀齿和齿轮工件的轮齿对正。

进一步，去毛刺机构包括车刀头53，立柱2内设有用于驱动车刀头53沿着工作台3径向方向移动的去毛刺径向进给机构和用于驱动车刀头53沿着工作台3轴向方向移动的去毛刺轴向进给机构。本实施例的去毛刺径向进给机构包括伺服电机Ⅱ54、与伺服电机Ⅱ54传动连接的螺纹丝杆Ⅱ55和与螺纹丝杆Ⅱ55配合的车刀滑块56，螺纹丝杆Ⅱ55的轴线与工作台3轴线垂直，车刀头53安装在车刀滑块56上。具体的，伺服电机Ⅱ54通过齿轮组57与螺纹丝杆Ⅱ55传动连接，并驱动螺纹丝杆Ⅱ55带动车刀滑块56和车刀头53沿着垂直于工作台3轴向的方向移动，立柱2内设有用于车刀滑块56滑动导向的滑轨58。车刀滑块56上设有车刀滑板56a，去毛刺轴向进给机构包括设置在车刀滑板56a和车刀滑块56之间并与工作台轴线平行的滑轨59、用于驱动车刀滑板56a沿着滑轨59滑动的螺纹丝杆Ⅲ60和与螺纹丝杆Ⅲ60传动连接的伺服电机Ⅲ61，车刀头53通过车刀滑板56a安装在车刀滑块56上。本实施例的伺服电机Ⅲ61的输出轴与螺纹丝杆Ⅲ60通过联轴器62直接相连。

进一步，床身1上设有罩在立柱2和工作台3外的护罩63，护罩63的前侧设有观察孔64和操作站65，护罩63的后侧设有电箱66，护罩63的两侧分别设有机械手桁架支承67和用于机械手伸入的缺口68，两个缺口68形成自动线桁架移动通道。床身1内设有液压站69。本实施例的工作台3上还设有用于检测工件是否装夹到位的检测开关，便于自动控制。床身1的上表面设置为斜面，斜面的倾斜角度≥45°，能够有效防止铁屑堆积。

本实施例的倒棱刀采用整体式盘状刀具，可实现快换，并设计有倒棱刀齿和工件齿的自动对齿机构，去毛刺采用车削方式，去毛刺车刀设计成快换结构。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种立式数控倒棱机，其特征在于：包括床身，所述床身上设有立柱和工作台，所述立柱内与所述工作台对应设有倒棱机构和去毛刺机构；

所述工作台包括主轴、安装在所述主轴上端的工作平台和套装在所述主轴外并与所述床身固定连接的工作台壳体，所述主轴的上端面上设有油腔，所述油腔上密闭盖装设有接盘，所述油腔内设有与其滑动配合的活塞，所述活塞将所述油腔分隔为上油腔和下油腔，所述接盘上设有通孔，所述活塞上设有向上延伸穿过所述通孔的延伸段；所述主轴上套装设有与所述工作台壳体固定连接的配油环，所述配油环的内壁上设有两道环形油槽，所述主轴内分别设有与两道所述环形油槽相通的两条油路，两条所述油路分别与所述上油腔和下油腔相通；所述主轴的下端面上设有用于与主轴驱动电机相连的连接孔。

2.根据权利要求1所述的立式数控倒棱机，其特征在于：所述延伸段呈圆柱形，所述延伸段的一侧设有防转平面，所述接盘上设有与所述防转平面配合的防转块。

3.根据权利要求1所述的立式数控倒棱机，其特征在于：所述倒棱机构包括倒棱刀滑板和安装在所述倒棱刀滑板上的倒棱刀快换机构，所述立柱内设有用于驱动所述倒棱刀滑板沿着所述工作台径向方向进给的倒棱刀径向进给机构和用于驱动所述倒棱刀滑板沿着所述工作台轴向方向进给的倒棱刀轴向进给机构。

4.根据权利要求3所述的立式数控倒棱机，其特征在于：所述倒棱刀快换机构包括固定安装在所述倒棱刀滑板上的下支承板和上支承板，所述上支承板和下支承板之间设有倒棱刀部件；所述倒棱刀部件包括固定轴，所述固定轴上套装设有与其单自由度旋转配合的刀轴，所述刀轴上固定安装有与其同步转动的两片倒棱刀；所述下支承板上设有顶针，所述固定轴的下端面的中心设有与所述顶针配合的顶针孔，所述固定轴的上部设有光滑段，所述上支承板的端面上设有与所述光滑段配合并与所述顶针孔同轴的圆弧槽，且所述上支承板上固定安装有用于将所述固定轴压紧固定在所述圆弧槽内的压块。

5.根据权利要求4所述的立式数控倒棱机，其特征在于：所述倒棱刀径向进给机构包括伺服电机Ⅰ、与所述伺服电机Ⅰ传动连接的螺纹丝杆Ⅰ和与所述螺纹丝杆Ⅰ配合的倒棱刀滑块，所述螺纹丝杆Ⅰ的轴线与所述工作台的轴线垂直，所述倒棱刀滑板安装在所述倒棱刀滑块上。

6.根据权利要求5所述的立式数控倒棱机，其特征在于：所述倒棱刀滑块与所述倒棱刀滑板之间设有与所述工作台轴向方向平行的滑轨，且所述倒棱刀滑块和倒棱刀滑板之间设有用于驱动所述倒棱刀滑板沿着所述滑轨滑动的手动调整螺钉。

7.根据权利要求1所述的立式数控倒棱机，其特征在于：所述去毛刺机构包括车刀头，所述立柱内设有用于驱动所述车刀头沿着所述工作台径向方向移动的去毛刺径向进给机构和用于驱动所述车刀头沿着所述工作台轴向方向移动的去毛刺轴向进给机构。

8.根据权利要求7所述的立式数控倒棱机，其特征在于：所述去毛刺径向进给机构包括伺服电机Ⅱ、与所述伺服电机Ⅱ传动连接的螺纹丝杆Ⅱ和与所述螺纹丝杆Ⅱ配合的车刀滑块，所述螺纹丝杆Ⅱ的轴线与所述工作台轴线垂直，所述车刀头安装在所述车刀滑块上。

9.根据权利要求8所述的立式数控倒棱机，其特征在于：所述车刀滑块上设有车刀滑板，所述去毛刺轴向进给机构包括设置在所述车刀滑板和车刀滑块之间并与所述工作台轴线平行的滑轨、用于驱动所述车刀滑板沿着所述滑轨滑动的螺纹丝杆Ⅲ和与所述螺纹丝杆Ⅲ传动连接的伺服电机Ⅲ，所述车刀头通过所述车刀滑板安装在所述车刀滑块上。

10.根据权利要求1-9任一项所述的立式数控倒棱机，其特征在于：所述床身上设有罩在所述立柱和工作台外的护罩，所述护罩的前侧设有观察孔和操作站，护罩的后侧设有电箱，护罩的两侧分别设有机械手桁架支承和用于机械手伸入的缺口，所述床身内设有液压站；所述床身的上表面设置为倾斜的斜面；所述工作台上还设有用于检测工件是否装夹到位的检测开关。