齿轮加工机床，例如插齿机，被作为传统机床提供来利用旋转工具在 齿轮坯料上执行齿轮加工。当使用这种类型的齿轮加工机床时，通过使旋 转刀具(旋转工具)与旋转工件相互啮合然后使所述刀具在工件的轴向上 往复运动来将工件(齿轮坯料)成型成所需的齿轮形状。
刀具的往复运动是通过使与该刀具连接的主轴在其轴向上的运动来 实现的，所述主轴在其轴向上的运动是通过使曲柄机构运动来实现的。但 是，由于主轴的内力等，主轴的这种往复运动在机床中产生了振动。所述 振动可能会对加工精度造成负面影响。因此，作为对传统齿轮加工机床中 的这种振动的一种对策，在曲柄机构的曲柄轴的外周面上设有平衡块(见 专利文献1)。
传统齿轮加工机床能够改变刀具往复运动的行程宽度以便于处理不 同表面宽度的工件。行程宽度的改变自然是通过由主轴的往复运动造成的 振动的大小的改变来完成的。因此，各种齿轮加工机床设有减振机构以根 据行程宽度来容易地调节平衡块的重量(见专利文献2-4)。
专利文献1：日本实用新型申请公开公报No.sho 60-45640
专利文献2：日本已审实用新型公报No.sho 58-35386
专利文献3：日本实用新型申请公开公报No.sho 61-97643
专利文献4：日本实用新型申请公开公报No.sho 61-97644

【本发明要解决的问题】
当要将工件成型成斜齿轮时，必须将主轴扭转以便于导程能够与螺旋 角对应。因此，主轴以与工件要被成型成的斜齿轮的规格相对应的预定螺 旋角执行扭转(盘旋)运动。主轴在其往复运动期间一直执行的扭转运动 产生了可分布到主轴的扭转运动上的内力。
但是在传统的减振机构的设计中没有将处于由平衡块达到的力平衡 中的主轴的扭转运动考虑在内。因此，当工件成型成斜齿轮时，确实可能 没有实现减振。
本发明的目的是解决上面提到的问题。因此，本发明的主题是提供一 种齿轮加工机床的减振机构，该减振机构通过选择最佳的平衡块来在斜齿 轮的齿轮加工中减小机械振动。
【解决问题的装置】
一种根据要解决上述问题的第一发明的用于齿轮加工机床的减振机 构，是一种用于在齿轮坯料上使用连接到主轴的旋转工具执行齿轮加工的 齿轮加工机床的减振机构，通过曲柄机构使所述主轴往复运动，该减振机 构的特征在于包括：
平行于曲柄机构的曲柄轴布置的第一平衡轴和第二平衡轴，第一平衡 轴和第二平衡轴以和曲柄轴的速度相同的速度与曲柄轴同步转动，第一平 衡轴在与曲柄轴的转动方向相反的方向上转动，第二平衡轴在与曲柄轴的 转动方向相同的方向上转动；
主平衡块，可拆卸地连接到曲柄轴上以便减小主轴轴向上的振动；以 及
副平衡块，可拆卸地连接到第一和第二平衡轴上以便减小与主轴的轴 向垂直的方向上的振动，其特征在于：
主平衡块和副平衡块是基于主轴的行程宽度和基于将在齿轮坯料中 成型的螺旋角来选择的。
一种根据要解决上述问题的第二发明的用于齿轮加工机床的减振机 构，是根据第一发明的齿轮加工机床的减振机构，特征在于：
所述主平衡块包括：
前侧平衡块，该前侧平衡块具有从关于曲柄轴的中心偏心地支撑的主 轴的相位偏置180°的相位；以及
后侧平衡块，该后侧平衡块具有从所述前侧平衡块的相位偏置180° 的相位以便解决在曲柄轴的轴向上、在主轴的质量中心的位置与前侧平衡 块的质量中心的位置之间由所述偏置造成的不平衡。
一种根据要解决上述问题的第三发明的用于齿轮加工机床的减振机 构，是根据第一发明和第二发明的任一个的用于齿轮加工机床的减振机 构，特征在于：
所述副平衡块设置在曲柄轴的轴向上、与曲柄轴的轴向上的主轴的质 量中心的位置相同的位置。
【发明效果】
根据本发明的用于齿轮加工机床的减振机构，通过在选择每个平衡块 时将主轴根据要被在齿轮坯料中成型的螺旋角的扭转运动考虑在内确实 可以减小机械振动。
附图说明
图1是图示了根据本发明的一个实施方式的用于齿轮加工机床的减 振机构的正视图。
图2是沿着图1的箭头线A-A的截面视图。
图3是减振机构的基本结构图。
图4是图示减振机构的基本原理的正视图。
图5是图示减振机构的基本原理的顶视图。

下面将参照附图详细描述根据本发明的用于齿轮加工机床的减振机 构。图1是图示了根据本发明的一个实施方式的用于齿轮加工机床的减振 机构的正视图。图2是沿着图1的箭头线A-A的截面视图。图3是减振机 构的基本结构图。图4是图示减振机构的基本原理的正视图。图5是图示 减振机构的基本原理的顶视图。
装备有图1-3示出的减振机构的齿轮加工机床是一种将工件W成型成 例如斜齿轮的插齿机。注意图中的X轴、Y轴和Z轴是三个彼此垂直交叉 的轴。X轴方向是沿着机床的水平宽度的方向，Y轴方向是沿着机床的水 平长度的方向，Z轴方向是竖直方向。
如图1-3所示，所述齿轮加工机床包括立柱11。主轴电机12利用支 架13连接到立柱11的上表面。设有齿轮箱14以便于与主轴电机12相对。
在齿轮箱14内部，曲柄轴15、平衡轴16和17被可转动地支撑以便 于彼此平行排列。齿轮18、19和20分别设置在曲柄轴15、平衡轴16和 17上。曲柄轴15上的齿轮18与平衡轴16上的齿轮19啮合，同时平衡轴 16上的齿轮19与平衡轴17上的齿轮20啮合。
齿轮18和齿轮20彼此在Y轴方向偏置。因此，齿轮18和齿轮19甚 至在这些齿轮18和20转动时也不会彼此干涉。此外，齿轮18、19和20 的每两个之间的传动比设置成1比1，以便于曲柄轴15和平衡轴16和17 均以相同的速度转动。具体地说，当曲柄轴15转动时，该转动被传递到 平衡轴16，平衡轴16的转动然后被传递到平衡轴17。在这种情况下，曲 柄轴15和平衡轴16彼此在相反的方向转动，而曲柄轴15和平衡轴17在 相同的方向转动。此外，当曲柄轴15转过θ角时，平衡轴16和17也均 转过θ角。
机动化带轮21设置在主轴电动机12的输出轴上。带轮22设置在曲 柄轴15的后端上。齿轮皮带23环绕在机动化带轮21与带轮22周围。
连杆25利用曲柄销24支撑在曲柄轴15的前端上。曲柄销24的位置 自曲柄轴15的中心偏置距离S，也就是连杆25关于曲柄轴15是偏心支撑 的。连杆25的底端支撑在设置在主轴26的底端上的未图示出的球面支座 上。刀具T可拆卸地连接到主轴26的前端。
主轴26穿过圆柱形导向构件27，并且由该导向构件27的内圆周面支 撑。因此受支撑的所述主轴26能够滑动。在所述导向构件27的内圆周表 面上形成有凹槽(未图示)以便于对应于工件W要被成型成的斜齿轮的 螺旋角。形成在主轴26的外圆周表面上的接合部(未图示)与所述凹槽 接合。因此，当主轴26在导向构件27的内部滑动时，主轴26执行对应 于工件W要被成型成的斜齿轮的螺旋角的扭转(盘旋)运动。
转动台28可转动地支撑在与立柱11相对的位置上。工件W利用未 图示出的连接夹具可拆卸地连接到所述转动台28的上表面上。
质量是mB2的主平衡块41可拆卸地连接到曲柄轴15的前端侧，同时 质量是mB1的主平衡块42可拆卸地连接到15曲柄轴的后端侧。所述主平 衡块41基本是半圆形的形状。所述主平衡块41在Y轴方向上设置在所述 连杆25的内侧上，主平衡块41的相位自曲柄销24的相位偏置180°。此 外，主平衡块42也基本是半圆形的形状。所述主平衡块42在Y轴方向上 设置在带轮22的外侧上，主平衡块42的相位与曲柄销24的相位相同， 也就是主平衡块42的相位自主平衡块41的相位偏置180°。
质量是mS2的副平衡块43可拆卸地连接到平衡轴16的前端，同时质 量是mS1的副平衡块44可拆卸地连接到平衡轴16的后端。此外，质量是 mS2的副平衡块45可拆卸地连接到平衡轴17的前端，同时质量是mS1的 副平衡块46可拆卸地连接到平衡轴17的后端。这些副平衡块43-46基本 是半圆形的形状。副平衡块43和45的相位自副平衡块44和46的相位分 别偏置180°。
因此，为了利用刀具T切割工件W，转动主轴电机12，主轴电机12 的转动经由齿轮皮带23传递以便于使曲柄轴15转动。曲柄轴15的转动 使连杆25转动。连杆25的转动使主轴26在Z轴方向上往复运动2S的行 程宽度。在这种情况下，主轴26在导向构件27内部滑动。因此，与转动 的工件W啮合的转动的刀具T往复运动比工件W的表面宽度更长的行程 宽度，刀具T执行对应于工件要具有的螺旋角的扭转运动。以这种方式利 用刀具T来切割工件W。
顺便地，当曲柄轴15转动时，平衡轴16和17也转动。当mrev表示 用于主轴26的行程调节的可运动质量，而且M表示和往复运动部等价的 质量时，用于行程调节的可运动质量mrev与和往复运动部等价的质量M之 间的在Z轴方向上的移动不平衡设计成是通过连接质量为mB2的主平衡块 41和质量为mB1的主平衡块42来解决的。此外，尽管质量为mB2的主平 衡块41与质量为mB1的主平衡块42之间在X轴方向上的移动不平衡大于 用于行程调节的可运动质量mrev，但是所述移动不平衡设计成通过连接副 平衡块43和45与副平衡块44和46来解决，所述副平衡块43和45每个 具有质量mS2，副平衡块44和46每个具有质量mS1。顺便地，主轴26的 质量中心的位置与主平衡块41的质量中心的位置通过它们的连接结构在 曲柄轴15的轴向(Y轴方向)上彼此偏置。不过，曲柄轴15的轴向上的 平衡可以通过在与连接主平衡块41的侧面相对的侧面上连接主平衡块42 来达到。
随后，当平衡块41-46被选择时，或者当质量mB1、mB2、mS1和mS2 被设定时，X轴方向上和Y轴方向上的力以及关于X轴和Z轴的转矩需 要被平衡，其中考虑了主轴26的与将在工件W中成型的螺旋角对应的扭 转运动。换言之，所述平衡需要在必须考虑等价于往复运动部的质量M的 条件下达到，因为等价于往复运动部的质量M不仅仅是连杆25的质量与 主轴26的质量的简单相加，而且主轴26的扭转运动的等价质量应当被考 虑进去。
现在假定图3-5示出的：
mB1，mB2：主平衡块的质量，
mS1，mS2：副平衡块的质量，
M：等价于往复运动部的质量，
mrev：用于主轴的行程调节的可运动质量，
θ：转动角(rad)
ω：转动角速度(rad/s)＝(d/dt)θ，
S：主轴行程宽度/2，
L：主轴的质量中心在Y轴方向上的偏置量，
h1：Y轴方向上从X轴到主平衡块的距离，
hS1，hS2：Y轴方向上从X轴到副平衡块的距离，
RB1，RB2：主平衡块的转动半径(到质量中心的距离)，
RS1，RS2：副平衡块的转动半径(到质量中心的距离)，
h：连杆的长度，
G：连杆的质量中心，
a，b：从连杆的端部到质量中心的距离。
此外，等价于往复运动部的质量M可以由下面的数学表达式(1) 给出。
【公式1】
M＝mg+mgr+mgc＝mg+I·(2π/Lg)2+mc·b/h    (1)
其中：
mg：主轴的往复运动部的质量(包括刀具T等)，
mgr：在成型斜齿轮时等价于主轴扭转运动的质量，
mgc：连杆分配到移动部上的质量部分，
I：主轴围绕Z轴转动的转动惯性矩，
Lg：主轴对应于斜齿轮的螺旋角的导程，
mc：连杆的质量。
那么，在Z轴方向上的力的平衡、在X轴方向上的力的平衡、关于Z 轴的转矩的平衡以及关于X轴的转矩的平衡可以由如下的数学表达式(2) -(5)来表达。
【公式2】
(M+mrev)·ω2·S·cosθ+mB1·ω2·RB1·cosθ＝mB2·ω2·RB2·cosθ        (2)
2mS1·ω2·RS1·sinθ+2mS2·ω2·RS2·sinθ+mB1·ω2·RB1·sinθ
+mrev·ω2·S·sinθ＝mB2·ω2·RB2·sinθ                                (3)
mrev·ω2·S·L·sinθ+2mS2·ω2·RS2·hS2·sinθ
-mB1·ω2·RB1·h1·sinθ-2mS1·ω2·RS1·hs1·sinθ＝0                   (4)
mB1·ω2·RB1·h1·cosθ＝(M+mrev)·ω2·S·L·cosθ                      (5)
此外，上面给出的数学表达式(2)-(5)可以分别由下面的数学表达 式(2)′-(5)′表达。
【公式3】
(M+mrev)·S+mB1·RB1＝mB2·RB2                                            (2)′
2mS1·RS1+2mS2·RS2+mB1·RB1+mrev·S＝mB2·RB2                             (3)′
mrev·S·L+2mS2·RS2·hS2-mB1·RB1·h1-2mS1·RS1·hS1＝0                  (4)′
mB1·RB1·h1-(M+mrev)·S·L＝0                                            (5)′
正如上面已经表示过的，可以设定质量mB1、mB2、mS1和mS2以便于 满足上面给出的数学表达式(2)′-(5)′。
注意副平衡块43和45在Y轴方向上的位置可以定位在与主轴26的 质量中心在Y轴方向上的位置相同的位置上。换言之，就是使hS2＝L。因 此，每个副平衡块44和46的质量ms1可以永久地制造成零，以便于不再 需要设置副平衡块44和46。因此，可以获得更简单的减振机构的结构， 可以更容易选择平衡块。
正如到目前为止已经描述过的，根据本发明的齿轮加工机床的减振机 构，当为了将工件W加工成斜齿轮而选择平衡块41-46时，X轴方向上和 Y轴方向上的力以及关于X轴和关于Z轴的转矩被平衡，其中考虑了主轴 26对应于将在工件W上成型出的螺旋角的扭转运动。具体地说，当工件 W被成型成斜齿轮时，主轴26根据对应于将在工件W上成型出的螺旋角 的导程(角度)Lg往复运动。质量mB1、mB2、mS1和mS2被设定(计算) 因此来选择平衡块41-46，其中考虑了等价于主轴26的扭转运动的质量 (mgr)。因此，可以确实减小机床中产生的振动。
本发明可以应用在当主轴的行程宽度改变时能够细微地调节连接的 平衡块的位置的齿轮加工机床的减振机构上。