CN109773543A - 换刀系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换刀系统，包括箱体，所述箱体内设置有减速机构和控制机构，冷却机构包括阀座，所述阀座内设置有阀芯，所述阀芯至少与工作位的刀位的冷却液通道相通；所述减速机构包括电机、第一驱动轴和第二驱动轴，所述电机的转轴与所述第一驱动轴传动配合，第一驱动轴和所述第二驱动轴通过轴承转动设置在箱体中，第一驱动轴上设置有小齿轮，第二驱动轴上设置有与所述小齿轮啮合的大齿轮。该换刀系统的进给系统采用齿轮副构成，传递的功率和圆周速度范围大，传动效率也高，能保证恒定的传动比，具有平稳、安全可靠、使用寿命长、结构紧凑等优点。

Description

换刀系统

技术领域

本发明属于机床加工设备技术领域，特别是涉及一种换刀系统。

背景技术

机床在加工零件的过程中，需要花费大量的时间用于更换刀具、装卸零件、测量和搬运零件等非切削加工时间上。为了缩短非切削加工时间，提高机床的自动化程度，数控机床正朝着一台机床在一次装夹中完成多工序加工的方向发展。在这类多工序的数控机床中，必须有自动换刀装置。

加工中心是现代机械加工中用得最多的设备之一,而自动换刀装置作为加工中心的核心部件,一直处在不断改进之中。而快速换刀技术已经成为高速加工中心技术的重要组成部分，旨在准确可靠的基础上，缩短换刀时间，全面提高加工中心的切削效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种换刀系统，用以快速完成刀具的切换，高切削效率。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是，一种换刀系统，包括箱体，所述箱体的外侧设置有刀盘和冷却机构，所述刀盘上设置有多个刀位，刀盘内设置有多个冷却液通道，每个冷却液通道与对应的刀位连通，箱体内设置有减速机构和控制机构；所述冷却机构包括阀座，所述阀座内设置有阀芯，所述阀芯至少与工作位刀位的冷却液通道相通；所述减速机构包括电机、第一驱动轴和第二驱动轴，第一驱动轴和所述第二驱动轴通过轴承转动设置在箱体中，第一驱动轴上设置有小齿轮，第二驱动轴上设置有与所述小齿轮啮合的大齿轮，所述电机的转轴上和所述第一驱动轴上均设置有一个带轮，两个带轮之间皮带传动；所述控制系统包括无触点开关、编码盘、活塞、第一齿盘和第一压盘，所述编码器和所述第一压盘固定在第二驱动轴上，第一压盘外设置有第二压盘，所述第二压盘与箱体固定连接，第一压盘的侧部与第一齿盘相啮合，所述活塞和第一齿盘通过插销可伸缩地套装在第二驱动轴上，第一齿盘的一侧设置有第一液压腔，另一侧设置有第二液压腔，所述第一液压腔和第二液压腔均外接有一个液压接头，所述编码盘和无触点开关均与数控机床的数控系统连接，无触点开关用于检测第一齿盘与第一压盘的啮合状态。

本发明的技术方案，还具有以下特点：

所述刀位的数量为八个，并且等角度的分布在所述刀盘上。

所述第一驱动轴包括前轴和后轴，所述前轴和后轴通过轴套轴承连接在一起，所述小齿轮安装在所述前轴上。

所述大齿轮内设置有第二齿盘外，所述第二齿盘固定在所述第二驱动轴上。

所述电机为伺服电机。

所述刀盘的侧部设置有分水盘，分水盘内设置有多个流道，刀盘上的每个冷却液通道均与分水盘内对应的流道相通，所述阀芯的出水口与分水盘的进水口相通。

本发明的有益效果是：(1)使用同步带传动和齿轮减速啮合传动的方式进行传动，不仅继承了带传动、齿轮传动及链传动的优点，且无相对滑动，传动精度高，作用在第二驱动轴上的载荷小，机械效率高；(2)其进给系统采用齿轮副构成，传递的功率和圆周速度范围大，传动效率也高，能保证恒定的传动比，具有平稳、安全可靠、使用寿命长、结构紧凑等优点，通过直角转换节约了空间位置和占地面积，也减少了材料的浪费；(3)换刀改用转动第二驱动轴的方法进行，省去了自动松、夹、卸、装及刀具搬运等一系列的复杂操作，从而缩短了换刀时间，并提高了换刀的准确性和可靠性；(4)其刀盘有足够的刀具储备量，实用性强，能应用于大部分标准型号机床，提高了机床加工自动化程度和加工效率，实现一次装夹即可完成多道工序的需求，同时大幅提高了加工质量，降低了加工成本。

附图说明

图1是本发明的一种换刀系统的立体图；

图2是本发明的一种换刀系统的主视图；

图3是本发明的一种换刀系统的侧视图；

图4是本发明的一种换刀系统中减速机构的局部剖视图；

图5是本发明的一种换刀系统中减速机构的局部剖视图；

图6是图3中E-E方向的剖视图的；。

图中，1.箱体，2.带轮，3.电机，4.无触点开关，5.刀位，6.刀盘，7.液压接头，8.大齿轮，9.第二驱动轴，10.端盖，11.冷却机构，12.小齿轮，13.分水盘，14.前轴，15.轴套轴承，16.后轴，17.轴承，18.第二齿盘，19.第一齿盘，20.第二压盘，21.第一压盘，22.第二液压腔，23.第一液压腔，24.插销，25活塞，26.阀芯，27.阀座，28.编码盘。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施例对本发明的技术方案作进一步地详细说明。

如图1-图3所示，一种换刀系统，包括箱体1，箱体1的外侧设置有刀盘6和冷却机构11，刀盘6上设置有多个刀位5，刀盘6内设置有多个冷却液通道，每个冷却液通道与对应的刀位5连通，箱体1内设置有减速机构和控制机构。

参照图4，冷却机构包括阀座27，阀座27内设置有阀芯26，阀芯26至少与工作位的刀位5的冷却液通道相通。

结合图5和图6，减速机构包括电机3、第一驱动轴和第二驱动轴电机3为伺服电机，电机3的转轴与第一驱动轴传动配合，第一驱动轴和第二驱动轴9通过轴承17转动设置在箱体1中，第一驱动轴上设置有小齿轮12，第二驱动轴9上设置有与小齿轮12啮合的大齿轮8；控制系统包括无触点开关4、编码盘28、活塞25、第一齿盘19和第一压盘21，编码器28和第一压盘21固定在第二驱动轴上，第一压盘21外设置有第二压盘20，第二压盘20与箱体1固定连接，第一压盘21的侧部与第一齿盘19相啮合，活塞25和第一齿盘19通过插销24可伸缩地套装在第二驱动轴9上，第一齿盘19的一侧设置有第一液压腔23，另一侧设置有第二液压腔22，第一液压腔23和第二液压腔22均外接有一个液压接头7，编码盘28和无触点开关4均与数控机床的数控系统连接，无触点开关4用于检测第一齿盘19与第一压盘21的啮合状态。

电机3转动时先带动第一驱动轴转动，第一驱动轴通过一对由大齿轮8与小齿轮12组成的减速单元带动第二驱动轴9转动，最终实现刀盘6的转动。刀盘6上的刀具每次切换到工作位前，先通过液压接头7向第二液压腔22内注入液压油，此时第一齿盘19在液压油的推力作用下左移，第一齿盘19与第一压盘21之间开始分离；当无触点开关4的检测到第一齿盘19上的插销退出后，判定第一齿盘19与第一压盘21已完全分离，并迅速向电机3的控制端发出信号，控制电机3转动一定角度，使刀盘20上的刀位5转到预设位置，完成一次换刀。编码盘28起识别刀位5的作用，与第二驱动轴9通过螺钉相连，由于第二驱动轴9在每转中发出固定数的脉冲，故而数控机床的数控系统接收到将这些脉冲后按传动要求分配给伺服电机，由此可以得到第二驱动轴9每转的预设走刀量。

如图1所示，电机3的转轴上和第一驱动轴上均设置有一个带轮2，两个带轮2之间皮带传动，这样传动部分就兼有带传动、齿轮传动及链传动的优点，且无相对滑动，传动精度高，作用在第二驱动轴上的载荷小，故而机械效率高。

如图1所示，刀位5的数量为八个，并且这八个刀位5是等角度的分布在刀盘6上。故而该刀盘6上可以安装八个不同刀具，而第二驱动轴9每转动40°就可切换一个刀位5到工作位上进行切削工作。

如图5所示，本发明所优选的第一驱动轴由前轴14和后轴16，前轴14和后轴16通过轴套轴承15连接在一起，小齿轮12则安装在前轴14上。

如图6所示，大齿轮8内设置有第二齿盘18，第二齿盘18固定在第二驱动轴9上，可防止大齿轮8与第二驱动轴9之间发生磨损。

如图2所示，作为一种优化设计第一驱动轴与第二驱动轴9可在同一水平面相垂直设计，大齿轮8和小齿轮12均为锥齿轮；还可不相互垂直设计，这时大齿轮8和小齿轮12需为直齿轮。

第一驱动轴与第二驱动轴9在同一水平面相垂直设置，可大大降低安装所需的空间，这样就可更加方便的装配在数控机床的狭小空间内。

如图6所示，刀盘6的侧部设置有分水盘13，分水盘13内设置有多个流道，并且刀盘13中的每个冷却液通道均与分水盘13内对应的流道相通，阀芯26的出水口与分水盘13的进水口相通。

冷却液先从阀座27上的进液口注入阀芯26，再从阀芯26流入分水盘13的流道中，进而流向刀位5的冷却液通道中，在加工过程中对刀具进行能却。

因此，本发明的换刀系统有以下优点：(1)使用同步带传动和齿轮减速啮合传动的方式进行传动，不仅继承了带传动、齿轮传动及链传动的优点，且无相对滑动，传动精度高，作用在第二驱动轴上的载荷小，机械效率高；(2)其进给系统采用齿轮副构成，传递的功率和圆周速度范围大，传动效率也高，能保证恒定的传动比，具有平稳、安全可靠、使用寿命长、结构紧凑等优点，通过直角转换节约了空间位置和占地面积，也减少了材料的浪费；(3)换刀改用转动第二驱动轴的方法进行，省去了自动松、夹、卸、装及刀具搬运等一系列的复杂操作，从而缩短了换刀时间，并提高了换刀的准确性和可靠性；(4)其刀盘有足够的刀具储备量，实用性强，能应用于大部分标准型号机床，提高了机床加工自动化程度和加工效率，实现一次装夹即可完成多道工序的需求，同时大幅提高了加工质量，降低了加工成本。

Claims (5)

1.一种换刀系统，其特征在于，包括箱体(1)，所述箱体(1)的外侧设置有刀盘(6)和冷却机构(11)，所述刀盘(6)上设置有多个刀位(5)，刀盘(6)内设置有多个冷却液通道，每个冷却液通道与对应的刀位(5)连通，箱体(1)内设置有减速机构和控制机构；所述冷却机构包括阀座(27)，所述阀座(27)内设置有阀芯(26)，所述阀芯(26)至少与工作位的刀位(5)的冷却液通道相通；所述减速机构包括电机(3)、第一驱动轴和第二驱动轴(9)，所述电机(3)的转轴与所述第一驱动轴传动配合，第一驱动轴和所述第二驱动轴(9)通过轴承(17)转动设置在箱体(1)中，第一驱动轴上设置有小齿轮(12)，第二驱动轴(9)上设置有与所述小齿轮(12)啮合的大齿轮(8)；所述控制系统包括无触点开关(4)、编码盘(28)、活塞(25)、第一齿盘(19)和第一压盘(21)，所述编码器(28)和所述第一压盘(21)固定在第二驱动轴上，第一压盘(21)外设置有第二压盘(20)，所述第二压盘(20)与箱体(1)固定连接，第一压盘(21)的侧部与第一齿盘(19)相啮合，所述活塞(25)和第一齿盘(19)通过插销(24)可伸缩地套装在第二驱动轴(9)上，第一齿盘(19)的一侧设置有第一液压腔(23)，另一侧设置有第二液压腔(22)，所述第一液压腔(23)和第二液压腔(22)均外接有一个液压接头(7)，所述编码盘(28)和无触点开关(4)均与数控机床的数控系统连接，无触点开关(4)用于检测第一齿盘(19)与第一压盘(21)的啮合状态；所述刀盘(6)的侧部设置有分水盘(13)，所述分水盘(13)内设置有多个流道，并且刀盘(13)中的每个冷却液通道均与分水盘(13)内对应的流道相通，所述阀芯(26)的出水口与分水盘(13)的进水口相通。

2.根据权利要求1所述的换刀系统，其特征在于，所述刀位(5)的数量为八个，并且等角度的分布在所述刀盘(6)上。

3.根据权利要求1所述的换刀系统，其特征在于，所述大齿轮(8)内设置有第二齿盘(18)，所述第二齿盘(18)固定在所述第二驱动轴(9)上。

4.根据权利要求1所述的换刀系统，其特征在于，所述电机(3)为伺服电机。

5.根据权利要求1所述的换刀系统，其特征在于，所述第一驱动轴包括前轴(14)和后轴(16)，所述前轴(14)和后轴(16)通过轴套轴承(15)连接在一起，所述小齿轮(12)安装在前轴(14)上。