[实用新型]力矩电机直驱铣齿主轴箱

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种齿轮机械加工设备，特别涉及一种圆柱齿轮数控铣齿机的力矩电机直驱铣齿主轴箱。

背景技术

大型圆柱齿轮广泛应用于矿山、冶金、化工等行业的机械传动，是非常重要的机械制造基础件。传统的大型圆柱齿轮加工方式通常采用滚削或插削，效率很低。近年来随着数控技术、刀具技术等相关领域的技术发展，利用数控成形铣齿机铣削大齿轮的工艺逐步被推广应用。数控成形铣齿机配置镶有不重磨刀片的成形盘铣刀，利用无瞬心包络法直接将齿形铣削成形，是一种高效率的大型齿轮加工机床。该机床由床身、立柱、数控转台和主轴箱等几个主要部件组成，要求整机具备高刚度、高可靠性，能够适应连续工作制下的强力切削负载。

数控铣齿机的主轴箱是机床极其重要的一个组成部件，它不仅决定了齿轮铣削过程的动力参数，而且其自身精度和刚度很大程度上影响齿轮成形铣削的精度。常见的铣齿机主轴箱均采用齿轮传动结构，即通过伺服主轴电机、减速齿轮传动后驱动成形盘铣刀实现旋转主运动。齿轮传动的主轴箱存在以下几个问题：

采用齿轮传动的主轴箱为了满足小直径内齿圈的铣削，同时受制于盘铣刀直径制约，其箱体结构强度和齿轮强度在设计过程中往往被削弱。另一方面，由于强力铣齿是一个断续切削的过程，切削力幅值大、变化范围大，且随着铣齿过程表现出较强的非对称性和周期性。因此，强力铣齿的负载特性容易造成主轴箱产生谐振，形成盘铣刀在铣削过程的让刀，从而影响了齿轮铣削的精度和表面粗糙度。

主轴箱中采用了多级斜齿轮传动，传动链长，对主轴箱的各齿轮安装孔、各孔之间的中心距及形位公差要求极高，制造困难，成本高。在实际生产过程中，由于齿轮箱体、齿轮、传动轴等多个中间环节的制造误差，造成传动系统产生较大的累积反向间隙，齿轮之间无法形成有效地预载。齿轮铣削过程中的高频激振负载作用在具有反向间隙及无预载的齿轮柔性体上，极容易使得这种带间隙的双线滞回系统产生强烈非线性振荡，从而产生极大的噪声污染，并降低了工件的加工精度及表面粗糙度。另外，由于强烈振荡形成的强力冲击使齿轮表面载荷严重集中，容易产生局部应力过高，导致齿面点蚀损坏，缩短了主轴箱的使用寿命。

发明内容

针对齿轮传动的主轴箱存在整体结构刚性差、噪音大、齿轮易点蚀，加工表面有振纹等技术问题，本实用新型提出了一种基于力矩电机、同步带传动的力矩电机直驱铣齿主轴箱。这种主轴箱利用同步带的传动特性有效地克服了齿轮传动主轴箱存在的问题，其具体技术方案如下：

一种力矩电机直驱铣齿主轴箱，包括低速大扭矩力矩电机1、主动同步带轮轴3、第一主动同步带轮4、第二主动同步带轮8、主轴箱体9、电机支架21、第一同步带10、第二同步带20、盘形铣刀11、被动同步带轮轴14和刀杆15，所述低速大扭矩力矩电机1与主动同步带轮轴3连接，主动同步带轮轴3的两端分别设有第一主动同步带轮4和第二主动同步带轮8，第一主动同步带轮4和第二主动同步带轮8设置在主轴箱体9内，第一主动同步带轮4和第二主动同步带轮8分别和第二同步带20和第一同步带10连接，第一主动同步带轮4和第二主动同步带轮8连接被动同步带轮轴14，被动同步带轮轴14内设有刀杆15，刀杆15上设有盘形铣刀11。

所述低速大扭矩力矩电机1通过联轴器2与主动同步带轮轴3连接。

所述主动同步带轮轴3上设有第一带轮轴轴承5和第二带轮轴轴承7，第一带轮轴轴承5和第二带轮轴轴承7外部设置带轮轴支架6。

所述被动同步带轮轴14上设有内轴承盖12和外轴承盖18。

所述被动同步带轮轴14上设有内唇形密封13和外唇形密封17。

所述被动同步带轮轴14上设有锁紧螺母16和主轴轴承19。

所述第一同步带10和第二同步带20之间设有皮带张紧组件22。

所述盘形铣刀11与工件23接触。

力矩电机驱动的铣齿主轴箱包括主轴箱体、带水冷的力矩电机及电机支架、双边同步带传动系统、皮带张紧系统、主轴支承结构、盘形铣刀等几个主要组成部分。各个部分的具体技术方案分述如下：

主传动系统方案：主传动系统将力矩电机转速和转矩通过中间环节传递到盘形铣刀上，实现齿轮铣削主运动。其传动链路为：大扭矩直驱力矩电机——大同步带轮——圆弧齿同步带——小同步带轮——主轴——盘形铣刀。

整体铸钢的象鼻式箱体：利用ZG270-500铸钢一次性将主轴箱体整体铸造成形，箱体呈倒U字形，包括与垂直进给拖板连接的后部过度部分，安装刀盘的前部支撑结构，以及连接箱体前后部分的中间过渡箱体。