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专利号: 2014103935152
申请人: 西华大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 机床;其他类目中不包括的金属加工
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种具有在线检测与修正加工功能的环面蜗杆加工机床,包括床身,在床身上设有主轴单元和加工单元,主轴单元包括用于顶持待加工环面蜗杆的驱动顶针和尾座顶针,加工单元用于加工环面蜗杆齿面,其特征在于:还包括检测单元和控制单元,检测单元与加工单元分别位于待加工环面蜗杆两侧;

所述检测单元包括ZC向伺服电机、XC向伺服电机、测头纵托板、测头立柱、带测微功能的测头、长度光栅和圆光栅,测头纵托板滑动安装在床身上,测头立柱滑动安装在测头纵托板上,测头安装在测头立柱顶部,测头与待加工环面蜗杆中心轴线位于同一水平面上,ZC向伺服电机通过丝杆传动机构带动测头纵托板沿ZC向移动,XC向伺服电机通过丝杆传动机构带动测头立柱沿XC向移动,在床身与测头纵托板之间安装长度光栅用于测量测头纵托板沿ZC向的实时位移,在测头纵托板与测头立柱之间安装长度光栅用于测量测头立柱沿XC向的实时位移,圆光栅安装在驱动顶针与床身之间,用于测量待加工环面蜗杆的实时转动角位移;

所述控制单元包括齿面加工上位机和检测上位机,检测上位机中包括有测量数据处理单元、误差分析单元和修正加工单元,齿面加工上位机用于控制主轴单元和加工单元,检测上位机中的测量数据处理单元读取检测单元测量的实际环面蜗杆齿面数据并将数据传递给误差分析单元,误差分析单元对实际环面蜗杆齿面数据与理论环面蜗杆齿面数据进行分析并进行误差溯源处理,修正加工单元获得误差溯源处理结果并对加工参数进行修正,将修正数据传递给加工上位机。

2.根据权利要求1所述的具有在线检测与修正加工功能的环面蜗杆加工机床,其特征在于:主轴单元包括主轴电机、驱动顶针、鸡心夹和尾座顶针,主轴电机与驱动顶针连接,并通过轴承定位固定在床身的床头箱上,床身的尾座上对应驱动顶针设有尾座顶针,待加工环面蜗杆被顶持在驱动顶针与尾座顶针之间,并通过鸡心夹由驱动顶针带动绕A向转动,驱动顶针与床身的床头箱之间安装圆光栅,其光栅测头固定在床身上,光栅尺固定在驱动顶针上。

3.根据权利要求1所述的具有在线检测与修正加工功能的环面蜗杆加工机床,其特征在于:加工单元包括Z向伺服电机、X向伺服电机、B向伺服电机、横托板、纵托板、工作台和加工头,纵托板滑动安装在床身上,横托板滑动安装在纵托板顶部,Z向伺服电机通过丝杆传动机构带动纵托板沿Z向移动,X向伺服电机通过丝杆传动机构带动横托板沿X向移动,B向伺服电机通过蜗轮蜗杆带动工作台沿B向水平旋转,工作台与蜗轮轴连接,加工头安装在工作台顶面。

4.根据权利要求3所述的具有在线检测与修正加工功能的环面蜗杆加工机床,其特征在于:加工头包括底座、加工刀具、转轴、转轴支架、三相异步电机、V型带和倾角伺服电机,底座固定在工作台上,转轴支架两端转动安装在底座上,倾角伺服电机固定在底座上,其驱动轴与转轴支架连接,转轴支架上安装转轴,转轴的一端安装加工刀具,另一端通过V型带由三相异步电机带动旋转,三相异步电机固定在转轴支架上。

5.根据权利要求4所述的具有在线检测与修正加工功能的环面蜗杆加工机床,其特征在于:所述加工刀具为盘状砂轮或为指状砂轮或为盘状铣刀或为指形铣刀。

6.根据权利要求4所述的具有在线检测与修正加工功能的环面蜗杆加工机床,其特征在于:所述加工刀具为平面状或为渐开面状或为圆柱面状或为圆锥面状。

7.利用上述权利要求1-6任一项所述的机床加工环面蜗杆的方法,其步骤如下:

a.利用主轴单元将待加工环面蜗杆顶持在驱动顶针与尾座顶针之间;

b.加工上位机控制加工单元加工环面蜗杆齿面;

c.在加工环面蜗杆齿面的同时,测头对环面蜗杆齿面数据进行测量,检测单元测量测头的ZC向实时位移、XC向实时位移、待加工环面蜗杆的实时转动角位移以及测头的微动量;

d.检测上位机中的测量数据处理单元读取检测单元测得的实时数据,从而获得实际环面蜗杆齿面数据,并将数据传递给误差分析单元,误差分析单元对实际环面蜗杆齿面数据与理论环面蜗杆齿面数据进行分析并进行误差溯源处理,修正加工单元获得误差溯源处理结果并对加工参数进行修正,将修正数据传递给加工上位机,加工上位机根据修正后的加工参数对待加工环面蜗杆进行加工;

e.重复上述步骤c、d,直到环面蜗杆齿面加工满足精度要求。

8.根据权利要求7所述的加工环面蜗杆的方法,其特征在于:b步骤中,加工上位机控制主轴单元中的主轴电机工作以及加工单元中的Z向伺服电机、X向伺服电机、B向伺服电机工作,进行四轴联动,进而实现对待加工环面蜗杆的齿面加工。

9.根据权利要求7所述的加工环面蜗杆的方法,其特征在于:c步骤中,检测上位机控制检测单元中的ZC向伺服电机和XC向伺服电机工作,使测头接触加工出的齿面并测量测头的微动量,长度光栅测量出测头ZC向实时位移和XC向实时位移,圆光栅测量出待加工环面蜗杆的实时转动角位移。