阅读说明：本技术 谐波减速器齿轮光学加工机床 (Harmonic reducer gear optical processing machine tool ) 是由 陈灿华 马新全 赖锦康 许新生 张艳菁 于 2019-09-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种谐波减速器齿轮光学加工机床,其包括工作平台、微调模组、冷却液容置箱、冷却液循环装置、刀具、夹具及安装于工作平台的气浮旋转台和刀具移动机构,微调模组安装于气浮旋转台上,冷却液容置箱和夹具均安装于微调模组的输出端,且夹具内置于冷却液容置箱,借由气浮旋转台的旋转带动夹具上的工件旋转,刀具安装于刀具移动机构的输出端,借由微调模组的移动调整刀具与夹具上的工件之间的相对位置,刀具在刀具移动机构的驱动下移动以铣磨夹具上的工件,冷却液循环装置与冷却液容置箱连通并持续通入冷却液冷却刀具。本发明的谐波减速器齿轮光学加工机床能提高制造精度、提高制造效率、减摩延寿、提高可靠性和减少成本。(The invention discloses a harmonic reducer gear optical processing machine tool which comprises a working platform, a fine adjustment module, a cooling liquid containing box, a cooling liquid circulating device, a cutter, a clamp, an air floatation rotating platform and a cutter moving mechanism, wherein the air floatation rotating platform and the cutter moving mechanism are arranged on the working platform, the fine adjustment module is arranged on the air floatation rotating platform, the cooling liquid containing box and the clamp are both arranged at the output end of the fine adjustment module, the clamp is arranged in the cooling liquid containing box, a workpiece on the clamp is driven to rotate by the rotation of the air floatation rotating platform, the cutter is arranged at the output end of the cutter moving mechanism, the relative position between the cutter and the workpiece on the clamp is adjusted by the movement of the fine adjustment module, the cutter is driven by the cutter moving mechanism to move so as to mill the workpiece on the clamp, and the. The harmonic reducer gear optical processing machine tool can improve the manufacturing precision, improve the manufacturing efficiency, reduce friction, prolong the service life, improve the reliability and reduce the cost.)

谐波减速器齿轮光学加工机床

技术领域

本发明涉及谐波减速器生产领域，尤其涉及一种谐波减速器齿轮光学加工机床。

背景技术

在国际工业4.0和我国工业制造2025激烈竞争背景下，国内精密加工企业和自动化设备研发企业纷纷研发谐波减速器，其中谐波减速器柔轮和刚轮加工是关键技术之一，难度大、投资大和风险高，对于小模数超高精密齿轮的加工，往往通过进口小模数超精密滚齿机、插齿机、全系列滚齿刀和插齿刀、超精密工装夹具、磨齿机等等来实现齿轮的制造，然而进口难度大制约了对谐波减速器的研发。

谐波减速器柔轮和刚轮的加工关键困难是：尺寸种类多(5、8、11、14、17、20、25、32、40...)，减速比多(30、50、80、100、120、160)，齿形变化大(渐开线齿形、P齿形、S齿形、圆弧齿形…)，模数从0.1到0.8，齿数从60到300多，尺寸精度要求1μm以下，表面粗糙度0.2μm以下，因此，如何提高制造精度、提高制造效率、减摩延寿、提高可靠性和减少成本等问题成为了谐波减速器的加工关键，然而，现有的生产的技术无法满足现有的生产需求。

因此，亟需一种谐波减速器齿轮光学加工机床来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种谐波减速器齿轮光学加工机床，其能提高制造精度、提高制造效率、减摩延寿、提高可靠性和减少成本。

为实现上述目的，本发明提供了一种谐波减速器齿轮光学加工机床，其包括工作平台、微调模组、冷却液容置箱、冷却液循环装置、刀具、用于夹持工件的夹具及安装于所述工作平台的气浮旋转台和刀具移动机构，所述微调模组安装于所述气浮旋转台上，所述冷却液容置箱和夹具均安装于所述微调模组的输出端，且所述夹具内置于所述冷却液容置箱，借由所述气浮旋转台的旋转带动所述夹具上的工件旋转，所述刀具安装于所述刀具移动机构的输出端，借由所述微调模组的移动调整所述刀具与所述夹具上的工件之间的相对位置，所述刀具在所述刀具移动机构的驱动下移动以铣磨所述夹具上的工件，所述冷却液循环装置与所述冷却液容置箱连通并通入冷却液冷却所述刀具。

较佳地，所述刀具移动机构包括X轴气浮式进给模组和Z轴气浮式进给模组，所述X轴气浮式进给模组安装于所述工作平台，所述Z轴气浮式进给模组安装于所述X轴气浮式进给模组的输出端，所述Z轴气浮式进给模组在所述X轴气浮式进给模组的驱动下沿所述工作平台的X轴方向移动，所述刀具安装于所述Z轴气浮式进给模组的输出端，所述刀具在所述Z轴气浮式进给模组的驱动下沿所述工作平台的Z轴方向移动。

具体地，所述X轴气浮式进给模组包括第一驱动器、第一移动座、第一气浮导轨及与所述第一驱动器电性连接的第一编码器，所述第一气浮导轨和第一驱动器安装于所述工作平台，所述第一移动座滑动地设于所述第一气浮导轨且所述第一移动座还安装于所述第一驱动器的输出端，所述第一移动座与所述Z轴气浮式进给模组连接，所述第一驱动器通过驱使所述第一移动座沿所述工作平台的X轴方向移动以带动所述Z轴气浮式进给模组沿所述工作平台的X轴方向移动。

具体地，所述Z轴气浮式进给模组包括第二驱动器、第二移动座、第二气浮导轨及与所述第二驱动器电性连接的第二编码器，所述第二气浮导轨和第二驱动器安装于所述第一移动座，所述第二移动座滑动地设于所述第二气浮导轨且所述第二移动座还安装于所述第二驱动器的输出端，所述第二移动座与所述刀具连接，所述第二驱动器通过驱使所述第二移动座沿所述工作平台的Z轴方向移动以带动所述刀具沿所述工作平台的Z轴方向移动。

较佳地，所述刀具为金刚石刀具。

较佳地，所述微调模组包括滑移底板、安装板、X轴千分尺微调器和Y轴千分尺微调器，所述滑移底板沿所述工作平台的X轴方向滑动地安装于所述气浮旋转台上，所述X轴千分尺微调器安装于所述气浮旋转台，且所述滑移底板安装于所述X轴千分尺微调器的输出端，借由所述X轴千分尺微调器的伸缩调节所述滑移底板的位置，所述安装板沿所述工作平台的Y轴方向滑动地安装于所述滑移底板上，所述Y轴千分尺微调器安装于所述滑移底板，且所述安装板安装于所述Y轴千分尺微调器的输出端，借由所述Y轴千分尺微调器的伸缩调节所述安装板的位置，所述夹具安装于所述安装板上。

较佳地，所述冷却液循环装置包括冷却液泵站、进液管、回液管和设于所述进液管的液压泵，所述进液管的一端与所述冷却液泵站连通，所述进液管的另一端伸入所述冷却液容置箱且具有用于喷洒冷却液的喷嘴，所述回液管的一端与所述冷却液容置箱的底部连通，所述回液管的另一端与所述冷却液泵站连通。

较佳地，所述冷却液容置箱包括冷却液箱体、第一盖板和第二盖板，所述冷却液箱体内开设有用于存储冷却液的冷却液槽，所述第一盖板和第二盖板均与所述冷却液箱体枢接，所述第一盖板和第二盖板盖于所述冷却液槽的槽口处，所述第一盖板开设有可供所述刀具伸入的通孔。

较佳地，所述工作平台为大理石平台。

较佳地，所述的谐波减速器齿轮光学加工机床还包括气浮减震座，所述气浮减震座安装于所述工作平台的底部。

与现有技术相比，本发明的谐波减速器齿轮光学加工机床通过将微调模组、冷却液容置箱、冷却液循环装置、气浮旋转台和刀具移动机构结合在一起，微调模组安装于气浮旋转台上，冷却液容置箱安装于微调模组的输出端，夹具内置于冷却液容置箱，借由微调模组的移动调整刀具与夹具上的工件之间的相对位置，从而实现加工前的对刀工序，微调模组的设置能够实现工件的精确定位校准，进而提高加工的精确度；气浮旋转台的旋转带动夹具上的工件旋转，从而实现工件转动一个齿的角度，以实现齿间加工的快速切换，利用气浮旋转台摩擦小的特性能够实现高精度的齿数圆周分隔，从而提高加工的精确度；刀具安装于刀具移动机构的输出端，刀具在刀具移动机构的驱动下移动以铣磨工件，刀具移动机构可使得刀具实现高速进给，实现高尺寸精度和低表面粗糙度，再配合上冷却液循环装置不断对刀具和加工区域进行冷却，不仅降低刀具铣磨时的热影响，以符合光学冷加工的加工条件，而且能够有效保护刀具的使用寿命和精度。综上，本发明的谐波减速器齿轮光学加工机床能够自动实现对刀、铣磨、齿间切换及冷却保护等多个工序，并能够提高制造精度、提高制造效率、减摩延寿、提高可靠性和减少成本。

附图说明

图1是本发明的谐波减速器齿轮光学加工机床的立体结构示意图。

图2是本发明的谐波减速器齿轮光学加工机床在隐藏壳体和显示器后的立体结构示意图。

图3是图2中的谐波减速器齿轮光学加工机床在沿纵向剖切后的平面结构示意图。

图4是图3中A处的局部放大图。

图5是本发明的谐波减速器齿轮光学加工机床的冷却液循环结构示意图。

图6是本发明的谐波减速器齿轮光学加工机床中的微调模组的立体结构示意图。

图7是图6中沿箭头C所指方向投影后的平面结构示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1至图3，本发明的提供一种谐波减速器齿轮光学加工机床100，可用于对杯型和礼帽型谐波减速器之齿轮的加工，谐波减速器齿轮光学加工机床100包括工作平台1、气浮旋转台2、微调模组3、冷却液容置箱4、冷却液循环装置5、刀具6、刀具移动机构7、气浮减震座8、机柜9、显示器10和用于夹持工件的夹具11，工作平台1为大理石平台，但不限于此，气浮减震座8承载于机柜9上，气浮减震座8安装于工作平台1的底部，气浮减震座8分别支撑于大理石平台的四角处，从而将机床振动、地面无序和振动误差降低至最低，以将对工件制造的精度影响降低至接近零，从而提高工件加工的整体精确度，工作平台1上设有用于安装气浮旋转台2的支架组件1a，气浮旋转台2通过该支架组件1a安装于工作平台1上，微调模组3安装于气浮旋转台2上，微调模组3的输出端设有安装法兰31，冷却液容置箱4通过该安装法兰31安装于微调模组3的输出端，夹具11内置于冷却液容置箱4且夹具11通过安装法兰31安装于微调模组3的输出端，冷却液容置箱4可用于容纳冷却液，由于夹具11内置于冷却液容置箱4，故当冷却液容置箱4内存放有冷却液，夹具11部分浸泡于冷却液中，气浮旋转台2的旋转连动微调模组3的旋转，从而间接使得冷却液容置箱4及冷却液容置箱4内的夹具11旋转，换句话说，借由气浮旋转台2的旋转带动夹具11上的工件旋转，从而实现工件转动一个齿的角度，以实现齿间加工的切换，气浮旋转台2内置有超高精密旋转编码器，气浮旋转台2的设置能够实现高精度的齿数圆周分隔，从而提高加工的精确度，利用气浮旋转台2具有高速度和高精度的特点，使得刀具6的旋转达到微米级的超高精度分度；刀具移动机构7安装于工作平台1上，刀具6安装于刀具移动机构7的输出端，刀具6还伸入冷却液容置箱4，微调模组3通过微小的移动带动冷却液容置箱4以及冷却液容置箱4内的夹具11的移动，换句话说，可借由微调模组3的移动调整刀具6与夹具11上的工件之间的相对位置，从而实现加工前的对刀工序，微调模组3的设置能够实现工件的精确定位校准，进而提高加工的精确度，刀具6在刀具移动机构7的驱动下移动以铣磨工件，冷却液循环装置5与冷却液容置箱4连通并持续通入冷却液冷却刀具6，刀具移动机构7可使得刀具6实现高速进给，实现高尺寸精度和低表面粗糙度，再配合上冷却液循环装置5不断对刀具6和加工区域进行冷却，不仅降低刀具6铣磨时的热影响，以符合光学冷加工的加工条件，而且能够有效保护刀具6的使用寿命和精度；刀具6为金刚石刀具，刀具6预先做成仿形齿形，刀具6由于采用金刚石，当刀具6每次进给微米加工量时，这对加工零件的切削力非常小，即使工件采用较低精密度的夹具11，工件最终的加工表面的变形依旧非常小，表面粗糙度低，使得工件加工牙齿表面达到透镜效果，无需进行研磨处理，表面的硬度可以达到HRC60～65，大大提高了齿轮的耐磨性能及使用寿命，本发明的谐波减速器齿轮光学加工机床100通过将微调模组3、冷却液容置箱4、冷却液循环装置5、气浮旋转台2、刀具6和刀具移动机构7结合在一起，这样就能够对杯型和礼帽型谐波减速器之齿轮采用光学冷加工的工艺进行加工，使得因铣磨加工所造成的加工变形降到极低，加工后的零件表面达到镜面，从而满足谐波减速器齿轮超高精度的加工要求。较优的是，夹具11为三爪夹盘组件，但不限于此。更为具体地，如下：

请参阅图2至图4，刀具移动机构7包括X轴气浮式进给模组71和Z轴气浮式进给模组72，X轴气浮式进给模组71安装于工作平台1，Z轴气浮式进给模组72安装于X轴气浮式进给模组71的输出端，Z轴气浮式进给模组72在X轴气浮式进给模组71的驱动下沿工作平台1的X轴方向移动(X轴、Y轴和Z轴方向如图2所示)，刀具6安装于Z轴气浮式进给模组72的输出端，刀具6在Z轴气浮式进给模组72的驱动下沿工作平台1的Z轴方向移动，从而实现刀具6在工作平台1的X轴和Z轴方向的移动，铣磨时，X轴气浮式进给模组71驱动刀具6沿工作平台1的X轴方向进给一个微小的进给量，然后，Z轴气浮式进给模组72驱动刀具6沿工作平台1的Z轴方向进给一个齿形的长度行程，从而铣磨出一个齿，由于X轴气浮式进给模组71和Z轴气浮式进给模组72均为气浮式装置，利用X轴气浮式进给模组71和Z轴气浮式进给模组72具有高速度和高精度的特点，使得刀具6的进给精确度可以达到微米级的进给，从而使得工件加工牙齿表面达到透镜效果，无需进行研磨处理以达到光学冷加工技术的标准。具体地，X轴气浮式进给模组71包括第一驱动器711、第一移动座712、第一气浮导轨713及第一编码器(图未示)，第一编码器与第一驱动器711电性连接，从而实现第一驱动器711高精度运行，第一气浮导轨713和第一驱动器711安装于工作平台1，第一移动座712沿工作平台1的X轴方向滑动地设于第一气浮导轨713，第一移动座712还安装于第一驱动器711的输出端，第一移动座712与Z轴气浮式进给模组72之间通过螺纹连接，第一驱动器711通过驱使第一移动座712沿工作平台1的X轴方向移动，以带动Z轴气浮式进给模组72沿工作平台1的X轴方向移动，第一气浮导轨713能够有效减少第一移动座712移动时所受到的摩擦力，从而提高第一移动座712的位置精确度，进而使得刀具6在X轴方向上的进给动作达到较高的精确度。Z轴气浮式进给模组72包括第二驱动器721、第二移动座722、第二气浮导轨723及第二编码器，第二编码器与第二驱动器721电性连接，从而实现第二驱动器721高精度运行，第二气浮导轨723和第二驱动器721安装于第一移动座712，第二移动座722沿工作平台1的Z轴方向滑动地设于第二气浮导轨723且第二移动座722还安装于第二驱动器721的输出端，第二移动座722与刀具6之间通过螺纹连接，第二驱动器721通过驱使第二移动座722沿工作平台1的Z轴方向移动以带动刀具6沿工作平台1的Z轴方向移动，第二气浮导轨723能够有效减少第二移动座722移动时所受到的摩擦力，从而提高第二移动座722的位置精确度，进而使得刀具6在Z轴方向上的进给动作达到较高的精确度。

请参阅图6至图7，微调模组3包括滑移底板32、安装板33、X轴千分尺微调器34和Y轴千分尺微调器35，滑移底板32沿工作平台1的X轴方向滑动地安装于气浮旋转台2上，X轴千分尺微调器34通过螺纹连接的方式安装于气浮旋转台2，且滑移底板32安装于X轴千分尺微调器34的输出端，借由X轴千分尺微调器34的伸缩调节滑移底板32的位置，安装板33沿工作平台1的Y轴方向滑动地安装于滑移底板32上，Y轴千分尺微调器35通过螺纹连接的方式安装于滑移底板32，且安装板33安装于Y轴千分尺微调器35的输出端，借由Y轴千分尺微调器35的伸缩调节安装板33的位置，安装法兰31设于安装板33上，冷却液容置箱4和夹具11均通过安装法兰31安装于安装板33上，在对刀和调试的过程中，由于设置了X轴千分尺微调器34和Y轴千分尺微调器35，使用千分表能够精确地检查刀具6与工件之间在X轴方向和Y轴方向上的位置偏差，根据偏差的大小，调整微米级别的X轴千分尺微调器34和Y轴千分尺微调器35，按照微米级微调量进行调整直到合乎精加工定位精度的的要求。具体的，滑移底板32向X轴千分尺微调器34延伸形成连接块321，连接块321为凸块结构，连接块321与X轴千分尺微调器34的输出端连接，连接块321在X轴千分尺微调器34的驱动下移动以带动滑移底板32滑动，安装板33向Y轴千分尺微调器35延伸形成固定块331，固定块331为凸块结构，固定块331与Y轴千分尺微调器35的输出端连接，固定块331在X轴千分尺微调器34的驱动下移动以带动安装板33滑动，换句话说，X轴千分尺微调器34和Y轴千分尺微调器35共同驱动安装板33移动，从而实现精确对刀。

请参阅图2以及图5，冷却液循环装置5包括冷却液泵站51、进液管52、回液管53和液压泵54，冷却液用于带走热量，冷却液泵站51设于机柜9的一侧，冷却液泵站51存放有冷却液，冷却液泵站51用于供给、回收和过滤冷却液，冷却液由纯净水和抗氧化剂等共同组成，冷却液泵站51内具有过滤装置(图未示)，从而实现冷却液的不断循环利用，液压泵54设于进液管52，进液管52的一端与冷却液泵站51连通，进液管52的另一端伸入冷却液容置箱4且具有用于喷洒冷却液的喷嘴56，冷却液由液压泵54从冷却液泵站51抽出，且冷却液通过进液管52并由喷嘴56喷洒至刀具6及工件的加工区域，实现冷却；回液管53的一端与冷却液容置箱4的底部连通，回液管53的另一端与冷却液泵站51连通，回液管53处设置有电磁阀55，当冷却液容置箱4内所存储的液体到达一定的阀值时，回液管53连通，冷却液容置箱4的液体通过回液管53回收至冷却液泵站51，工作时，冷却液不断通入至加工区域从而实现稳定的冷却(冷却液的流动路径如图5中箭头B所指方向)。

请参阅图2以及图4，冷却液容置箱4包括冷却液箱体41、第一盖板42和第二盖板43，冷却液箱体41内开设有用于存储冷却液的冷却液槽411，夹具11位于冷却液槽411内，第一盖板42和第二盖板43均与冷却液箱体41枢接，第一盖板42和第二盖板43共同遮盖于冷却液槽411的槽口处，第一盖板42开设有可供刀具6伸入的通孔421，由于第一盖板42和第二盖板43与冷却液箱体41枢接，从而实现第一盖板42和第二盖板43的转动，工作时，第一盖板42和第二盖板43盖于冷却液槽411，从而有效避免外界环境对加工的影响，而生产者可利用第一盖板42和第二盖板43的转动打开冷却液箱体41，从而达到观察冷却液槽411的情况或者进行对刀，结构简单且使用方便。

结合附图1至图7，对本发明的谐波减速器齿轮光学加工机床100的工作原理进行详细描述，如下：

将工件安装于夹具11上并开始对刀和调试，借由X轴千分尺微调器34的伸缩和Y轴千分尺微调器35的伸缩调节安装板33的位置，从而间接调节刀具6与工件之间的相对位置以完成对刀工序，冷却液由液压泵54从冷却液泵站51抽出，且冷却液通过进液管52并由喷嘴56不断喷洒至刀具6及工件的加工区域，实现冷却；X轴气浮式进给模组71驱动刀具6沿工作平台1的X轴方向进给一个微小的进给量，然后，Z轴气浮式进给模组72驱动刀具6沿工作平台1的Z轴方向进给一个齿形的长度行程，从而铣磨出一个齿，气浮旋转台2的旋转带动夹具11上的工件旋转，从而实现工件转动一个齿的角度，以实现齿间加工的快速切换，以此类推，直至所有齿以此顺序高速高精度地进行铣磨，直至加工完成所有加工任务，刀具6退刀，取出成品。

通过将微调模组3、冷却液容置箱4、冷却液循环装置5、气浮旋转台2和刀具移动机构7结合在一起，微调模组3安装于气浮旋转台2上，冷却液容置箱4安装于微调模组3的输出端，夹具11内置于冷却液容置箱4，借由微调模组3的移动调整刀具6与夹具11上的工件之间的相对位置，从而实现加工前的对刀工序，微调模组3的设置能够实现工件的精确定位校准，进而提高加工的精确度；气浮旋转台2的旋转带动夹具11上的工件旋转，从而实现工件转动一个齿的角度，以实现齿间加工的快速切换，利用气浮旋转台2摩擦小的特性能够实现高精度的齿数圆周分隔，从而提高加工的精确度；刀具6安装于刀具移动机构7的输出端，刀具6在刀具移动机构7的驱动下移动以铣磨工件，刀具移动机构7可使得刀具6实现高速进给，实现高尺寸精度和低表面粗糙度，再配合上冷却液循环装置5不断对刀具6和加工区域进行冷却，不仅降低刀具6铣磨时的热影响，以符合光学冷加工的加工条件，而且能够有效保护刀具6的使用寿命和精度。综上，本发明的谐波减速器齿轮光学加工机床100能够自动实现对刀、铣磨、齿间切换及冷却保护等多个工序，并能够提高制造精度、提高制造效率、减摩延寿、提高可靠性和减少成本。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。