CN105436899B - 具有钻孔车削复合功能的数控机床 - Google Patents

具有钻孔车削复合功能的数控机床 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种具有钻孔车削复合功能的数控机床,包括工件夹持机构和刀具夹持机构,工件夹持机构设置有进给驱动机构,刀具夹持机构设置有六自由度位移驱动机构,刀具夹持机构包括定位轴,定位轴上套装有刀具盘,刀具盘开有至少两道刀具活动槽,刀具包括至少一组钻孔刀具和至少一组车削刀具;刀具活动槽内具有刀具推举机构,刀具推举机构设置有刀具锁定/自动解锁机构,刀具活动槽内具有刀具复位机构,刀具推举机构具有滑移导轨机构及推举滑移驱动机构;定位轴上设有刀具捕捉机构。本发明有益效果:多组钻孔刀具和车削刀具复合加工,适应性好,换刀流程方便快捷,各组刀具内隐设置在刀具盘内,使用安全。

Description

具有钻孔车削复合功能的数控机床
技术领域
[0001]本发明涉及机械加工领域,具体是指一种具有钻孔车削复合功能的数控机床。
背景技术
[0002]现有的数控机床一般包括工件夹持机构和刀具夹持机构,工件夹持机构设置有进 给驱动机构,刀具夹持机构设置有位移驱动机构。现有技术存在的问题有:通常一次只能夹 持一种形状的刀具进行加工,进行形状较为复杂的机械加工时,例如需要多次钻孔和车削 加工,需要反复手动更换刀具,费时费力;目前市场上也出现了部分了带有多种刀具的具有 钻孔车削复合功能的数控机床,但是换刀过程复杂,且其刀具相对刀盘外露,对设备本身及 操作人员均存在安全风险;另外,现有的数控车床或者根本没有冷却机构或者冷却机构设 置不合理,容易导致工件过热报废;再则,现有数控车床通常对切削屑不做处理,容易因切 削屑飞溅进入各功能部件接缝位置导致设备故障,存在很大安全隐患。
发明内容
[0003]本发明针对现有技术存在的上述问题,提供一种具有钻孔车削复合功能的数控机 床。
[0004]本发明的发明目的通过以下方案实现:。
[0005]具有钻孔车削复合功能的数控机床,包括工件夹持机构和刀具夹持机构,工件夹 持机构设置有进给驱动机构,刀具夹持机构设置有六自由度位移驱动机构,刀具夹持机构 包括定位轴,定位轴上套装有刀具盘,刀具盘开有至少两道刀具活动槽,刀具沿刀具盘轴向 穿设在刀具活动槽内,刀具包括至少一组钻孔刀具和至少一组车削刀具,钻孔刀具和车削 刀具用于与定位轴连接的部分形状相同;定位轴位于刀具盘中心位置,刀具活动槽一端延 伸至定位轴另一端向刀具盘外缘径向延伸,刀具活动槽内具有用于将刀具从远离定位轴一 端朝向定位轴推动的刀具推举机构,刀具推举机构设置有刀具锁定/自动解锁机构,刀具活 动槽内具有用于将刀具拉动贴近刀具活动槽靠近刀具盘外缘一端的刀具复位机构,刀具推 举机构具有沿刀具盘轴向设置的滑移导轨机构以及用于驱动刀具推举机构沿刀具盘轴向 位移的推举滑移驱动机构;定位轴上设置有在刀具被推举至与定位轴同轴时自动吸合刀具 并锁定的刀具捕捉机构。
[0006]进一步地,刀具包括整体呈圆柱状的刀杆和可拆式固定设置在刀杆前端的刀头, 刀具推举机构包括推举板、推举杆和推举驱动机构,推举板呈刹瓦状,推举板内侧表面与刀 杆外壁贴合适配,推举板外侧表面中央位置固定连接推举杆,推举驱动机构包括气源、气缸 及电控装置,推举杆气密闭地套装在气缸内;推举板内侧表面弧长为0.4〜0.8JI,刀具锁定/ 自动解锁机构包括设置在推举板上的一对锁紧卡指以及控制两锁紧卡指聚拢/张开的控制 单元,推举板内侧表面开有滑道,锁紧卡指滑动设置在滑道内,推举板滑道内设置有分别对 应两卡指张开和聚拢极限位置的限位部,刀杆上开有供锁紧卡指卡入的锁定槽。
[0007]进一步地,定位轴前端开有供刀杆插入的定位孔,定位轴上的刀具捕捉机构包括 同轴检测单元、电磁吸合单元和锁定单元;同轴检测单元包括设置在刀杆尾端的标记位和 位于定位轴定位孔内的红外探测仪,电磁吸合单元包括电磁铁,电磁铁连接有当红外探测 仪检测到刀杆标记位时控制电磁铁将刀杆吸合的控制器,锁定单元包括定位轴定位孔内侧 壁上的弹性钢珠以及设置在刀杆上用于与弹性钢珠接触锁定的凹坑。
[0008] 进一步地,刀具盘刀具活动槽内的刀具复位机构包括固定设置在刀具活动槽靠近 刀具盘外缘一端用于吸附刀具的永磁体,永磁体朝向刀具一侧形状与刀杆外侧壁的圆柱面 形状适配,永磁体长度与刀杆长度适配,永磁体整体成型或由多段永磁体单元拼接形成。
[0009] 进一步地,滑移导轨机构包括气缸底部的燕尾槽和固定设置在刀具盘内的燕尾滑 轨,刀具盘内还设置有丝杠、驱动电机、控制器、以及气缸限位机构。
[0010] 进一步地,刀具盘上还设置有冷却液喷注机构,冷却液喷注机构包括喷嘴、计量泵 和冷却液盛装单元,喷嘴前端朝向刀具固定在定位轴上时的端部位置;冷却液喷注机构设 置在刀具盘朝向工件夹持机构的端面上且位于在相邻刀具活动槽之间。
[0011]进一步地,刀具盘上方设置有用于防止切削肩和冷却液飞涵的挡罩,挡罩内表面 设置有用于防止切削屑划伤的高强度航空铝合金层以及防止冷却液腐蚀的特氟龙不沾涂 层。
[0012]进一步地,刀具盘下方还设置有切削屑收集机构,切削屑收集机构包括开口呈喇 叭状的收集器以及用于将切削肩吸入收集器内的负压引风机构。
[0013]进一步地,刀具盘开有4道刀具活动槽,各相邻刀具活动槽呈90。夹角等距间隔排 列,机床还设置有一次仅允许一组刀具推举机构运动的互锁控制单元。
[0014]进一步地,冷却液喷注机构对应设置四组,喷嘴由柔性管开口端形成,柔性管由若 干圆台状关节依次液密闭地活动连接形成,柔性管尾端还设置有喷嘴角度调节机构,喷嘴 尾端铰接设置在计量泵上,铰接部设置有用于驱动旋转的步进电机以及用于旋转极限位置 限位的角度调节限位机构。
[0015]本发明有益效果在于:多组钻孔刀具和车削刀具复合加工,适应性好,换刀流程方 便快捷,各组刀具内隐设置在刀具盘内,使用安全,用于换刀的各动作机构设置合理,换刀 动作稳定顺畅;设置冷却液喷注机构,有效冷却切削工位;设置切削肩收集机构,防止飞溅, 提高设备工作安全性,有效延长使用寿命。
附图说明
[0016]图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
[0017]以下结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明:
[0018]参照附图1所示,本发明的具有钻孔车削复合功能的数控机床,包括工件夹持机构 和刀具夹持机构,工件夹持机构设置有进给驱动机构,刀具夹持机构设置有六自由度位移 驱动机构,刀具夹持机构包括定位轴1,定位轴1上套装有刀具盘2,刀具盘2开有至少两道刀 具活动槽,刀具4沿刀具盘轴向穿设在刀具活动槽内,刀具2包括至少一组钻孔刀具和至少 一组车削刀具,钻孔刀具和车削刀具用于与定位轴连接的部分形状相同;定位轴丨位于刀具 盘2中心位置,刀具活动槽一端延伸至定位轴另一端向刀具盘外缘径向延伸,刀具活动槽内 具有用于将刀具从远离定位轴一端朝向定位轴推动的刀具推举机构5,刀具推举机构5设置 有刀具锁定/自动解锁机构,刀具活动槽内具有用于将刀具拉动贴近刀具活动槽靠近刀具 盘外缘一端的刀具复位机构,刀具推举机构5具有沿刀具盘轴向设置的滑移导轨机构6以及 用于驱动刀具推举机构沿刀具盘轴向位移的推举滑移驱动机构;定位轴1上设置有在刀具4 被推举至与定位轴1同轴时自动吸合刀具并锁定的刀具捕捉机构。
[0019]刀具4包括整体呈圆柱状的刀杆和可拆式固定设置在刀杆前端的刀头,刀具推举 机构5包括推举板51、推举杆52和推举驱动机构,推举板51呈刹瓦状,推举板51内侧表面与 刀杆外壁贴合适配,推举板51外侧表面中央位置固定连接推举杆52,推举驱动机构包括气 源、气缸53及电控装置,推举杆52气密闭地套装在气缸53内;推举板51内侧表面弧长为0.4 〜O.Sji,刀具锁定/自动解锁机构包括设置在推举板上的一对锁紧卡指以及控制两锁紧卡 指聚拢/张开的控制单元,推举板内侧表面开有滑道,锁紧卡指滑动设置在滑道内,推举板 51滑道内设置有分别对应两卡指张开和聚拢极限位置的限位部,刀杆上开有供锁紧卡指卡 入的锁定槽。
[0020] 定位轴1前端开有供刀杆插入的定位孔,定位轴1上的刀具捕捉机构包括同轴检测 单元、电磁吸合单元和锁定单元;同轴检测单元包括设置在刀杆尾端的标记位和位于定位 轴定位孔内的红外探测仪,电磁吸合单元包括电磁铁,电磁铁连接有当红外探测仪检测到 刀杆标记位时控制电磁铁将刀杆吸合的控制器,锁定单元包括定位轴定位孔内侧壁上的弹 性钢珠以及设置在刀杆上用于与弹性钢珠接触锁定的凹坑。
[0021] 刀具盘刀具活动槽内的刀具复位机构包括固定设置在刀具活动槽靠近刀具盘外 缘一端用于吸附刀具的永磁体,永磁体朝向刀具一侧形状与刀杆外侧壁的圆柱面形状适 配,永磁体长度与刀杆长度适配,永磁体整体成型或由多段永磁体单元拼接形成。
[0022] 滑移导轨机构6包括气缸53底部的燕尾槽和固定设置在刀具盘内的燕尾滑轨,刀 具盘2内还设置有丝杠、驱动电机、控制器、以及气缸限位机构。
[0023]刀具盘2上还设置有冷却液喷注机构7,冷却液喷注机构包括喷嘴、计量泵和冷却 液盛装单元,喷嘴前端朝向刀具固定在定位轴上时的端部位置;冷却液喷注机构设置在刀 具盘朝向工件夹持机构的端面上且位于在相邻刀具活动槽之间。
[0024]刀具盘2上方设置有用于防止切削屑和冷却液飞溅的挡罩8,挡罩8内表面设置有 用于防止切削肩划伤的高强度航空铝合金层以及防止冷却液腐蚀的特氟龙不沾涂层。
[0025]刀具盘2下方还设置有切削屑收集机构9,切削屑收集机构9包括开口呈喇叭状的 收集器以及用于将切削屑吸入收集器内的负压引风机构。
[0026]本实施例中刀具盘2开有4道刀具活动槽,各相邻刀具活动槽呈90。夹角等距间隔 排列,机床还设置有一次仅允许一组刀具推举机构运动的互锁控制单元。
[0027]冷却液喷注机构7对应设置四组,喷嘴由柔性管开口端形成,柔性管由若干圆台状 关节依次液密闭地活动连接形成,柔性管尾端还设置有喷嘴角度调节机构,喷嘴尾端铰接 设置在计量栗上,铰接部设置有用于驱动旋转的步进电机以及用于旋转极限位置限位的角 度调节限位机构。
[0028]虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述,但是,本领域普通技术 人员应当了解,可以不限于上述实施例的描述,在权利要求书的范围内,可作出形式和细节 上的各种变化。

Claims (9)

1. 具有钻孔车削复合功能的数控机床,包括工件夹持机构和刀具夹持机构,工件夹持 机构设置有进给驱动机构,刀具夹持机构设置有六自由度位移驱动机构,其特征在于:刀具 夹持机构包括定位轴,定位轴上套装有刀具盘,刀具盘开有至少两道刀具活动槽,刀具沿刀 具盘轴向穿设在刀具活动槽内,刀具包括至少一组钻孔刀具和至少一组车削刀具,钻孔刀 具和车削刀具用于与定位轴连接的部分形状相同;定位轴位于刀具盘中心位置,刀具活动 槽一端延伸至定位轴另一端向刀具盘外缘径向延伸,刀具活动槽内具有用于将刀具从远离 定位轴一端朝向定位轴推动的刀具推举机构,刀具推举机构设置有刀具锁定/自动解锁机 构,刀具活动槽内具有用于将刀具拉动贴近刀具活动槽靠近刀具盘外缘一端的刀具复位机 构,刀具推举机构具有沿刀具盘轴向设置的滑移导轨机构以及用于驱动刀具推举机构沿刀 具盘轴向位移的推举滑移驱动机构;定位轴上设置有在刀具被推举至与定位轴同轴时自动 吸合刀具并锁定的刀具捕捉机构;刀具包括整体呈圆柱状的刀杆和可拆式固定设置在刀杆 前端的刀头,刀具推举机构包括推举板、推举杆和推举驱动机构,推举板呈刹瓦状,推举板 内侧表面与刀杆外壁贴合适配,推举板外侧表面中央位置固定连接推举杆,推举驱动机构 包括气源、气缸及电控装置,推举杆气密闭地套装在气缸内;推举板内侧表面弧长为0.4〜 〇 • 8ji,刀具锁定/自动解锁机构包括设置在推举板上的一对锁紧卡指以及控制两锁紧卡指 聚拢/张开的控制单元,推举板内侧表面开有滑道,锁紧卡指滑动设置在滑道内,推举板滑 道内设置有分别对应两卡指张开和聚拢极限位置的限位部,刀杆上开有供锁紧卡指卡入的 锁定槽。
2. 根据权利要求1所述的具有钻孔车削复合功能的数控机床,其特征在于:定位轴前端 开有供刀杆插入的定位孔,定位轴上的刀具捕捉机构包括同轴检测单元、电磁吸合单元和 锁定单元;同轴检测单元包括设置在刀杆尾端的标记位和位于定位轴定位孔内的红外探测 仪,电磁吸合单元包括电磁铁,电磁铁连接有当红外探测仪检测到刀杆标记位时控制电磁 铁将刀杆吸合的控制器,锁定单元包括定位轴定位孔内侧壁上的弹性钢珠以及设置在刀杆 上用于与弹性钢珠接触锁定的凹坑。
3. 根据权利要求1所述的具有钻孔车削复合功能的数控机床,其特征在于:刀具盘刀具 活动槽内的刀具复位机构包括固定设置在刀具活动槽靠近刀具盘外缘一端用于吸附刀具 的永磁体,永磁体朝向刀具一侧形状与刀杆外侧壁的圆柱面形状适配,永磁体长度与刀杆 长度适配,永磁体整体成型或由多段永磁体单元拼接形成。
4.根据权要求1所述的具有钻孔车削复合功能的数控机床,其特征在于:滑移导轨机 构包括气缸底部的燕尾槽和固定设置在刀具盘内的燕尾滑轨,刀具盘内还设置有丝杠、驱 动电机、控制器、以及气缸限位机构。
5.根据权利要求1所述的具有钻孔车削复合功能的数控机床,其特征在于:刀具盘上还 设置有冷却液喷注机构,冷却液喷注机构包括喷嘴、计量栗和冷却液盛装单元,喷嘴前端朝 向刀具固定在定位轴上时的端部位置;冷却液喷注机构设置在刀具盘朝向工件夹持机构的 端面上且位于在相邻刀具活动槽之间。
6.根据权利要求5所述的具有钻孔车削复合功能的数控机床,其特征在于:刀具盘上方 设置有用于防止切削屑和冷却液飞溅的挡罩,挡罩内麵设置有用于防止切闘划働高 强度航空铝合金层以及防止冷却液腐蚀的特氟龙不沾涂层。
7.根据权利要求5所述的具有钻孔车削复合功能的数控机床,其特征在于:刀具盘下方 讼议亘角功刚俏叹集机构,切削屑收集机构包括开口呈喇叭状的收集器以及用于将切削屑 吸入收集器内的负压引风机构。 、8.根据权利要求5所述的具有钻孔车削复合功能的数控机床,其特征在于:刀具盘开有 4道刀具活动槽,各相邻刀具活动槽呈如。夹角等距间隔排列,机床还设置有一次仅允许一 组刀具推举机构运动的互锁控制单元。 9_根据权利要求8所述的具有钻孔车削复合功能的数控机床,其特征在于:冷却液喷注 机构对应设置四喷嘴由柔性管开口端形成,柔性管由若干圆台状关节依次液密闭地活 动连接形成,柔性管尾端还设置有喷嘴角度调节机构,喷嘴尾端铰接设置在计量泵上,铰接 部设置有用于驱动旋转的步进电机以及用于旋转极限位置限位的角度调节限位机构。
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