CN114260740B - 一种数控中心快速自动换刀装置及工作方法 - Google Patents

Abstract

一种数控中心快速自动换刀装置及工作方法，包括基座，所述基座上部设置有工作台和立柱，所述立柱上设置有相垂直的主轴箱，所述主轴箱上设置有主轴和刀架，所述主轴设置在工作台的正上方，所述主轴箱上还设置有换刀装置，所述换刀装置设置在刀架和主轴之间，所述刀架包括转盘，所述转盘外圆周上均匀排列设置有多个刀座，所述刀座上设置有卡槽，刀具设置在卡槽的内部，所述刀座的两侧对称设置有限位装置，所述限位装置将刀具限制在卡槽内部。本发明所述的数控中心快速自动换刀装置及工作方法，结构设计合理，使用方便；刀架采用竖直转盘设置，节省空间；能够自动换刀，且准确快速，提高生产效率，利于自动化生产。

Description

一种数控中心快速自动换刀装置及工作方法

技术领域

本发明属于加工中心技术领域，具体地，涉及一种数控中心快速自动换刀装置及工作方法。

背景技术

数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的一种自动加工设备，两者的加工工艺基本相同，结构也有些相似。数控铣床有分为不带刀库和带刀库两大类。其中带刀库的数控铣床又称为加工中心。

科学技术的发展以及世界先进制造技术的兴起和不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求；超高速切削、超精密加工等技术的应用，对数控机床的数控系统、伺服性能、主轴驱动、机床结构等提出了更高的性能指标；FMS的迅速发展和CIMS的不断成熟，又将对数控机床的可靠性、通信功能、人工智能和自适应控制等技术提出更高的要求。随着微电子和计算机技术的发展，数控系统的性能日臻完善，数控技术的应用领域日益扩大。

随着社会生产和科学技术的迅速发展，机械产品日趋精密复杂，加工中心应运而生，这种新型机床具有适应性强、加工精度高、加工质量稳定和生产效率高等优点。它综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密测量和新型机械结构等多方面的技术成果，是今后数控机床的发展方向。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种数控中心快速自动换刀装置及工作方法，结构设计合理，使用方便；刀架采用竖直转盘设置，节省空间；能够自动换刀，且准确快速，提高生产效率，利于自动化生产。

技术方案：本发明提供了一种数控中心快速自动换刀装置及工作方法，包括基座，所述基座上部设置有工作台和立柱，所述立柱上设置有相垂直的主轴箱，所述主轴箱上设置有主轴和刀架，所述主轴设置在工作台的正上方，所述主轴箱上还设置有换刀装置，所述换刀装置设置在刀架和主轴之间，所述刀架包括转盘，所述转盘外圆周上均匀排列设置有多个刀座，所述刀座上设置有卡槽，刀具设置在卡槽的内部，所述刀座的两侧对称设置有限位装置，所述限位装置将刀具限制在卡槽内部。本发明所述的数控中心快速自动换刀装置及工作方法，结构设计合理，使用方便；刀架采用竖直转盘设置，节省空间；能够自动换刀，且准确快速，提高生产效率，利于自动化生产。

进一步的，上述的数控中心快速自动换刀装置及工作方法，所述卡槽内设置有截面为锥形的长条形凸起，所述刀具上设置有环形限位槽，所述凸起与限位槽配合连接。

进一步的，上述的数控中心快速自动换刀装置及工作方法，所述限位装置外侧为弧形，其内部设置有T形导槽，所述限位装置上设置有手柄，所述手柄的下端部设置有T形导轨，所述T形导轨与T形导槽配合连接。

进一步的，上述的数控中心快速自动换刀装置及工作方法，所述卡槽侧方设置有长条形的第一通孔，所述第一通孔上设置还有固定销，所述固定销上套设有限位环，所述限位环与刀具的下端部配合连接。

进一步的，上述的数控中心快速自动换刀装置及工作方法，所述手柄上螺纹配合连接有螺杆，所述螺杆的下端部设置有弹簧，所述弹簧穿过第一通孔与限位环配合连接。

进一步的，上述的数控中心快速自动换刀装置及工作方法，所述换刀装置包括伸缩气缸、固定板、旋转电机、换刀臂，所述伸缩气缸设置在主轴箱的下端部，所述固定板设置在伸缩气缸的下端部，所述旋转电机设置在固定板上，所述换刀臂的居中处与旋转电机连接。

进一步的，上述的数控中心快速自动换刀装置及工作方法，所述换刀臂包括第一连杆、第一夹持杆、第二夹持杆，所述第一夹持杆和第二夹持杆对称连接在第一连杆的端，且所述第一夹持杆和第二夹持杆相互垂直设置。

上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：本发明所述的数控中心快速自动换刀装置及工作方法，结构设计合理，使用方便；刀架采用竖直转盘设置，节省空间；能够自动换刀，且准确快速，提高生产效率，利于自动化生产，具有很高的推广价值。

附图说明

图1为本发明所述数控中心快速自动换刀装置的结构示意图；

图2为图1中A处的放大的结构示意图；

图3为本发明所述刀架的结构示意图；

图4为本发明所述刀座的结构示意图；

图5为本发明所述刀具的结构示意图。

图中：1基座、2工作台、3立柱、4主轴箱、5主轴、6刀架、61转盘、62刀座、63卡槽、631凸起、632第一通孔、633固定销、634限位环、64限位装置、641T形导槽、642手柄、6421螺杆、6422弹簧、643T形导轨、7换刀装置、71伸缩气缸、72固定板、73旋转电机、74换刀臂、741第一连杆、742第一夹持杆、743第二夹持杆、8刀具、81限位槽。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

如图1-5所示的一种数控中心快速自动换刀装置及工作方法，包括基座1，所述基座1上部设置有工作台2和立柱3，所述立柱3上设置有相垂直的主轴箱4，所述主轴箱4上设置有主轴5和刀架6，所述主轴5设置在工作台2的正上方，所述主轴箱4上还设置有换刀装置7，所述换刀装置7设置在刀架6和主轴5之间，所述刀架6包括转盘61，所述转盘61外圆周上均匀排列设置有多个刀座62，所述刀座62上设置有卡槽63，刀具8设置在卡槽63的内部，所述刀座62的两侧对称设置有限位装置64，所述限位装置64将刀具8限制在卡槽63内部。所述卡槽63内设置有截面为锥形的长条形凸起631，所述刀具8上设置有环形限位槽81，所述凸起631与限位槽81配合连接。

限位装置64外侧为弧形，其内部设置有T形导槽641，所述限位装置64上设置有手柄642，所述手柄642的下端部设置有T形导轨643，所述T形导轨643与T形导槽641配合连接。所述卡槽63侧方设置有长条形的第一通孔632，所述第一通孔632上设置还有固定销633，所述固定销633上套设有限位环634，所述限位环634与刀具8的下端部配合连接。所述手柄642上螺纹配合连接有螺杆6421，所述螺杆6421的下端部设置有弹簧6422，所述弹簧6422穿过第一通孔632与限位环634配合连接。

换刀装置7包括伸缩气缸71、固定板72、旋转电机73、换刀臂74，所述伸缩气缸71设置在主轴箱4的下端部，所述固定板72设置在伸缩气缸71的下端部，所述旋转电机73设置在固定板72上，所述换刀臂74的居中处与旋转电机73连接。所述换刀臂74包括第一连杆741、第一夹持杆742、第二夹持杆743，所述第一夹持杆742和第二夹持杆743对称连接在第一连杆741的端，且所述第一夹持杆742和第二夹持杆743相互垂直设置。

工作时，基于以上的结构基础，如图1-5所示，工作方法为：1）根据刀具8的规格，沿T形导槽641滑动手柄642，并旋转手柄642进行拧紧；2）在步骤1）中，由于T形导槽641为弧形，弹簧6422的下端部始终与固定销633配合；3）在步骤2）中，通过螺杆6421和弹簧6422对限位环634的不同方向的挤压，限位环634凸出第一通孔632的位置进行改变；4）将不同的刀具8沿凸起631安装在卡槽63内部，并通过限位环634，在限位环634的作用下进行限位；5）换刀时，通过转盘61的旋转，将需要使用的刀具8旋转至最下端，其卡槽63的开口端朝下；6）换刀臂74在旋转电机73的作用下，逆时针旋转90度，将刀架6最下端的刀具8及主轴5上的刀具8进行抓取；7）伸缩气缸71启动，带动换刀臂74向下运动，将转刀架6下端部的刀具8向下脱离刀架，同时，将主轴5上的刀具8向下脱离主轴5；8）换刀臂74在旋转电机73的作用下继续逆时针旋转180°；9）伸缩气缸71启动，带动换刀臂74向上运动，从而更换的刀具8向上，卡装在刀架6的下端，同时所需的刀具8向上安装在主轴5上；10）换刀臂74在旋转电机73的作用下，顺时针旋转90°，进行复位。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种数控中心快速自动换刀装置及工作方法，其特征在于，包括基座（1），所述基座（1）上部设置有工作台（2）和立柱（3），所述立柱（3）上设置有相垂直的主轴箱（4），所述主轴箱（4）上设置有主轴（5）和刀架（6），所述主轴（5）设置在工作台（2）的正上方，所述主轴箱（4）上还设置有换刀装置（7），所述换刀装置（7）设置在刀架（6）和主轴（5）之间，所述刀架（6）包括转盘（61），所述转盘（61）外圆周上均匀排列设置有多个刀座（62），所述刀座（62）上设置有卡槽（63），刀具（8）设置在卡槽（63）的内部，所述刀座（62）的两侧对称设置有限位装置（64），所述限位装置（64）将刀具（8）限制在卡槽（63）内部；

所述卡槽（63）内设置有截面为锥形的长条形凸起（631），所述刀具（8）上设置有环形限位槽（81），所述凸起（631）与限位槽（81）配合连接；

所述限位装置（64）外侧为弧形，其内部设置有T形导槽（641），所述限位装置（64）上设置有手柄（642），所述手柄（642）的下端部设置有T形导轨（643），所述T形导轨（643）与T形导槽（641）配合连接；

所述卡槽（63）侧方设置有长条形的第一通孔（632），所述第一通孔（632）上设置还有固定销（633），所述固定销（633）上套设有限位环（634），所述限位环（634）与刀具（8）的下端部配合连接；

所述手柄（642）上螺纹配合连接有螺杆（6421），所述螺杆（6421）的下端部设置有弹簧（6422），所述弹簧（6422）穿过第一通孔（632）与限位环（634）配合连接。

2.根据权利要求1所述的数控中心快速自动换刀装置及工作方法，其特征在于，所述换刀装置（7）包括伸缩气缸（71）、固定板（72）、旋转电机（73）、换刀臂（74），所述伸缩气缸（71）设置在主轴箱（4）的下端部，所述固定板（72）设置在伸缩气缸（71）的下端部，所述旋转电机（73）设置在固定板（72）上，所述换刀臂（74）的居中处与旋转电机（73）连接。

3.根据权利要求2所述的数控中心快速自动换刀装置及工作方法，其特征在于，所述换刀臂（74）包括第一连杆（741）、第一夹持杆（742）、第二夹持杆（743），所述第一夹持杆（742）和第二夹持杆（743）对称连接在第一连杆（741）的端，且所述第一夹持杆（742）和第二夹持杆（743）相互垂直设置。

4.根据权利要求1-3任一项所述的数控中心快速自动换刀装置及工作方法，其特征在于工作方法为：

1）根据刀具（8）的规格，沿T形导槽（641）滑动手柄（642），并旋转手柄（642）进行拧紧；

2）在步骤1）中，由于T形导槽（641）为弧形，弹簧（6422）的下端部始终与固定销（633）配合；

3）在步骤2）中，通过螺杆（6421）和弹簧（6422）对限位环（634）的不同方向的挤压，限位环（634）凸出第一通孔（632）的位置进行改变；

4）将不同的刀具（8）沿凸起（631）安装在卡槽（63）内部，并通过限位环（634），在限位环（634）的作用下进行限位；

5）换刀时，通过转盘（61）的旋转，将需要使用的刀具（8）旋转至最下端，其卡槽（63）的开口端朝下；

6）换刀臂（74）在旋转电机（73）的作用下，逆时针旋转90度，将刀架（6）最下端的刀具（8）及主轴（5）上的刀具（8）进行抓取；

7）伸缩气缸（71）启动，带动换刀臂（74）向下运动，将转刀架（6）下端部的刀具（8）向下脱离刀架，同时，将主轴（5）上的刀具（8）向下脱离主轴（5）；

8）换刀臂（74）在旋转电机（73）的作用下继续逆时针旋转180°；

9）伸缩气缸（71）启动，带动换刀臂（74）向上运动，从而更换的刀具（8）向上，卡装在刀架（6）的下端，同时所需的刀具（8）向上安装在主轴（5）上；

10）换刀臂（74）在旋转电机（73）的作用下，顺时针旋转90°，进行复位。