CN105081849A - 一种自动换刀装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于数控机床设计制造领域，具体涉及一种自动换刀装置，包括转动设置在机箱上的刀盘，以及用于驱动刀盘转动的第一驱动单元，所述刀盘圆周方向上间隔设置有多个用于装夹刀具的切削主轴，各切削主轴沿刀盘径向转动设置且各切削主轴内端均设有齿轮；所述刀盘沿自身轴线方向伸缩设置，且机箱上设有用于驱动刀盘伸缩的第二驱动单元；所述机箱上还设有过渡齿轮，所述过渡齿轮由机箱上设置的第三驱动单元驱动，所述第一、第二驱动单元驱动刀盘旋转、伸缩的过程中，能够使各切削主轴内端的齿轮与所述过渡齿轮交替啮合。本发明的换刀过程平稳、可靠，且结构简单，便于维护。
Description
技术领域
本发明属于数控机床设计制造领域，具体涉及一种自动换刀装置。
背景技术
随着科技水平的发展，制造业对机加工的精度的要求也越来越高，传统的机加工设备早已无法胜任日益苛刻的工艺需求，因此诞生了数控机床这种自动化程度极高的机加工设备，数控机床采用数控系统自动控制机床的切削、进给等动作，能够实现切削量的精准控制，同时能够大大提高生产效率。钻孔加工中心就属于一种多用途的的数控机床，其主轴驱动刀具旋转，通过更换不同的刀具可以实施钻孔、镗孔、铣削等多种加工工序，现有技术中，加工中心的换刀机构主要有两种，一种是应用于大型加工中心的刀库系统，该刀库系统往往能存放几十种甚至上百种刀具，换刀时刀库系统先将所需刀具移动到相应位置，然后采用机械手实现该刀具与原刀具的互换；另一种是将各刀具分别预装在一个动力轴上，换刀时只需使驱动机构驱动不同的动力轴旋转即可。然而，上述第一中换刀机构的缺陷在于，成本过高，不适合应用于小型钻孔加工中心；第二种换刀机构的缺陷在于，换刀过程中，动力的切换不流畅，难以对各动力轴实现精准定位，影响加工精度。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、切换稳定的自动换刀机构。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：一种自动换刀装置，包括转动设置在机箱上的刀盘，以及用于驱动刀盘转动的第一驱动单元，所述刀盘的周面上间隔设置有多个用于装夹刀具的切削主轴，各切削主轴沿刀盘径向转动设置且各切削主轴内端均设有齿轮；所述刀盘沿自身轴线方向伸缩设置，且机箱上设有用于驱动刀盘伸缩的第二驱动单元；所述机箱上还设有过渡齿轮，所述过渡齿轮与机箱上设置的第三驱动单元构成传动配个，所述第一、第二驱动单元驱动刀盘旋转、伸缩的过程中，能够使各切削主轴内端的齿轮与所述过渡齿轮交替啮合。
本发明的技术效果在于：刀盘通过伸缩动作，实现切削主轴与过渡齿轮的啮合和分离，同时通过刀盘的转动实现不同切削主轴的与过渡齿轮交替啮合，换刀过程平稳、可靠，且结构简单，便于维护。
附图说明
图1、图2是本发明的立体结构示意图；
图3是本发明的立体剖切结构示意图；
图4是本发明的剖视图；
图5是图4的I局部放大视图；
图6是本发明的刀盘及转轴装配结构示意图。
具体实施方式
如图1-6所示，一种自动换刀装置，包括转动设置在机箱10上的刀盘20，以及用于驱动刀盘20转动的第一驱动单元30，所述刀盘20的周面上间隔设置有多个用于装夹刀具的切削主轴23，各切削主轴23沿刀盘20径向转动设置且各切削主轴23内端均设有齿轮24；所述刀盘20沿自身轴线方向伸缩设置，且机箱10上设有用于驱动刀盘20伸缩的第二驱动单元；所述机箱10上还设有过渡齿轮41，所述过渡齿轮41与机箱上设置的第三驱动单元40构成传动配合，所述第一驱动单元30、第二驱动单元驱动刀盘20旋转、伸缩的过程中，能够使各切削主轴23内端的齿轮24与所述过渡齿轮41交替啮合。
进一步的，如图3、4所示，所述刀盘20与一转轴11同轴固定，所述转轴11周向转动、轴向滑动设置在机箱10上，所述第一驱动单元30驱动转轴11周向转动，第二驱动单元驱动转轴11轴向滑动，所述机箱10上固定设置有与转轴11同轴的定齿盘17，所述转轴11或刀盘20上设置有动齿盘27，所述动齿盘27与转轴11和刀盘20相对固定，当转轴11沿轴向滑动时，能够使动齿盘27和定齿盘17啮合或分离。动齿盘27和定齿盘17相互啮合能够确保各切削主轴23精准定位，在加工过程中刀盘20不会产生任何转动，加工精度得到保证。
优选的，如图3、4所示，所述第二驱动单元包括机箱10上设置的与机箱10壳体一体式加工成型的液压缸缸体12，所述转轴11上设有活塞13，所述活塞13在缸体12内与缸体12构成滑动配合，所述机箱10壳体内部设有用于连通缸体12内腔与液压源的液压管路14。本发明的液压缸与机箱10一体式铸造成型，结构紧凑，避免产生装配误差，运动精度得以保证。
优选的，所述第一驱动单元30为伺服电机，所述伺服电机的主轴通过第一减速齿轮组31与转轴11上设置的从动齿轮32构成传动配合；所述转轴11上还设有信号轮15，所述机箱10上设有传感器16，所述信号轮15与转轴11相对固定设置，所述信号轮15的外环面呈阶梯状，且信号轮15其中一个端面的边缘处设有一轴向延伸的凸块151，所述传感器16包括与信号轮15端面相对的第一传感器161，与信号轮15外环面相对的第二传感器162，以及与所述凸块151相对的第三传感器163，所述传感器16的信号输出端以及伺服电机的驱动信号输入端均与数控系统相连。伺服电机配合数控系统能够精准控制旋转角度，省去了传统刀盘的分度结构，提高了设备的稳定性。所述第一传感器161通过检测信号轮15端面的位移来检测刀盘20的锁紧动作(即动齿盘与定齿盘的啮合动作)；第二传感器162通过检测信号轮15台阶面的位移来检测刀盘20的脱开动作(即动齿盘与定齿盘的分离动作)，第三传感器163通过检测凸块151的位置来检测刀盘20的零点位置，用于刀盘20复位。
优选的，所述转轴11贯穿机箱10内腔且转轴11两端分别从机箱10前后两端悬伸而出，所述刀盘20安装在机箱10前端悬伸的转轴11上，所述液压缸缸体12位于机箱10后端，信号轮15及活塞13安装在机箱10后端悬伸的转轴11上，从动齿轮32及第一减速齿轮组31均位于机箱10内部。
进一步的，所述刀盘20包括与转轴11端部固接的端板21，以及安装在该端板21上的环状壳体22，所述环状壳体22向机箱10所在一侧悬伸设置，所述各切削主轴20均安装在该环状壳体22上，所述动齿盘27安装在该环状壳体22内端，所述定齿盘17固定在机箱10前端的壳壁上。
进一步的，所述环状壳体22与机箱10前端壳壁之间设有动密封装置，所述动密封装置包括定齿盘17外围的机箱10壳壁上设置的密封环18，所述密封环18外端设有环形凸部，所述环状壳体22内端设有环形卡槽，所述环形凸部插接在环形卡槽内且二者构成间隙配合，所述环形凸部的侧壁上设有环形槽，该环形槽内设有密封圈181。加工中心所处环境中往往存在铁削等杂物，这些杂物进入机箱10内部会导致传动机构加速磨损，设置动密封装置能够避免铁削从刀盘20与机箱10之间的缝隙中进入机箱10内部。
优选的，所述机箱10前端的壳壁上还设有过渡齿轮座19，所述过渡齿轮座19包括机箱10壳壁上凸伸设置的套管，所述套管的下方外壁上设有向下凸伸的短轴191，所述过渡齿轮41安装在该短轴191上，所述机箱10前端壳壁上还设有与过渡齿轮41位置相对应的条形孔，所述过渡齿轮41通过该条形孔与机箱10内设置的第二减速齿轮组42的末端齿轮43啮合，该第二减速齿轮组42的输入端与一主轴电机相连，该主轴电机即为第三驱动单元40。
Claims (8)
1.一种自动换刀装置，其特征在于：包括转动设置在机箱(10)上的刀盘(20)，以及用于驱动刀盘(20)转动的第一驱动单元(30)，所述刀盘(20)的周面上间隔设置有多个用于装夹刀具的切削主轴(23)，各切削主轴(23)沿刀盘(20)径向转动设置且各切削主轴(23)内端均设有齿轮(24)；所述刀盘(20)沿自身轴线方向伸缩设置，且机箱(10)上设有用于驱动刀盘(20)伸缩的第二驱动单元；所述机箱(10)上还设有过渡齿轮(41)，所述过渡齿轮(41)与机箱上设置的第三驱动单元(40)构成传动配合，所述第一驱动单元(30)、第二驱动单元驱动刀盘(20)旋转、伸缩的过程中，能够使各切削主轴(23)内端的齿轮(24)与所述过渡齿轮(41)交替啮合。
2.根据权利要求1所述的自动换刀装置，其特征在于：所述刀盘(20)与一转轴(11)同轴固定，所述转轴(11)周向转动、轴向滑动设置在机箱(10)上，所述第一驱动单元(30)驱动转轴(11)周向转动，第二驱动单元驱动转轴(11)轴向滑动，所述机箱(10)上固定设置有与转轴(11)同轴的定齿盘(17)，所述转轴(11)或刀盘(20)上设置有动齿盘(27)，所述动齿盘(27)与转轴(11)和刀盘(20)相对固定，当转轴(11)沿轴向滑动时，能够使动齿盘(27)和定齿盘(17)啮合或分离。
3.根据权利要求2所述的自动换刀装置，其特征在于：所述第二驱动单元包括机箱(10)上设置的与机箱(10)壳体一体式加工成型的液压缸缸体(12)，所述转轴(11)上设有活塞(13)，所述活塞(13)在缸体(12)内与缸体(12)构成滑动配合，所述机箱(10)壳体内部设有用于连通缸体(12)内腔与液压源的液压管路(14)。
4.根据权利要求2所述的自动换刀装置，其特征在于：所述第一驱动单元(30)为伺服电机，所述伺服电机的主轴通过第一减速齿轮组(31)与转轴(11)上设置的从动齿轮(32)构成传动配合；所述转轴(11)上还设有信号轮(15)，所述机箱(10)上设有传感器(16)，所述信号轮(15)与转轴(11)相对固定设置，所述信号轮(15)的外环面呈阶梯状，且信号轮(15)其中一个端面的边缘处设有一轴向延伸的凸块(151)，所述传感器(16)包括与信号轮(15)端面相对的第一传感器(161)，与信号轮(15)外环面相对的第二传感器(162)，以及与所述凸块(151)相对的第三传感器(163)；所述传感器(16)的信号输出端以及伺服电机的驱动信号输入端均与数控系统相连。
5.根据权利要求4所述的自动换刀装置，其特征在于：所述转轴(11)贯穿机箱(10)内腔且转轴(11)两端分别从机箱(10)前后两端悬伸而出，所述刀盘(20)安装在机箱(10)前端悬伸的转轴(11)上，所述液压缸缸体(12)位于机箱(10)后端，信号轮(15)及活塞(13)安装在机箱(10)后端悬伸的转轴(11)上，从动齿轮(32)及第一减速齿轮组(31)均位于机箱(10)内部。
6.根据权利要求5所述的自动换刀装置，其特征在于：所述刀盘(20)包括与转轴(11)端部固接的端板(21)，以及安装在该端板(21)上的环状壳体(22)，所述环状壳体(22)向机箱(10)所在一侧悬伸设置，所述各切削主轴(20)均安装在该环状壳体(22)上，所述动齿盘(27)安装在该环状壳体(22)内端，所述定齿盘(17)固定在机箱(10)前端的壳壁上。
7.根据权利要求6所述的自动换刀装置，其特征在于：所述环状壳体(22)与机箱(10)前端壳壁之间设有动密封装置，所述动密封装置包括定齿盘(17)外围的机箱(10)壳壁上设置的密封环(18)，所述密封环(18)外端设有环形凸部，所述环状壳体(22)内端设有环形卡槽，所述环形凸部插接在环形卡槽内且二者构成间隙配合，所述环形凸部的侧壁上设有环形槽，该环形槽内设有密封圈(181)。
8.根据权利要求7所述的自动换刀装置，其特征在于：所述机箱(10)前端的壳壁上还设有过渡齿轮座(19)，所述过渡齿轮座(19)包括机箱(10)壳壁上凸伸设置的套管，所述套管的下方外壁上设有向下凸伸的短轴(191)，所述过渡齿轮(41)安装在该短轴(191)上，所述机箱(10)前端壳壁上还设有与过渡齿轮(41)位置相对应的条形孔，所述过渡齿轮(41)通过该条形孔与机箱(10)内设置的第二减速齿轮组(42)的末端齿轮(43)啮合，该第二减速齿轮组(42)的输入端与一主轴电机相连，该主轴电机即为第三驱动单元(40)。
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