CN106926046B - 一种转塔头式换刀装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种转塔头式换刀装置，属于机械制造领域。电机轴组件、轴Ⅰ、轴Ⅱ两端均通过轴承与壳体相应安装孔配合安装，直齿轮Ⅰ与轴Ⅰ通过花键配合安装，垫板、刀盘转轴固定板通过螺栓与壳体固定连接，刀具组件通过轴承与刀具转台相关组件中的刀具转台上的安装孔相配合，轴Ⅰ与轴Ⅱ之间通过联轴器联结在一起，电磁离合器与轴Ⅱ末端螺纹配合安装，电磁离合器挡板III通过螺钉安装在刀盘转轴固定板上。优点是：结构新颖，避免了在换刀过程中的主轴和砖塔台的啮合齿轮必须不断随工作状态而脱离和啮合的动作，提高了加工的效率，无需换刀电机的使用，主轴电机一物二用，整个换刀装置在结构上更加紧凑，更加有利于在空间有限的情况下的推广使用。

Description

一种转塔头式换刀装置
技术领域
本发明属于机械制造领域，特别涉及一种转塔头式换刀装置。
背景技术
转塔头式换刀装置具有结构简单、换刀时间短的优点，特别适用于一些以旋转刀具进行加工的数控机床或者专用机床。
对于目前的转塔头式换刀装置，在换刀的过程中，往往需要进行主轴和砖塔台的啮合齿轮脱离与啮合等动作，这样会降低系统的工作效率，不利于生产率的提升，并且，其结构上也较为复杂。另外，有些转塔头式换刀装置的转塔头的旋转仍需要额外的电机进行驱动，对于整个系统的尺寸的小型化是不利的，在空间有限的情况下会限制这些装置的使用。例如，一种数控机床的转塔式自动换刀装置(2012202801265)就属于此种情况，它在系统的定位孔确定位置之后，需要由升降气缸带动主轴电机下降，使主轴电机锥齿轮与砖塔台主轴头锥齿轮相啮合；同时，在换刀时，首先要进行的也是主轴电机锥齿轮和砖塔头锥齿轮的脱离，在很大程度上限制了工作效率的提升。
发明内容
本发明提供一种转塔头式换刀装置，以解决目前存在的结构复杂，生产效率低的问题。
本发明采取的技术方案是：电机轴组件、轴Ⅰ、轴Ⅱ两端均通过轴承与壳体相应安装孔配合安装，直齿轮Ⅰ与轴Ⅰ通过花键配合安装，并与电机轴组件中的直齿轮相配合，垫板、刀盘转轴固定板通过螺栓与壳体固定连接，垫板处于二者之间，刀具组件通过轴承与刀具转台相关组件中的刀具转台上的安装孔相配合，并且通过螺栓固定在刀具转台上，共有六组，分别与刀具转台上的六个安装孔配合安装，刀具转台相关组件中刀具转台与刀盘转轴固定板之间通过轴承配合，并且二者接触边缘有密封圈，轴Ⅰ与轴Ⅱ之间通过联轴器联结在一起，两轴与联轴器均通过花键配合，电磁离合器与轴Ⅱ末端螺纹配合安装，电磁离合器挡板III通过螺钉安装在刀盘转轴固定板上，电磁离合器衔铁通过螺钉安装在每个刀具组件的刀具固定套上，直齿轮Ⅱ通过花键与锥齿轮轴配合，与电机轴组件中齿轮Ⅱ相啮合，左侧通过螺钉与挡板固定，锥齿轮轴通过轴承与壳体安装，该锥齿轮轴的锥齿轮与锥齿轮相啮合，锥齿轮安装在蜗杆轴上，蜗杆轴通过轴承与壳体连接，该蜗杆轴与蜗轮啮合。
本发明所述的电机轴组件的结构是：轴III通过轴承与壳体上的安装孔配合安装，端盖I与壳体通过螺钉固定连接，密封圈I与端盖I上的密封圈槽配合，并与轴III表面密封连接，定位块Ⅰ、定位块Ⅱ分别紧挨两侧轴承安装，用于齿轮的定位，齿轮Ⅰ、齿轮Ⅱ分别通过螺栓与超越离合器Ⅰ、超越离合器Ⅱ固定连接，超越离合器Ⅰ、超越离合器Ⅱ与轴III通过花键连接，超越离合器Ⅰ、超越离合器Ⅱ安装后正常工作方向相反。
本发明所述的刀具组件的结构是：固定螺杆一端穿过套筒、另一端与刀具螺纹连接，三者均安装在刀具固定套的安装孔内，刀具固定套通过轴承安装在刀具转台上的刀具组件孔内，端盖II通过通孔套在刀具固定套上、并通过螺钉固定在刀具转台上，密封圈II安装在端盖II内部凹槽中，与刀具固定套外表面紧密相合，电磁离合器的衔铁通过螺钉安装在刀具固定套上。
本发明所述的刀具转台相关组件的结构是：刀具转台上共有六个安装孔，用于安装刀具组件，定位装置螺钉、定位装置弹簧以及定位装置滚珠组成定位装置，共有六组，其位置与六组刀具位置相对应，安装在刀具转台的安装孔中，压力传感器安装在刀盘转轴固定板的凹槽中，仅有一个，凹槽位置处于定位装置滚珠的运动轨迹之上，钢珠经过时会对压力传感器产生压力，使其产生信号，刀盘转轴两段分别通过花键与蜗轮和刀具转台相配合，蜗轮外侧有挡板，通过螺钉固定在刀盘转轴上；挡板Ⅰ通过螺钉固定在刀具转台上；端盖III则通过螺钉固定在刀盘转轴固定板上，二者之间有垫圈，端盖III内部凹槽中为密封圈III，刀盘转轴与刀盘转轴固定板上的安装孔通过两对轴承配合安装，两对轴承之间相对位置由轴套保证，轴套与刀盘转轴外表面套接，在蜗轮与相近的轴承之间，有定位块III，用于蜗轮的安装定位。
本发明所述电磁离合器的结构是：活动块、磁轭、挡板、弹簧、摩擦片组成电磁离合器主体，电磁离合器主体中间有圆形螺纹孔，与轴Ⅱ末端通过螺纹连接，挡板III通过螺钉安装在刀盘转轴固定板上，电磁离合器衔铁通过螺钉安装在刀具组件的刀具固定套上。
本发明的优点是：结构新颖，避免了在换刀过程中的主轴和砖塔台的啮合齿轮必须不断随工作状态而脱离和啮合的动作，提高了加工的效率，同时，采用电磁离合器控制刀具组件与旋转轴之间的联结与断开，也无需气压机构或者杠杆、连杆机构的辅助，同时，无需换刀电机的使用，主轴电机一物二用，整个换刀装置在结构上更加紧凑，更加有利于在空间有限的情况下的推广使用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的剖视图；
图3是本发明电机轴组件、直齿轮Ⅱ、锥齿轮轴和锥齿轮的俯视图；
图4是本发明电机轴组件的结构示意图；
图5是本发明刀具组件的结构示意图；
图6是本发明刀具转台相关组件的结构示意图；
图7是本发明电磁离合器安装示意图；
图8.是本发明工作原理流程图；
其中：壳体1，电机轴组件2，直齿轮Ⅰ3，轴Ⅰ4，垫板5，刀具组件6，刀盘转轴固定板7，刀具转台相关组件8，联轴器9，轴Ⅱ10，电磁离合器11，直齿轮Ⅱ12，锥齿轮轴13，锥齿轮14，蜗杆轴15，轴III201，定位块Ⅰ202，超越离合器Ⅰ203，齿轮Ⅰ204，超越离合器Ⅱ205，齿轮Ⅱ206，定位块Ⅱ207，端盖I208，密封圈I209，固定套601，固定螺杆602，刀具603，套筒604，密封圈II605，端盖II606，刀具转台801，定位装置螺钉802，定位装置弹簧803，挡板Ⅰ804，刀盘转轴805，密封圈III806，端盖III807，定位装置滚珠808，压力传感器809，蜗轮810，挡板Ⅱ811，定位块III812，轴套813，垫圈814，活动块1101，磁轭1102，挡板III1103，弹簧1104，摩擦片1105，衔铁1106。
具体实施方式
电机轴组件2、轴Ⅰ4、轴Ⅱ10两端均通过轴承与壳体1相应安装孔配合安装，直齿轮Ⅰ3与轴Ⅰ4通过花键配合安装，并与电机轴组件2中的直齿轮204相配合；垫板5、刀盘转轴固定板7通过螺栓与壳体1配合安装，垫板5处于二者之间，刀具组件6通过轴承与刀具转台相关组件8中的刀具转台801上的安装孔相配合，并且通过螺栓固定在刀具转台801上，共有6组，分别与刀具转台上的六个安装孔配合安装，刀具转台相关组件8中刀具转台801与刀盘转轴固定板7之间通过轴承配合，可相对运动，并且二者接触边缘有密封圈保护，轴Ⅰ4与轴Ⅱ10之间通过联轴器9联结在一起，两轴与联轴器9均通过花键配合，电磁离合器11与轴Ⅱ10末端螺纹配合安装，电磁离合器挡板III1103通过螺钉安装在刀盘转轴固定板7上，电磁离合器衔铁1106通过螺钉安装在每个刀具组件6的刀具固定套601上，通电后电磁离合器主体将吸附衔铁1106，直齿轮Ⅱ12通过花键与锥齿轮轴13配合，与电机轴组件2中齿轮Ⅱ206相啮合，左侧通过螺钉与挡板固定；锥齿轮轴13通过轴承与壳体1安装，该锥齿轮轴的锥齿轮与锥齿轮14相啮合，锥齿轮14安装在蜗杆轴15上，蜗杆轴15通过轴承与壳体1连接，该蜗杆轴15与蜗轮810啮合。
本发明所述的电机轴组件2的结构是：轴III201通过轴承与壳体1上的安装孔配合安装，轴左端通过花键与电机联结，传输动力，端盖I208与壳体1通过螺钉固定连接，密封圈I209与端盖I208上的密封圈槽配合，并与轴III201表面密封连接，定位块Ⅰ202、定位块Ⅱ207分别紧挨两侧轴承安装，用于齿轮的定位，齿轮Ⅰ204、齿轮Ⅱ206分别通过螺栓与超越离合器Ⅰ203、超越离合器Ⅱ205固定连接，超越离合器Ⅰ203、超越离合器Ⅱ205与轴III201通过花键连接，超越离合器Ⅰ203、超越离合器Ⅱ205安装后正常工作方向相反，电机轴正转时，超越离合器Ⅰ203正常工作传递扭矩，超越离合器Ⅱ205脱离发生相对滑动，换刀相关传动机构不工作，加工相关传动机构正常运行；反之亦然。
本发明所述的刀具组件6的结构是：固定螺杆602一端穿过套筒604、另一端与刀具603螺纹连接，三者均安装在刀具固定套601的安装孔内，刀具固定套601通过轴承安装在刀具转台801上的刀具组件孔内，端盖II606通过通孔套在刀具固定套601上、并通过螺钉固定在刀具转台801上，密封圈II605安装在端盖II606内部凹槽中，与刀具固定套601外表面紧密相合，电磁离合器11的衔铁1106通过螺钉安装在刀具固定套601上。
本发明所述的刀具转台相关组件8的结构是：刀具转台801上共有6个安装孔，用于安装刀具组件6，是通过轴承与刀盘转轴固定板7配合的，边缘位置有密封圈进行密封，二者之间可相对转动；定位装置螺钉802、定位装置弹簧803以及定位装置滚珠808组成定位装置，共有6组，其位置与6组刀具位置相对应，安装在刀具转台801的安装孔中，压力传感器809安装在刀盘转轴固定板7的凹槽中，仅有一个，凹槽位置处于定位装置滚珠808的运动轨迹之上，钢珠808经过时会对压力传感器809产生压力，使其产生信号；刀盘转轴805两段分别通过花键与蜗轮810和刀具转台801相配合，蜗轮810外侧有挡板811，通过螺钉固定在刀盘转轴805上；挡板Ⅰ804通过螺钉固定在刀具转台801上；端盖III807则通过螺钉固定在刀盘转轴固定板7上，二者之间有垫圈814，端盖III807内部凹槽中为密封圈III806；刀盘转轴805与刀盘转轴固定板7上的安装孔通过两对轴承配合安装，两对轴承之间相对位置由轴套813保证，轴套813与刀盘转轴外表面套接，在蜗轮810与相近的轴承之间，有定位块III812，用于蜗轮的安装定位。
所述电磁离合器11的结构是：活动块1101、磁轭1102、挡板1103、弹簧1104、摩擦片1105组成电磁离合器主体，电磁离合器主体中间有圆形螺纹孔，与轴Ⅱ10末端通过螺纹连接，挡板III1103通过螺钉安装在刀盘转轴固定板7上，电磁离合器衔铁1106通过螺钉安装在刀具组件6的刀具固定套601上；电磁离合器只有一个，每一组刀具的固定套上均有一个衔铁组件，共6个。
本发明所述工作原理如图8所示。机床从控制器接收信号，判断是否为换刀信号，如果是，那么，控制电磁离合器11断电，使衔铁脱离。此时，电机倒转，超越离合器Ⅰ203脱离，与轴III201相对滑动、超越离合器Ⅱ205闭合，可以正常传动扭矩，从而使轴Ⅰ4停止工作，而刀盘在传动机构作用下正常转动，完成换刀动作；当转动到下一个刀具的位置时，定位装置滚珠808将会到达压力传感器809处，在定位装置弹簧803作用下，对压力传感器809产生压力，使其发出信号，使电机停转并且使电磁离合器11通电，吸附衔铁，使刀具组件6和轴Ⅱ10联结为一体，能够随轴Ⅱ10的转动而转动。这时，控制器继续接收信号，进入下一个循环。如果判断之后不是换刀信号，而是工作信号，那么，电机正转，超越离合器Ⅰ203闭合，可以正常传递扭矩、超越离合器Ⅱ205脱离，与轴III201相对滑动，刀具将随电机转动而转动，从而可以完成零件的切削加工过程，而刀盘相关传动机构则停止工作。同样在动作结束之后会进入下一个循环，重新接收信号。

Claims (3)

1.一种转塔头式换刀装置，其特征在于：电机轴组件、轴Ⅰ、轴Ⅱ两端均通过轴承与壳体相应安装孔配合安装，直齿轮Ⅰ与轴Ⅰ通过花键配合安装，并与电机轴组件中的直齿轮相配合，垫板、刀盘转轴固定板通过螺栓与壳体固定连接，垫板处于二者之间，刀具组件通过轴承与刀具转台相关组件中的刀具转台上的安装孔相配合，并且通过螺栓固定在刀具转台上，共有六组，分别与刀具转台上的六个安装孔配合安装，刀具转台相关组件中刀具转台与刀盘转轴固定板之间通过轴承配合，并且二者接触边缘有密封圈，轴Ⅰ与轴Ⅱ之间通过联轴器联结在一起，两轴与联轴器均通过花键配合，电磁离合器与轴Ⅱ末端螺纹配合安装，电磁离合器挡板III通过螺钉安装在刀盘转轴固定板上，电磁离合器衔铁通过螺钉安装在每个刀具组件的刀具固定套上，直齿轮Ⅱ通过花键与锥齿轮轴配合，与电机轴组件中齿轮Ⅱ相啮合，左侧通过螺钉与挡板固定，锥齿轮轴通过轴承与壳体安装，该锥齿轮轴的锥齿轮与锥齿轮相啮合，锥齿轮安装在蜗杆轴上，蜗杆轴通过轴承与壳体连接，该蜗杆轴与蜗轮啮合；
所述的电机轴组件的结构是：轴III通过轴承与壳体上的安装孔配合安装，端盖I与壳体通过螺钉固定连接，密封圈I与端盖I上的密封圈槽配合，并与轴III表面密封连接，定位块Ⅰ、定位块Ⅱ分别紧挨两侧轴承安装，用于齿轮的定位，齿轮Ⅰ、齿轮Ⅱ分别通过螺栓与超越离合器Ⅰ、超越离合器Ⅱ固定连接，超越离合器Ⅰ、超越离合器Ⅱ与轴III通过花键连接，超越离合器Ⅰ、超越离合器Ⅱ安装后正常工作方向相反；
所述的刀具转台相关组件的结构是：刀具转台上共有六个安装孔，用于安装刀具组件，定位装置螺钉、定位装置弹簧以及定位装置滚珠组成定位装置，共有六组，其位置与六组刀具位置相对应，安装在刀具转台的安装孔中，压力传感器安装在刀盘转轴固定板的凹槽中，仅有一个，凹槽位置处于定位装置滚珠的运动轨迹之上，钢珠经过时会对压力传感器产生压力，使其产生信号，刀盘转轴两端分别通过花键与蜗轮和刀具转台相配合，蜗轮外侧有挡板，通过螺钉固定在刀盘转轴上；挡板Ⅰ通过螺钉固定在刀具转台上；端盖III则通过螺钉固定在刀盘转轴固定板上，二者之间有垫圈，端盖III内部凹槽中为密封圈III，刀盘转轴与刀盘转轴固定板上的安装孔通过两对轴承配合安装，两对轴承之间相对位置由轴套保证，轴套与刀盘转轴外表面套接，在蜗轮与相近的轴承之间，有定位块III，用于蜗轮的安装定位。
2.根据权利要求1所述的一种转塔头式换刀装置，其特征在于：所述的刀具组件的结构是：固定螺杆一端穿过套筒、另一端与刀具螺纹连接，三者均安装在刀具固定套的安装孔内，刀具固定套通过轴承安装在刀具转台上的刀具组件孔内，端盖II通过通孔套在刀具固定套上、并通过螺钉固定在刀具转台上，密封圈II安装在端盖II内部凹槽中，与刀具固定套外表面紧密相合，电磁离合器的衔铁通过螺钉安装在刀具固定套上。
3.根据权利要求1所述的一种转塔头式换刀装置，其特征在于：电磁离合器的结构是：活动块、磁轭、挡板、弹簧、摩擦片组成电磁离合器主体，电磁离合器主体中间有圆形螺纹孔，与轴Ⅱ末端通过螺纹连接，挡板III通过螺钉安装在刀盘转轴固定板上，电磁离合器衔铁通过螺钉安装在刀具组件的刀具固定套上。
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