CN109571104A - 用于五轴数控加工机床的快速换刀装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于五轴数控加工机床的快速换刀装置，包括：刀库本体，内部中空，且设有与内部连通的换刀出口；刀架，可旋转的设于所述刀库本体内，且刀架上沿周向间隔设置用于固定刀具的工位；驱动件，设于所述刀库本体内；及输出臂，其第一端与所述驱动件联动，所述驱动件驱动所述输出臂使所述输出臂的第二端夹取所述工位上的刀具并由所述换刀出口伸出。这种用于五轴数控加工机床的快速换刀装置占地面积更小，且能快速方便的换刀，各刀具之间不会发生干涉。

Description

用于五轴数控加工机床的快速换刀装置

技术领域

本发明涉及一种五轴加工的技术领域，特别是涉及一种用于五轴数控加工机床的快速换刀装置。

背景技术

目前，五轴数控加工机床一般都是通过设置多个直线坐标轴的驱动控制和多个旋转坐标轴的驱动控制，并使得刀具和工件能按照设定的运动轨迹进行加工。为了提高五轴数控加工机床的加工效率，通常会设置用于存储多种刀具的刀库，在进行不同类型的加工时，通过机械手进行自动更换刀具。现有的刀库一般都是设置在敞开环境下的，且各个刀具由环形链条进行传动，这种刀库占地面积较大，且需要通过控制链条将刀具转动到对应位置，再由机械手换刀，如果刀具离换刀位置较远，则耗时较长，换刀时速率较慢。

发明内容

基于此，有必要针对刀库占地面积大，换刀速率较慢的问题，提供一种占地面积小，能方便快速换刀的用于五轴数控加工机床的快速换刀装置。

一种用于五轴数控加工机床的快速换刀装置，包括：

刀库本体，内部中空，且设有与内部连通的换刀出口；

刀架，可旋转的设于所述刀库本体内，且刀架上沿周向间隔设置用于固定刀具的工位；

驱动件，设于所述刀库本体内；及

输出臂，其第一端与所述驱动件联动，所述驱动件驱动所述输出臂使所述输出臂的第二端夹取所述工位上的刀具并由所述换刀出口伸出。

上述用于五轴数控加工机床的快速换刀装置，通过将刀具设置在密闭空间内，且刀架旋转带动刀具到对应位置后，可以由驱动件进行驱动，通过输出臂将刀具夹取后由换刀出口伸出，占地面积更小，且能快速方便的换刀。

在其中一个实施例中，还包括步进电机，所述步进电机设于所述刀库本体内，且所述步进电机的输出端沿所述刀库本体的轴向设置，所述刀架与所述步进电机的输出端联动，通过所述步进电机驱动所述刀架旋转。

在其中一个实施例中，还包括第一固定部和第二固定部，所述驱动件和所述输出臂均设有两个，所述刀库本体的侧壁和端部上均设有换刀出口，所述第一固定部与所述第二固定部沿所述刀库本体的长度方向间隔的设于所述刀库本体内，一个所述输出臂包括第一臂体、第二臂体和第三臂体，所述第一臂体和所述第三臂体的第一端分别连接在所述第二臂体的相对两端，所述第一臂体的第二端与一个所述驱动件联动，所述第二臂体与所述第一固定部的侧壁转动连接，所述第三臂体的第二端用于夹取所述工位上的刀具，所述驱动件驱动所述第一臂体带动所述第二臂体相对所述第一固定部的侧壁转动，以使所述第三臂体将所述工位上的刀具由位于所述刀库本体侧壁上的所述换刀出口伸出；另一个所述输出臂包括第四臂体、第五臂体和第六臂体，所述第四臂体和所述第六臂体的第一端分别连接在所述第五臂体的相对两端，所述第四臂体的第二端与另一个所述驱动件联动，所述第五臂体与所述第二固定部的端部转动连接，所述第六臂体的第二端用于夹取所述工位上的刀具，所述驱动件驱动所述第四臂体带动所述第五臂体相对所述第二固定部的端部转动，以使所述第六臂体将所述工位上的刀具由位于所述刀库本体端部上的所述换刀出口伸出。

在其中一个实施例中，所述换刀出口设于所述刀库本体的侧壁上。

在其中一个实施例中，还包括第一固定部，所述第一固定部沿所述刀库本体的长度方向设于所述刀库本体内，所述输出臂包括第一臂体、第二臂体和第三臂体，所述第一臂体和所述第三臂体的第一端分别连接在所述第二臂体的相对两端，所述第一臂体的第二端与所述驱动件联动，所述第二臂体与所述第一固定部的侧壁转动连接，所述第三臂体的第二端用于夹取所述工位上的刀具，所述驱动件驱动所述第一臂体带动所述第二臂体相对所述第一固定部的侧壁转动，以使所述第三臂体将所述工位上的刀具由所述换刀出口伸出。能方便快速地实现换刀，且刀具可以由刀库本体的侧壁伸出，实现换刀。

在其中一个实施例中，还包括第一定位环、第二定位环和第一转轴，所述第一定位环设于所述第一固定部的侧壁上，所述第二定位环设于所述第二臂体的外侧上，所述第一转轴穿设所述第一定位环和所述第二定位环使所述第二臂体与所述第一固定部转动连接。使得第二臂体相对于第一固定部转动更加稳定。

在其中一个实施例中，所述换刀出口设于所述刀库本体的端部上。

在其中一个实施例中，还包括第二固定部，所述第二固定部沿所述刀库本体的长度方向设于所述刀库本体内，所述输出臂包括第四臂体、第五臂体和第六臂体，所述第四臂体和所述第六臂体的第一端分别连接在所述第五臂体的相对两端，所述第四臂体的第二端与所述驱动件联动，所述第五臂体与所述第二固定部的端部转动连接，所述第六臂体的第二端用于夹取所述工位上的刀具，所述驱动件驱动所述第四臂体带动所述第五臂体相对所述第二固定部的端部转动，以使所述第六臂体将所述工位上的刀具由所述换刀出口伸出。使得第五臂体相对于第二固定部转动更加稳定。

在其中一个实施例中，还包括第三定位环、第四定位环和第二转轴，所述第三定位环设于所述第二固定部的端部上，所述第四定位环设于所述第五臂体的外侧上，所述第二转轴穿设所述第三定位环和所述第四定位环使所述第五臂体与所述第二固定部转动连接。

在其中一个实施例中，还包括盖体，所述盖体的一侧与所述换刀出口铰接，所述盖体转动打开或关闭所述换刀出口。通过盖体盖设在换刀出口上，可以有效防止外部杂质进入刀库本体。

附图说明

图1为本发明用于五轴数控加工机床的快速换刀装置一实施例的整体结构示意图；

图2为图1所示的用于五轴数控加工机床的快速换刀装置的内部结构示意图；

图3为图2所示用于五轴数控加工机床的快速换刀装置中的一实施例的换刀驱动结构示意图；

图4为图2所示用于五轴数控加工机床的快速换刀装置中的另一实施例的换刀驱动结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

10、刀库本体；20、换刀出口；30、刀架；40、刀具；50、驱动件；60、输出臂；61、第一臂体；62、第二臂体；621、第一板；622、第二板；623、第三板；63、第三臂体；64、第四臂体；65、第五臂体；651、第四板；652、第五板；653、第六板；66、第六臂体；70、第一固定部；71、第一固定部的侧壁；80、第一转轴；90、第二固定部；91、第二固定部的端部；100、第二转轴。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

请参阅图1和图2，在一实施例中，用于五轴数控加工机床的快速换刀装置，包括：刀库本体10、刀架30、驱动件50和输出臂60。刀库本体10的内部中空，且刀库本体10上设有与内部连通的换刀出口20。刀架30可旋转的设于刀库本体10内，且刀架30上沿周向间隔设置用于固定刀具的工位，多个刀具40分别设于工位上。驱动件50设于刀库本体10内。输出臂60的第一端与驱动件50联动，驱动件50驱动输出臂60使输出臂60的第二端夹取工位上的刀具40并由换刀出口20伸出。通过将刀具40设置在密闭空间内，且刀架30旋转带动刀具40到对应位置后，可以由驱动件50进行驱动，通过输出臂60将刀具40夹取后由换刀出口20伸出，占地面积更小，且能快速方便的换刀，刀具40之间不会发生干涉。

为了有效的防止外部杂质从换刀出口20进入刀库本体10内，在换刀出口20上还设有盖体，盖体的一侧与换刀出口20铰接，盖体可以转动的打开或关闭换刀出口20。

刀库本体10可以为圆柱状，换刀时，刀具40可以由刀库本体10的侧面换出，也可以由刀库本体10的端部换出。

具体地，刀具40由刀库本体10的侧面换出的实施方式为：换刀出口20设于刀库本体10的侧壁上，输出臂60的第二端夹取刀具40并将盖体向外推开，使刀具40从换刀出口20伸出。

请参阅图3，为了便于输出臂60的稳定输出，还包括第一固定部70。第一固定部70沿刀库本体10的长度方向设于刀库本体10内。输出臂60包括第一臂体61、第二臂体62和第三臂体63，第一臂体61和第三臂体63的第一端分别连接在第二臂体62的相对两端，第一臂体61的第二端与驱动件50联动，第二臂体62与第一固定部的侧壁71转动连接，第三臂体63的第二端用于夹取刀具40。驱动件50驱动第一臂体61带动第二臂体62相对第一固定部的侧壁71转动，以使第三臂体63向远离第一固定部70的方向运动，并将刀具40由换刀出口20伸出。考虑到为使得第二臂体62相对于第一固定部70转动更加稳定，还包括第一定位环、第二定位环和第一转轴80。第一定位环设于第一固定部的侧壁71上，第二定位环设于第二臂体62的外侧上，第一转轴80穿设第一定位环和第二定位环使第二臂体62与第一固定部70转动连接。可以理解的是，为了达到精准的转动定位，第一转轴80的外侧可以设置有齿轮，第一定位环、第二定位环的内侧壁上设有齿条，齿轮与齿条啮合，通过驱动件50的驱动配合齿轮定位，可以实现更加精准的转动定位。需要说明的是，第一转轴80是沿着刀库本体10的径向设置，输出臂60是绕着第一转轴80的周向旋转。

在一具体实施例中，第二臂体62包括第一板621、第二板622和第三板623。第一板621的第一端与第二板622的第一端连接，第一板621的第二端与第一臂体61连接，第三板623的第一端与第二板622的第二端连接，第三板623的第二端与第三臂体63连接，第二板622与第一固定部的侧壁71转动连接，第一板621和第三板623分别从第二板622的两端向远离第一固定部70的方向倾斜延伸。

具体地，刀具40由刀库本体10的端部换出的实施方式为：换刀出口20设于刀库本体10的端部上，输出臂60的第二端夹取刀具40并将盖体向外推开，使刀具40从换刀出口20伸出。

请参阅图2和图4，为了便于输出臂60的稳定输出，还包括第二固定部90。第二固定部90沿刀库本体10的长度方向设于刀库本体10内，输出臂60包括第四臂体64、第五臂体65和第六臂体66，第四臂体64和第六臂体66的第一端分别连接在第五臂体65的相对两端，第四臂体64的第二端与驱动件50联动，第五臂体65与第二固定部的端部91转动连接，第六臂体66的第二端用于夹取刀具40。驱动件50驱动第四臂体64带动第五臂体65相对第二固定部的端部91转动，以使第六臂体66向远离第二固定部90的方向运动，并将刀具40由换刀出口20伸出。考虑到为使得第五臂体65相对于第二固定部90转动更加稳定，还包括第三定位环、第四定位环和第二转轴100。第三定位环设于第二固定部91的端部上，第四定位环设于第五臂体65的外侧上，第二转轴100穿设第三定位环和第四定位环使第五臂体65与第二固定部90转动连接。可以理解的是，为了达到精准的转动定位，第二转轴100的外侧可以设置有齿轮，第三定位环、第四定位环的内侧壁上设有齿条，齿轮与齿条啮合，通过驱动件50的驱动配合齿轮定位，可以实现更加精准的转动定位。需要说明的是，第二转轴100是沿着刀库本体10的径向设置，输出臂60是绕着第二转轴100的周向旋转。

在一具体实施例中，第五臂体65包括第四板651、第五板652和第六板653。第四板651的第一端与第五板652的第一端连接，第四板651的第二端与第四臂体64连接，第六板653的第一端与第五板652的第二端连接，第六板653的第二端与第六臂体66连接，第五板652与第二固定部的端部91转动连接，第四板651和第六板653分别从第五板652的两端向远离第二固定部90的方向倾斜延伸。

在另一实施例中，可以同时设置第一固定部70和第二固定部90，驱动件50和输出臂60均设有两个，在刀库本体10的侧壁和端部上均设有换刀出口20。第一固定部70与第二固定部90沿刀库本体10的长度方向间隔的设于刀库本体10内。其中一个输出臂60包括第一臂体61、第二臂体62和第三臂体63，第一臂体61和第三臂体63的第一端分别连接在第二臂体62的相对两端，第一臂体61的第二端与其中一个所述驱动件50联动，第二臂体62与第一固定部的侧壁71转动连接，第三臂体63的第二端用于夹取工位上的刀具40，驱动件50驱动第一臂体61带动第二臂体62相对第一固定部的侧壁71转动，以使第三臂体63将工位上的刀具40由位于刀库本体10侧壁上的换刀出口20伸出；另一个输出臂60包括第四臂体64、第五臂体65和第六臂体66，第四臂体64和第六臂体66的第一端分别连接在第五臂体65的相对两端，第四臂体64的第二端与另一个驱动件50联动，第五臂体65与第二固定部的端部91转动连接，第六臂体66的第二端用于夹取工位上的刀具40，驱动件50驱动第四臂体64带动第五臂体65相对第二固定部的端部91转动，以使第六臂体66将工位上的刀具40由位于刀库本体10端部上的换刀出口20伸出。

用于五轴数控加工机床的快速换刀装置还包括步进电机，步进电机设于刀库本体10内，且步进电机的输出端沿刀库本体10的轴向设置，刀架30与步进电机的输出端联动，通过步进电机驱动刀架30旋转。在具体实施方式中，输出臂60的第二端可以设有机械手或与刀具40卡接的夹持部。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于五轴数控加工机床的快速换刀装置，其特征在于，包括：

刀库本体，内部中空，且设有与内部连通的换刀出口；

刀架，可旋转的设于所述刀库本体内，且刀架上沿周向间隔设置用于固定刀具的工位；

驱动件，设于所述刀库本体内；及

输出臂，其第一端与所述驱动件联动，所述驱动件驱动所述输出臂使所述输出臂的第二端夹取所述工位上的刀具并由所述换刀出口伸出。

2.根据权利要求1所述的用于五轴数控加工机床的快速换刀装置，其特征在于，还包括步进电机，所述步进电机设于所述刀库本体内，且所述步进电机的输出端沿所述刀库本体的轴向设置，所述刀架与所述步进电机的输出端联动，通过所述步进电机驱动所述刀架旋转。

3.根据权利要求2所述的用于五轴数控加工机床的快速换刀装置，其特征在于，还包括第一固定部和第二固定部，所述驱动件和所述输出臂均设有两个，所述刀库本体的侧壁和端部上均设有换刀出口，所述第一固定部与所述第二固定部沿所述刀库本体的长度方向间隔的设于所述刀库本体内，一个所述输出臂包括第一臂体、第二臂体和第三臂体，所述第一臂体和所述第三臂体的第一端分别连接在所述第二臂体的相对两端，所述第一臂体的第二端与一个所述驱动件联动，所述第二臂体与所述第一固定部的侧壁转动连接，所述第三臂体的第二端用于夹取所述工位上的刀具，所述驱动件驱动所述第一臂体带动所述第二臂体相对所述第一固定部的侧壁转动，以使所述第三臂体将所述工位上的刀具由位于所述刀库本体侧壁上的所述换刀出口伸出；另一个所述输出臂包括第四臂体、第五臂体和第六臂体，所述第四臂体和所述第六臂体的第一端分别连接在所述第五臂体的相对两端，所述第四臂体的第二端与另一个所述驱动件联动，所述第五臂体与所述第二固定部的端部转动连接，所述第六臂体的第二端用于夹取所述工位上的刀具，所述驱动件驱动所述第四臂体带动所述第五臂体相对所述第二固定部的端部转动，以使所述第六臂体将所述工位上的刀具由位于所述刀库本体端部上的所述换刀出口伸出。

4.根据权利要求1所述的用于五轴数控加工机床的快速换刀装置，其特征在于，所述换刀出口设于所述刀库本体的侧壁上。

5.根据权利要求4所述的用于五轴数控加工机床的快速换刀装置，其特征在于，还包括第一固定部，所述第一固定部沿所述刀库本体的长度方向设于所述刀库本体内，所述输出臂包括第一臂体、第二臂体和第三臂体，所述第一臂体和所述第三臂体的第一端分别连接在所述第二臂体的相对两端，所述第一臂体的第二端与所述驱动件联动，所述第二臂体与所述第一固定部的侧壁转动连接，所述第三臂体的第二端用于夹取所述工位上的刀具，所述驱动件驱动所述第一臂体带动所述第二臂体相对所述第一固定部的侧壁转动，以使所述第三臂体将所述工位上的刀具由所述换刀出口伸出。

6.根据权利要求5所述的用于五轴数控加工机床的快速换刀装置，其特征在于，还包括第一定位环、第二定位环和第一转轴，所述第一定位环设于所述第一固定部的侧壁上，所述第二定位环设于所述第二臂体的外侧上，所述第一转轴穿设所述第一定位环和所述第二定位环使所述第二臂体与所述第一固定部转动连接。

7.根据权利要求1所述的用于五轴数控加工机床的快速换刀装置，其特征在于，所述换刀出口设于所述刀库本体的端部上。

8.根据权利要求7所述的用于五轴数控加工机床的快速换刀装置，其特征在于，还包括第二固定部，所述第二固定部沿所述刀库本体的长度方向设于所述刀库本体内，所述输出臂包括第四臂体、第五臂体和第六臂体，所述第四臂体和所述第六臂体的第一端分别连接在所述第五臂体的相对两端，所述第四臂体的第二端与所述驱动件联动，所述第五臂体与所述第二固定部的端部转动连接，所述第六臂体的第二端用于夹取所述工位上的刀具，所述驱动件驱动所述第四臂体带动所述第五臂体相对所述第二固定部的端部转动，以使所述第六臂体将所述工位上的刀具由所述换刀出口伸出。

9.根据权利要求8所述的用于五轴数控加工机床的快速换刀装置，其特征在于，还包括第三定位环、第四定位环和第二转轴，所述第三定位环设于所述第二固定部的端部上，所述第四定位环设于所述第五臂体的外侧上，所述第二转轴穿设所述第三定位环和所述第四定位环使所述第五臂体与所述第二固定部转动连接。

10.根据权利要求1所述的用于五轴数控加工机床的快速换刀装置，其特征在于，还包括盖体，所述盖体的一侧与所述换刀出口铰接，所述盖体转动打开或关闭所述换刀出口。