CN112720064A - 一种基于可靠性设计的数控机床主轴夹刀检测装置 - Google Patents

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田海龙
陈传海
霍睿
路崧
李博骁
宋志华
袁小龙
王一帆
白嘉恒
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    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools

Abstract

本发明涉及数控机床技术领域,公开了一种基于可靠性设计的数控机床主轴夹刀检测装置,包括主轴、刀柄、外锥面;所述主轴的周向上侧壁固定安装有用于驱动主轴进行旋转的传动齿,刀柄的底部固定安装有外锥面,外锥面的底部通过连杆固定安装有圆形结构的连接卡块,位于主轴上侧内部开设有与外锥面相互配合插接的锥孔,所述外锥面的外侧面等间隔固定安装有三组卡销,所述锥孔的内侧面对应卡销的位置开设有卡轨,所述卡销的底端固定安装有直径小于卡轨宽度的顶杆且所述卡轨的内底部固定安装有压力传感器,位于锥孔右侧的主轴的内部固定安装有与压力传感器电性连接的无线控制器,所述无线控制器与控制传动齿运行转动的驱动机构电性连接。

Description

一种基于可靠性设计的数控机床主轴夹刀检测装置
技术领域
本发明涉及数控机床技术领域,具体是一种基于可靠性设计的数控机床主轴夹刀检测装置。
背景技术
数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序,并将其译码,用代码化的数字表示,通过信息载体输入数控装置。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题,是一种柔性的、高效能的自动化机床,代表了现代机床控制技术的发展方向,是一种典型的机电一体化产品。
现代数控机床主轴大多数采用BT刀柄,主轴夹刀是靠主轴内孔的锥孔和刀柄的外锥面贴合来完成的;为了保证刀柄在切削时不在锥孔里面旋转打滑,在主轴锥孔两边各装一个定位销键,同时刀柄上加工两个定位缺口,换刀时,销键对准缺口从面保证刀柄相对主轴不会发生运动。为了及时的检测处主轴与刀柄是否准确的进行连接,从机床可靠性的角度出发,需要设计一种有效的主轴夹刀检测装置,以确保装刀换刀的可靠性,避免发生卡刀掉刀故障。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于可靠性设计的数控机床主轴夹刀检测装置,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种基于可靠性设计的数控机床主轴夹刀检测装置,包括主轴、刀柄、外锥面;所述主轴的周向上侧壁固定安装有用于驱动主轴进行旋转的传动齿,刀柄的底部固定安装有外锥面,外锥面的底部通过连杆固定安装有圆形结构的连接卡块,位于主轴上侧内部开设有与外锥面相互配合插接的锥孔,所述外锥面的外侧面等间隔固定安装有三组卡销,所述锥孔的内侧面对应卡销的位置开设有卡轨,在外锥面插入到锥孔中时,利用卡销与卡轨的滑动限位,从而阻止外锥面在锥孔的内部滑动。
所述卡销的底端固定安装有直径小于卡轨宽度的顶杆,且所述卡轨的内底部固定安装有压力传感器,位于锥孔右侧的主轴的内部固定安装有与压力传感器电性连接的无线控制器,通过无线控制器对三组压力传感器受到的压力信息进行及时的接收分析。所述无线控制器与控制传动齿运行转动的驱动机构电性连接,在三组顶杆同时接触到压力传感器,然后压力传感器受到的压力差值处在标准的范围内,从而通过无线控制器控制相应的驱动结构驱动传动齿旋转带动主轴进行运转工作,从而防止当外锥面未正确与锥孔进行插接时,主轴发生运转的故障。
作为本发明进一步的方案:所述连接卡块的直径小于外锥面底部的直径。
作为本发明进一步的方案:所述锥孔的内底部开设有一组U型结构的顶出腔,顶出腔的内顶部左右两侧朝向主轴的左右外部开设有下部开口的嵌槽,两组嵌槽指向锥孔竖直中线的一侧通过转动杆转动连接有摆动挡板,摆动挡板远离锥孔竖直中线的侧壁中部通过弹簧弹性连接在嵌槽的内壁上,两组所述摆动挡板之间的距离小于连接卡块的直径大小,连接卡块向下延伸至锥孔内底部时,通过连接卡块对左右两侧的摆动挡板施加向外的推力,然后压缩弹簧,然后连接卡块的底部移动至摆动挡板的底部,然后摆动挡板在弹簧的弹性作用下恢复竖直角度,然后连接卡块卡接在两组摆动挡板的下侧。所述连接卡块的上下棱角设置为弧形结构,以及将摆动挡板的底部设置为弧形结构,当需要从锥孔的内部取出时,可直接施加向上的拉力,然后直接向上取出便可。
作为本发明再进一步的方案:所述顶出腔的内中部设置有一组横向的转动轴,转动轴的中部固定安装有凸轮,转动轴的右端转动连接有一组固定在顶出腔内部右侧的伺服电机,伺服电机与无线控制器电性连接,当连接卡块未正确的安装到锥孔中时,在无线控制器检测到不符合标标准在停止主轴运转的同时,启动伺服电机旋转,然后带动转动轴控制凸轮转动,然后利用凸轮的旋转对处在锥孔内部的连接卡块施加向上的推力,从而加快连接卡块向上移出。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:通过在外锥面的外侧设置三组卡销,然后在锥孔的内侧设置与卡销滑动连接的卡轨,然后在卡销的底部安装有顶杆,利用顶杆对设置在卡轨内底部的压力传感器相互作用,通过三组压力传感器同时检测三组卡销底部的顶杆对其的压力大小,用于判断外锥面是否准确的插入到锥孔中,然后通过无线控制器检测三组压力传感器的压力数值,通过数值是否准确,然后控制相应的驱动机构是否运行,从而防止因安装不准确发生旋转运行的故障;
通过在锥孔的内底部设置通过伺服电机控制旋转的凸轮,伺服电机通过无线控制器控制,在无线控制器检测到压力传感器的数值不合格时,在控制停止驱动机构运行的同时,驱动伺服电机带动凸轮转动,然后将锥孔内部的连接卡块向上顶起,从而快速的将连接卡块向上取出。
附图说明
图1为基于可靠性设计的数控机床主轴夹刀检测装置中主轴和刀柄的结构示意图。
图2为基于可靠性设计的数控机床主轴夹刀检测装置中刀柄下侧的外锥面的结构示意图。
图3为基于可靠性设计的数控机床主轴夹刀检测装置中锥孔的结构示意图。
图4为图1中A1的放大结构示意图。
其中:主轴10,刀柄11,外锥面12,卡销13,连接卡块14,传动齿15,锥孔16,卡轨17,顶杆18,压力传感器19,无线控制器20,顶出腔21,转动轴22,凸轮23,伺服电机24,摆动挡板25,嵌槽26,弹簧28,转动杆29。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例一
请参阅图1-4,一种基于可靠性设计的数控机床主轴夹刀检测装置,包括主轴10、刀柄11、外锥面12;所述主轴10的周向上侧壁固定安装有用于驱动主轴10进行旋转的传动齿15,刀柄11的底部固定安装有外锥面12,外锥面12的底部通过连杆固定安装有圆形结构的连接卡块14,连接卡块14的直径小于外锥面12底部的直径。位于主轴10上侧内部开设有与外锥面12相互配合插接的锥孔16,所述外锥面12的外侧面等间隔固定安装有三组卡销13,所述锥孔16的内侧面对应卡销13的位置开设有卡轨17,在外锥面12插入到锥孔16中时,利用卡销13与卡轨17的滑动限位,从而阻止外锥面12在锥孔16的内部滑动。
所述锥孔16的内底部开设有一组U型结构的顶出腔21,顶出腔21的内顶部左右两侧朝向主轴10的左右外部开设有下部开口的嵌槽26,两组嵌槽26指向锥孔16竖直中线的一侧通过转动杆29转动连接有摆动挡板25,摆动挡板25远离锥孔16竖直中线的侧壁中部通过弹簧28弹性连接在嵌槽26的内壁上,两组所述摆动挡板25之间的距离小于连接卡块14的直径大小,连接卡块14向下延伸至锥孔16内底部时,通过连接卡块14对左右两侧的摆动挡板25施加向外的推力,然后压缩弹簧28,然后连接卡块14的底部移动至摆动挡板25的底部,然后摆动挡板25在弹簧28的弹性作用下恢复竖直角度,然后连接卡块14卡接在两组摆动挡板25的下侧。所述连接卡块14的上下棱角设置为弧形结构,以及将摆动挡板25的底部设置为弧形结构,当需要从锥孔16的内部取出时,可直接施加向上的拉力,然后直接向上取出便可。
所述卡销13的底端固定安装有直径小于卡轨17宽度的顶杆18,且所述卡轨17的内底部固定安装有压力传感器19,位于锥孔16右侧的主轴10的内部固定安装有与压力传感器19电性连接的无线控制器20,通过无线控制器20对三组压力传感器19受到的压力信息进行及时的接收分析。所述无线控制器20与控制传动齿15运行转动的驱动机构电性连接,在三组顶杆18同时接触到压力传感器19,然后压力传感器19受到的压力差值处在标准的范围内,从而通过无线控制器20控制相应的驱动结构驱动传动齿15旋转带动主轴10进行运转工作,从而防止当外锥面12未正确与锥孔16进行插接时,主轴10发生运转的故障。
实施例二
在实施例一的基础上,所述顶出腔21,顶出腔21的内中部设置有一组横向的转动轴22,转动轴22的中部固定安装有凸轮23,转动轴22的右端转动连接有一组固定在顶出腔21内部右侧的伺服电机24,伺服电机24与无线控制器20电性连接,当连接卡块14未正确的安装到锥孔16中时,在无线控制器20检测到不符合标标准在停止主轴10运转的同时,启动伺服电机24旋转,然后带动转动轴22控制凸轮23转动,然后利用凸轮23的旋转对处在锥孔16内部的连接卡块14施加向上的推力,从而加快连接卡块14向上移出。
本发明的工作原理是:使用时,首先通过将刀柄11底部的外锥面12直接插入到锥孔16中,然后将外锥面12侧面的卡销13对应的插入到锥孔16内部的卡轨17上,若是卡销13与卡轨17准确的滑动插入连接,则三组压力传感器19受到的顶杆18的压力相同,然后连接卡块14卡接在锥孔16内底部的两组摆动挡板25的下侧,然后无线控制器20接收到正确的信息,然后通过启动驱动结构控制主轴10进行运行,若是卡销13与卡轨17未正确滑动卡接,或者卡销13在卡轨17中发生晃动,则压力传感器19受到的压力会有所不同,此时说明外锥面12与锥孔16的连接存在问题,此时无线控制器20接收的信息会控制驱动机构暂停运行,以及驱动顶出腔21内部伺服电机24运行,利用凸轮23将置于锥孔16内部的连接卡块14向上顶起,从而快速的拆卸进行维修或者调整。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明,但是本专利并不限于上述实施方式,在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (6)

1.一种基于可靠性设计的数控机床主轴夹刀检测装置,包括主轴(10)、刀柄(11)、外锥面(12);所述主轴(10)的周向上侧壁固定安装有用于驱动主轴(10)进行旋转的传动齿(15),刀柄(11)的底部固定安装有外锥面(12),外锥面(12)的底部通过连杆固定安装有圆形结构的连接卡块(14),位于主轴(10)上侧内部开设有与外锥面(12)相互配合插接的锥孔(16),其特征在于,所述外锥面(12)的外侧面等间隔固定安装有三组卡销(13),所述锥孔(16)的内侧面对应卡销(13)的位置开设有卡轨(17),所述卡销(13)的底端固定安装有直径小于卡轨(17)宽度的顶杆(18)且所述卡轨(17)的内底部固定安装有压力传感器(19),位于锥孔(16)右侧的主轴(10)的内部固定安装有与压力传感器(19)电性连接的无线控制器(20),所述无线控制器(20)与控制传动齿(15)运行转动的驱动机构电性连接。
2.根据权利要求1所述的基于可靠性设计的数控机床主轴夹刀检测装置,其特征在于,所述连接卡块(14)的直径小于外锥面(12)底部的直径。
3.根据权利要求1或2所述的基于可靠性设计的数控机床主轴夹刀检测装置,其特征在于,所述锥孔(16)的内底部开设有一组U型结构的顶出腔(21),顶出腔(21)的内顶部左右两侧朝向主轴(10)的左右外部开设有下部开口的嵌槽(26),两组嵌槽(26)指向锥孔(16)竖直中线的一侧通过转动杆(29)转动连接有摆动挡板(25),摆动挡板(25)远离锥孔(16)竖直中线的侧壁中部通过弹簧(28)弹性连接在嵌槽(26)的内壁上。
4.根据权利要求3所述的基于可靠性设计的数控机床主轴夹刀检测装置,其特征在于,两组所述摆动挡板(25)之间的距离小于连接卡块(14)的直径大小,连接卡块(14)向下延伸至锥孔(16)内底部时。
5.根据权利要求4所述的基于可靠性设计的数控机床主轴夹刀检测装置,其特征在于,所述连接卡块(14)的上下棱角设置为弧形结构,以及摆动挡板(25)的底部设置为弧形结构。
6.根据权利要求3所述的基于可靠性设计的数控机床主轴夹刀检测装置,其特征在于,所述顶出腔(21)的内中部设置有一组横向的转动轴(22),转动轴(22)的中部固定安装有凸轮(23),转动轴(22)的右端转动连接有一组固定在顶出腔(21)内部右侧的伺服电机(24),伺服电机(24)与无线控制器(20)电性连接。
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