CN111054937A - 数控车床多工位回转刀架自动换刀系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数控车床多工位回转刀架自动换刀系统，包括箱体和箱盖密封固定形成的封闭空间，在封闭空间内的上部通过内支架安装有液压马达，在封闭空间内的底部通过轴架及相应轴承安装有横置的刀架主轴，所述液压马达通过传动系统与刀架主轴传动连接，本发明能够精确的调控数控车床多工位回转刀架全过程，本发明具有调节精度高、自动完成调节功能、效率高无故障运行。

Description

数控车床多工位回转刀架自动换刀系统
技术领域
本发明属于数控机床配件技术领域，具体涉及一种数控车床多工位回转刀架自动换刀系统。
背景技术
数控车床在执行机械加工工艺过程中由于加工特征的不同，需要多次进行自动换刀，数控车床普遍采用多工位回转刀架进行自动换刀，换刀过程仍然消耗能量且换刀过程频繁发生，现有普通数控车床四工位回转刀架，在车削一些外形简单的工件时，经常出现刀位闲置，而工件的中心孔、通孔或螺纹孔需要加工时，旋转数控车床尾架后部的手柄及更换中心钻和钻头，全部需要人工操作，劳动强度大，效率低下。例如授权公告号为CN204725200 U一种数控车床的自动回转刀架，在刀架壳体和刀架端盖所组成的空腔内设置三相交流电机，三相交流电机的输出轴连接行星轮传动机构；刀架壳体的下端面通过刀盘连接盘与刀盘连接；行星轮传动机构传动连接刀盘离合控制装置；在刀架端盖上设有锁定装置，锁定装置将刀盘锁紧定位；行星轮传动机构的中心轮连接分度测量开关装置，测量旋转角度到达预定值后向锁定装置发生指令，刀盘锁定；在刀架端盖上圆周均匀分布与刀位数量一致的停止接近开关。该技术适合加工简单工件，对于加工工艺比较复杂的工件，其加工工时均较长，造成工件装夹完毕至加工完毕这一时段人力资源浪费。
发明内容
本发明针对现有数控车床在执行机械加工过程中自动回转刀架使用存在的问题，提供一种数控车床多工位回转刀架自动换刀系统，对于提高数控车床机械加工全过程能耗预测精度以及数控车床的能量优化具有重要意义。
本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种数控车床多工位回转刀架自动换刀系统，包括箱体和箱盖密封固定形成的封闭空间，在封闭空间内的上部通过内支架安装有液压马达，在封闭空间内的底部通过轴架及相应轴承安装有横置的刀架主轴，所述液压马达通过传动系统与刀架主轴传动连接，在刀架主轴的一端通过安装有鼠牙盘一和鼠牙盘二，其中鼠牙盘一通过轴承套装在刀架主轴上，鼠牙盘二套装在刀架主轴末端且能轴向滑动，刀盘固定在鼠牙盘一的外端，同时设置有驱动鼠牙盘二向鼠牙盘一运动使两者啮合的轴推机构；在所述刀架主轴的另一端等间距分布有多个感应块，与各感应块位置对应有接近开关组，所述各接近开关组分别与控制器输入端连接，控制器的输出端与所述液压马达的控制端连接，控制器的输出端与轴推机构的控制端连接。
所述轴推机构为液压推进机构，其活塞用于驱动所述鼠牙盘二向鼠牙盘一靠近且使两者啮合传动。
液压马达的转轴上安装有共轭分度凸轮，在位于液压马达转轴的下方平行安装有过渡轴，过渡轴上安装有与共轭分度凸轮配合的共轭分度凹槽，两者匹配啮合，在过渡轴上安装有主动齿轮，同时在所述刀架主轴上安装有从动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合，且主动齿轮向从动齿轮减速传动。在共轭分度凸轮的末端一侧有感应器，与该感应器位置对应有启停感应接近开关。
本发明的有益效果：本发明能够精确的调控数控车床多工位回转刀架全过程，从液压马达输出的旋转驱动依次通过共轭分度凸轮和减速齿轮组传递给刀架主轴，液压马达转轴每周期有确定的接近开关信号，刀架主轴上均布有多个感应块，且各感应块的相位不同，从而能够根据角度定位接近开关组确定刀片主轴的转动角位，用于精准调控刀盘位置。本发明具有调节精度高、自动完成调节功能、效率高无故障运行。
附图说明
图1是本发明自动换刀系统的结构示意图。
图中标号：液压马达1，马达转轴2，共轭分度凸轮3，过渡轴4，主动齿轮5，刀架主轴6，从动齿轮7，膨胀套8，推力球轴承9，双列滚针轴承10，刀盘11，从动鼠牙盘12，主动鼠牙盘13，活塞14，感应器15，启停接近开关16，感应块17，角度定位接近开关组18。
具体实施方式
数控车床多工位回转刀架自动换刀过程高精度准确调控是数控车床加工过程能耗的重要组成该部分。下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示的自动换刀系统，应用于多工位回转刀架的数控车床，该系统包括箱体和箱盖密封固定形成的封闭空间，并在封闭空间内的上部通过内支架安装有液压马达、过渡轴和刀架主轴，在密封空间之外的刀架主轴末端安装有刀盘。液压马达的转轴上安装有共轭分度凸轮，在封闭空间内的中部通过轴承安装有过渡轴，在封闭空间内的底部通过轴架及相应轴承安装有横置的刀架主轴。在过渡轴上安装有与共轭分度凸轮配合的共轭分度槽，在过渡轴上安装有主动齿轮，在刀架主轴上安装有从动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合。主动齿轮与从动齿轮形成减速传递关系。在刀架主轴的一端通过安装有鼠牙盘一和鼠牙盘二，其中鼠牙盘一通过轴承套装在刀架主轴上，鼠牙盘二套装在刀架主轴末端且能轴向滑动，刀盘固定在鼠牙盘一的外端，同时设置有驱动鼠牙盘二向鼠牙盘一运动使两者啮合的轴推机构。共轭分度凸轮的末端一侧有感应器，与该感应器位置对应有启停感应接近开关，在所述刀架主轴的另一端等间距分布有多个感应块，与各感应块位置对应有接近开关组，所述各接近开关组分别与控制器输入端连接，控制器的输出端与所述液压马达的控制端连接，控制器的输出端与轴推机构的控制端连接。
所述轴推机构为液压推进机构，其活塞用于驱动所述鼠牙盘二向鼠牙盘一靠近且使两者啮合传动。
本发明自动换刀系统的转位换刀过程为：当接收到数控系统的换刀指令后，刀盘松开，然后刀盘旋转到指令要求的刀位，然后刀盘夹紧并发出转位结束信号。
如图1所示，换刀系统的夹紧与松开和刀盘的转位均由液压系统驱动，通过PC顺序控制来实现。当刀架主轴带动刀盘旋转时，其上的主动鼠牙盘13和固定在刀架上的从动鼠牙盘10脱开，旋转到指定刀位后，刀盘的定位由鼠牙盘的啮合来完成。
活塞14支承在一对推力球轴承7及双列滚针轴承10上，通过推力轴承带动刀架主轴移动。当PC接到换刀指令时，活塞14及刀架主轴6在压力油推动下向左移动，使主动鼠牙盘13和从动鼠牙盘10脱开，液压马达1启动带动平板共轭分度凸轮3转动，经主动齿轮5和从动齿轮7带动刀架主轴及刀盘旋转。，角度定位接近开关组18的通断组合来检测确认刀盘旋转的准确位置。当刀盘旋转到指定的刀位后，启停接近开关16通电，向数控系统发出信号，指令液压马达停转，这时压力油推动活塞14向右移动，使主动鼠牙盘13和从动鼠牙盘10啮合，刀盘被定位夹紧。再在刀架主轴6末端设置接近开关来确认夹紧并向数控系统发出信号。在机床自动工作状态下，当指定换刀的刀号后，数控系统可以通过内部的预算判断，实现刀盘的就近转位换刀，即刀盘可正传也可反转。数控车床多工位回转刀架自动换刀过程中会产生多次功率峰值，换刀全过程能耗既包括功率稳定部分的能耗，也包括功率峰值引起的能耗。本发明还可以通过建立数控车床多工位回转刀架自动换刀过程中机床基本模块能耗、换刀装置稳态能耗、换刀装置瞬态能耗的计算模型，进一步建立自动换刀全过程能耗预测模型，通过预测模型与实际情况对比来准确预测能耗。

Claims (4)

1.一种数控车床多工位回转刀架自动换刀系统，包括箱体和箱盖密封固定形成的封闭空间，其特征在于，在封闭空间内的上部通过内支架安装有液压马达，在封闭空间内的底部通过轴架及相应轴承安装有横置的刀架主轴，所述液压马达通过传动系统与刀架主轴传动连接，在刀架主轴的一端通过安装有鼠牙盘一和鼠牙盘二，其中鼠牙盘一通过轴承套装在刀架主轴上，鼠牙盘二套装在刀架主轴末端且能轴向滑动，刀盘固定在鼠牙盘一的外端，同时设置有驱动鼠牙盘二向鼠牙盘一运动使两者啮合的轴推机构；在所述刀架主轴的另一端等间距分布有多个感应块，与各感应块位置对应有接近开关组，所述各接近开关组分别与控制器输入端连接，控制器的输出端与所述液压马达的控制端连接，控制器的输出端与轴推机构的控制端连接。
2.根据权利要求1所述的数控车床多工位回转刀架自动换刀系统，其特征在于，所述轴推机构为液压推进机构，其活塞用于驱动所述鼠牙盘二向鼠牙盘一靠近且使两者啮合传动。
3.根据权利要求1所述的数控车床多工位回转刀架自动换刀系统，其特征在于，液压马达的转轴上安装有共轭分度凸轮，在位于液压马达转轴的下方平行安装有过渡轴，过渡轴上安装有与共轭分度凸轮配合的共轭分度凹槽，两者匹配啮合，在过渡轴上安装有主动齿轮，同时在所述刀架主轴上安装有从动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合，且主动齿轮向从动齿轮减速传动。
4.根据权利要求3所述的数控车床多工位回转刀架自动换刀系统，其特征在于，在共轭分度凸轮的末端一侧有感应器，与该感应器位置对应有启停感应接近开关。
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