CN104259913A - 一种简易数控加工中心自动换刀装置 - Google Patents

一种简易数控加工中心自动换刀装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种简易数控加工中心自动换刀装置，旨在提供一种操作简便、性能可靠、工作效率高的数控加工中心自动换刀装置。一种简易数控加工中心自动换刀装置，它是由底座、步进电动机、联轴器、旋转轴、滚动轴承、轴承支座、可伸缩式横臂、气压缸、夹持机构、控制系统组成的，可伸缩式横臂的两端布置有气压缸，夹持机构固接于气压缸主轴，可伸缩式横臂固接于旋转轴的上端，旋转轴的下端通过联轴器与步进电动机相连；所述的控制系统包括主控制器、D/A转换器、A/D转换器、步进电动机驱动器和电磁阀。

Description

一种简易数控加工中心自动换刀装置
技术领域
本发明涉及一种简易数控加工中心自动换刀装置，更具体地说，它涉及一种主轴和刀盘装卸刀具动作一致地数控加工中心自动换刀装置。
背景技术
数控加工中心自动换刀装置可以根据实际生产加工的需要从刀库中选取不同的刀具安装在主轴上，自动完成换刀动作，不仅提高了工作效率，还增大了安装精度。但是目前市场上的数控加工中心自动换刀装置多为多自由度机械手，不仅控制复杂、维修不便，而且成本较高。而存在的一些低自由度机械手，不仅定位精度和重复定位精度较低，一些从侧面进行换刀的机械手容易与机床主轴和刀盘之间产生碰撞冲击，而且夹持机构的夹持效果较差。因而，市场上就亟需一种控制简单、定位准确、易于维护的数控加工中心自动换刀装置。
发明内容
针对上述的不足，本发明提供了一种简易数控加工中心自动换刀装置，在应用时该装置安装容易，操作简便，性能可靠，很大程度地提高了生产效率，该装置采用固定可伸缩式横臂于一定长度，然后进行装卸刀具动作。提高了夹持机构的定位精度、和重复定位精度，夹持机构的上升运动通过气压缸的运动来实现，大大减小了动作过程中的冲击。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种简易数控加工中心自动换刀装置，包括有底座，还包括有一旋转轴、设于底座的用于驱动旋转轴旋转的步进电动机、轴接于旋转轴顶端的可伸缩式横臂；所述可伸缩式的横臂两端设有用于夹持刀具的夹持机构。
所述夹持机构包括有一夹持机构底座、枢接于夹持机构底座的夹持爪、设于夹持爪中间的用于使夹持爪张开的压缩弹簧以及设于夹持爪中间的用于使夹持爪闭合的牵引式电磁铁，所述的夹持爪上还设置有压力传感器。
所述的一种简易数控加工中心自动换刀装置，还包括有设于可伸缩式横臂的两端的用于使夹持机构纵向移动的气压缸；所述的一种简易数控加工中心自动换刀装置，还包括有设于底座的用于轴接旋转轴的轴承支座；所述轴承支座设有滚动轴承，所述旋转轴轴接于滚动轴承内；所述的控制系统包括主控制器、D/A转换器、步进电动机驱动器、第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀。
根据本发明，优选的，所述的可伸缩式横臂可以根据实际工况需要调节长度，以适应不同的工作条件。所述的滚动轴承为可承受轴向力的推力球轴承。
该发明的有益之处是：该装置结构简单，安装和维护容易，控制系统操作简便，采用可伸缩横臂的固定长度进行相应的动作，提高了该装置的精度，该装置的夹持机构采用两个独立的压缩弹簧，性能可靠，采用气压缸装置减小了夹持过程的冲击，延长了装置的使用寿命，该装置在主轴和刀库中取用刀具和安装刀具同时进行，节省了换刀时间，提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为A方向局部结构示意图。
图3为气压缸结构示意图。
图4为夹持机构结构示意图。
图5为本发明的控制系统的原理方框图。
其中：1、底座，2、步进电动机，3、联轴器，4、轴承支座，5、滚动轴承，6、旋转轴，7、可伸缩式横臂，8、气压缸，9、夹持机构，10、控制系统，11、压力传感器，801、气压缸主轴，802、气压缸刚体，803、气压缸进气口，901、夹持机构底座，902、夹持爪，903、压缩弹簧，904、牵引式电磁铁。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种简易数控加工中心自动换刀装置作进一步说明。
一种简易数控加工中心自动换刀装置，包括有底座1，还包括有一旋转轴6、设于底座1的用于驱动旋转轴6旋转的步进电动机2、轴接于旋转轴6顶端的可伸缩式横臂7；所述可伸缩式的横臂7两端设有用于夹持刀具的夹持机构9。
所述夹持机构9包括有一夹持机构底座901、枢接于夹持机构底座901的夹持爪902、设于夹持爪902中间的用于使夹持爪902张开的压缩弹簧903以及设于夹持爪902中间的用于使夹持爪902闭合的牵引式电磁铁904，所述的夹持爪902上还设置有压力传感器11。
所述的一种简易数控加工中心自动换刀装置，还包括有设于可伸缩式横臂7的两端的用于使夹持机构9纵向移动的气压缸8；所述的一种简易数控加工中心自动换刀装置，还包括有设于底座1的用于轴接旋转轴6的轴承支座4；所述轴承支座4设有滚动轴承5，所述旋转轴6轴接于滚动轴承5内；所述的控制系统包括主控制器、D/A转换器、步进电动机驱动器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀。
在安装该装置时，使该装置的中心线经过数控加工中心主轴和刀库换刀位的中心位置，调整可伸缩式横臂7的长度，使得夹持机构9的夹持爪902可以夹紧刀具，然后将可伸缩式横臂7固定。
在具体操作过程中，主控制器根据操作要求发出步进电动机驱动器的控制信号，使步进电动机1开始转动，进而通过旋转轴6带动可伸缩式横臂7转动，使得气压缸8和夹持机构9转动到额定位置。步进电动机1停止转动，主控制器发出牵引式电磁铁904的第三电磁阀控制信号使得位于数控加工中心主轴和刀库换刀位正下方的夹持机构9的夹持爪902张开，主控制器发出第二电磁阀和第三电磁阀的控制信号，使得位于可伸缩式横臂7两端的气压缸8的气压缸主轴801带动持机构9上升到额定位置，主控制器发出牵引式电磁铁904的第三电磁阀控制信号使得夹持机构9的夹持爪902夹紧刀具，这时可根据压力传感器11传送到主控制器的信号来判定，夹持爪902是否夹紧刀具，若没有夹紧刀具则不执行如下动作；若已加紧刀具，则主控制器发出第二电磁阀和第三电磁阀的控制信号，使得位于可伸缩式横臂7两端的气压缸8的气压缸主轴801带动持机构9下降到初始位置，取刀动作完成。
主控制器发出步进电动机驱动器的控制信号，使步进电动机1转动，进而通过旋转轴6带动可伸缩式横臂7转动，使得夹持机构9旋转180°，使可伸缩式横臂7两端夹持机构9所夹持的刀具转到所需位置，步进电动机1停止转动。主控制器发出第二电磁阀和第三电磁阀的控制信号，使得位于可伸缩式横臂7两端的气压缸8的气压缸主轴801带动持机构9上升到额定位置，主控制器发出牵引式电磁铁904的第三电磁阀控制信号使得夹持机构9的夹持爪902张开，刀具装入数控加工中心主轴和刀库规定放刀位置。主控制器发出第二电磁阀和第三电磁阀的控制信号，使得位于可伸缩式横臂7两端的气压缸8的气压缸主轴801带动持机构9下降到初始位置，主控制器发出牵引式电磁铁904的第三电磁阀控制信号使得夹持机构9的夹持爪902闭合，主控制器发出步进电动机驱动器的控制信号，使步进电动机1转动到初始位置，换刀动作完成。所有零部件运动到初始位置，等待下次命令的到来。
以上已将本发明的具体方案做一详细说明，但是以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，故不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，应仍属发明涵盖范围内，所属领域技术人员也应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (5)

1.一种简易数控加工中心自动换刀装置，包括有底座，其特征在于：还包括有一旋转轴、设于底座的用于驱动旋转轴旋转的步进电动机、轴接于旋转轴顶端的可伸缩式横臂；所述可伸缩式的横臂两端设有用于夹持刀具的夹持机构。
2.根据权利要求1所述的一种简易数控加工中心自动换刀装置，其特征在于：所述夹持机构包括有一夹持机构底座、枢接于夹持机构底座的夹持爪、设于夹持爪中间的用于使夹持爪张开的压缩弹簧以及设于夹持爪中间的用于使夹持爪闭合的牵引式电磁铁。
3.根据权利要求2所述的一种简易数控加工中心自动换刀装置，其特征在于：还包括有设于可伸缩式横臂的两端的用于使夹持机构纵向移动的气压缸。
4.根据权利要求1所述的一种简易数控加工中心自动换刀装置，其特征在于：还包括有设于底座的用于轴接旋转轴的轴承支座；所述轴承支座设有滚动轴承，所述旋转轴轴接于滚动轴承内。
5.根据权利要求4所述的一种简易数控加工中心自动换刀装置，其特征在于，所述的控制系统包括主控制器、D/A转换器、步进电动机驱动器、第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀。
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