一种大型圆盘零件齿面切割加工设备.pdf

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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410705353.1 (22)申请日 2014.11.26 B23K 26/38(2014.01) B23K 26/08(2014.01) B23K 37/04(2006.01) B23K 26/70(2014.01) (71)申请人韦湘宜 地址吉林省长春市南关区卫星路7186号长 春理工大学研究生院南校区 (72)发明人韦湘宜 孙珊 韦三平 (54) 发明名称 一种大型圆盘零件齿面切割加工设备 (57) 摘要 本发明实施例公开了一种大型圆盘零件齿面 切割加工设备，涉及机械技术领域。该装置所述设 备包括：工件、回转轴座、至少一个螺。

2、栓、转臂、螺 钉、弹簧垫圈、电机支架、平键、半联轴器、减速箱、 同步齿形带、弹簧；工作台、螺母、激光组、辅助支 撑轮、吸盘支架、吸盘轴、电磁吸盘、驱动轮组、定 位销组、辅助支撑轮架、皮带轮、电机。本发明解决 了现有技术通过工件转动切割制造大型齿轮，造 成的转动力矩大、效率的功率大，并由此造成的工 作效率较低的技术问题，提高了大型齿轮的制造 效率。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图6页 (10)申请公布号 CN 104384725 A (43)申请公布日 2015.03.04 CN 104384725 A 1/1。

3、页 2 1.一种大型圆盘零件齿面切割加工设备，其特征在于，所述设备包括：工件、回转轴 座、至少一个螺栓、转臂、螺钉、弹簧垫圈、电机支架、平键、半联轴器、减速箱、同步齿形带、 弹簧；工作台、螺母、激光组、辅助支撑轮、吸盘支架、吸盘轴、电磁吸盘、驱动轮组、定位销 组、辅助支撑轮架、皮带轮、电机；所述工件为固定结构且所述工件中心区域为通孔结构设 计；所述工件的中心设有转臂支座；所述转臂的第一端与所述转臂支座连接；所述转臂的 第二端与安装有所述激光组连接；所述转臂支座设有所述回转轴座；所述转臂与所述电动 机连接，并根据所述电机的带动围绕所述工件的中心旋转运动；所述回转轴座与第一螺栓 连接；所述回转轴座。

4、通过所述第一螺栓与所述转臂的第一端固定连接；第一平键与所述半 联轴器连接；所述半联轴器与第二螺栓连接；所述第一平键、所述半联轴器以及所述第二 螺栓组成的连接结构的第一端与所述电机支架连接；所述齿形带与所述减速箱连接；所述 减速箱位于所述第一平键、所述半联轴器以及所述第二螺栓组成的连接结构的第二端；所 述激光组位于所述工作台的内侧；所述工作台上安装有螺钉；所述辅助支撑轮用于支撑所 述工作台与所述转臂组组成的结构；所述吸盘支架与所述吸盘轴弯折连接；所述吸盘轴与 所述电磁吸盘连接；所述弹簧垫圈位于所述螺钉与螺栓的连接处；所述驱动轮组位于所述 减速箱的另一侧；所述定位销组与所述驱动轮组平行设置且连接于。

5、本体结构；所述辅助支 撑轮架与所述辅助支撑轮通过螺钉连接；所述皮带轮与所述平键连接；所述半联轴器与所 述电机连接。 2.根据权利要求1所述的一种大型圆盘零件齿面切割加工设备，其特征在于，所述回 转转轮以橡胶面支撑在所述工件上；所述橡胶面用于使所述回转转轮带动所述动转臂在所 述工件上滚动。 3.根据权利要求1或2所述的一种大型圆盘零件齿面切割加工设备，其特征在于，所 述转臂为可拆卸式拼接结构；所述可拆卸式拼接结构用于根据不同直径的工件调整转臂长 度。 4.根据权利要求1-3任一所述的一种大型圆盘零件齿面切割加工设备，其特征在于， 所述电动机的转动力矩能克服回转转轮与工件之间产生的滚动摩擦力矩。 。

6、5.根据权利要求1-4任一所述的一种大型圆盘零件齿面切割加工设备，其特征在于， 所述转臂旋转预设角度到指定切割位置后，通过所属定位销进行定位；所述工件在激光切 割加工前已经分度，并钻好定位孔。 6.根据权利要求1-5任一所述的一种大型圆盘零件齿面切割加工设备，其特征在于， 所述切割工件厚度为6080mm，。 7.根据权利要求1-6任一所述的一种大型圆盘零件齿面切割加工设备，其特征在于， 所述转臂上安装有可以在x-y向运动的数控工作台，激光切割头安装在工作台上，通过编 程控制激光头的运动，用步进电机驱动工作台运动，从而可以切割出齿面。 权 利 要 求 书CN 104384725 A 1/4页 3。

7、 一种大型圆盘零件齿面切割加工设备 技术领域 0001 本发明涉及机械技术领域，尤其涉及一种大型圆盘零件齿面切割加工设备。 背景技术 0002 随着现代社会的工业化节奏的加快，人们对机械设备提出了越来越高的要求。等 离子、电子束、激光等特种加工技术融合了光、机、电、材料加工及检测等学科的复合型先进 制造技术，属于当前国内外科技界和产业界共同关注的热点。其中激光加工技术的发展非 常迅速，其应用的范围也日趋广泛，因而激光具有“未来制造系统的共同加工手段”、“万能 加工工具”的美誉，它与现代数控技术相结合构成的高效自动化加工设备，可以突破许多传 统制造方法无法实现的技术瓶颈，成为今后加工制造行业发展。

8、的趋势。 0003 在中小型机械设备中，所用圆盘类零件的直径一般不是很大，可采用车削加工、铣 削加工等加工方式进行加工，在普通机床上即可完成。若零件的直径较大，如大型船舶起重 机所用的大型圆盘类零件，有时直径可达(35)m，这就需要用一些较为大型的机床，或者 设计专用的加工设备对其进行加工。因此，对于此类型的零件，需要研制一种简单、高效、便 于操作的加工设备来完成零件的圆周及齿形等一些曲面的加工任务。以现有大型舰船使用 的大型齿轮为例，因其体积大、重量大，移动工件较为困难，大多设备都是工件转动进行切 割，因此需要的转动力矩大，消耗的功率大，工作效率低。 发明内容 0004 针对上述问题，本发明。

9、实施例提供一种大型圆盘零件齿面切割加工设备，旨在解 决现有技术通过工件转动切割制造大型齿轮，造成的转动力矩大、效率的功率大，并由此造 成的工作效率较低的技术问题。 0005 为实现上述目的，本发明实施例包括：工件、回转轴座、至少一个螺栓、转臂、螺钉、 弹簧垫圈、电机支架、平键、半联轴器、减速箱、同步齿形带、弹簧；工作台、螺母、激光组、 辅助支撑轮、吸盘支架、吸盘轴、电磁吸盘、驱动轮组、定位销组、辅助支撑轮架、皮带轮、电 机；所述工件为固定结构且所述工件中心区域为通孔结构设计；所述工件的中心设有转臂 支座；所述转臂的第一端与所述转臂支座连接；所述转臂的第二端与安装有所述激光组连 接；所述转臂支座。

10、设有所述回转轴座；所述转臂与所述电机连接，并根据所述电机的带动 围绕所述工件的中心旋转运动；所述回转轴座与第一螺栓连接；所述回转轴座通过所述第 一螺栓与所述转臂的第一端固定连接；第一平键与所述半联轴器连接；所述半联轴器与第 二螺栓连接；所述第一平键、所述半联轴器以及所述第二螺栓组成的连接结构的第一端与 所述电机支架连接；所述齿形带与所述减速箱连接；所述减速箱位于所述第一平键、所述 半联轴器以及所述第二螺栓组成的连接结构的第二端；所述激光组位于所述工作台的内 侧；所述工作台上安装有螺钉；所述辅助支撑轮用于支撑所述工作台与所述转臂组组成的 结构；所述吸盘支架与所述吸盘轴弯折连接；所述吸盘轴与所述电。

11、磁吸盘连接；所述弹簧 垫圈位于所述螺钉与螺栓的连接处；所述驱动轮组位于所述减速箱的另一侧；所述定位销 说 明 书CN 104384725 A 2/4页 4 组与所述驱动轮组平行设置且连接于本体结构；所述辅助支撑轮架与所述辅助支撑轮通过 螺钉连接；所述皮带轮与所述平键连接；所述半联轴器与所述电机连接。 0006 进一步地，所述回转转轮以橡胶面支撑在所述工件上；所述橡胶面用于使所述回 转转轮带动所述动转臂在所述工件上滚动。 0007 进一步地，所述转臂为可拆卸式拼接结构；所述可拆卸式拼接结构用于根据不同 直径的工件调整转臂长度。 0008 进一步地，所述电动机的转动力矩能克服回转转轮与工件之间产生。

12、的滚动摩擦力 矩。 0009 进一步地，所述转臂旋转预设角度到指定切割位置后，通过所属定位销进行定位； 所述工件在激光切割加工前已经分度，并钻好定位孔。 0010 进一步地，所述切割工件厚度为6080mm，。 0011 进一步地，所述转臂上安装有可以在x-y向运动的数控工作台，激光切割头安装 在工作台上，通过编程控制激光头的运动，用步进电机驱动工作台运动，从而可以切割出齿 面。 0012 与现有切割加工设备相比，本发明实施例提供了一种大型圆盘零件齿面切割加工 设备，通过工件、回转轴座、至少一个螺栓、转臂、螺钉、弹簧垫圈、电机支架、平键、半联轴 器、减速箱、同步齿形带、弹簧；工作台、螺母、激光组。

13、、辅助支撑轮、吸盘支架、吸盘轴、电磁 吸盘、驱动轮组、定位销组、辅助支撑轮架、皮带轮、电机的结构设计，解决了现有技术通过 工件转动切割制造大型齿轮，造成的转动力矩大、效率的功率大，并由此造成的工作效率较 低的技术问题，提高了大型齿轮的制造效率。 附图说明 0013 图1是本发明加工设备的转臂左侧结构示意图； 0014 图2是本发明加工设备的转臂右侧结构示意图； 0015 图3是本发明加工设备整体的侧视图； 0016 图4是中A向局部结构示意图； 0017 图5是本发明加工设备整体的俯视图 0018 图6是本发明实施例提供的一种工件的分度示意图； 0019 图7是本发明的工作流程示意图。 002。

14、0 图中：1、回转轴座；2、六角头螺栓；3、毛毡；4、转臂；5、内六角圆柱头螺钉；6、弹 簧垫圈；7、电机支架；8、平键；9、半联轴器1；10、六角头铰制孔用螺栓；11、平键；12、减速 箱；13、同步齿形带；14、内六角圆柱头螺钉；15、弹簧垫圈；16、圆柱螺旋压缩弹簧；17、工 作台；18、六角螺母；19、内六角螺钉；20、内六角圆柱头螺钉；21、激光组；22、辅助支撑轮； 23、吸盘支架；24、吸盘轴；25、电磁吸盘；26、内六角圆柱头螺钉；27、标准型弹簧垫圈；28、 内六角圆柱头螺钉；29、驱动轮组；30、标准型弹簧垫圈；31、内六角圆柱头螺钉；32、定位销 组；33、1型六角螺母；。

15、34、六角头螺栓；35、标准型弹簧垫圈；36、辅助支撑轮架；37、内六角 圆柱头螺钉；38、地脚螺钉；39、六角螺母；40、皮带轮1；41、普通型平键；42、皮带轮；43、普 通型平键；44、半联轴器2；45、六角螺母、46、电机。 说 明 书CN 104384725 A 3/4页 5 具体实施方式 0021 在对本发明实施例所述的技术方案做进一步说明之前，有必要对本发明实施例的 总体设计思路予以说明。应当理解，本发明实施例主要以齿轮加工为背景进行的设计，任何 遵循本发明实施例技术方案的设计思路均应在本申请文件的保护范围之内。本发明实施例 的总体设计思路主要包括以下内容： 0022 1)定位；。

16、为了保证加工过程中转臂与工件不发生相对转动，需要在转臂与工件之 间设置机械限位装置，并且要对分度进行准确分度定位。考虑到转臂较重，靠人推动转臂较 困难，本设备采用手持式遥控器的开关控制电机，可以使电机实现点动和连续转动，当操作 者目测定位销与定位孔对齐后，再手动将定位销插入工件的定位孔中实现定位。激光切割 出一个齿的齿面后，将销拔出，然后转臂再连续转动转过一个角度，定位时重复上述操作进 行对第二个齿形加工定位，直至完成整个圆周上的齿形加工。 0023 2)切割；设置x-y数控工作台，通过数控程序控制激光头的纵向与横向进给，完成 齿轮齿面的加工。设备中采用的是激光切割加工的方式，所以不产生切削力。

17、，不需要太大的 电机功率实现进给运动。 0024 3)转臂转动；由于转臂较长，为了减少转臂根部承受较大的转矩，设备在转臂的 前端设置了回转转轮用以支撑转臂，同时，回转转轮以橡胶面支撑在工件上，对转臂的转动 来说，电动机的转动力矩应能够克服滚动摩擦产生的力矩，所以，不要求电机具有较大的转 动力矩。 0025 通过采用上述激光切割、滚轮的设计方案，使设备所需求的电机的功率小，采用手 动安装拆卸定位销和遥控点动转动转臂的操作方式，使操作简单，整个方案合理，使设备的 结构简单且容易实现。 0026 下面结合附图对本发明实施例做进一步说明。 0027 如图1-2所示，图1-2为本发明实施例提供的一种大型。

18、圆盘零件齿面切割加工设 备，所述设备包括：工件、回转轴座、至少一个螺栓、转臂、螺钉、弹簧垫圈、电机支架、平键、 半联轴器、减速箱、同步齿形带、弹簧；工作台、螺母、激光组、辅助支撑轮、吸盘支架、吸盘 轴、电磁吸盘、驱动轮组、定位销组、辅助支撑轮架、皮带轮、电机；所述工件为固定结构且所 述工件中心区域为通孔结构设计；所述工件的中心设有转臂支座；所述转臂的第一端与所 述转臂支座连接；所述转臂的第二端与安装有所述激光组连接；所述转臂支座设有所述回 转轴座；所述转臂与所述电机连接，并根据所述电机的带动围绕所述工件的中心旋转运动； 所述回转轴座与第一螺栓连接；所述回转轴座通过所述第一螺栓与所述转臂的第一端。

19、固定 连接；第一平键与所述半联轴器连接；所述半联轴器与第二螺栓连接；所述第一平键、所述 半联轴器以及所述第二螺栓组成的连接结构的第一端与所述电机支架连接；所述齿形带与 所述减速箱连接；所述减速箱位于所述第一平键、所述半联轴器以及所述第二螺栓组成的 连接结构的第二端；所述激光组位于所述工作台的内侧；所述工作台上安装有螺钉；所述 辅助支撑轮用于支撑所述工作台与所述转臂组组成的结构；所述吸盘支架与所述吸盘轴弯 折连接；所述吸盘轴与所述电磁吸盘连接；所述弹簧垫圈位于所述螺钉与螺栓的连接处； 所述驱动轮组位于所述减速箱的另一侧；所述定位销组与所述驱动轮组平行设置且连接于 本体结构；所述辅助支撑轮架与所述。

20、辅助支撑轮通过螺钉连接；所述皮带轮与所述平键连 接；所述半联轴器与所述电机连接。 说 明 书CN 104384725 A 4/4页 6 0028 与现有切割加工设备相比，本发明实施例提供了一种大型圆盘零件齿面切割加工 设备，通过工件、回转轴座、至少一个螺栓、转臂、螺钉、弹簧垫圈、电机支架、平键、半联轴 器、减速箱、同步齿形带、弹簧；工作台、螺母、激光组、辅助支撑轮、吸盘支架、吸盘轴、电磁 吸盘、驱动轮组、定位销组、辅助支撑轮架、皮带轮、电机的结构设计，解决了现有技术通过 工件转动切割制造大型齿轮，造成的转动力矩大、效率的功率大，并由此造成的工作效率较 低的技术问题，提高了大型齿轮的制造效率。 。

21、0029 作为本发明实施例进一步改进，所述回转转轮以橡胶面支撑在所述工件上；所述 橡胶面用于使所述回转转轮带所述动转臂在所述工件上滚动。 0030 作为本发明实施例进一步改进，所述转臂为可拆卸式拼接结构；所述可拆卸式拼 接结构用于根据不同直径的工件调整转臂长度。 0031 作为本发明实施例进一步改进，所述电动机的转动力矩能克服滚动摩擦产生的力 矩。 0032 作为本发明实施例进一步改进，所述转臂旋转预设角度到指定切割位置后，通过 所属定位销进行定位；所述工件在激光切割加工前已经分度，并钻好定位孔。 0033 作为本发明实施例进一步改进，所述切割工件厚度约为6080mm。 0034 作为本发明实。

22、施例进一步改进，所述转臂上安装有可以在x-y向运动的数控工作 台，激光切割头安装在工作台上，通过编程控制激光头的运动，用步进电机驱动工作台运 动，从而可以切割出齿面。 0035 可选地，在一种可选的实施例中，请参考图5，图5为本实施例提供的一种工件分 度示意图，图5展示的为被加工的工件，为一个圆环，圆环已经进行了分度，上面打有精确 分度的定位孔。工件圆环的中心建有水泥台，水泥台平面要求保持水平，水泥台上通过地脚 螺钉固定底座，底座中装有轴承及转轴。将被加工工件放置在一定高度的水泥台上，以水泥 台的中心为工件的回转中心放置工件，用皮尺进行测量，调整好工件的位置，使工件的几何 中心与轴承的几何中心。

23、重合，工件由千斤顶进行支撑，围绕圆环一周有8个千斤顶将工件 抬起。以水平仪测试仪测试工件是否水平，通过调节千斤顶将工件调整为水平状态，安装转 臂，转臂与底座转轴垂直，所以转臂与工件平行。 0036 上面结合附图对本发明实施例进行了示例性描述，显然本发明实施例具体实现并 不受上述方式的限制，只要采用了本发明实施例的方法构思和技术方案进行的各种非实质 性的改进，或未经改进将本发明实施例的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本 发明实施例的保护范围之内。 说 明 书CN 104384725 A 1/6页 7 图1 说 明 书 附 图CN 104384725 A 2/6页 8 图2 说 明 书 附 图CN 104384725 A 3/6页 9 图3 说 明 书 附 图CN 104384725 A 4/6页 10 图4 说 明 书 附 图CN 104384725 A 10 5/6页 11 图5 说 明 书 附 图CN 104384725 A 11 6/6页 12 图6 图7 说 明 书 附 图CN 104384725 A 12 。