專利名稱：大型齒輪加工機械的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及機械加工行業的齒輪加工專用機械類別，特別是大直徑或超大圓形工件的內外齒加工機械，尤其適用于銑齒機。
背景技術：
目前齒輪加工行業應用最多主要有兩種形式:一個是仿形法，另一個是范成法或者叫展成發。對應的機械有滾齒機、插齒機、銑齒機，精度要求高的還有磨齒機。近階段國防、風電、隧道等領域對大直徑或超大直徑圓形工件內外齒加工機械的需求越來越多，而且加工精度越來越高。這些工件有一下特點:1、直徑大，如風電偏航軸承直徑3-7米，甚至更大；2、齒輪模數大，一般模數都在25以上；3、工件重量大，從幾噸至幾十噸。目前加工此類工件大多使用數控銑齒機，當面對大直徑或超大直徑工件時此類加工設備越來越不適用，而且存在以下缺陷:1、造價昂貴。關鍵控制設備多為進口，電機多為伺服電機、伺服驅動器等關鍵設備配合工作，才能完成整套控制流程。因此整臺設備造價偏高。2、部分零件加工難度大，精度高。回轉平臺部分為整套蝸桿減速傳動，蝸桿和蝸輪要求加工精密，渦輪直徑大，加工難度加大。最大的缺陷是，加工完一個齒槽后，通過中心分度的方法確定下一個齒槽的位置。當加工的工件直徑越大，渦輪減速機的尺寸越大，從而渦輪零部件的加工難度越大，否則就很難保證其加工精度。3、減速箱齒輪數量眾多，精密程度高，裝配復雜。經過一段時間使用后，最先出現故障的往往首先是齒輪箱。使用時間越長，齒輪間隙越大，從而加工精度越來越差。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種大型齒輪加工機械，能夠簡單、有效的實現對大型齒輪的加工，成本低廉，精度高，誤差小。本實用新型專利解決以上問題所采取的技術方案是:大型齒輪加工機械，包括床身2 ;位于床身2—側的立柱3、位于立柱3上的減速機構4、與減速機構4輸出端連接的銑齒刀5 ;以及安裝于床身2上的回轉工作平臺9，在回轉工作平臺9上安裝工裝7，在工裝7安裝加工工件6，回轉工作平臺9、工裝7、加工工件6同軸，(即回轉工作平臺9、工裝7、加工工件三者的圓心相同，工作時，同軸轉動)齒輪加工過程中，電動機帶動回轉工作平臺9轉動，工裝7、加工工件6產生相對于床身2的轉動，其特征在于:還設有弧長測距裝置，所述的弧長測距裝置位于與加工工件6同心圓的軌道上，通過測量和計算圓弧的長度來確定要加工的齒輪的距離和角度。換句話說:所述測距裝置的測量點位于與加工工件6同心圓的軌道上，通過測量和計算測量點所在的軌道圓弧的長度來確定要加工的齒的位置。[0016]進一步，所述的測量器具為量尺或為光電傳感器型光柵尺。具體的，在回轉工作平臺9外側設置摩擦輪10，摩擦輪10與轉軸11固定連接，轉軸11連接于床身2上，回轉工作平臺9的圓周與摩擦輪10接觸，實現回轉工作平臺9帶動摩擦輪10以轉軸11為中心在床身2上的旋轉，轉軸11還固定連接一圓盤形編碼盤8，盤形編碼盤8的圓周設置有“工”型發射接/收型一體式光電傳感器12，光電傳感器12的輸出連接脈沖計數器，光電傳感器12的脈沖通過脈沖計數器累計和顯示。工裝7的圓周與摩擦輪10接觸，實現工裝7帶動摩擦輪10以轉軸11為中心在床身2上的旋轉、計數。加工工件6的圓周與摩擦輪10接觸，實現加工工件6帶動摩擦輪10以轉軸11為中心在床身2上的旋轉、計數。更好的，圓盤形編碼盤8位于摩擦輪10上側。更好的，圓盤形編碼盤位于摩擦輪10上側。本實用新型的有益效果:將測距裝置的測量點放置于與工件同心圓的圓弧軌道上，通過計算圓弧弧長的長度，應用數學換算公式，即可準確的確定齒與齒的之間度數，從而精確定位齒輪加工位置。采用這種裝置，回轉工作平臺內傳動減速部分不需要精密傳動，只需保證整個平臺旋轉時保持水平即達到要求，齒輪加工難度大大減小。相比通過分度法確定齒與齒的之間度數要簡單、準確。對于大直徑或超大直徑的圓環行工件尤為實用，更能保證加工精度的要求。本實用新型涉及的摩擦輪、光電傳感器、脈沖計數器等組成了齒輪加工的定位，采用現有的基礎，實現同樣功能的情況下，回轉工作平臺內傳動減速部分不需要精密傳動，可以采用最普通的皮帶傳動，只需保證整個平臺旋轉時保持水平即達到要求，齒輪加工難度大大減小。同時脈沖的計數非采用齒輪的變比計算得出，消除了齒輪長久運行導致的積累誤差。本實用新型不需要伺服系統，更不需要采用進口設備，從而有效大幅降低整套機械設備的價格，有利的提高了市場競爭力。
圖1為本實用新型原理計算說明示意圖。圖2為本實用新型一種實施例的結構圖。圖3為本實用新型一種實施例編碼器放大示意圖。圖中:1、地面，2、床身，3、立柱，4、減速機構，5、銑齒刀，6、加工工件，7、工裝，8、圓盤形編碼盤，9、回轉工作平臺，10、摩擦輪，11、轉軸，12、光電傳感器。
具體實施方式
首先參照圖1的原理計算說明示意圖，說明一下齒輪加工的基本常識和數據。現有技術的定位方法是通過測定齒與齒之間的夾角來定位加工位置。通常，一個齒輪的設計圖紙中已經明確的表示出了輪廓尺寸、模數等重要數據參數，即使有些參數沒有標注，也可以通過已標注的數據從專業技術資料里查出更詳細的數據，如齒與齒之間的度數，從而可以計算出齒與齒之間的弧長。根據數學上的弧度計算公式計算，夾角乘以半徑為弧長。因此，通過測量和計算圓弧的長度，就可以確定要加工的齒之間的弧長距離和角度。因為弧長和半徑之比為夾角的角度，因此通過測量弧長的長度，就可以換算出夾角。例如，圖1中，要加工齒輪中心為0，弧ACE和弧BDF位于以O為圓心，半徑不同的同心圓上，則可以通過計算圓弧AC的長度即可準確確定齒與齒的之間度數。如要再提高精度，可通過加大與工件同心圓的半徑的方法，即通過測量BD之間的弧長即可精確定位。相比通過分度法確定齒與齒的之間度數要簡單、準確。測量點的運行軌道為同心圓，且測量點的運行軌道所在的同心圓與要加工的工件為同一個圓心。最終目的是實現測量點移動軌跡反映的距離應能夠直接或者間接反映要加工的工件齒與齒之間的距離。實際應用中，要加工的工件和測量點可以不在一個水平面上。如果加工的工件所在的平面和測量點所在的平面平行，應能夠實現測量點移動的距離反映要加工的工件齒與齒之間的距離。在此原理下設計的測距裝置均可很好的實現定位目的。應用中，具體加工齒輪的齒與齒之間的角度和弧長是已知固定的，加工完一個齒以后，工作平臺在動力驅動下旋轉，工件跟隨工作平臺轉動；測距裝置實時檢測齒的轉動位置和測量點的旋轉距離，在測量點所在的弧長旋轉移動的距離達到預設數值時，通過反饋控制系統，停止動力驅動，工作平臺停止，從而工件停留在規定位置上，然后開始加工。作為該原理應用的變通，如果能夠實現測量點移動的距離反映要加工的工件齒與齒之間的距離，那只要把測量點的移動軌跡距離測量出來，均可實現本實用新型的目的。本實用新型就是在這個原理指導下進行設計的。大型齒輪加工機械，安裝于平整堅實的地面之上，包括床身2 ;位于床身2 —側的立柱3、位于立柱3上的減速機構4、與減速機構4輸出端連接的銑齒刀5 ;以及與安裝于床身2上的回轉工作平臺9，在回轉工作平臺9上安裝工裝7，在工裝7安裝加工工件6，回轉工作平臺9、工裝7、加工工件6同心，電動機帶動回轉工作平臺9轉動，工裝7、加工工件6產生相對于床身2的轉動。工作時,首先由電動機(圖中未示出)旋轉，通過帶動減速箱4減速傳遞給銑齒刀5，從而產生切削動力，然后整個電動機、減速箱4沿著立柱3下移，完成一個齒槽的加工。接著電動機帶動回轉工作平臺9旋轉，通過設置于與加工工件6同心圓的軌道上的測距裝置，測量和計算圓弧的長度來確定要加工的齒輪的距離和角度，最后減速箱4帶動銑齒刀具上下往復再次完成下一個齒槽的加工。測量器具放置的位置必須滿足與工件同心圓的圓弧上，即測量器具放置的測量點所在的軌道和工件為同心圓，即圓心相同，半徑不同的同心圓軌道上，以保證夾角相同。所述的測距裝置包括測量器具，測量器具可以為量尺，即普通的尺子，或者所述的測量器具為光電傳感器型光柵尺。其作一定彎曲處理，呈圓弧形安裝在與加工工件6同心圓的軌道上的床身2上，具體的，在與加工工件6同心處設置一指針，指向量尺的刻度，以及，在與加工工件6同心處設置一撥桿，驅動光柵尺的滑動端，通過以上操作，可以測量出由回轉工作平臺9帶動旋轉加工工件6圓周轉動的距離。量尺或光柵尺可以作為一個完整圓周安裝，也可以安裝一段，此時需要對與加工工件6同心處設置一指針或撥桿進行調整。參照圖2和圖3，其為本實用新型采用圓盤形編碼盤和光電傳感器實現的一種實施例。在回轉工作平臺9外側設置摩擦輪10，摩擦輪10與轉軸11固定連接，轉軸11連接于床身2上，回轉工作平臺9的圓周與摩擦輪10接觸，實現回轉工作平臺9帶動摩擦輪10以轉軸11為中心在床身2上的旋轉，轉軸11還固定連接一圓盤形編碼盤8，盤形編碼盤8的圓周設置有“工”型發射接/收型一體式光電傳感器12，光電傳感器12的輸出連接脈沖計數器，光電傳感器12的脈沖通過脈沖計數器累計和顯示。脈沖計數器測算出要移動的弧長后，反饋至控制系統，控制回轉工作平臺9的轉動，進行下一個齒輪加工。工裝7的圓周與摩擦輪10接觸，實現工裝7帶動摩擦輪10以轉軸11為中心在床身2上的旋轉、計數。加工工件6的圓周與摩擦輪10接觸，實現加工工件6帶動摩擦輪10以轉軸11為中心在床身2上的旋轉、計數。圓盤形編碼盤8位于摩擦輪10上側。本實用新型在回轉工作平臺或工裝或加工工件外側設置摩擦輪，并且與摩擦輪接觸，實現其帶動摩擦輪以轉軸為中心在床身上的旋轉，從而實現設置于圓盤形編碼盤的光電傳感器的脈沖通過脈沖計數器累計和顯示，進而通過換算，就可得出很精確的一個光電傳感器的脈沖代表的實際長度，根據每個要加工的齒輪的要求，可以計算出相鄰齒要求轉過的脈沖數，確定加工位置，是本實用新型的巧妙實現方式。
權利要求1.大型齒輪加工機械，包括床身(2);位于床身(2)—側的立柱(3)、位于立柱(3)上的減速機構(4)、與減速機構(4)輸出端連接的銑齒刀(5);以及與安裝于床身(2)上的回轉工作平臺(9)，在回轉工作平臺(9)上安裝工裝(7)，在工裝(7)安裝加工工件(6)，回轉工作平臺(9)、工裝(7)、加工工件(6)同心、同軸，電動機帶動回轉工作平臺(9)轉動，工裝(7)、加工工件(6)產生相對于床身(2)的轉動，其特征在于:還設有弧長測距裝置。
2.根據權利要求1所述的大型齒輪加工機械，其特征在于:所述測距裝置的測量點位于與加工工件(6)同心圓的軌道上，通過測量和計算測量點所在的軌道圓弧的長度來確定要加工的齒的位置。
3.根據權利要求2所述的大型齒輪加工機械，其特征在于:所述弧長測距裝置為量尺或者光電傳感器型光柵尺。
4.根據權利要求2所述的大型齒輪加工機械，其特征在于: 在回轉工作平臺(9)外側設置摩擦輪(10)，摩擦輪(10)與轉軸(11)固定連接，轉軸(11)連接于床身⑵上，回轉工作平臺(9)的圓周與摩擦輪(10)接觸，實現回轉工作平臺(9)帶動摩擦輪(10)以轉軸(11)為中心在床身(2)上的旋轉，轉軸(11)還固定連接一圓盤形編碼盤(8)，盤形編碼盤(8)的圓周設置有“工”型發射接/收型一體式光電傳感器(12)，光電傳感器(12)的輸出連接脈沖計數器，光電傳感器(12)的脈沖通過脈沖計數器累計和顯示。
5.根據權利要求5所述的大型齒輪加工機械，其特征在于: 工裝(7)的圓周與摩擦輪(10)接觸，實現工裝(7)帶動摩擦輪(10)以轉軸(11)為中心在床身(2)上的旋轉、計數。
6.根據權利要求5所述的大型齒輪加工機械，其特征在于: 加工工件(6)的圓周與摩擦輪(10)接觸，實現加工工件(6)帶動摩擦輪(10)以轉軸(11)為中心在床身⑵上的旋轉、計數。
7.根據權利要求5所述的大型齒輪加工機械， 其特征在于: 圓盤形編碼盤(8)位于摩擦輪(10)上側。
專利摘要本實用新型提供一種大型齒輪加工機械，能夠簡單、有效的實現對大型齒輪的加工，成本低廉，精度高，誤差小。技術方案為設置有弧長測距裝置，通過測量和計算圓弧的長度來確定要加工的齒輪的距離和角度。通過計算圓弧弧長的長度，即可準確的確定齒與齒的之間度數，從而精確定位齒輪加工位置。采用這種裝置，傳動減速部分不需要精密傳動，只需保證整個平臺旋轉時保持水平即達到要求，齒輪加工難度大大減小。對于大直徑或超大直徑的圓環行工件尤為實用，更能保證加工精度的要求。
文檔編號B23F23/08GK203076717SQ201220625140
公開日2013年7月24日 申請日期2012年11月23日 優先權日2012年11月23日
發明者韓玉強 申請人:韓玉強