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一種數控機床齒輪變速箱的制作方法

文檔序號:17407696發布日期:2019-04-13 02:15
一種數控機床齒輪變速箱的制作方法

本實用新型涉及機床技術領域,具體涉及一種數控機床齒輪變速箱。



背景技術:

工件回轉直徑400~500mm的簡式數控臥式車床是市場占有量大、切削扭矩大、用途廣泛、性價比優良的機床,市場價格8~9萬元/臺,此機床有一不足,主軸箱采用手動高、中、低三擋齒輪換擋+檔內電機變頻變速,轉速范圍分別為(162~1620rpm)(66~660rpm)(21~210rpm),在加工盤套類工件大范圍轉速變速時需程序暫停、主軸停止轉動,手動在高、中、低三擋切換,之后再次啟動程序加工,降低了生產效率和操作宜人性,自動化程度低,當一人多機操作時,不足之處尤為明顯。

市場有類似機床,主軸采用自動變速,通過電磁離合器或液壓缸離合齒輪換擋+檔內變頻電機變速,價格10.5~12.8萬元/臺,性價比不如簡式數控臥式車床,市場需求很少。若保持簡式數控臥式車床價格基本不變,并實現主軸為自動換檔、檔內無級變速無疑是很大的進步,可實現盤套類零件在主軸20~1600rpm的自動變速加工,提高效率和操作宜人性,自動化程度高,并可一人多機操作。



技術實現要素:

針對上述背景技術中的問題,本實用新型提出了一種結構設計簡單、合理,能有效提高機床的加工效率,且保證了機床加工精度,使用性能穩定、可靠且性價比高,能產生良好的社會效益的數控機床齒輪變速箱。

本實用新型的技術方案如下:

上述的數控機床齒輪變速箱,包括箱體及安裝于所述箱體內的輸入軸組件和輸出軸組件;所述變速箱還包括安裝于所述箱體內側的氣缸組件、撥叉組件和滑移齒輪組件;

所述氣缸組件包括雙向氣缸體、左活塞桿、右活塞桿和信號感應軸;所述雙向氣缸體水平固定安裝于所述箱體的左端內側;所述左活塞桿一端伸入所述雙向氣缸體的左端內側,另一端向所述箱體的左端外側伸出且伸出端安裝有信號感應軸;所述右活塞桿一端伸入所述雙向氣缸體的右端內側,另一端與所述撥叉組件匹配連接;

所述撥叉組件匹配位于所述氣缸組件水平方向一側,其包括撥叉軸、撥叉和止轉軸;所述撥叉軸一端穿入所述箱體的右端內壁,另一端與所述右活塞桿的頂端匹配連接;所述撥叉固定于所述撥叉軸上且一端連接于所述止轉軸;所述撥叉隨所述右活塞桿在水平方向同步移動;所述止轉軸水平穿過所述撥叉的上端并與所述撥叉的上端滑動配合;

所述滑移齒輪組件匹配位于所述撥叉組件一側,其包括花鍵軸、第一滑移齒輪、第二滑移齒輪、第三滑移齒輪和第四滑移齒輪;所述花鍵軸水平設置于所述箱體內側;所述第一滑移齒輪、第二滑移齒輪和第三滑移齒輪從左往右依次通過U型鍵安裝于所述花鍵軸上;所述第一滑移齒輪的左部沿圓周徑向開設有滑槽;所述撥叉的另一端與所述滑槽的左、右內槽壁滑動配合;所述第四滑移齒輪連接于所述第二滑移齒輪的左端外部;所述第一滑移齒輪、第二滑移齒輪、第三滑移齒輪和第四滑移齒輪組成一體成為移動副,并在所述花鍵軸上被所述撥叉沿軸向同步移動到位;

所述輸入軸組件匹配位于所述滑移齒輪組件一側,所述輸出軸組件匹配位于所述滑移齒輪組件另一側;所述滑移齒輪組件在所述撥叉的撥動下與所述輸入軸組件和輸出軸組件匹配連接。

所述數控機床齒輪變速箱,其中:所述輸入軸組件包括輸入軸、輸入軸軸承、第一輸入齒輪、第二輸入齒輪及輸入皮帶輪;所述輸入軸水平設置于所述箱體內側,其左端穿過所述箱體的左側壁并向所述箱體外側伸出;所述輸入軸的左端通過所述輸入軸軸承與所述箱體的左側壁連接,所述輸入軸的右端通過另一所述輸入軸軸承與所述箱體的右側壁連接;所述第一輸入齒輪和第二輸入齒輪匹配安裝在所述輸入軸上;所述第一輸入齒輪與所述一滑移齒輪匹配嚙合,所述第二輸入齒輪與所述第二滑移齒輪匹配嚙合;所述輸入皮帶輪匹配安裝于向所述箱體外側伸出的所述輸入軸的左端,所述輸入皮帶輪通過皮帶與外部變頻主電機的動力輸出端匹配連接。

所述數控機床齒輪變速箱,其中:所述輸出軸組件包括輸出軸、第一輸出齒輪、第二輸出齒輪和第三輸出齒輪;所述輸出軸為空心軸結構且水平穿設于所述箱體內側,其內側沿軸向匹配安裝有回轉油缸拉桿;所述輸出軸的右端穿過所述箱體的右側壁且穿出端安裝有普通卡盤連接法蘭或液壓卡盤連接法蘭;所述輸出軸的左端穿過所述箱體的左側壁且穿出端安裝有回轉油缸連接法蘭;所述第一輸出齒輪和第二輸出齒輪從左往右依次匹配安裝于所述輸出軸上;所述第一輸出齒輪與所述第四滑移齒輪匹配嚙合;所述第二輸出齒輪與所述第三滑移齒輪匹配嚙合;所述第三輸出軸齒輪匹配安裝在所述輸出軸的左端位于所述箱體左側內部的軸體上。

所述數控機床齒輪變速箱,其中:所述數控機床齒輪變速箱還包括回轉油缸和雙向轉子泵;所述回轉油缸匹配安裝于所述回轉油缸連接法蘭上;所述雙向轉子泵匹配設置在所述輸出軸下側并處于所述箱體內部,其動力輸出端安裝有編碼器軸;所述編碼器軸一端通過軸承連接于所述箱體的左部,另一端與所述雙向轉子泵的動力輸出端匹配連接;所述編碼器軸上匹配安裝有編碼器軸齒輪并所述通過編碼器軸齒輪與所述第三輸出軸齒輪匹配嚙合。

所述數控機床齒輪變速箱,其中:所述箱體的左端外壁匹配設置有傳感器支架;所述傳感器支架的左右兩側匹配安裝有兩個接近傳感器;所述箱體在左端外壁上設置有氣動二位四通電磁閥和氣動三聯件;所述氣動三聯件一端連接外部氣壓源,另一端匹配連接所述氣動二位四通電磁閥。

所述數控機床齒輪變速箱,其中:所述雙向氣缸體水平固定安裝于所述箱體的左端內側;其左腔和右腔分別通過兩個氣管接頭與所述氣動二位四通電磁閥的兩個氣管連接;當壓縮空氣經過所述氣動二位四通電磁閥進入所述雙向氣缸體左腔后,所述左活塞桿和右活塞桿一起同步向右移動,以實現所述滑移齒輪組件的嚙合和變速切換。

所述數控機床齒輪變速箱,其中:所述左活塞桿向所述箱體左端外側伸出的一端還安裝有感應軸支架;所述感應軸支架隨所述左活塞桿一起移動;所述信號感應軸匹配安裝于所述感應軸支架的端部。

所述數控機床齒輪變速箱,其中:所述撥叉的中段通過軸用彈性卡圈固定于所述撥叉軸上。

有益效果:

本實用新型數控機床齒輪變速箱結構設計簡單、合理,性能穩定、故障少,維修方便,能有效提高機床的加工效率并保證機床加工精度,使用性能穩定、可靠且性價比高,自動化程度高,在當今一人多機操作成為趨勢時,能減少機床操作工數量并產生良好的社會效益。

本實用新型氣源為車間常備0.4-0.6Mpa壓縮空氣,能大幅降低機床制造費用和生產費用(若選用油缸換檔變速,需配置液壓站約0.25萬元/臺,另有電力和液壓油消耗,故障率也較多,另有部分用戶配置手動卡盤不需要配置液壓站)。本實用新型使機床成為自動化加工程度高的機床,同一零件加工時將20-1600rpm范圍轉速編制在數控程序內使得主軸自動變速,既滿足主軸高速時的低粗糙度值的切削、又滿足主軸低速時的大扭矩高金屬去除率的切削,加工精度和效率高;性價比遠好于原手動三擋主軸變速(檔內變頻電機變速)、半自動化程度低的機床;原手動三擋機床加工同一零件時,當主軸大范圍變速時需主軸停轉、程序暫停,在進行手動換檔,再啟動程序加工。

附圖說明

圖1為本實用新型數控機床齒輪變速箱的右視圖;

圖2為本實用新型數控機床齒輪變速箱的圖1中A-A方向的剖視圖;

圖3為本實用新型數控機床齒輪變速箱的圖1中B-B方向的剖視圖;

圖4為本實用新型數控機床齒輪變速箱的圖1中局部結構示意圖;

圖5為本實用新型數控機床齒輪變速箱的圖1中C-C方向的剖視圖;

圖6為本實用新型數控機床齒輪變速箱的圖1中F-F方向的剖視圖;

圖7為本實用新型數控機床齒輪變速箱的左視圖;

圖8為本實用新型數控機床齒輪變速箱的圖7中D區域的放大結構示意圖。

圖中:1箱體、2氣缸組件、3撥叉組件、4滑移齒輪組件、5輸入軸組件、6輸出軸組件、7雙向轉子泵、8回轉油缸、11裝配壁、12傳感器支架、13接近傳感器、14氣動二位四通電磁閥、15氣動三聯件、21雙向氣缸體、22左活塞桿、23右活塞桿、24感應軸支架、25信號感應軸、211氣管接頭、31撥叉軸、32撥叉、 33止轉軸、231鉸連接軸、232配合銷、331止轉軸堵蓋、41花鍵軸、42第一滑移齒輪、43第二滑移齒輪、44第三滑移齒輪、45第四滑移齒輪、411第一軸承、412第二軸承、413花鍵軸右端堵蓋、414M20頂絲、415止退壓緊螺釘、51輸入軸、52輸入軸軸承、53第一輸入齒輪、54第二輸入齒輪、55輸入皮帶輪、56隔套、61輸出軸、62第一輸出齒輪、63第二輸出齒輪、64第三輸出軸齒輪、611回轉油缸拉桿、612普通卡盤連接法蘭、613液壓卡盤連接法蘭、614回轉油缸連接法蘭、71編碼器軸、72編碼器軸齒輪。

具體實施方式

如圖1至8所示,本實用新型數控機床齒輪變速箱,包括箱體1、氣缸組件2、撥叉組件3、滑移齒輪組件4、輸入軸組件5、輸出軸組件6、雙向轉子泵7和回轉油缸8。

該箱體1內部具有容置空間,其內部靠近中段豎直延伸有裝配壁11,左、右端均為封閉結構;其中,該箱體1在左端外壁上還匹配設置有傳感器支架12;該傳感器支架12左右兩側匹配安裝有兩個接近傳感器13;同時,該箱體1在左端外壁上還設置有氣動二位四通電磁閥14和氣動三聯件15;該氣動三聯件15一端連接外部氣壓源,另一端匹配連氣動二位四通電磁閥14。

該氣缸組件2匹配安裝于該箱體1的左端內側,其包括雙向氣缸體21、左活塞桿22、右活塞桿23、感應軸支架24和信號感應軸25。

該雙向氣缸體21位于箱體1內側且水平固定安裝于該箱體1的左端內側,該雙向氣缸體21的左腔和右腔分別與兩個氣管接頭211接通,氣管接頭211與氣動二位四通電磁閥14的兩個氣管連接;當壓縮空氣進入雙向氣缸體21左腔后,左活塞桿22和右活塞桿23一起同步向右移動,實現滑移齒輪組件4的嚙合和變速切換。

該左活塞桿22一端伸入雙向氣缸體21的左端內側,另一端向箱體1的左端外側伸出且伸出端安裝有感應軸支架24;該感應軸支架24隨該左活塞桿22一起移動,該信號感應軸25匹配安裝于感應軸支架24的端部并可調整位置。當信號感應軸25移動至與位于傳感器支架12右側的接近傳感器13軸向位置重合時,數控系統接到位于傳感器支架12右側的接近傳感器13到位信號,數控統即自動執行下一段程序。

該右活塞桿23一端伸入雙向氣缸體21的右端內側,另一端與撥叉組件3匹配連接。

該撥叉組件3安裝于該箱體1內部,其包括撥叉軸31、撥叉32和止轉軸33。其中,該撥叉軸31一端活動穿入箱體1的右端內壁,另一端活動穿過箱體1的裝配壁11與雙向氣缸21的右活塞桿23頂端通過鉸連接軸231配合銷232匹配連接。該撥叉32通過軸用彈性卡圈固定于撥叉軸31上且一端連接于止轉軸33;該撥叉32隨雙向氣缸21的右活塞桿23在水平方向同步移動。該止轉軸33水平設置于箱體1內部且匹配位于撥叉軸31上方,其水平穿過該撥叉32的上端并與該撥叉32的上端滑動配合;該止轉軸33的軸向一端固定連接于箱體1的裝配壁11。軸向另一端連接于箱體1的右側壁并通過安裝在端部上的止轉軸堵蓋331軸向固定。

該滑移齒輪組件4安裝于該箱體1內部且匹配位于該撥叉組件3一側,其包括花鍵軸41、第一滑移齒輪42、第二滑移齒輪43、第三滑移齒輪44和第四滑移齒輪45。其中,該花鍵軸41水平設置于該箱體1內側,其一端通過第一軸承411連接于箱體1的裝配壁11,另一端通過第二軸承412連接于箱體1的右側壁且端部通過對應固定在箱體1右側外壁上的花鍵軸右端堵蓋413罩住;該花鍵軸右端堵蓋413、M20頂絲414配以止退壓緊螺釘415匹配固定在第二軸承412的外圈右側端,使第二軸承412的外圈軸向固定。該第一滑移齒輪42、第二滑移齒輪43和第三滑移齒輪44通過U型鍵從左往右依次安裝于該花鍵軸41上;該第一滑移齒輪42左部沿圓周徑向開設有的滑槽;該撥叉32的另一端與第一滑移齒輪42左部的滑槽左、右內槽壁滑動配合;該第四滑移齒輪45通過平鍵和螺釘連接于第二滑移齒輪43的左端外部;該第一滑移齒輪42、第二滑移齒輪43、第三滑移齒輪44和第四滑移齒輪45組成一體成為移動副,并在花鍵軸41上被該撥叉組件3的撥叉32軸向同步移動到位(低速擋)。當第一滑移齒輪42、第二滑移齒輪43、第三滑移齒輪44和第四滑移齒輪45在花鍵軸41上被撥叉32軸向向左同步移動到位時(高速擋),信號感應軸25與位于傳感器支架12左側的接近傳感器13軸向位置重合,數控系統接到位于傳感器支架12左側的接近傳感器13到位信號,數控系統即自動執行下一段程序。

該輸入軸組件5安裝于該箱體1內側且匹配位于滑移齒輪組件4一側,其包括輸入軸51、輸入軸軸承52、第一輸入齒輪53、第二輸入齒輪54和輸入皮帶輪55。

其中,該輸入軸51水平設置于該箱體1內側,其左端穿過箱體1的左側壁并向箱體1外側伸出,中段軸體穿過箱體1的裝配壁11,右端與箱體1的右側壁連接且端部通過對應固定在箱體1右側外壁上的輸入軸右端堵蓋和M20頂絲和薄型壓蓋將軸承外圈軸向固定;該輸入軸51的左端與箱體1的左側壁之間通過一對輸入軸軸承52(2個)連接,中段軸體通過一個輸入軸軸承52與箱體1的裝配壁11連接,右端與箱體1的右側壁之間通過一個輸入軸軸承52連接。該第一輸入齒輪53和第二輸入齒輪54從左往右依次匹配安裝在位于箱體1的裝配壁11與右側壁之間的輸入軸51的軸體上:同時,該輸入軸51位于第一輸入齒輪53軸向左端與箱體1的裝配壁11之間的軸體上還套設有隔套56,該輸入軸51位于第一輸入齒輪53軸向右端與第二輸入齒輪54軸向左端之間的軸體上套設有另一隔套56,該輸入軸51位于第二輸入齒輪54軸向右端與箱體1的右側壁之間的軸體上也套設有一個隔套56。該第一輸入齒輪53與該滑移齒輪組件4的第一滑移齒輪42匹配嚙合,第二輸入齒輪54與該滑移齒輪組件4的第二滑移齒輪43匹配嚙合。該輸入皮帶輪55匹配安裝于該輸入軸51伸出箱體1外側的左端,其通過皮帶與外部變頻主電機的動力輸出端匹配連接。

該輸出軸組件6安裝于該箱體1內側且匹配位于滑移齒輪組件4另一側,其包括輸出軸61、第一輸出齒輪62、第二輸出齒輪63和第三輸出軸齒輪64;其中,該輸出軸61水平穿設于該箱體1內側且為空心軸結構,該輸出軸61內側沿軸向匹配安裝有回轉油缸拉桿611,該輸出軸61的右端穿過箱體1的右側壁且穿出端安裝有普通卡盤連接法蘭612或液壓卡盤連接法蘭613,該輸出軸61的左端穿過箱體1的左側壁且穿出端安裝有回轉油缸連接法蘭614,該輸出軸61通過回轉油缸連接法蘭614匹配連接有回轉油缸8,該輸出軸61的左端位于箱體1左側內部的軸體上安裝有第三輸出軸齒輪64;該第一輸出齒輪62和第二輸出齒輪63從左往右依次匹配安裝于該輸出軸61右側軸體上;該第一輸出齒輪62與該滑移齒輪組件4的第四滑移齒輪45匹配嚙合;該第二輸出齒輪63與該滑移齒輪組件4的第三滑移齒輪44匹配嚙合。當換高速擋時,數控系統指令外部變頻電機、皮帶使該輸入軸組件5的輸入皮帶輪55帶動輸入軸51進入30rpm的±30°轉動,以便第一滑移齒輪42、第二滑移齒輪43、第三滑移齒輪44和第四滑移齒輪45順利嚙入第一輸入齒輪53、第二輸入齒輪54、第一輸出齒輪62和第二輸出齒輪63。

該雙向轉子泵7匹配設置在靠近輸入軸組件5的輸入皮帶輪55一側箱體內部,其動力輸出端安裝有編碼器軸71;該編碼器軸71一端通過軸承連接于箱體1的左部(即箱體1的左側壁及左側內部的延伸壁),另一端與該雙向轉子泵7的動力輸出端匹配連接;該編碼器軸71上匹配安裝有編碼器軸齒輪72并通過編碼器軸齒輪72與該輸出軸61左端軸體上的第三輸出軸齒輪匹配嚙合。

本實用新型的換擋原理:

本實用新型數控機床齒輪變速箱在數控系統指令下換檔到20-320rpm的低速擋位時,撥叉組件3的撥叉32撥動第一滑移齒輪42、第二滑移齒輪43、第三滑移齒輪44和第四滑移齒輪45同步向右移動,輸入軸51上的第二輸入齒輪54與花鍵軸41上的第二滑移齒輪43實現第一級減速,花鍵軸41上的第三滑移齒輪44與輸出軸61的第二輸出齒輪63實現第二級減速,實現了齒輪副的低速擋傳動,20-320rpm的轉速由外部變頻主電機按數控系統的數控程序指令實現。

本實用新型數控機床齒輪變速箱在數控系統指令下換檔到320-1600rpm的高速擋位時,撥叉組件3的撥叉32撥動第一滑移齒輪42、第二滑移齒輪43、第三滑移齒輪44和第四滑移齒輪45同步向左移動,輸入軸51上的第一輸入齒輪53與花鍵軸41上的第一滑移齒輪42實現第一級變速,花鍵軸41上的第四滑移齒輪45與輸出軸61的第一輸出齒輪62實現第二級變速,實現了齒輪副的高速擋傳動,320-1600rpm的轉速由外部變頻主電機按數控系統的數控程序指令實現。

本實用新型結構設計簡單、合理,能有效機床的加工效率,且保證了機床加工精度,使用性能穩定、可靠且性價比高,能產生良好的社會效益。

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