CN113732777A - 一种具有弹链式刀库的数控加工中心 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有弹链式刀库的数控加工中心，包括主轴箱和设置于主轴箱上的弹链式刀库，弹链式刀库包括框架以及刀头传动链，刀头传动链上等距离设置有刀头，刀头传动链被伺服电机驱动，刀头传动链上等距离转动连接有多个刀头卡座，刀头卡座上具有卡槽，刀头上具有第一卡接部和第二卡接部并卡接在卡槽内，刀头传动链内侧的框架上还具有一圈永磁体环，刀头的端部还被永磁体环吸合，所述框架底部具有一对应主轴卡盘的开口，开口处设有一驱动各刀头卡座进行90°、180°及复位旋转的微型电机，开口处还设有一电磁铁以及可升降的挡板，本发明的刀库集成于主轴箱上，极大压缩了加工中心的体积，且具有刀头装载量大、换刀速度快的优点。

Description

一种具有弹链式刀库的数控加工中心
技术领域
本发明涉及一种具有弹链式刀库的数控加工中心。
背景技术
现有技术中数控加工中心的刀库一般都独立设置于主轴箱的一侧，进行换刀时，需通过一伸缩的机械臂进行换刀操作；这种结构的刀库一方面使加工中心的体积变得庞大、增加了加工中心的体积，另一方面还存在换刀速度慢，装载刀头数量有限的缺点。
发明内容
本发明目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种具有弹链式刀库的数控加工中心。
本发明的技术方案是：一种具有弹链式刀库的数控加工中心，包括主轴箱和刀库，主轴设置于主轴箱上并伸缩连接有一卡盘，所述刀库为弹链式刀库，所述弹链式刀库包括设置于加工中心主轴箱上的框架以及转动连接在框架上的刀头传动链，所述框架环绕于主轴箱上并对应主轴箱的主轴设置，所述刀头传动链上等距离设置有刀头，所述刀头传动链被伺服电机驱动，对应卡盘位置的框架上还设有一换刀机构；
所述刀头传动链上等距离设置有安装座，各所述安装座上转动连接有一刀头卡座，所述刀头卡座上具有卡槽，所述刀头的顶端具有与卡盘相对应的第一卡接部，所述第一卡接部的下方具有第二卡接部，所述第一卡接部和第二卡接部之间的刀头上还具有一圆盘，所述第二卡接部延伸至刀头的下端且与刀头的刃部保持间距，所述第二卡接部卡接在卡槽内，所述刀头传动链内侧的框架上还具有一圈永磁体环，所述刀头的顶部具有一不锈钢材质的吸合部，所述吸合部与永磁体环内侧抵接被永磁体环吸合；
位于刀头传动链对面的框架上还设有一圈挡圈，各所述刀头的刃部和第二卡接部之间具有一凸环，各所述刀头的刃部位于挡圈内侧，所述凸环位于主轴箱外壁和挡圈之间；
所述框架底端具有对应主轴卡盘的开口，所述换刀机构设置于开口内，各所述刀头卡座的底部设有一具有外齿的环体，所述环体中部具有一孔，所述孔内设有一连接轴，所述连接轴与安装座相转动连接，所述开口处下方横向伸缩连接有一微型电机，所述微型电机的输出轴上固定有一传动齿轮，微型电机伸出时传动齿轮和环体的外齿相啮合，以驱动刀头卡座进行90°、180°及复位旋转；所述开口处还设有一电磁铁，所述电磁铁和永磁体环连接为一体，所述开口处还升降连接有一对应挡圈的挡板，当刀头卡座转动时，挡板配合微型电机缓慢下降或复位。
具体的，所述挡板的后端与框架相转动连接，所述挡板的底部还具有一滑槽，所述滑槽上滑动连接有一滑块，靠近挡板一侧的框架上还转动连接有一第一气缸，所述第一气缸的活塞杆与滑块相转动连接，
具体的，所述第一卡接部和第二卡接部均为扁柱，所述第一卡接部和第二卡接部呈十字状错位设置。
具体的，所述微型电机为步进电机，所述开口处设有一固定座，所述固定座内侧固定有第二气缸，所述微型电机固定于一电机座上，所述电机座与第二气缸的活塞杆相连接，所述电机座和固定座之间还连接有两导向杆。
具体的，所述伺服电机设置于框架的顶部，所述伺服电机的输出轴上固定有链轮，所述链轮与传动链相啮合。
进一步的，所述框架的顶部和主轴箱的顶部之间保持间距，以避让出主轴箱顶部活塞杆运行的空间，所述框架内侧上端还具有一托板，所述托板为倒“凹字形”，所述托板的两端与主轴箱的顶部相连接，所述托板的弯折处为弧形，刀头在刀头传动链带动下于框架顶部运行时，其凸环和圆盘与托板相抵接。
具体的，所述框架由前板、后板、左侧板和右侧板组成，所述前板固定于主轴箱的前侧，所述后板为与主轴箱相对应的框体并固定在主轴箱中部，所述左侧板和后侧板分别连接在前板和后板的两侧之间。
具体的，所述挡圈固定在后板上，所述永磁体环固定在前板上。
具体的，所述左侧板或右侧板开合连接在前板和后板的两侧之间。
本发明的有益效果是：
1、本发明的刀库集成于主轴箱上，极大压缩了加工中心的体积，并在一定程度上减轻加工中心的自重，且减少了相应的刀库所需配件，有效降低制造成本；
2、设计了弹链式刀库，相比传统的盘式或斗式刀库，该结构的刀库可至少多装载六把刀头，还具有送刀选刀速度快的优点，且由于刀库直接将刀送至主轴的卡盘下方，还可有效提高卡盘的换刀速度；
3、设计了配套的换刀机构，换刀方式稳定可靠；
4、刀头的一端卡接在刀头卡座的卡槽内并被永磁体吸附，另一端位于挡圈和主轴外壁之间，输送时稳定，不易脱落；
5、配套设计了刀头的第一卡接部和第二卡接部结构，并相应设计了刀头卡座的卡槽，使刀头卡座可通过转动的方式实现和刀头的连接和脱离，使换刀机构的运行更为快捷方便。
附图说明
图1是本发明移除左侧板或右侧板后侧面的结构示意图；
图2是本发明侧面的结构示意图；
图3是本发明卡盘收缩时正面的结构示意图；
图4是本发明卡盘伸出时正面的结构示意图；
图5是本发明弹链式刀库内侧的局部结构示意图；
图6是本发明刀头卡座和刀头连接处的结构示意图；
图7是本发明刀头卡座的结构示意图；
图8是本发明换刀机构的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
结合图1-5所示，一种具有弹链式刀库的数控加工中心，包括主轴箱1和设置于主轴箱1上的弹链式刀库，主轴设置于主轴箱1上并伸缩连接有一卡盘2，所述弹链式刀库包括设置于加工中心主轴箱1上的框架以及转动连接在框架上的刀头传动链3，所述框架环绕于主轴箱1上并对应主轴箱1的主轴设置，所述刀头传动链3上等距离设置有刀头4，所述刀头传动链3被伺服电机23驱动，对应卡盘2位置的框架上还设有一换刀机构5；
结合图6和图7所示，所述刀头传动链3上等距离设置有安装座6，各所述安装座6上转动连接有一刀头卡座7，所述刀头卡座7上具有卡槽，所述刀头4的顶端具有与卡盘2相对应的第一卡接部8，所述第一卡接部8的下方具有第二卡接部9，所述第一卡接部8和第二卡接部9之间的刀头4上还具有一圆盘10，所述第二卡接部9延伸至刀头4的下端且与刀头4的刃部保持间距，所述第二卡接部9卡接在卡槽内，所述刀头传动链3内侧的框架上还具有一圈永磁体环11，所述刀头4的顶部具有一不锈钢材质的吸合部12，所述吸合部12被永磁体环11吸合，以维持第二卡接部9和刀头卡座7连接的可靠性；
位于刀头传动链3对面的框架上还设有一圈挡圈13，各所述刀头4的刃部和第二卡接部9之间具有一凸环14，各所述刀头4的刃部位于挡圈13内侧，所述凸环14位于主轴箱1外壁和挡圈13之间，以避免刀头4进行上下运行或处于顶部运行时从刀头卡座7上脱落；
结合图8所示，所述框架底端具有对应主轴卡盘2的开口，所述换刀机构5设置于开口内，各所述刀头卡座7的底部设有一具有外齿的环体15，所述环体15中部具有一孔，所述孔内设有一连接轴16，所述连接轴16与安装座6相转动连接，所述开口处下方横向伸缩连接有一微型电机17，所述微型电机17的输出轴上固定有一传动齿轮，微型电机17伸出时传动齿轮和环体15的外齿相啮合，以驱动刀头卡座7进行90°、180°及复位旋转；所述开口处还设有一电磁铁18，所述电磁铁18和永磁体环11连接为一体，当微型电机17驱动刀头卡座7进行旋转时，电磁铁18断电失去磁铁，以避免影响刀头卡座7的转动；所述开口处还设有一对应挡圈13的挡板19，所述挡板19的后端与框架相转动连接，所述挡板19的底部还具有一滑槽20，所述滑槽20上滑动连接有一滑块21，靠近挡板19一侧的框架上还转动连接有一第一气缸22，所述第一气缸22的活塞杆与滑块21相转动连接，当刀头卡座7转动时，挡板19配合微型电机17缓慢下降或复位，以避免刀头4转动过程中滑动；
通过上述结构，刀头传动链3在伺服电机23驱动下进行旋转，以将合适的刀头4的输送至主轴卡盘2的下方；进行刀头4选择时，主轴的卡盘2处于收缩状态并位于开口上方；当合适的刀头4输送至开口处时，伺服电机23停止运行，微型电机17伸出，使其传动齿轮与环体15的外齿相啮合；此时，电磁铁18断电失去磁性，微型电机17先驱动刀头卡座7旋转90°，使刀头4的第一卡接部8向上设置，以便于卡盘2和第一卡接部8进行卡接；该过程中，挡板19配合微型电机17缓慢下降，以确保刀头4被刀头卡座7顺利带动；卡盘2和刀头4卡接完毕后，微型电机17继续驱动刀头卡座7旋转至180°，由于第二卡接部9延伸至刀头4的下端且与刀头4的刃部保持间距，因此刀头卡座7上可通过卡槽与刀头4分离；此时，换刀完毕，卡盘2连同刀头4伸出框架进行作业；需要更换另一刀头4时，卡盘2连同刀头4回缩，刀头卡座7先向上旋转90°卡入刀头4的第二卡接部9，卡盘2与刀头4分离，然后刀头卡座7及挡板19缓慢复位，直至恢复到刚开始换刀的状态，电磁铁18通电吸住吸合部12，使刀头4彻底连接到位，而微型电机17回缩与刀头卡座7分离；此时，刀头传动链3可带动各刀头4继续旋转选择刀头4以及后续的再次刀头4安装；
具体的，所述第一卡接部8和第二卡接部9均为扁柱，所述第一卡接部8和第二卡接部9呈十字状错位设置；
具体的，所述微型电机17为步进电机，所述开口处设有一固定座24，所述固定座24内侧固定有第二气缸25，所述微型电机17固定于一电机座上，所述电机座与第二气缸25的活塞杆相连接，所述电机座和固定座24之间还连接有两导向杆26，以此实现微型电机17在开口处的伸缩；
具体的，所述伺服电机23设置于框架的顶部，所述伺服电机23的输出轴上固定有链轮，所述链轮与传动链相啮合；
在另一实施例中，所述框架的顶部和主轴箱1的顶部之间保持间距，以避让出主轴箱1顶部活塞杆运行的空间，所述框架内侧上端还具有一托板27，所述托板27为倒“凹字形”，所述托板27的两端与主轴箱1的顶部相连接，所述托板27的弯折处为弧形，刀头4在刀头传动链3带动下于框架顶部运行时，其凸环14和圆盘10与托板27相抵接，以避免刀头4从刀头传动链3上脱落；
在另一实施例中，所述框架由前板28、后板29、左侧板和右侧板组成，所述前板28固定于主轴箱1的前侧，所述后板29为与主轴箱1相对应的框体并固定在主轴箱1中部，所述左侧板和后侧板分别连接在前板28和后板29的两侧之间；
在另一实施例中，所述挡圈13固定在后板29上，所述永磁体环11固定在前板28上；
在另一实施例中，所述左侧板或右侧板开合连接在前板28和后板29的两侧之间，以便于对刀库内部进行检修或更换损坏的刀头4。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (9)

1.一种具有弹链式刀库的数控加工中心，包括主轴箱和刀库，主轴设置于主轴箱上并伸缩连接有一卡盘，其特征在于：所述刀库为弹链式刀库，所述弹链式刀库包括设置于加工中心主轴箱上的框架以及转动连接在框架上的刀头传动链，所述框架环绕于主轴箱上并对应主轴箱的主轴设置，所述刀头传动链上等距离设置有刀头，所述刀头传动链被伺服电机驱动，对应卡盘位置的框架上还设有一换刀机构；
所述刀头传动链上等距离设置有安装座，各所述安装座上转动连接有一刀头卡座，所述刀头卡座上具有卡槽，所述刀头的顶端具有与卡盘相对应的第一卡接部，所述第一卡接部的下方具有第二卡接部，所述第一卡接部和第二卡接部之间的刀头上还具有一圆盘，所述第二卡接部延伸至刀头的下端且与刀头的刃部保持间距，所述第二卡接部卡接在卡槽内，所述刀头传动链内侧的框架上还具有一圈永磁体环，所述刀头的顶部具有一不锈钢材质的吸合部，所述吸合部与永磁体环内侧抵接被永磁体环吸合；
位于刀头传动链对面的框架上还设有一圈挡圈，各所述刀头的刃部和第二卡接部之间具有一凸环，各所述刀头的刃部位于挡圈内侧，所述凸环位于主轴箱外壁和挡圈之间；
所述框架底端具有对应主轴卡盘的开口，所述换刀机构设置于开口内，各所述刀头卡座的底部设有一具有外齿的环体，所述环体中部具有一孔，所述孔内设有一连接轴，所述连接轴与安装座相转动连接，所述开口处下方横向伸缩连接有一微型电机，所述微型电机的输出轴上固定有一传动齿轮，微型电机伸出时传动齿轮和环体的外齿相啮合，以驱动刀头卡座进行90°、180°及复位旋转；所述开口处还设有一电磁铁，所述电磁铁和永磁体环连接为一体，所述开口处还升降连接有一对应挡圈的挡板，当刀头卡座转动时，挡板配合微型电机缓慢下降或复位。
2.根据权利要求1所述的一种具有弹链式刀库的数控加工中心，其特征在于：所述挡板的后端与框架相转动连接，所述挡板的底部还具有一滑槽，所述滑槽上滑动连接有一滑块，靠近挡板一侧的框架上还转动连接有一第一气缸，所述第一气缸的活塞杆与滑块相转动连接。
3.根据权利要求1所述的一种具有弹链式刀库的数控加工中心，其特征在于：所述第一卡接部和第二卡接部均为扁柱，所述第一卡接部和第二卡接部呈十字状错位设置。
4.根据权利要求1所述的一种具有弹链式刀库的数控加工中心，其特征在于：所述微型电机为步进电机，所述开口处设有一固定座，所述固定座内侧固定有第二气缸，所述微型电机固定于一电机座上，所述电机座与第二气缸的活塞杆相连接，所述电机座和固定座之间还连接有两导向杆。
5.根据权利要求1所述的一种具有弹链式刀库的数控加工中心，其特征在于：所述伺服电机设置于框架的顶部，所述伺服电机的输出轴上固定有链轮，所述链轮与传动链相啮合。
6.根据权利要求1所述的一种具有弹链式刀库的数控加工中心，其特征在于：所述框架的顶部和主轴箱的顶部之间保持间距，以避让出主轴箱顶部活塞杆运行的空间，所述框架内侧上端还具有一托板，所述托板为倒“凹字形”，所述托板的两端与主轴箱的顶部相连接，所述托板的弯折处为弧形，刀头在刀头传动链带动下于框架顶部运行时，其凸环和圆盘与托板相抵接。
7.根据权利要求1所述的一种具有弹链式刀库的数控加工中心，其特征在于：所述框架由前板、后板、左侧板和右侧板组成，所述前板固定于主轴箱的前侧，所述后板为与主轴箱相对应的框体并固定在主轴箱中部，所述左侧板和后侧板分别连接在前板和后板的两侧之间。
8.根据权利要求7所述的一种具有弹链式刀库的数控加工中心，其特征在于：所述挡圈固定在后板上，所述永磁体环固定在前板上。
9.根据权利要求8所述的一种具有弹链式刀库的数控加工中心，其特征在于：所述左侧板或右侧板开合连接在前板和后板的两侧之间。
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