[发明专利]可重构齿轮复合加工中心

说明书

技术领域

本发明涉及一种齿轮加工机床，更具体地说涉及一种可重构齿轮复合加工中心，属于先进制造技术领域。 

背景技术

齿轮是机械行业的基础件，近几年，齿轮行业的下游产业蓬勃发展，包括汽车、工程机械、风电核电火电能源装置、轨道交通、机器人、航空航天及武器装备、船舶及海洋工程装备等；2007～2013七年中齿轮行业销售额一直保持大幅增长，截止2013年年产值突破2000亿元大关，但高效高精制齿机床仍基本依赖进口，而且硬质合金刀具、齿加工装备使用、加工工艺参数、齿轮检测装备等方面与发达国家的差距明显，产品的整体质量稳定性差，生产效率低，能耗高。 

齿轮的常用加工方式包括：成形铣齿、滚齿、插齿、剃齿、磨齿以及无瞬心包络铣削等；从毛坯到最终精加工的工序复杂，周期长，多个工序、多次装夹导致加工精度难以保证。而复合机床的最大特点是加工工序复合，一次装夹能够完成零件的多个甚至全部工序。齿轮绝对数量的大幅增加，加上硬齿面比率的不断攀升，导致硬齿面齿轮在双重因数增长的驱动下，磨齿加工的需求量在不断增加，国内的硬齿面比率仅为7％，约为国外硬齿面比率的一般左右，所以这种增长会延续很长时间。 

发明内容

本发明的目的在于解决上述现存问题，提供一种可重构齿轮复合加工中心， 是一种具有成形铣齿、展成滚齿、成形磨齿以及五轴联动铣削的复合加工机床，在机械、电气和软件方面均具有可重构的特性，一次装夹完成齿轮加工的多种工序，属于《数控技术与数字制造》和《切削加工工艺与设备》学科、先进制造技术领域。 

本发明的可重构齿轮复合加工中心属国内首创，除了能够成形铣齿、展成滚齿、成形磨齿以及五轴联动铣削的复合加工以外，还能够铣削或者磨削轴类、盘类零件的外圆和端面。该机床的突出优点在于：一台机床能够完成外齿圆柱直斜齿轮、螺旋齿轮、各类异型齿面以及自由曲面的粗精加工，而且机械、电气和软件各模块采用可重构设计方法，满足不同用户和不同工艺的要求；软齿面齿轮一次装夹完成所有工序，单价产品的加工效率提高100％以上，硬齿面齿轮加工效率提高30％以上，齿轮精加工精度达到GB3～7级，节约设备投入50％，减少厂房占地面积60％。 

本发明的技术方案如下： 

一种可重构齿轮复合加工中心，总体为立式布局，进给传动系统包括径向进给X轴系统、轴向进给Z轴系统、切向进给Y轴系统、螺旋角分度A轴系统、工作台分度C轴系统和后立柱辅助定位Z2轴系统，此外还包括刀具主运动SP1轴系统、金刚滚轮修整SP2轴系统、自动换刀系统和在线测量系统。 

所述的可重构齿轮复合加工中心，其特征是包括有床身1、立柱5、Z轴进给拖板9、Y轴进给拖板13、A轴分度台面15、回转工作台19和后立柱22；立柱5安装于床身1上，回转工作台19、金刚滚轮修整SP2轴系统和后立柱22固定于床身1上，Z轴进给拖板9安装于立柱5上，Y轴进给拖板13与Z轴进给拖板9相连，A轴分度台面15安装于Y轴进给拖板13之上，刀具主运动SP1轴系统与A轴分度台面15固定连接，在线测量系统固定于Y轴进给拖板13上，自动换刀系统固定在后立柱22上，后立柱辅助定位Z2轴系统与后立柱22相连； 

所述的径向进给X轴系统的传动链包括：X轴电机2、X轴滚珠丝杠3和立 柱5，所述X轴电机2通过X轴滚珠丝杠3与立柱5连接； 

所述的轴向进给Z轴系统的传动链包括：Z轴电机6、Z轴滚珠丝杠7和Z轴进给拖板9，Z轴电机6通过Z轴滚珠丝杠7与Z轴进给拖板9连接； 

所述的切向进给Y轴系统的传动链包括：Y轴电机10、Y轴滚珠丝杠11和Y轴进给拖板13，Y轴电机10通过Y轴滚珠丝杠11与Y轴进给拖板13连接； 

所述的螺旋角分度A轴系统的传动链包括：A轴电机14和A轴分度台面15，A轴电机14通过双导程精密蜗轮副连接A轴分度台面15； 

所述的工作台分度C轴系统为力矩电机直驱传动方式； 

上述5个进给系统均设有直线光栅或者圆光栅，构成高精度闭环控制。 

所述的后立柱辅助定位Z2轴系统的传动链包括：后立柱22和顶针支架装置23，后立柱22通过双向作用液压油缸连接顶针支架装置23。 

所述的刀具主运动SP1轴系统为电主轴直驱方式，带有位置反馈传感器； 

所述的金刚滚轮修整SP2轴系统的传动链包括：交流伺服电机28以及通过金刚轮主轴与交流伺服电机28连接的金刚滚轮29，半闭环控制方式；SP2轴在修整砂轮时使用，为单金刚轮修整方式。