CN113385961A - 一种五轴加工中心的刀具锁紧装置及换刀方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控机床，尤其涉及一种五轴加工中心刀具锁紧装置及其换刀方法，包括主轴和安装在主轴上的刀具，所述主轴内设有内腔，所述内腔内设有锁紧装置和驱动装置，所述驱动装置驱动锁紧装置动作锁紧刀具，所述驱动装置包括压力介质装置，锁紧装置包括第一锁紧部和第二锁紧部，通过两个锁紧部能够加强对于刀具的锁紧效果，当其中一个锁紧部失效时仍有另一个锁紧部对刀具进行锁紧固定，能够防止刀具掉落。

Description

一种五轴加工中心的刀具锁紧装置及换刀方法

技术领域

本发明属于数控机床技术领域，尤其涉及一种五轴加工中心刀具锁紧装置及其换刀方法。

背景技术

加工中心的主轴上安装刀具，刀具被设计为可更换的结构，使加工中心能够通过更换刀具实现不同的加工方式，对工件进行精密加工。

申请号为201480083399.2的中国发明专利公开了一种数控机床的自动换刀装置，换刀臂从刀库中以及主轴上夹取刀具并通过180°旋转完成刀具位置的互换，之后需要主轴将更换后的刀具锁定方可进行加工。

申请号为201680036465.X的中国发明专利公开了一种具有用于刀具的夹紧装置的刀具主轴和机床，上述专利中，需要锁紧刀具时通过弹簧组件复位推动锁紧机构锁紧刀具。弹簧组件在使用过程中会有被卡位、断裂等导致无法复位的情况，从而导致刀具的掉落，使刀具受损、工件报废，严重影响生产效率。

因此提出一种能够防止刀具掉落的刀具锁紧装置。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的技术问题，提供一种能够防止换刀时刀具掉落的刀具锁紧装置。

本发明的目的是这样实现的：一种五轴加工中心的刀具锁紧装置，包括主轴和安装在主轴上的刀具，所述主轴内设有内腔，所述内腔内设有锁紧装置和驱动装置，所述驱动装置驱动锁紧装置动作锁紧刀具，所述驱动装置包括压力介质装置。

通过采取上述技术方案，刀具插入主轴的内腔内，在内腔内设置锁紧装置，换刀时刀具插入内腔后通过锁紧装置进行锁定，防止换刀时刀具掉落。驱动装置驱动锁紧装置的动作，驱动装置为压力介质供给装置，为驱动装置提供动力。

本发明进一步设置为：所述锁紧装置包括第一锁紧部，所述第一锁紧部包括设置在内腔内的滑动杆，所述驱动装置包括第一活塞，所述第一活塞置于所述滑动杆的后盾，所述第一活塞与内腔分隔成第一腔室，第一腔室通过进气通道连接有气源，所述第一活塞的前端设有挡块，滑动杆可穿过挡块延伸至内腔的前端，所述第一活塞与挡块之间设有复位弹簧，所述滑动杆的前端设有第一限位部，所述挡块的前端设有卡钳，所述第一限位部可挤压卡钳与刀具卡位。

通过采取上述技术方案，锁紧装置包括第一锁紧部，第一锁紧部包括滑动杆，驱动装置包括第一活塞，第活塞连接第一滑动杆。第一活塞与内腔分隔成第一腔室，第一腔室通过进气通道连接气源，气源向第一腔室内注入压力介质气体，推动第一活塞的动作，第一活塞的动作带动滑动杆的动作。第一活塞的前端设置挡块，第一活塞与挡块之间设置复位弹簧，第一腔室内压力介质气体被抽出时，通过复位弹簧能够使第一活塞复位，同时带动滑动杆复位。滑动杆的前端延伸至内腔的前端，内腔的前端内设置由卡钳，卡钳置于挡块的前端，滑动杆的前端设置可与卡钳配合的第一限位部，当滑动杆向内腔的前端移动时，第一限位部与卡钳松开，第一锁紧装置解锁，当滑动杆向内腔的后端移动使，第一限位部与卡钳抵触，第一锁紧装置锁定。

本发明进一步设置为：还包括第二锁紧部，所述第二锁紧部包括第一真空管道和第二真空管道，所述滑动杆的内侧设有第一结构体，所述第一结构体的前端设有第二限位部，所述第二限位部的后端与所述第一限位部的前端形状相配合且可相互抵触，所述第二限位部的侧壁可与所述刀具抵触，所述第一真空管道置于所述第一结构体内且延伸至第二限位部内，所述第二限位部上设有与连接所述第一真空管道的第一吸附孔。

通过采取上述技术方案，第二锁紧部包括第一真空管道和第二真空管道，第一真空管道连接第一真空泵，第二真空管道连接第二真空泵，两者可相互独立工作。滑动杆的内侧设置第一结构体，第一真空管道设置在第一结构体内。第一结构体的前端同样延伸至内腔前端，第一结构体的前端设置第二限位部，第二限位部后端形状与第一限位部前端的形状相配，当滑动杆向内腔前端移动使，第一限位部可与第二限位部抵触贴合，通过第一限位部对第二限位部进行限位。第二限位部的前端侧壁上设有第一吸附孔，第一吸附孔与刀具抵触。第一吸附孔与第一真空管道连通，通过第一真空泵产生负压，使第一吸附孔能够吸附刀具，防止刀具在换刀时掉落。

本发明进一步设置为：第一结构体与所述滑动杆的抵触面上设有第二吸附孔，所述第二吸附孔连通所述第一真空管道，所述滑动杆上设有检测槽，所述刀具锁紧时所述检测槽与所述第二吸附孔错位，所述刀具解锁时所述检测槽与所述第二吸附孔重合。

通过采取上述技术方案，第一结构体的中部且与活动杆抵触的侧壁上设置第二吸附孔，第二吸附孔同样连通第一真空管道。活动杆上设置检测槽，当活动杆朝向内腔前端移动时，检测槽与第二吸附孔重合，此时第二吸附孔失压，第一真空管道内的负压无法维持在正常水平。当活动杆朝向内腔后端移动时，检测槽与第二吸附孔错位，此时第二吸附孔能够保持第一真空管内的负压。由此，当第一真空管道内的负压无法维持正常水平时，则表示活动杆整体位于内腔的前端，没有复位至内腔后端，第一限位部与卡钳无法锁紧，第一锁紧装置出现故障。当第一真空管道内负压维持在正常水平时，则表示活动杆整体位于内腔的后端，活动杆复位成功，第一限位部与卡钳抵触，使刀具锁紧。

本发明进一步设置为：第一吸附孔与第二吸附孔上均设有第一吸附盘，所述第一吸附盘包括嵌入部与吸附部，所述吸附部上设有若干导流槽，所述的若干导流槽自所述吸附部的中心呈放射状等距布置，且所述导流槽的宽度自所述吸附部的中心至边缘逐渐增大，所述第一吸附孔与第二吸附孔的开口处均设有嵌入槽，所述嵌入部上设有若干凸起，所述嵌入槽上设有与所述凸起配合的凹槽，所述嵌入槽的中心设有密封槽，所述嵌入部上设有可嵌入所述密封槽的密封圈。

通过采取上述技术方案，第一吸附板包括嵌入部与吸附部。吸附部朝向外侧的一面为吸附面，吸附面上设置成放射状等距分布的导流槽，能够保证吸附部吸附力的均匀性，保证对于刀具吸附的平衡性，防止出现泄漏导致吸力不足。第一吸附孔与第二吸附孔的开口处均设置与嵌入部配合的嵌入槽。嵌入部上设置若干凸起，嵌入槽上设置与凸起配合的凹槽，嵌入部固定在嵌入槽上使，凸起能够嵌入凹槽，能够保证固定强度。嵌入槽的中心设置密封槽，嵌入部的中心设置嵌入在密封槽内的密封圈，能够加强嵌入槽与嵌入部连接处的密封性能，防止泄漏而影响第一真空管道内的负压。

本发明进一步设置为：主轴的端面上设有可使所述刀具嵌入的平台，所述第二真空管道置于所述主轴的侧壁上，所述第二真空管道延伸至所述平台，所述平台与所述刀具下端的抵触面上设有若干第三吸附孔，所述第三吸附孔连通所述第二真空管道，所述第三吸附孔等距分布。

通过采取上述技术方案，主轴的端面上设置由平台，平台在内腔的前端构成一个凹槽状的结构，刀具上设置有插入部，插入部与平台抵触。第二真空管道设置在主轴的侧壁上且延伸至平台。平台上设置有与第二真空管道连通的第三吸附孔。第二真空管道连接第二真空泵，通过第二真空泵使第三吸附口产生负压，从而吸附刀具，并与第一吸附孔、第二吸附孔配合共同吸附刀具，防止刀具在换刀时掉落。

本发明进一步设置为：第三吸附孔上设有第二吸附盘，所述第二吸附盘呈喇叭状且嵌入所述第三吸附孔的开口处，所述第二吸附盘的边缘设有波浪状的褶皱部，所述褶皱部的外环设有密封环，所述刀具朝向平台的一面上设有吸附面，所述吸附面可与所述密封环抵触。

通过采取上述技术方案，第二吸附盘呈喇叭状，能够保证第三吸附孔的吸力。第二吸附盘朝向刀具的一面的边缘设置波浪状的褶皱部。当第二真空管道内产生负压使第二吸附盘吸附刀具时，通过褶皱部的形变能够防止由于吸力使第二吸附盘的边缘产生位移而导致第二吸附盘产生泄漏，保证第二真空管道以及第三吸附孔的真空度，使第三吸附孔能够稳定的吸附刀具，防止换刀时刀具掉落。

本发明进一步设置为：第一真空管道连接有第一真空泵，所述第二真空管道连接有第二真空泵，所述第一真空泵与第二真空泵连接有控制单元，所述控制单元连接有报警器，所述控制单元连接气源，所述第一真空泵上设有第一压力测量装置，所述第二真空泵上设有第二压力测量装置，所述第一压力测量装置与第二压力测量装置均连接控制单元。

通过采取上述技术方案，控制单元控制第一真空泵与第二真空泵的启动与停止。第一压力检测装置能够检测第一真空泵的真空度并将压力数值输出至控制单元，第二压力检测装置能够检测第二真空的真空度，并将压力数值输出至控制单元。控制单元根据第一真空泵与第二真空泵压力数值决定启动或停止第一真空泵和第二真空泵。同时连接报警器，通过第一真空泵与第二真空泵压力数值决定报警器是否启动。

本发明还公开了一种五轴加工中心的刀具锁紧装置的换刀方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：控制单元控制气源向第一腔室内供气，使第一活塞推动压缩复位弹簧的同时带动滑动杆朝向内腔前端推进；

S2：将刀具插入内腔的前端，同时使刀具置于卡钳与内腔侧壁之间，也使卡钳置于刀具与滑动杆之间；

S3：控制单元控制气源停止向第一腔室供气，同时控制第一真空泵与第二真空泵启动，使第一真空管路与第二真空管路内产生真空，使第一吸附孔与第三吸附孔吸附刀具；

S4：第一压力测量装置向控制单元输出第一真空泵压力值为A1，控制单元内设有预设值A2与A3，A2为正常压力值，A3为允许误差值，压力差值A4＝A2-A1，若∣A4∣＞A3，则判断第二吸附孔失压，复位弹簧未到位，若∣A4∣＜A3，则判断压力正常，复位弹簧已到位；

S5：若判断复位弹簧未到位，则控制单元控制报警器启动；

S6：若判断复位弹簧已经到位，则第二压力检测装置向控制单元输出第二真空泵压力值为B1，控制单元内设有预设值B2与B3，B2为正常压力值，B3为允许误差值，压力差值B4＝B2-B1，若∣B4∣＞B3，则判断第三吸附孔失压，刀具未到位，若∣B4∣＜B3，则判断刀具到位；

S7：若判断刀具未到位，则回到S5；

S8：若判断刀具已经到位，则控制单元控制第一真空泵与第二真空泵停止运行，此时复位弹簧推动第一活塞朝向内腔后端移动，同时复位弹簧带动滑动杆朝向内腔后端移动，滑动杆上的第一限位部抵触并挤压卡钳使卡钳与刀具抵触锁紧。

通过采取上述技术方案，换刀时首先通过换刀装置将刀具插入内腔的前端，同时气源向第一腔室输送压力气体，推动第一活塞朝向内腔前端运动并带动滑动杆的运动，使刀具能够顺利插入内腔的前端。气源停止输送压力气体，同时开启第一真空泵与第二真空泵。正常情况下，复位弹簧推动第一活塞朝向内腔的后端推动，使滑动杆抵触加压卡钳，从而使卡钳抵触挤压刀具将刀具锁定，此时刀具的下端面与第三吸附孔贴合，第二真空管道与真空泵的压力数据正常。同时刀具的侧面与第一吸附孔贴合，滑动杆上的检测孔与第二吸附孔错位，第一真空管道与第一真空泵的压力数据正常，控制单元判断刀具与滑动杆均已到位，控制单元控制第一真空泵与第二真空泵停止。若复位弹簧发生故障，无法使滑动杆复位，则滑动杆上的检测孔与第二吸附孔重合使第一真空管道失压，第一真空管道以及第一真空泵的压力数值异常，控制单元保持第一真空泵与第二真空泵启动的同时启动报警器。若刀具未到位，则刀具下端面与第三吸附孔未完全贴合，第二真空管道失压，第二真空管道与第二真空泵的压力数值异常，控制单元同样控制报警器启动。

本发明的有益效果是：

1.锁紧装置包括第一锁紧部和第二锁紧部，通过两个锁紧部能够加强对于刀具的锁紧效果，当其中一个锁紧部失效时仍有另一个锁紧部对刀具进行锁紧固定，能够防止刀具掉落。

2.设置第一真空管路和第二真空管路，第一真空管路连接第一真空泵，第二真空管路连接第二真空泵，同时设置与第一真空管路连通的第一吸附口以及与第二真空管路连通的第三吸附孔，通过第一吸附孔与第三吸附孔，能够在刀具插入内腔但未锁紧时通过第一吸附孔与第二吸附孔对刀具进行暂时的吸附，防止刀具的掉落。

3.设置第二吸附孔且连通第一真空管路，同时在滑动杆上设置检测槽，在第一锁紧部放松时，第一活塞推动滑动杆朝向内腔前端移动，使检测槽与第二吸附孔位置对应，第二吸附孔畅通；当第一锁紧部锁紧时，复位弹簧推动滑动杆朝向内腔后端移动，第二滑动杆覆盖第二吸附孔，使第二吸附孔密封，通过第二吸附孔的密封与否可以判断复位在第一锁紧部锁紧时复位弹簧是否到位，若复位弹簧未到位则可以及时发出警报，使工作人员及时处理，防止掉刀。

4.在第一吸附孔与第二吸附孔上设置第一吸附盘，第一吸附盘包括嵌入部和吸附部，吸附部的表面设置导流槽，能够在吸附时使吸附部表面的吸力更加均匀，防止吸附时发生泄漏失压，同时在嵌入部上设置凹槽与密封槽，能够保证第一吸附盘固定的稳定性以及密封性能。

5.在第三吸附孔上设第二吸附盘，第二吸附盘的边缘设置波浪状的褶皱部以及密封环，褶皱部能够缓冲第二吸附盘在吸附时的形变，防止由于吸力导致第二吸附盘整体形变二产生位移而影响密封，同时在褶皱部的外侧设置密封环，能够进一步保证密封性能。

6.设置控制单元、第一压力检测装置、第二压力检测装置以及报警器，控制单元同时还连接第一真空泵与第二真空泵，控制单元根据第一压力检测装置和第二压力检测装置的数据对第一真空泵、第二真空泵以及报警器进行控制，能够提高反馈与控制的速度，防止刀具掉落。

附图说明

图1是本发明锁紧刀具时的结构示意图；

图2是本发明放松刀具时的结构示意图；

图3是本发明第一吸附盘的结构示意图；

图4是本发明第一吸附盘上吸附部的结构示意图；

图5是本发明第二吸附盘的结构示意图；

图6是图5中A处的结构放大图；

图7是本发明中换刀方法的流程图；

其中附图标记为：1、主轴；11、内腔；12、卡钳；13、平台；14、挡块；15、第一活塞；16、第一腔室；17、复位弹簧；2、刀具；3、滑动杆；31、检测槽；32、第一限位部；4、第一结构体；41、第一真空管道；42、第一吸附孔；43、第二吸附孔；44、第二限位部；5、第二真空管道；51、第三吸附孔；6、第一吸附盘；61、吸附部；611、导流槽；62、嵌入部；63、凸起；64、密封圈；7、嵌入槽；71、凹槽；72、密封槽；8、第二吸附盘；81、褶皱部；82、密封环。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明中的技术方案，下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述：

如图1至图7所示，一种五轴加工中心的刀具2锁紧装置，包括主轴1和安装在主轴1上的刀具2，所述主轴1内设有内腔11，所述内腔11内设有锁紧装置和驱动装置，所述驱动装置驱动锁紧装置动作锁紧刀具2，所述驱动装置包括压力介质装置。刀具2插入主轴1的内腔11内，在内腔11内设置锁紧装置，换刀时刀具2插入内腔11后通过锁紧装置进行锁定，防止换刀时刀具2掉落。驱动装置驱动锁紧装置的动作，驱动装置为压力介质供给装置，为驱动装置提供动力。

所述锁紧装置包括第一锁紧部，所述第一锁紧部包括设置在内腔11内的滑动杆3，所述驱动装置包括第一活塞15，所述第一活塞15置于所述滑动杆3的后盾，所述第一活塞15与内腔11分隔成第一腔室16，第一腔室16通过进气通道连接有气源，所述第一活塞15的前端设有挡块14，滑动杆3可穿过挡块14延伸至内腔11的前端，所述第一活塞15与挡块14之间设有复位弹簧17，所述滑动杆3的前端设有第一限位部32，所述挡块14的前端设有卡钳12，所述第一限位部32可挤压卡钳12与刀具2卡位。锁紧装置包括第一锁紧部，第一锁紧部包括滑动杆3，驱动装置包括第一活塞15，第活塞连接第一滑动杆3。第一活塞15与内腔11分隔成第一腔室16，第一腔室16通过进气通道连接气源，气源向第一腔室16内注入压力介质气体，推动第一活塞15的动作，第一活塞15的动作带动滑动杆3的动作。第一活塞15的前端设置挡块14，第一活塞15与挡块14之间设置复位弹簧17，第一腔室16内压力介质气体被抽出时，通过复位弹簧17能够使第一活塞15复位，同时带动滑动杆3复位。滑动杆3的前端延伸至内腔11的前端，内腔11的前端内设置由卡钳12，卡钳12置于挡块14的前端，滑动杆3的前端设置可与卡钳12配合的第一限位部32，当滑动杆3向内腔11的前端移动时，第一限位部32与卡钳12松开，第一锁紧装置解锁，当滑动杆3向内腔11的后端移动使，第一限位部32与卡钳12抵触，第一锁紧装置锁定。

还包括第二锁紧部，所述第二锁紧部包括第一真空管道41和第二真空管道5，所述滑动杆3的内侧设有第一结构体4，所述第一结构体4的前端设有第二限位部44，所述第二限位部44的后端与所述第一限位部32的前端形状相配合且可相互抵触，所述第二限位部44的侧壁可与所述刀具2抵触，所述第一真空管道41置于所述第一结构体4内且延伸至第二限位部44内，所述第二限位部44上设有与连接所述第一真空管道41的第一吸附孔42。第二锁紧部包括第一真空管道41和第二真空管道5，第一真空管道41连接第一真空泵，第二真空管道5连接第二真空泵，两者可相互独立工作。滑动杆3的内侧设置第一结构体4，第一真空管道41设置在第一结构体4内。第一结构体4的前端同样延伸至内腔11前端，第一结构体4的前端设置第二限位部44，第二限位部44后端形状与第一限位部32前端的形状相配，当滑动杆3向内腔11前端移动使，第一限位部32可与第二限位部44抵触贴合，通过第一限位部32对第二限位部44进行限位。第二限位部44的前端侧壁上设有第一吸附孔42，第一吸附孔42与刀具2抵触。第一吸附孔42与第一真空管道41连通，通过第一真空泵产生负压，使第一吸附孔42能够吸附刀具2，防止刀具2在换刀时掉落。

第一结构体4与所述滑动杆3的抵触面上设有第二吸附孔43，所述第二吸附孔43连通所述第一真空管道41，所述滑动杆3上设有检测槽31，所述刀具2锁紧时所述检测槽31与所述第二吸附孔43错位，所述刀具2解锁时所述检测槽31与所述第二吸附孔43重合。第一结构体4的中部且与活动杆抵触的侧壁上设置第二吸附孔43，第二吸附孔43同样连通第一真空管道41。活动杆上设置检测槽31，当活动杆朝向内腔11前端移动时，检测槽31与第二吸附孔43重合，此时第二吸附孔43失压，第一真空管道41内的负压无法维持在正常水平。当活动杆朝向内腔11后端移动时，检测槽31与第二吸附孔43错位，此时第二吸附孔43能够保持第一真空管内的负压。由此，当第一真空管道41内的负压无法维持正常水平时，则表示活动杆整体位于内腔11的前端，没有复位至内腔11后端，第一限位部32与卡钳12无法锁紧，第一锁紧装置出现故障。当第一真空管道41内负压维持在正常水平时，则表示活动杆整体位于内腔11的后端，活动杆复位成功，第一限位部32与卡钳12抵触，使刀具2锁紧。

第一吸附孔42与第二吸附孔43上均设有第一吸附盘6，所述第一吸附盘6包括嵌入部62与吸附部61，所述吸附部61上设有若干导流槽611，所述的若干导流槽611自所述吸附部61的中心呈放射状等距布置，且所述导流槽611的宽度自所述吸附部61的中心至边缘逐渐增大，所述第一吸附孔42与第二吸附孔43的开口处均设有嵌入槽7，所述嵌入部62上设有若干凸起63，所述嵌入槽7上设有与所述凸起63配合的凹槽71，所述嵌入槽7的中心设有密封槽72，所述嵌入部62上设有可嵌入所述密封槽72的密封圈64。第一吸附板包括嵌入部62与吸附部61。吸附部61朝向外侧的一面为吸附面，吸附面上设置成放射状等距分布的导流槽611，能够保证吸附部61吸附力的均匀性，保证对于刀具2吸附的平衡性，防止出现泄漏导致吸力不足。第一吸附孔42与第二吸附孔43的开口处均设置与嵌入部62配合的嵌入槽7。嵌入部62上设置若干凸起63，嵌入槽7上设置与凸起63配合的凹槽71，嵌入部62固定在嵌入槽7上使，凸起63能够嵌入凹槽71，能够保证固定强度。嵌入槽7的中心设置密封槽72，嵌入部62的中心设置嵌入在密封槽72内的密封圈64，能够加强嵌入槽7与嵌入部62连接处的密封性能，防止泄漏而影响第一真空管道41内的负压。

主轴1的端面上设有可使所述刀具2嵌入的平台13，所述第二真空管道5置于所述主轴1的侧壁上，所述第二真空管道5延伸至所述平台13，所述平台13与所述刀具2下端的抵触面上设有若干第三吸附孔51，所述第三吸附孔51连通所述第二真空管道5，所述第三吸附孔51等距分布。主轴1的端面上设置由平台13，平台13在内腔11的前端构成一个凹槽71状的结构，刀具2上设置有插入部，插入部与平台13抵触。第二真空管道5设置在主轴1的侧壁上且延伸至平台13。平台13上设置有与第二真空管道5连通的第三吸附孔51。第二真空管道5连接第二真空泵，通过第二真空泵使第三吸附口产生负压，从而吸附刀具2，并与第一吸附孔42、第二吸附孔43配合共同吸附刀具2，防止刀具2在换刀时掉落。

第三吸附孔51上设有第二吸附盘8，所述第二吸附盘8呈喇叭状且嵌入所述第三吸附孔51的开口处，所述第二吸附盘8的边缘设有波浪状的褶皱部81，所述褶皱部81的外环设有密封环82，所述刀具2朝向平台13的一面上设有吸附面，所述吸附面可与所述密封环82抵触。第二吸附盘8呈喇叭状，能够保证第三吸附孔51的吸力。第二吸附盘8朝向刀具2的一面的边缘设置波浪状的褶皱部81。当第二真空管道5内产生负压使第二吸附盘8吸附刀具2时，通过褶皱部81的形变能够防止由于吸力使第二吸附盘8的边缘产生位移而导致第二吸附盘8产生泄漏，保证第二真空管道5以及第三吸附孔51的真空度，使第三吸附孔51能够稳定的吸附刀具2，防止换刀时刀具2掉落。

第一真空管道41连接有第一真空泵，所述第二真空管道5连接有第二真空泵，所述第一真空泵与第二真空泵连接有控制单元，所述控制单元连接有报警器，所述控制单元连接气源，所述第一真空泵上设有第一压力测量装置，所述第二真空泵上设有第二压力测量装置，所述第一压力测量装置与第二压力测量装置均连接控制单元。控制单元控制第一真空泵与第二真空泵的启动与停止。第一压力检测装置能够检测第一真空泵的真空度并将压力数值输出至控制单元，第二压力检测装置能够检测第二真空的真空度，并将压力数值输出至控制单元。控制单元根据第一真空泵与第二真空泵压力数值决定启动或停止第一真空泵和第二真空泵。同时连接报警器，通过第一真空泵与第二真空泵压力数值决定报警器是否启动。

本发明还公开了一种五轴加工中心的刀具2锁紧装置的换刀方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：控制单元控制气源向第一腔室16内供气，使第一活塞15推动压缩复位弹簧17的同时带动滑动杆3朝向内腔11前端推进；

S2：将刀具2插入内腔11的前端，同时使刀具2置于卡钳12与内腔11侧壁之间，也使卡钳12置于刀具2与滑动杆3之间；

S3：控制单元控制气源停止向第一腔室16供气，同时控制第一真空泵与第二真空泵启动，使第一真空管路与第二真空管路内产生真空，使第一吸附孔42与第三吸附孔51吸附刀具2；

S4：第一压力测量装置向控制单元输出第一真空泵压力值为A1，控制单元内设有预设值A2与A3，A2为正常压力值，A3为允许误差值，压力差值A4＝A2-A1，若∣A4∣＞A3，则判断第二吸附孔43失压，复位弹簧17未到位，若∣A4∣＜A3，则判断压力正常，复位弹簧17已到位；

S5：若判断复位弹簧17未到位，则控制单元控制报警器启动；

S6：若判断复位弹簧17已经到位，则第二压力检测装置向控制单元输出第二真空泵压力值为B1，控制单元内设有预设值B2与B3，B2为正常压力值，B3为允许误差值，压力差值B4＝B2-B1，若∣B4∣＞B3，则判断第三吸附孔51失压，刀具2未到位，若∣B4∣＜B3，则判断刀具2到位；

S7：若判断刀具2未到位，则回到S5；

S8：若判断刀具2已经到位，则控制单元控制第一真空泵与第二真空泵停止运行，此时复位弹簧17推动第一活塞15朝向内腔11后端移动，同时复位弹簧17带动滑动杆3朝向内腔11后端移动，滑动杆3上的第一限位部32抵触并挤压卡钳12使卡钳12与刀具2抵触锁紧。

换刀时首先通过换刀装置将刀具2插入内腔11的前端，同时气源向第一腔室16输送压力气体，推动第一活塞15朝向内腔11前端运动并带动滑动杆3的运动，使刀具2能够顺利插入内腔11的前端。气源停止输送压力气体，同时开启第一真空泵与第二真空泵。正常情况下，复位弹簧17推动第一活塞15朝向内腔11的后端推动，使滑动杆3抵触加压卡钳12，从而使卡钳12抵触挤压刀具2将刀具2锁定，此时刀具2的下端面与第三吸附孔51贴合，第二真空管道5与真空泵的压力数据正常。同时刀具2的侧面与第一吸附孔42贴合，滑动杆3上的检测孔与第二吸附孔43错位，第一真空管道41与第一真空泵的压力数据正常，控制单元判断刀具2与滑动杆3均已到位，控制单元控制第一真空泵与第二真空泵停止。若复位弹簧17发生故障，无法使滑动杆3复位，则滑动杆3上的检测孔与第二吸附孔43重合使第一真空管道41失压，第一真空管道41以及第一真空泵的压力数值异常，控制单元保持第一真空泵与第二真空泵启动的同时启动报警器。若刀具2未到位，则刀具2下端面与第三吸附孔51未完全贴合，第二真空管道5失压，第二真空管道5与第二真空泵的压力数值异常，控制单元同样控制报警器启动。

上述实施例仅为本发明的较佳实施例，而不是全部实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，基于上述实施例而获得的其他实施例，都应当属于本发明保护的范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种五轴加工中心的刀具(2)锁紧装置，包括主轴(1)和安装在主轴(1)上的刀具(2)，其特征在于，所述主轴(1)内设有内腔(11)，所述内腔(11)内设有锁紧装置和驱动装置，所述驱动装置驱动锁紧装置动作锁紧刀具(2)，所述驱动装置包括压力介质装置。

2.根据权利要求1所述的一种五轴加工中心的刀具(2)锁紧装置，其特征在于，所述锁紧装置包括第一锁紧部，所述第一锁紧部包括设置在内腔(11)内的滑动杆(3)，所述驱动装置包括第一活塞(15)，所述第一活塞(15)置于所述活动杆(3)的后端，所述第一活塞(15)与内腔(11)分隔成第一腔室(16)，第一腔室(16)通过进气通道连接有气源，所述第一活塞(15)的前端设有挡块(14)，滑动杆(3)可穿过挡块(14)延伸至内腔(11)的前端，所述第一活塞(15)与挡块(14)之间设有复位弹簧(17)，所述滑动杆(3)的前端设有第一限位部(32)，所述挡块(14)的前端设有卡钳(12)，所述第一限位部(32)可挤压卡钳(12)与刀具(2)卡位。

3.根据权利要求2所述的一种五轴加工中心的刀具(2)锁紧装置，其特征在于，还包括第二锁紧部，所述第二锁紧部包括第一真空管道(41)和第二真空管道(5)，所述滑动杆(3)的内侧设有第一结构体(4)，所述第一结构体(4)的前端设有第二限位部(44)，所述第二限位部(44)的后端与所述第一限位部(32)的前端形状相配合且可相互抵触，所述第二限位部(44)的侧壁可与所述刀具(2)抵触，所述第一真空管道(41)置于所述第一结构体(4)内且延伸至第二限位部(44)内，所述第二限位部(44)上设有与连接所述第一真空管道(41)的第一吸附孔(42)。

4.根据权利要求3所述的一种五轴加工中心的刀具(2)锁紧装置，其特征在于，所述第一结构体(4)与所述滑动杆(3)的抵触面上设有第二吸附孔(43)，所述第二吸附孔(43)连通所述第一真空管道(41)，所述滑动杆(3)上设有检测槽(31)，所述刀具(2)锁紧时所述检测槽(31)与所述第二吸附孔(43)错位，所述刀具(2)解锁时所述检测槽(31)与所述第二吸附孔(43)重合。

5.根据权利要求4所述的一种五轴加工中心的刀具(2)锁紧装置，其特征在于，所述第一吸附孔(42)与第二吸附孔(43)上均设有第一吸附盘(6)，所述第一吸附盘(6)包括嵌入部(62)与吸附部(61)，所述吸附部(61)上设有若干导流槽(611)，所述的若干导流槽(611)自所述吸附部(61)的中心呈放射状等距布置，且所述导流槽(611)的宽度自所述吸附部(61)的中心至边缘逐渐增大，所述第一吸附孔(42)与第二吸附孔(43)的开口处均设有嵌入槽(7)，所述嵌入部(62)上设有若干凸起(63)，所述嵌入槽(7)上设有与所述凸起(63)配合的凹槽(71)，所述嵌入槽(7)的中心设有密封槽(72)，所述嵌入部(62)上设有可嵌入所述密封槽(72)的密封圈(64)。

6.根据权利要求4所述的一种五轴加工中心的刀具(2)锁紧装置，其特征在于，所述主轴(1)的端面上设有可使所述刀具(2)嵌入的平台(13)，所述第二真空管道(5)置于所述主轴(1)的侧壁上，所述第二真空管道(5)延伸至所述平台(13)，所述平台(13)与所述刀具(2)下端的抵触面上设有若干第三吸附孔(51)，所述第三吸附孔(51)连通所述第二真空管道(5)，所述第三吸附孔(51)等距分布。

7.根据权利要求6所述的一种五轴加工中心的刀具(2)锁紧装置，其特征在于，所述第三吸附孔(51)上设有第二吸附盘(8)，所述第二吸附盘(8)呈喇叭状且嵌入所述第三吸附孔(51)的开口处，所述第二吸附盘(8)的边缘设有波浪状的褶皱部(81)，所述褶皱部(81)的外环设有密封环(82)，所述刀具(2)朝向平台(13)的一面上设有吸附面，所述吸附面可与所述密封环(82)抵触。

8.根据权利要求6所述的一种五轴加工中心的刀具(2)锁紧装置，其特征在于，所述第一真空管道(41)连接有第一真空泵，所述第二真空管道(5)连接有第二真空泵，所述第一真空泵与第二真空泵连接有控制单元，所述控制单元连接有报警器，所述控制单元连接气源，所述第一真空泵上设有第一压力测量装置，所述第二真空泵上设有第二压力测量装置，所述第一压力测量装置与第二压力测量装置均连接控制单元。

9.一种如权利要求8所述五轴加工中心的刀具(2)锁紧装置的换刀方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：控制单元控制气源向第一腔室(16)内供气，使第一活塞(15)推动压缩复位弹簧(17)的同时带动滑动杆(3)朝向内腔(11)前端推进；

S2：将刀具(2)插入内腔(11)的前端，同时使刀具(2)置于卡钳(12)与内腔(11)侧壁之间，也使卡钳(12)置于刀具(2)与滑动杆(3)之间；

S3：控制单元控制气源停止向第一腔室(16)供气，同时控制第一真空泵与第二真空泵启动，使第一真空管路与第二真空管路内产生真空，使第一吸附孔(42)与第三吸附孔(51)吸附刀具(2)；

S4：第一压力测量装置向控制单元输出第一真空泵压力值为A1，控制单元内设有预设值A2与A3，A2为正常压力值，A3为允许误差值，压力差值A4＝A2-A1，若∣A4∣＞A3，则判断第二吸附孔(43)失压，复位弹簧(17)未到位，若∣A4∣＜A3，则判断压力正常，复位弹簧(17)已到位；

S5：若判断复位弹簧(17)未到位，则控制单元控制报警器启动；

S6：若判断复位弹簧(17)已经到位，则第二压力检测装置向控制单元输出第二真空泵压力值为B1，控制单元内设有预设值B2与B3，B2为正常压力值，B3为允许误差值，压力差值B4＝B2-B1，若∣B4∣＞B3，则判断第三吸附孔(51)失压，刀具(2)未到位，若∣B4∣＜B3，则判断刀具(2)到位；

S7：若判断刀具(2)未到位，则回到S5；

S8：若判断刀具(2)已经到位，则控制单元控制第一真空泵与第二真空泵停止运行，此时复位弹簧(17)推动第一活塞(15)朝向内腔(11)后端移动，同时复位弹簧(17)带动滑动杆(3)朝向内腔(11)后端移动，滑动杆(3)上的第一限位部(32)抵触并挤压卡钳(12)使卡钳(12)与刀具(2)抵触锁紧。

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