CN103331633B - 直联式主轴同步打刀机构 - Google Patents

Abstract

直联式主轴同步打刀机构，它的打刀机构包括打刀驱动机构，打刀驱动机构能够让通过打刀臂摆动轴摆动连接在主轴座上的打刀臂做摆动，在打刀臂上转动连接有松刀轴承，松刀轴承压在松刀环的压刀面上，松刀环设置在直联式主轴内并可相对于直联式主轴做纵向运动，松刀环与拉杆连动，在拉杆外套接有碟形弹簧，拉杆的下端设置有卡爪，卡爪位于与刀具尾端相配的锥孔上部，在自动换刀机构内还设置有一个心轴，心轴的一端带动信号感应轮转动，沿信号感应轮的轴向设置有两个感应区，与这两个感应区分别相配的设置有第一接近开关和第二接近开关。

Description

直联式主轴同步打刀机构

技术领域

本发明涉及一种打刀机构，特别是一种直联式主轴同步打刀机构。

背景技术

传统的加工中心一般具有一套换刀系统，这个换刀系统主要利用一个能够旋转并伸缩的换刀臂来实现刀库与加工主轴之间的刀具对换，同时借助加工主轴内部的拉杆和卡爪结构，在换刀臂移动到加工主轴的刀具下方时，配合打刀轴的上下位移动作来实现夹紧或释放刀具，以达到换刀的目的。

其中换刀臂的旋转主要利用马达传动进行驱动，而主轴内打刀轴的纵向动作则依靠气压或液压缸驱动拉杆实现，这种传统的结构形式无法实现快速换刀的目的，原因是在换刀过程中，换刀臂需要先扣紧加工主轴上的刀具，加工主轴内的打刀轴才能够纵向位移实现松刀动作；也就是说换刀臂的扣刀与主轴的松刀并不是同时完成，而是有一个先后的顺序关系，这种动作并不是一个连续、无断点和顿点的动作，因此无法实现快速换刀。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在的上述不足，提出一种设计巧妙，布局合理，能够实现换刀臂扣紧刀具与主轴松夹刀同时进行并完成动作的目的，以实现快速、流畅、连续、无顿点换刀动作的直联式主轴同步打刀机构。

本发明的技术解决方案是：一种直联式主轴同步打刀机构，包括盘式刀库1和与之相配的自动换刀机构2，自动换刀机构2的底部设置有换刀臂3，换刀臂3能够在自动换刀机构2的作用下做伸出、旋转、回收的动作，与换刀臂3的一端相配的设置有打刀机构4，打刀机构4设置在主轴座5上，其特征在于：所述的打刀机构4包括打刀驱动机构6，打刀驱动机构6能够让通过打刀臂摆动轴19摆动连接在主轴座5上的打刀臂20做摆动，在打刀臂20上转动连接有松刀轴承21，松刀轴承21压在松刀环8的压刀面22上，松刀环8设置在直联式主轴7内并可相对于直联式主轴7做纵向运动，松刀环8与拉杆9连动，在拉杆9外套接有碟形弹簧10，拉杆9的下端设置有卡爪11，卡爪11位于与刀具12尾端相配的锥孔13上部，在自动换刀机构2内还设置有一个心轴14，心轴14的一端带动信号感应轮15转动，沿信号感应轮15的轴向设置有两个感应区，与这两个感应区分别相配的设置有第一接近开关16和第二接近开关17。

所述的打刀驱动机构6为一纵向设置的打刀气缸18。

所述的打刀驱动机构6包括一设置在心轴14另一端的凸轮23，与凸轮23相配的设置有摆臂24，摆臂24与凸轮23接触的部分为滚轮25，摆臂24的另一端铰接在摇臂26上，摇臂26的一端摆动连接在打刀机构4的壳体上，摇臂26的另一端则通过转轴与连杆27的顶端连接，连杆27的底端与打刀臂20上远离打刀臂摆动轴19的一端转动连接。

所述的打刀气缸18的工作端上设置有打刀杆28，在打刀臂20与打刀杆28相配的端头处设置有打刀滚轮29，靠近打刀滚轮29一端的打刀臂20下部还设置有复位弹簧30。

本发明同现有技术相比，具有如下优点：

本种结构形式的打刀机构，针对传统打刀机构需要换刀臂先将刀具扣住，然后打刀轴动作让卡爪送刀的动作过程所存在的：动作必须有先后顺序，造成换刀速度较慢，动作过程不流畅、存在顿点等问题，设计出一种利用信号感应轮和相配的接近开关的特殊结构，这种打刀机构能够根据信号感应轮的转动做出判断，并在换刀臂转动的过程中预先控制打刀轴做松刀的准备，当换刀臂运动到位、将主轴上的刀具扣紧时，主轴同时松刀，实现两个动作的无缝连接。这种打刀机构能够实现流畅、无停顿的换刀动作，是真正意义上的快速换刀，因此可以说它具备了多种优点，特别适合于在本领域中推广应用，其市场前景十分广阔。

附图说明

图1是本发明实施例的立体图。

图2是本发明实施例一的侧视图。

图3是本发明实施例一的剖视图。

图4是本发明实施例一心轴部分的剖视图。

图5是本发明实施例直联式主轴的剖视图。

图6是本发明实施例二的剖视图一。

图7是本发明实施例二运动状态一的主视图和侧视图。

图8是本发明实施例二运动状态二的主视图和侧视图。

具体实施方式

下面将结合附图说明本发明的具体实施方式。如图1至图8所示：一种直联式主轴同步打刀机构，包括盘式刀库1和与之相配的自动换刀机构2，自动换刀机构2的底部设置有换刀臂3，换刀臂3能够在自动换刀机构2的作用下做伸出、旋转、回收的动作，与换刀臂3的一端相配的设置有打刀机构4，自动换刀机构2和打刀机构4均设置在主轴座5上，打刀机构4包括一个打刀驱动机构6，这个打刀驱动机构6能够让打刀臂20做摆动，而打刀臂20则通过打刀臂摆动轴19摆动连接在主轴座5上，在打刀臂20上转动连接有松刀轴承21，这个松刀轴承21压在松刀环8的压刀面22的上端面，而松刀环8则设置在直联式主轴7内部，并且可以相对于直联式主轴7做纵向的运动，松刀环8能够与同样设置在直联式主轴7内部的拉杆9连动，在拉杆9外套接有碟形弹簧10，在拉杆9的下端设置有卡爪11，卡爪11位于锥孔13的上部，而锥孔13则与刀具12的尾端相配；在自动换刀机构2的内部设置有一个可以转动的心轴14，这个心轴14的一端设置有信号感应轮15，沿着信号感应轮15的轴向设置有两个不同的感应区，这两个感应区分别对应于第一接近开关16和第二接近开关17；

上述的打刀驱动机构6有两种形式，其中之一为纵向设置的打刀气缸18，并且在打刀气缸18的工作端处还设置有打刀杆28，在打刀臂20上位于打刀杆28下方的一端设置有打刀滚轮29，而靠近打刀滚轮29一端打刀臂20的下方还设置有复位弹簧30；

打刀驱动机构6的另一种形式则是一套凸轮机构，其具体结构如下：在心轴14的另一端设置有一凸轮23，与凸轮23相配的设置有摆臂24，这个摆臂24与凸轮23相接触的部分设置有滚轮25，而摆臂24的另一端则铰接在摇臂26上，摇臂26的一端摆动连接在打刀机构4的壳体上，而另一端则通过转轴与连杆27的顶端相连接，而连杆27的底端与打刀臂20的一端转动连接，并且连杆27与打刀臂20的连接端为远离打刀臂摆动轴19的一端。

本发明实施例一的直联式主轴同步打刀机构的工作过程如下：控制系统向自动换刀机构2发出换刀信号时，自动换刀机构2的马达启动，自动换刀机构2驱动换刀臂3动作，换刀臂3旋转接近至扣刀位置时，接近盘式刀库1和直联式主轴7上的刀具12；感应轮15在心轴14的带动下转动，当第一感应区触发第二接近开关17时，将信号传递给打刀驱动机构6（即打刀气缸18），打刀气缸18工作端的打刀杆28向下运动，并与打刀滚轮29接触，在杠杆原理的作用下，打刀臂20会以打刀臂摆动轴19为支点向下摆动，从而实现对松刀环8的下压动作，拉杆9向下运动，卡爪11松开刀具12，实现松刀动作，此时换刀臂3恰好将刀具12扣紧并从锥孔13中拉出，换刀臂3下移，旋转180度后，重新上升接近至扣刀位置；然后第二接近开关17离开第一感应区，停止信号，打刀驱动机构6（即打刀气缸18）复位，同时换刀臂3到达扣刀位置，直联式主轴7的拉杆9在在碟形弹簧10的作用下，带动卡爪11上拉，将插入到锥孔13内的刀具12的尾端扣紧，设置在主轴打刀臂20下方的复位弹簧30将打刀臂20顶回到初始位置，完成直联式的主轴7和盘式刀库1上的刀具对换工作，自动换刀机构2马达运行，将换刀臂3带到初始位置处，第一近接开关16收到感应后将信号传递给控制系統，自动换刀机构2停止工作，即信号感应轮15的转动频率恰好与换刀臂3、打刀气缸18的运动周期和频率相吻合，通过信号感应轮15的信号感应进行动作节拍的统一，最终实现快速、无停顿的换刀动作。

本发明实施例二的直联式主轴同步打刀机构的工作过程如下：控制系统向自动换刀机构2发出换刀信号时，自动换刀机构2的马达启动，信号感应轮15在心轴14的带动下不间断的转动，自动换刀机构2驱动换刀臂3动作，换刀臂3旋转至扣刀位置后，并接近盘式刀库1和直联式主轴7上的刀具12；而设置在心轴14另一端的凸轮23也会在心轴14的带动下做相同转速的转动，凸轮23转动的过程中，会推动与之接触的摆臂24摆动，由于摆臂24的上端铰接在摇臂26的中部，而摇臂26的一端又摆动连接在打刀机构4的壳体上，因此实现摇臂26另一端的摆动动作，在摇臂26摆动的同时，设置在摇臂26上的连杆27便会带动其下端的打刀臂20向下摆动，在杠杆原理的作用下，打刀臂20会以打刀臂摆动轴19为支点向下摆动，从而实现对松刀环8的下压动作，拉杆9向下运动，卡爪11松开刀具12，实现松刀动作，此时换刀臂3恰好将刀具12扣紧并从锥孔13中拉出，换刀臂3下移，旋转180度后，重新上升至扣刀位置；当换刀臂3运动至扣刀位置时，凸轮23的转动位置恰好能够经过运动传递后，让打刀臂20上抬，回到初始位置，此时在碟形弹簧10的作用下，拉杆9带动卡爪11上拉，将插入到锥孔13内的刀具12尾端扣紧，完成直联式主轴7和盘式刀库1上的刀具对换工作。由于凸轮23以及与之相配的传动结构驱动直联式主轴7作的松刀/夹刀动作存在时间差，而这个时间差恰好与自动换刀机构2的运动周期和频率相吻合，即通过心轴14的转动，进行各机构动作节拍的统一，实现快速、无停顿的换刀动作。

Claims (4)

1.一种直联式主轴同步打刀机构，包括盘式刀库（1）和与之相配的自动换刀机构（2），自动换刀机构（2）的底部设置有换刀臂（3），换刀臂（3）能够在自动换刀机构（2）的作用下做伸出、旋转、回收的动作，与换刀臂（3）的一端相配的设置有打刀机构（4），打刀机构（4）设置在主轴座（5）上，其特征在于：所述的打刀机构（4）包括打刀驱动机构（6），打刀驱动机构（6）能够让通过打刀臂摆动轴（19）摆动连接在主轴座（5）上的打刀臂（20）做摆动，在打刀臂（20）上转动连接有松刀轴承（21），松刀轴承（21）压在松刀环（8）的压刀面（22）上，松刀环（8）设置在直联式主轴（7）内并可相对于直联式主轴（7）做纵向运动，松刀环（8）与拉杆（9）连动，在拉杆（9）外套接有碟形弹簧（10），拉杆（9）的下端设置有卡爪（11），卡爪（11）位于与刀具（12）尾端相配的锥孔（13）上部，在自动换刀机构（2）内还设置有一个心轴（14），心轴（14）的一端带动信号感应轮（15）转动，沿信号感应轮（15）的轴向设置有两个感应区，与这两个感应区分别相配的设置有第一接近开关（16）和第二接近开关（17）。

2.根据权利要求1所述的直联式主轴同步打刀机构，其特征在于：所述的打刀驱动机构（6）为一纵向设置的打刀气缸（18）。

3.根据权利要求1所述的直联式主轴同步打刀机构，其特征在于：所述的打刀驱动机构（6）包括一设置在心轴（14）另一端的凸轮（23），与凸轮（23）相配的设置有摆臂（24），摆臂（24）与凸轮（23）接触的部分为滚轮（25），摆臂（24）的另一端铰接在摇臂（26）上，摇臂（26）的一端摆动连接在打刀机构（4）的壳体上，摇臂（26）的另一端则通过转轴与连杆（27）的顶端连接，连杆（27）的底端与打刀臂（20）上远离打刀臂摆动轴（19）的一端转动连接。

4.根据权利要求2所述的直联式主轴同步打刀机构，其特征在于：所述的打刀气缸（18）的工作端上设置有打刀杆（28），在打刀臂（20）与打刀杆（28）相配的端头处设置有打刀滚轮（29），靠近打刀滚轮（29）一端的打刀臂（20）下部还设置有复位弹簧（30）。