CN112935894A - 换刀机构及具有其的数控机床 - Google Patents

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刘代伟
吕鹤
杨博会
曾琨
安亮亮
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    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
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Abstract

本发明提供了换刀机构及具有其的数控机床，换刀机构用于将位于刀库的换刀位置上的刀具进行装卸，换刀机构包括：刀套，刀套位置可调节地设置在刀库上，刀套具有容纳刀具的刀柄的容纳腔体；锁紧组件，锁紧组件包括用于与刀柄连接的锁紧部件；其中，刀套包括用于与刀柄连接的连接壁，锁紧部件相对于连接壁位置可调节地设置，以通过移动锁紧部件将刀柄紧固在锁紧部件与连接壁之间。本发明的换刀机构解决了现有技术中对数控机床的刀库上的刀具进行装刀操作的效率低的问题。

Description

换刀机构及具有其的数控机床
技术领域
本发明涉及数控机床领域，具体而言，涉及一种换刀机构及具有其的数控机床。
背景技术
数控机床在使用时，不仅要求机床主轴可以进行装刀和卸刀操作，还要求操作者可以在刀库侧装、卸刀。HSK刀柄是专门为高速刀具设计的刀柄，数控机床中的HSK刀柄刀库换刀速度很高。机床高速换刀时，HSK刀套与刀柄的连接牢固，从而这种刀库手工换刀需要很大的力。
目前小型机床采用主轴前端装刀的方法来将刀具安装到刀库中。此方法通常是通过ATC机械手把刀具装到刀库内，ATC机械手通过编程程序来实现向刀库装刀，这个动作循环进行，直到装满刀具为止。
然而，上述方法是在机床门前完成，装刀距离远，比较危险；其次，装刀过程需要机械手进行动作，装刀动作相对复杂，时间成本高。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种换刀机构及具有其的数控机床，以解决现有技术中对数控机床的刀库上的刀具进行装刀操作的效率低的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种换刀机构，用于将位于刀库的换刀位置上的刀具进行装卸，换刀机构包括：刀套，刀套位置可调节地安装在刀库上，刀套具有容纳刀具的刀柄的容纳腔体；锁紧组件，锁紧组件包括用于与刀柄连接的锁紧部件；其中，刀套包括用于与刀柄连接的连接壁，锁紧部件相对于连接壁位置可调节地设置，以通过移动锁紧部件将刀柄紧固在锁紧部件与连接壁之间。
进一步地，换刀机构还包括：推拉杆，推拉杆的一端与锁紧部件连接，推拉杆可移动地穿设在容纳腔体内，以通过推动推拉杆使锁紧部件移动。
进一步地，换刀机构还包括弹性件，弹性件套设在推拉杆上，推拉杆具有止挡台阶，弹性件的一端与止挡台阶连接，弹性件的另一端与刀套连接。
进一步地，换刀机构还包括拉动气缸和支撑轮；推拉杆具有用于与拉动气缸的气缸臂连接的连接部，支撑轮设置在推拉杆远离连接部的一侧。
进一步地，锁紧组件包括导向套，导向套设置在容纳腔体内，导向套包括用于容纳推拉杆的滑动腔体和用于容纳锁紧部件的容纳孔。
进一步地，容纳孔与锁紧部件均为多个，多个容纳孔环绕地设置在导向套上，各个容纳孔内均设置有锁紧部件。
进一步地，容纳孔为圆形通孔，容纳孔的孔壁沿第一预设方向延伸，锁紧部件的至少部分设置在容纳孔内，容纳孔的孔壁用于与锁紧部件抵接，以使锁紧部件在推拉杆的推动下沿第一预设方向移动。
进一步地，第一预设方向与推拉杆的移动方向相垂直。
进一步地，推拉杆包括用于与锁紧部件抵接的推动部，推动部靠近锁紧部件的一端开设有倒角。
进一步地，锁紧部件为球形结构，锁紧部件夹设在容纳孔的孔壁与推动部之间。
根据本发明的另一方面，提供了一种数控机床，包括换刀机构，换刀机构为上述的换刀机构。
应用本发明的技术方案，换刀机构用于将位于刀库的换刀位置上的刀具进行装卸，换刀机构包括：刀套，刀套位置可调节地设置在刀库上，刀套具有容纳刀具的刀柄的容纳腔体；锁紧组件，锁紧组件包括用于与刀柄连接的锁紧部件；其中，刀套包括用于与刀柄连接的连接壁，锁紧部件相对于连接壁位置可调节地设置，以通过移动锁紧部件将刀柄紧固在锁紧部件与连接壁之间。采用上述设置，刀套设置在刀库上，刀库能够将刀套移动至换刀位置，刀套内设置有锁紧组件，锁紧组件中的锁紧部件能够相对于刀套的连接壁移动，这样，当操作人员需要将刀具安装到刀库上时，将刀具的刀柄放置到刀套内的容纳腔体内，然后控制锁紧部件向靠近连接壁的方向移动以将刀柄紧固在刀套与锁紧部件之间，从而将刀具固定到刀库上，这样，操作人员能够从固定的位置(即换刀位置)将刀具安装到刀库的不同位置，从而解决了现有技术中对数控机床的刀库上的刀具进行装刀操作的效率低的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的换刀机构的实施例的结构示意图；
图2示出了图1中的本发明的换刀机构的A-A方向的俯视图；
图3示出了图2中的本发明的换刀机构的I部分的局部放大图；
图4示出了图1中的本发明的换刀机构的主视图；
图5示出了本发明的数控机床的主视图；
图6示出了本发明的数控机床的左视图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、刀库；101、换刀位置；20、刀柄；1、刀套；11、滑动腔体；12、连接壁；2、推拉杆；21、止挡台阶；22、连接部；23、推动部；231、倒角；3、锁紧组件；31、锁紧部件；32、导向套；4、弹性件；5、气缸臂；6、支撑轮；7、容纳孔。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参见图1至图6，本实施例的换刀机构，用于将位于刀库10的换刀位置101上的刀具进行装卸，换刀机构包括：刀套1，刀套1位置可调节地设置在刀库10上，刀套1具有容纳刀具的刀柄20的容纳腔体；锁紧组件3，锁紧组件3包括用于与刀柄20连接的锁紧部件31；其中，刀套1包括用于与刀柄20连接的连接壁12，锁紧部件31相对于连接壁12位置可调节地设置，以通过移动锁紧部件31将刀柄20紧固在锁紧部件31与连接壁12之间。采用上述设置，刀套1设置在刀库10上，刀库10能够将刀套1移动至换刀位置101，刀套1内设置有锁紧组件3，锁紧组件3中的锁紧部件31能够相对于刀套1的连接壁12移动，这样，当操作人员需要将刀具安装到刀库10上时，将刀具的刀柄20放置到刀套1内的容纳腔体内，然后控制锁紧部件31向靠近连接壁12的方向移动以将刀柄20紧固在刀套1与锁紧部件31之间，从而将刀具固定到刀库10上，这样，操作人员能够从固定的位置(即换刀位置101)将刀具安装到刀库10的不同位置，从而解决了现有技术中对数控机床的刀库上的刀具进行装刀操作的效率低的问题。
具体地，根据数控机床的需求，刀库上安装有多个刀套1，多个刀套1均用于固定刀具的刀柄20。
参见图1至图4，在本实施例的换刀机构中，换刀机构还包括：推拉杆2，推拉杆2的一端与锁紧部件31连接，推拉杆2可移动地穿设在容纳腔体内，以通过推动推拉杆2使锁紧部件31移动。具体地，推拉杆2的一端与锁紧部件31连接，推拉杆2的另一端穿设在刀套1外，从而从外侧拉动推拉杆2，即可通过推拉杆2推动锁紧部件31移动，这样，使得结构的设置更加地简单。
在本实施例的换刀机构中，参见图1至图4，换刀机构还包括弹性件4，弹性件4套设在推拉杆2上，推拉杆2具有止挡台阶21，弹性件4的一端与止挡台阶21连接，弹性件4的另一端与刀套1连接。具体地，当刀具需要进行安装时，首先拉动推拉杆2，通过推拉杆2使锁紧部件31远离连接壁12以让出安装空间，此时，将刀具的刀柄20插入安装空间内，然后再松开推拉杆2，这时，弹性件4在回弹力的作用下就能将推拉杆2进行推动，使推拉杆2复位，从而推动锁紧部件31将刀柄20紧固在锁紧部件31与连接壁12之间。上述设置，通过弹簧的弹力对锁紧部件31进行锁紧，从而降低了操作难度，节省了生产成本。
参见图1至图4，在本实施例的换刀机构中，换刀机构还包括拉动气缸和支撑轮6；推拉杆2具有用于与拉动气缸的气缸臂5连接的连接部22，支撑轮6设置在推拉杆2远离连接部22的一侧。
在本实施例的换刀机构中，换刀机构还包括拉动气缸和支撑轮6；推拉杆2具有用于与拉动气缸的气缸臂5连接的连接部22，这样，便实现了通过连接部22带动锁紧部件31移动的目的。支撑轮6设置在推拉杆2远离连接部22的一侧，支撑轮6的作用是，当拉动气缸拉动推拉杆2移动时，支撑轮6对推拉杆2的移动方向进行限位，从而避免推拉杆2的移动方向发生偏离，从而对结构造成损伤。
在本实施例的换刀机构中，参见图1至图4，锁紧组件3包括导向套32，导向套32设置在容纳腔体内，导向套32包括用于容纳推拉杆2的滑动腔体11和用于容纳锁紧部件31的容纳孔7。导向套32的作用是通过容纳孔7将锁紧部件31的位置进行限制，从而保证锁紧部件31能够与刀柄20接触。
为了达到更好的安装效果，参见图1至图4，在本实施例的换刀机构中，容纳孔7与锁紧部件31均为多个，多个容纳孔7环绕地设置在导向套32上，各个容纳孔7内均设置有锁紧部件31。这样，多个锁紧部件31能够从不同的位置与刀柄20接触，从而使得刀柄20固定地更加牢固。
在本实施例的换刀机构中，参见图1至图4，容纳孔7为圆形通孔，容纳孔7的孔壁沿第一预设方向延伸，锁紧部件31的至少部分设置在容纳孔7内，容纳孔7的孔壁用于与锁紧部件31抵接，以使锁紧部件31在推拉杆2的推动下沿第一预设方向移动。具体地，当推拉杆2推动锁紧部件31移动时，锁紧部件31受力与容纳孔7的孔壁抵接，并沿着孔壁延伸的方向移动，此时，设置容纳孔7的孔壁的延伸方向，即可以调整锁紧部件31的运动方向，从而使锁紧部件31达到更好的固定效果。
作为一种优选的实施方式，参见图1至图4，在本实施例的换刀机构中，第一预设方向与推拉杆2的移动方向相垂直。这样使得推拉杆2稳定地推动锁紧部件31移动。
在本实施例的换刀机构中，参见图1至图6，推拉杆2包括用于与锁紧部件31抵接的推动部23，推动部23靠近锁紧部件31的一端开设有倒角231。这样，有利于推拉杆2推动锁紧部件31沿第一预设方向移动。
参见图1至图6，在本实施例的换刀机构中，锁紧部件31为球形结构，锁紧部件31夹设在容纳孔7的孔壁与推动部23之间。这样，使得推拉杆2更加顺滑地推动锁紧部件31，保证了锁紧部件31在运动的过程中不会发生卡滞的情况。
本实施例的数控机床，包括换刀机构，换刀机构为上述的换刀机构。
本实施例的数控机床中，包括能够安装四十把刀具的链式刀库(刀库10)，刀库通过下支架设置在床身上。换刀机构与刀库相连接，驱动换刀臂运动，以把换刀点上的刀具换到机床主轴上。在刀库上设置一换刀位置101，用于手动装满刀库，以便用户编程使用。
推动气缸通过支架设置在刀库10背面，刀库10旋转运动使刀套1轮流经过松刀推动气缸的位置。推拉杆2旋入推动部23的内螺纹中，推动部23一端设置成楔形结构(即具有倒角231)与钢球(锁紧部件)形成接触配合。钢球设置在导向套32内。导向套32能够防止松刀时钢球掉落。推拉杆2后端设置弹簧(弹性件4)，弹簧另一端顶住刀套1的止挡台阶21。当推动气缸不动作时，弹簧顶紧推拉杆2从而推动推动部23向前(靠近刀具的方向)移动，直到推动部23楔形平面最大处接触钢球，此时钢球外胀锁住刀柄20。当按下松刀按钮时，推动气缸动作并向后拉推拉杆2，弹簧被压缩，推拉杆2和推动部23同时向后移动(远离刀具的方向)，直到推动部23楔形平面最高处脱离钢球，使钢球自由放松。此时刀柄20可轻松手动装入刀套1。最后使推动气缸断电，弹簧复位，刀具被锁定在刀套1内，完成一把刀具的手动装刀过程。然后，刀库旋转下一个刀位，重复上述动作，直到完成所有刀位，完成刀库装刀过程。整个装刀过程时间很短，装刀效率高。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
本实施例的换刀机构用于将位于刀库10的换刀位置101上的刀具进行装卸，换刀机构包括：刀套1，刀套1位置可调节地设置在刀库10上，刀套1具有容纳刀具的刀柄20的容纳腔体；锁紧组件3，锁紧组件3包括用于与刀柄20连接的锁紧部件31；其中，刀套1包括用于与刀柄20连接的连接壁12，锁紧部件31相对于连接壁12位置可调节地设置，以通过移动锁紧部件31将刀柄20紧固在锁紧部件31与连接壁12之间。采用上述设置，刀套1设置在刀库10上，刀库10能够将刀套1移动至换刀位置101，刀套1内设置有锁紧组件3，锁紧组件3中的锁紧部件31能够相对于刀套1的连接壁12移动，这样，当操作人员需要将刀具安装到刀库10上时，将刀具的刀柄20放置到刀套1内的容纳腔体内，然后控制锁紧部件31向靠近连接壁12的方向移动以将刀柄20紧固在刀套1与锁紧部件31之间，从而将刀具固定到刀库10上，这样，操作人员能够从固定的位置(即换刀位置101)将刀具安装到刀库10的不同位置，从而解决了现有技术中对数控机床的刀库上的刀具进行装刀操作的效率低的问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种换刀机构，用于将位于刀库(10)的换刀位置(101)上的刀具进行装卸，其特征在于，所述换刀机构包括：
刀套(1)，所述刀套(1)位置可调节地安装在所述刀库(10)上，所述刀套(1)具有容纳所述刀具的刀柄(20)的容纳腔体；
锁紧组件(3)，所述锁紧组件(3)包括用于与所述刀柄(20)连接的锁紧部件(31)；
其中，所述刀套(1)包括用于与所述刀柄(20)连接的连接壁(12)，所述锁紧部件(31)相对于所述连接壁(12)位置可调节地设置，以通过移动所述锁紧部件(31)将所述刀柄(20)紧固在所述锁紧部件(31)与所述连接壁(12)之间。
2.根据权利要求1所述的换刀机构，其特征在于，所述换刀机构还包括：
推拉杆(2)，所述推拉杆(2)的一端与所述锁紧部件(31)连接，所述推拉杆(2)可移动地穿设在所述容纳腔体内，以通过推动所述推拉杆(2)使所述锁紧部件(31)移动。
3.根据权利要求2所述的换刀机构，其特征在于，所述换刀机构还包括弹性件(4)，所述弹性件(4)套设在所述推拉杆(2)上，所述推拉杆(2)具有止挡台阶(21)，所述弹性件(4)的一端与所述止挡台阶(21)连接，所述弹性件(4)的另一端与所述刀套(1)连接。
4.根据权利要求2所述的换刀机构，其特征在于，所述换刀机构还包括拉动气缸和支撑轮(6)；所述推拉杆(2)具有用于与所述拉动气缸的气缸臂(5)连接的连接部(22)，所述支撑轮(6)设置在所述推拉杆(2)远离所述连接部(22)的一侧。
5.根据权利要求2所述的换刀机构，其特征在于，所述锁紧组件(3)包括导向套(32)，所述导向套(32)设置在所述容纳腔体内，所述导向套(32)包括用于容纳所述推拉杆(2)的滑动腔体(11)和用于容纳所述锁紧部件(31)的容纳孔(7)。
6.根据权利要求5所述的换刀机构，其特征在于，所述容纳孔(7)与所述锁紧部件(31)均为多个，多个所述容纳孔(7)环绕地设置在所述导向套(32)上，各个所述容纳孔(7)内均设置有锁紧部件(31)。
7.根据权利要求6所述的换刀机构，其特征在于，所述容纳孔(7)为圆形通孔，所述容纳孔(7)的孔壁沿第一预设方向延伸，所述锁紧部件(31)的至少部分设置在所述容纳孔(7)内，所述容纳孔(7)的孔壁用于与所述锁紧部件(31)抵接，以使所述锁紧部件(31)在所述推拉杆(2)的推动下沿所述第一预设方向移动。
8.根据权利要求7所述的换刀机构，其特征在于，所述第一预设方向与所述推拉杆(2)的移动方向相垂直。
9.根据权利要求7所述的换刀机构，其特征在于，所述推拉杆(2)包括用于与所述锁紧部件(31)抵接的推动部(23)，所述推动部(23)靠近所述锁紧部件(31)的一端开设有倒角(231)。
10.根据权利要求9所述的换刀机构，其特征在于，所述锁紧部件(31)为球形结构，所述锁紧部件(31)夹设在所述容纳孔(7)的孔壁与所述推动部(23)之间。
11.一种数控机床，包括换刀机构，其特征在于，所述换刀机构为权利要求1至10中任一项所述的换刀机构。
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