CN112404475B - 一种高速上下料刀塔 - Google Patents

Abstract

本发明一种高速上下料刀塔，卡爪机构和刀具系统安装在电主轴前端，卡爪机构和刀具系统在电主轴的驱动下，实现高速旋转。电主轴后端安置油缸带动三片式端面齿盘实现刀盘定位锁紧。卡爪机构的驱动气缸设置在定位锁紧油缸后部，通过推杆推动卡爪松开，主轴内部安置有压缩弹簧，在压缩弹簧作用下，推杆后拉关闭卡爪。推片机构在卡爪中心位置，后部通过气缸驱动实现推片推出和缩回。本发明将卡爪和刀塔功能融为一体，既能实现工件的夹持，也能实现刀具存储和换位，主轴带动卡爪和工件高速旋转，在装卸工件时有效缩短换料装夹时间，同时简化了机床结构。卡爪中央设置有推片，通过推片后部推杆的传感器实现有无工件感应和辅助上料送料。

Description

一种高速上下料刀塔

技术领域

本发明属于自动化加工设备技术领域，具体涉及一种高速上下料刀塔。

背景技术

目前所有自动化车削加工机床在工作时，需要频繁装卸工件而经常启动和停止主轴旋转，以便于工件的装卸，并且由于换料爪和刀塔不是同一个装置，造成换料爪换完料后刀塔才能工作，无效的加工时间较长，使得总体加工周期变长，尤其是加工周期很短的零件，几乎有近一半时间被装料卸料，主轴启停以及刀塔移动所占用。为了提高加工效率，将电主轴、刀塔和卡爪融为一体，实现在旋转中上下料，并且该上下料刀塔能够分度锁紧实现刀架的功能，功能更强，大大简化了结构，提高了工作可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速上下料刀塔，实现在旋转中上下料的目的。

本发明所采用的技术方案如下：

一种高速上下料刀塔，其特征在于，包括刀具系统，刀具系统内穿有卡爪机构，卡爪机构内穿有推片机构。

推片机构包括推片推杆，推片推杆一端固接有推片，推片推杆另一端穿入推片气缸本体，推片推杆穿入推片气缸本体的一端连接有轴承，轴承表面固接有推片气缸活塞，推片气缸活塞位于推片气缸本体内，推片气缸本体未被穿入推片推杆的一端固接有推片气缸盖，推片气缸盖与推片气缸活塞之间具有间隙；

推片气缸本体内通过导线连接有推片推出传感器和推片退回传感器；

推片气缸本体靠近推片气缸活塞的一端开有进出气口，推片气缸盖表面开有进出气口；

推片气缸本体与开有进出气口一端相对的另一端设有抓料气缸盖，抓料气缸盖位于推片气缸本体上。

卡爪机构包括卡爪推杆，推片推杆外表面穿有卡爪推杆，卡爪推杆一端固接有卡爪体，卡爪推杆还固接有楔块，楔块与卡爪体相邻，楔块远离卡爪推杆的一端安装有卡爪滑块，卡爪滑块可以移动，卡爪滑块远离楔块的一端固接有卡爪；

卡爪体远离卡爪的一端固接有一主轴，主轴内穿过卡爪推杆，主轴内侧面一端具有凸起，主轴的内侧面另一端安装有锁紧螺母，凸起与锁紧螺母位于同一轴线上，锁紧螺母固接卡爪推杆，锁紧螺母位于主轴和卡爪推杆的间隙内，卡爪推杆上还套有压缩弹簧，压缩弹簧位于主轴与卡爪推杆之间，压缩弹簧一端抵在主轴的凸起端上，压缩弹簧另一端紧靠锁紧螺母；

推片推杆上还穿有卡爪气缸活塞，卡爪气缸活塞与卡爪推杆远离卡爪的一端相邻，卡爪气缸活塞纵向截面呈“十”状，卡爪气缸活塞一端穿过推片气缸体，推片气缸体远离卡爪推杆的一端向卡爪方向开有凹槽，推片气缸体凹槽侧固接有气缸盖，卡爪气缸活塞位于气缸体的凹槽内，卡爪气缸活塞另一端穿过气缸盖，气缸盖与卡爪气缸活塞之间存在间隙；

气缸盖远离推片气缸体的一侧通过导线连接有卡爪松开传感器和卡爪夹紧传感器，气缸盖还通过导线连接有推片推出传感器；

推片气缸体远离卡爪气缸活塞的一侧开有两个进出气口。

刀具系统包括刀盘，刀盘固接在主轴的一端，卡爪穿过刀盘中心位置；

主轴外表面一端连接有前轴承，前轴承与刀盘相邻，主轴外表面固接有前隔套，前隔套位于前轴承远离刀盘的一侧，主轴外表面另一端连接有后轴承，主轴外表面还固接有后隔套，后隔套位于后轴承接近刀盘的一侧，主轴外表面固接有转子，转子位于前隔套和后隔套之间，转子外表面穿有定子，定子外表面套有散热套，散热套外表面固定安装有主轴箱，主轴箱外表面开有冷却液进口和冷却液出口；

主轴外表面另一端固定安装有内齿盘，内齿盘与后轴承远离后隔套的一端相邻，内齿盘外侧套接有外齿盘，内齿盘和外齿盘通过梯形齿啮合有定位齿盘，定位齿盘外表面固接有油缸体，油缸体远离主轴箱的一端固接有油缸盖，油缸体、油缸盖以及推片气缸体形成一槽，槽内设有定位油缸活塞，油缸活塞固接在定位齿盘远离梯形齿的一侧；油缸盖与推片气缸体之间存在间隙，间隙内通过导线安装有定位油缸传感器。

刀盘呈圆形，刀盘边缘上均匀分布有若干个钻头，每两个钻头间均固定安装有一车刀，车刀凸出刀盘的边缘。

本发明的有益之处：将刀塔和卡爪的功能融为一体，既能实现刀塔存储刀具、分度锁紧功能，又具有卡爪抓取工件的功能，并且还可以与机床主轴同步高速旋转实现同步上下料工件，达到缩短加工节拍，简化机床结构的作用。

附图说明

图1是本发明上下料刀塔的总体结构示意图；

图2是本发明刀具系统结构图；

图3是本发明的卡爪机构示意图；

图4是本发明的推片机构示意图；

图5是本发明的楔块和滑块结构示意图；

图6是本发明的角相定位齿盘示意图；

图7是本发明刀具系统结构示意；

图8是本发明中一种上下料刀塔实施案例示意图；

图9是本发明中一种上下料刀塔实施案例。

图中，1.推片推杆，2.推片，3.推片气缸本体，4.轴承，5.推片气缸活塞，6.推片气缸盖，7.推片推出传感器，8.推片退回传感器，9.抓料气缸盖，10.卡爪推杆，11.卡爪体，12.楔块，13.卡爪滑块，14.卡爪，15.主轴，16.锁紧螺母，17.压缩弹簧，18.卡爪气缸活塞，19.推片气缸体，20.气缸盖，21.卡爪松开传感器，22.卡爪夹紧传感器，23.刀盘，24.前轴承，25.前隔套，26.后轴承，27.后隔套，28.转子，29.定子，30.散热套，31.主轴箱，32.内齿盘，33.外齿盘，34.定位齿盘，35.油缸体，36.油缸盖，37.油缸活塞，38.定位油缸传感器，39.钻头，40.车刀，41.料道，42.工件，43.高速刀塔卡盘，44.接料盒，45.接料槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1、图2、图3、图4所示，本发明一种高速上下料刀塔，包括刀具系统，刀具系统内穿有卡爪机构，卡爪机构内穿有推片机构。

如图4所示，推片机构包括推片推杆1，推片推杆1一端固接有推片2，推片推杆1另一端穿入推片气缸本体3，推片推杆1穿入推片气缸本体3的一端连接有轴承4，轴承4表面固接有推片气缸活塞5，推片气缸活塞5位于推片气缸本体3内，推片气缸本体3未被穿入推片推杆1的一端固接有推片气缸盖6，推片气缸盖6与推片气缸活塞5之间具有间隙；

推片气缸本体3内通过导线连接有推片推出传感器7和推片退回传感器8；

推片气缸本体3靠近推片气缸活塞5的一端开有进出气口，推片气缸盖6表面开有进出气口；

推片气缸本体3与开有进出气口一端相对的另一端设有抓料气缸盖9，抓料气缸盖9位于推片气缸本体3上。

如图3，图5所示，卡爪机构包括卡爪推杆10，推片推杆1外表面穿有卡爪推杆10，卡爪推杆10一端固接有卡爪体11，卡爪推杆10还固接有楔块12，楔块12与卡爪体11相邻，楔块12远离卡爪推杆10的一端安装有卡爪滑块13，卡爪滑块13可以移动，卡爪滑块13远离楔块12的一端固接有卡爪14；

卡爪体11远离卡爪14的一端固接有一主轴15，主轴15内穿过卡爪推杆10，主轴15内侧面一端具有凸起，主轴15的内侧面另一端安装有锁紧螺母16，凸起与锁紧螺母16位于同一轴线上，锁紧螺母16固接卡爪推杆10，锁紧螺母16位于主轴15和卡爪推杆10的间隙内，卡爪推杆10上还套有压缩弹簧17，压缩弹簧17位于主轴15与卡爪推杆10之间，压缩弹簧17一端抵在主轴15的凸起端上，压缩弹簧17另一端紧靠锁紧螺母16；

推片推杆1上还穿有卡爪气缸活塞18，卡爪气缸活塞18与卡爪推杆10远离卡爪14的一端相邻，卡爪气缸活塞18纵向截面呈“十”状，卡爪气缸活塞18一端穿过推片气缸体19，推片气缸体19远离卡爪推杆10的一端向卡爪14方向开有凹槽，推片气缸体19凹槽侧固接有气缸盖20，卡爪气缸活塞18位于气缸体的凹槽内，卡爪气缸活塞18另一端穿过气缸盖20，气缸盖20与卡爪气缸活塞18之间存在间隙；

气缸盖20远离推片气缸体19的一侧通过导线连接有卡爪松开传感器21和卡爪夹紧传感器22，气缸盖20还通过导线连接有推片推出传感器7；

推片气缸体19远离卡爪气缸活塞18的一侧开有两个进出气口。

如图1、图2所示，刀具系统包括刀盘23，刀盘23固接在主轴15的一端，卡爪14穿过刀盘23中心位置；

主轴15外表面一端连接有前轴承24，前轴承24与刀盘23相邻，主轴15外表面固接有前隔套25，前隔套25位于前轴承24远离刀盘23的一侧，主轴15外表面另一端连接有后轴承26，主轴15外表面还固接有后隔套27，后隔套27位于后轴承26接近刀盘23的一侧，主轴15外表面固接有转子28，转子28位于前隔套25和后隔套27之间，转子28外表面穿有定子29，定子29外表面套有散热套30，散热套30外表面固定安装有主轴箱31，主轴箱31外表面开有冷却液进口和冷却液出口；

如图2、图6所示，主轴15外表面另一端固定安装有内齿盘32，内齿盘32与后轴承26远离后隔套27的一端相邻，内齿盘32外侧套接有外齿盘33，内齿盘32和外齿盘33通过梯形齿啮合有定位齿盘34，定位齿盘34外表面固接有油缸体35，油缸体35远离主轴箱31的一端固接有油缸盖36，油缸体35、油缸盖36以及推片气缸体19形成一槽，槽内设有定位油缸活塞37，油缸活塞37固接在定位齿盘34远离梯形齿的一侧；油缸盖36与推片气缸体19之间存在间隙，间隙内通过导线安装有定位油缸传感器38。

如图7所示，刀盘23呈圆形，刀盘23边缘上均匀分布有若干个钻头39或丝锥等刀具，每两个钻头39或丝锥间均固定安装有一车刀40，车刀40凸出刀盘23的边缘。

本发明的原理如下，

如图1所示，本发明前轴承24和后轴承26之间安置有定子29和转子28，能够使刀盘23和卡爪14高速旋转，配合主轴15的旋转可实现车多边形的飞刀功能。

主轴15前端固定有刀盘23，主轴15后端通过锁紧螺母16固定有内齿盘32，外齿盘33固定在主轴箱31后部，内外齿盘两侧端面在同一个平面上。电主轴转动驱动刀盘分度，油缸体35驱动定位齿盘34往复运动实现刀盘定位锁紧和分开。

如图3、图7所示，在刀盘23上可以安装车刀40，钻头39、丝锥等实现刀具存储功能。在刀盘23中央配置有中空的卡爪14，推片气缸体19在主轴15后部推动卡爪推杆10实现卡爪张开，主轴15内部的压缩弹簧17向后拉卡爪推杆10实现卡爪夹紧。卡爪推杆10一端和卡爪活塞之间分离，在高速转动中卡爪推杆10和气缸活塞端面不接触，不发生摩擦磨损和发热。

如图1、图3所示，推片2置于卡爪14中央，推片气缸3推动连杆1，使推片2往复运动，实现辅助送料，配合推片传感器，也可以实现卡爪中有无工件感应。

推片活塞和推片推杆1之间采用轴承4转动联结，实现推片2在高速转动时能够往复运动不发生严重磨损和发热。

本发明的工作过程如下，

如图1所示，在主轴15前端设置有刀盘23，刀盘23中央设置有卡爪14。主轴15后部设置有端面齿盘(内外齿盘)以及驱动齿盘的定位油缸，驱动卡爪的气缸(推片气缸体19)设置在定位油缸后部，主轴15前端卡爪14受到卡爪推杆10推动打开，当卡爪气缸活塞18缩回后主轴15内的压缩弹簧17向后拉动卡爪推杆10使卡爪14闭合夹紧工件。卡爪推杆10上有两个锁紧螺母16可以调节压缩弹簧17的推力，实现夹紧力的大小调节。上下料刀塔在抓取工件时，推片气缸活塞5先将推片2推出，当旋转卡爪14整体向前移动抓取工件时，工件会挤压推片2后退，此时推片2退回，传感器感应到信号，推片气缸活塞5后退，卡爪14在压缩弹簧17作用下推动顶杆后拉，夹紧工件。定位油缸活塞37后移齿盘松开，电主轴启动开始高速转动，工件被加速到与机床主轴转速一致后，同时卡爪14轴线和主轴15轴线同轴时，上下料刀塔整体靠近机床主轴将工件送入卡盘，上下料刀塔的卡爪14打开，推片2将工件顶紧在卡盘内，机床卡盘夹紧工件，刀塔上的卡爪14松开。上下料刀塔后退，刀盘23转动到选定刀具位置，在定位油缸体35作用下，定位齿盘34利用自身左侧端面的梯形齿将内齿盘和外齿盘定位锁紧。此时上下料刀塔可以实现刀塔的功能，能够在刀盘23上安装多把车刀40或者钻头39、丝锥、倒角刀等，完成车削，钻孔，攻丝铰孔加工。上下料刀塔在刀盘23上的安装飞刀，与车床主轴15配合同向旋转可以完成铣削多边形工件。卡爪气缸盖20上装有卡爪打开和卡爪关闭传感器，分别感应卡爪14打开和关闭状态。同时卡爪气缸盖20上还有检测推片2推出和缩回状态的传感器。

本发明实施例如图8、图9所示，

上下料刀塔安置在刀板上，靠近机床后侧，料道41安置在机床后侧，接料槽45安置在滑板下方，随滑台左右移动，在机床前侧安置接料盒44。

刀塔卡爪中的推片2推出，刀板向后移动，刀塔卡爪14对准料道处的工件42，刀板向左移动，在移动中工件42将推片2向右推，推片传感器7感应到信号后，发令给推片气缸体19，推片气缸体19松开，卡爪14在压缩弹簧17作用下夹紧工件。滑板向右移动，带动刀塔卡爪14离开料道，向前移动到主轴15前方，同时刀塔卡爪14在电主轴带动下高速旋转，当转速达到和机床主轴等速时，刀塔卡爪14向左移动，对准主轴15，将工件42送入机床打开的卡盘中，刀塔卡爪14中的卡爪张开，推片2将工件42顶紧在卡盘里，卡盘卡爪夹紧工件42，刀塔卡爪14向右移动，离开主轴15，降低转速并定位，此时刀塔卡爪作为刀塔使用，使用刀盘上的车刀40、飞刀或者钻头39、丝锥等刀具加工工件。

工件加工完毕，刀塔卡爪14提高转速，在高速旋转中，将机床主轴上的工件夹紧，然后向右移动，再向前移动，降低转速，打开卡爪14，用推片2将工件42推掉，工件掉落到接料槽45中，然后滑入接料盒44。

本发明可以与机床主轴同步高速旋转实现同步上下料工件，达到缩短加工节拍，简化机床结构的作用。

Claims (3)

1.一种高速上下料刀塔，其特征在于，包括刀具系统，所述刀具系统内穿有卡爪机构，所述卡爪机构内穿有推片机构；

所述推片机构包括推片推杆(1)，所述推片推杆(1)一端固接有推片(2)，所述推片推杆(1)另一端穿入推片气缸本体(3)，所述推片推杆(1)穿入所述推片气缸本体(3)的一端连接有轴承(4)，所述轴承(4)表面固接有推片气缸活塞(5)，所述推片气缸活塞(5)位于推片气缸本体(3)内，所述推片气缸本体(3)未被穿入推片推杆(1)的一端固接有推片气缸盖(6)，所述推片气缸盖(6)与所述推片气缸活塞(5)之间具有间隙；

所述推片气缸本体(3)内通过导线连接有推片推出传感器(7)和推片退回传感器(8)；

所述推片气缸本体(3)靠近所述推片气缸活塞(5)的一端开有进出气口，所述推片气缸盖(6)表面开有进出气口；

所述推片气缸本体(3)与开有进出气口一端相对的另一端设有抓料气缸盖(9)，所述抓料气缸盖(9)位于推片气缸本体(3)上；

所述卡爪机构包括卡爪推杆(10)，所述推片推杆(1)外表面穿有所述卡爪推杆(10)，所述卡爪推杆(10)一端固接有卡爪体(11)，所述卡爪推杆(10)还固接有楔块(12)，所述楔块(12)与所述卡爪体(11)相邻，所述楔块(12)远离卡爪推杆(10)的一端安装有卡爪滑块(13)，所述卡爪滑块(13)可以移动，所述卡爪滑块(13)远离楔块(12)的一端固接有卡爪(14)；

所述卡爪体(11)远离所述卡爪(14)的一端固接有一主轴(15)，所述主轴(15)内穿过所述卡爪推杆(10)，所述主轴(15)内侧面一端具有凸起，所述主轴(15)的内侧面另一端安装有锁紧螺母(16)，所述凸起与所述锁紧螺母(16)位于同一轴线上，所述锁紧螺母(16)固接所述卡爪推杆(10)，所述锁紧螺母(16)位于所述主轴(15)和所述卡爪推杆(10)的间隙内，所述卡爪推杆(10)上还套有压缩弹簧(17)，所述压缩弹簧(17)位于所述主轴(15)与卡爪推杆(10)之间，所述压缩弹簧(17)一端抵在所述主轴(15)的凸起端上，所述压缩弹簧(17)另一端紧靠所述锁紧螺母(16)；

所述推片推杆(1)上还穿有卡爪气缸活塞(18)，所述卡爪气缸活塞(18)与所述卡爪推杆(10)远离卡爪(14)的一端相邻，所述卡爪气缸活塞(18)纵向截面呈“十”状，所述卡爪气缸活塞(18)一端穿过推片气缸体(19)，所述推片气缸体(19)远离卡爪推杆(10)的一端向所述卡爪(14)方向开有凹槽，所述推片气缸体(19)凹槽侧固接有气缸盖(20)，所述卡爪气缸活塞(18)位于所述气缸体的凹槽内，所述卡爪气缸活塞(18)另一端穿过气缸盖(20)，所述气缸盖(20)与所述卡爪气缸活塞(18)之间存在间隙；

所述气缸盖(20)远离推片气缸体(19)的一侧通过导线连接有卡爪松开传感器(21)和卡爪夹紧传感器(22)，所述气缸盖(20)还通过导线连接有推片推出传感器(7)；

所述推片气缸体(19)远离卡爪气缸活塞(18)的一侧开有两个进出气口。

2.根据权利要求1所述的一种高速上下料刀塔，其特征在于，所述刀具系统包括刀盘(23)，所述刀盘(23)固接在所述主轴(15)的一端，所述卡爪(14)穿过所述刀盘(23)中心位置；

所述主轴(15)外表面一端连接有前轴承(24)，所述前轴承(24)与所述刀盘(23)相邻，所述主轴(15)外表面固接有前隔套(25)，所述前隔套(25)位于所述前轴承(24)远离所述刀盘(23)的一侧，所述主轴(15)外表面另一端连接有后轴承(26)，所述主轴(15)外表面还固接有后隔套(27)，所述后隔套(27)位于所述后轴承(26)接近所述刀盘(23)的一侧，所述主轴(15)外表面固接有转子(28)，所述转子(28)位于所述前隔套(25)和所述后隔套(27)之间，所述转子(28)外表面穿有定子(29)，所述定子(29)外表面套有散热套(30)，所述散热套(30)外表面固定安装有主轴箱(31)，所述主轴箱(31)外表面开有冷却液进口和冷却液出口；

所述主轴(15)外表面另一端固定安装有内齿盘(32)，所述内齿盘(32)与后轴承(26)远离后隔套(27)的一端相邻，所述内齿盘(32)外侧套接有外齿盘(33)，所述内齿盘(32)和外齿盘(33)通过梯形齿啮合有定位齿盘(34)，所述定位齿盘(34)外表面固接有油缸体(35)，所述油缸体(35)远离主轴箱(31)的一端固接有油缸盖(36)，所述油缸体(35)、所述油缸盖(36)以及所述推片气缸体(19)形成一槽，所述槽内设有定位油缸活塞(37)，所述油缸活塞(37)固接在所述定位齿盘(34)远离梯形齿的一侧；所述油缸盖(36)与所述推片气缸体(19)之间存在间隙，所述间隙内通过导线安装有定位油缸传感器(38)。

3.根据权利要求2所述的一种高速上下料刀塔，其特征在于，所述刀盘(23)呈圆形，所述刀盘(23)边缘上均匀分布有若干个钻头(39)，每两个所述钻头(39)间均固定安装有一车刀(40)，所述车刀(40)凸出所述刀盘(23)的边缘。

Images