CN114603386B - 一种数控机床的换刀装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数控机床的换刀装置，涉及数控机床技术领域，其中，机架上水平转动设置有一套筒，夹刀组件包括相垂直设置的横杆与立杆，立杆竖向滑动设置于套筒上，旋转齿形件的环状传动腔的内环壁上间隔设置有多个内齿组，环状传动腔的外环壁上间隔设置有多个外齿组，各内齿组和外齿组在周向上错开布置，第一传动件动力输入端为第一齿轮，第一齿轮位于环状传动腔中，其间歇性的与内齿组和外齿组相啮合，第一传动件的动力输出端驱动套筒转动，第二传动件动力输入端为第二齿轮，第二齿轮位于环状传动腔中，其间歇性的与内齿组和外齿组相啮合，第二传动件的动力输出端驱动立杆竖向运动，驱动组件用于驱动旋转齿形件往复转动。

Description

一种数控机床的换刀装置
技术领域
本发明涉及数控机床技术领域，具体为一种数控机床的换刀装置。
背景技术
数控机床的配备有刀库，刀库内存放有加工用的各种刀具，数控机床的电主轴需要通过不同的刀具对工件进行加工，因此需要一个换刀机构来更换电主轴上的刀具。
如公开号为CN215747984U，名称为《一种换刀结构》的中国专利，其包括：刀库组件，其包括第一刀具输送装置，所述第一刀具输送装置包括第一刀具固定端和第一刀具运动端，所述第一刀具运动端上设有多个依次排列的第一夹刀件，所述刀库组件上设有第一取刀位，所述第一刀具运动端可带动多个所述第一夹刀件依次经过所述第一取刀位，所述第一取刀位的远离所述第一刀具输送装置的一侧设有第二取刀位；取刀机构，其包括第一驱动装置，所述第一驱动装置包括第一固定端和第一运动端，所述第一固定端与所述第一刀具固定端相对固定，所述第一运动端上设有第二夹刀件，所述第一运动端可带动所述第二夹刀件在所述第一取刀位和所述第二取刀位之间运动；伸出机构，其包括伸出驱动装置，所述伸出驱动装置包括伸出固定端和伸出运动端，所述伸出固定端与所述第一刀具固定端相对固定，所述伸出运动端上设有第三夹刀件，所述第三夹刀件位于所述第二取刀位的远离所述第一取刀位的一侧，所述伸出运动端可带动所述第三夹刀件沿靠近或远离所述第二取刀位的方向运动。
现有技术中，换刀机构需要借助多个驱动源才能在对电主轴进行换刀操作，并且需要先将电主轴上的旧刀拆下(放回刀库中)，然后再将刀库中的新刀拆下安装到电主轴上，换刀效率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种数控机床的换刀装置，以解决上述现有技术中的不足之处。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种数控机床的换刀装置，其用于切换数控机床的电主轴与刀库之间的刀具，包括机架、夹刀组件、旋转齿形件、第一传动件、第二传动件以及驱动组件，其中，机架上水平转动设置有一套筒，夹刀组件包括相垂直设置的横杆与立杆，所述横杆的两端各设置有一能够夹持刀具的夹持头，所述立杆竖向滑动设置于所述套筒上，旋转齿形件包括环状传动腔，所述环状传动腔的内环壁上间隔设置有多个内齿组，所述环状传动腔的外环壁上间隔设置有多个外齿组，各所述内齿组和外齿组在周向上错开布置，第一传动件动力输入端为第一齿轮，所述第一齿轮位于所述环状传动腔中，其间歇性的与内齿组和外齿组相啮合，所述第一传动件的动力输出端驱动所述套筒转动，第二传动件动力输入端为第二齿轮，所述第二齿轮位于所述环状传动腔中，其间歇性的与内齿组和外齿组相啮合，所述第二传动件的动力输出端驱动所述立杆竖向运动，驱动组件用于驱动所述旋转齿形件往复转动。
进一步地，所述内齿组设置有一组，所述外齿组设置有四组，分别为第一外齿组、第二外齿组、第三外齿组与第四外齿组，换刀时，所述夹刀组件的横杆的长度方向垂直于刀库与电主轴之间的连线，旋转齿形件沿第一方向转动的过程中，依次包括：
第一外齿组与第一齿轮啮合，第一传动件驱动套筒与夹刀组件沿第二方向转动90°以使两夹持头分别夹持刀库与电主轴上的刀具；
第二外齿组与第二齿轮啮合，第二传动件驱动夹刀组件向下移动以使两夹持头所夹持的刀具脱离刀库和电主轴；
第三外齿组与第一齿轮啮合，第一传动件驱动套筒与夹刀组件沿第二方向转动180°以使两夹持头及所夹持的刀具交换位置；
内齿组与第二齿轮啮合，第二传动件驱动夹刀组件向上移动以使两夹持头所夹持的刀具插装到刀库和电主轴上；
第四外齿组与第一齿轮啮合，第一传动件驱动套筒与夹刀组件沿第二方向转动90°以使两夹持头分别脱离已插装到刀库与电主轴上的刀具。
进一步地，所述夹持头包括缺口环以及驱动单元，缺口环转动设置于横杆的一端，缺口环的缺口两侧分别设置有弹性部，驱动单元用于驱动缺口环往复转动，以使缺口环的缺口能够朝向至少两个工作位。
进一步地，所述内齿组设置有两组，分别为第一内齿组与第二内齿组，所述外齿组设置有三组，分别为第一外齿组、第二外齿组与第三外齿组，换刀时，所述夹刀组件的横杆的长度方向垂直于刀库与电主轴之间的连线，旋转齿形件沿第一方向转动的过程中，依次包括：
第一外齿组与第一齿轮啮合，第一传动件驱动套筒与夹刀组件沿第二方向转动90°以使两夹持头分别夹持刀库与电主轴上的刀具；
第二外齿组与第二齿轮啮合，第二传动件驱动夹刀组件向下移动以使两夹持头所夹持的刀具脱离刀库和电主轴；
第三外齿组与第一齿轮啮合，第一传动件驱动套筒与夹刀组件沿第二方向转动180°以使两夹持头及所夹持的刀具交换位置；
第一内齿组与第二齿轮啮合，第二传动件驱动夹刀组件向上移动以使两夹持头所夹持的刀具插装到刀库和电主轴上；
第二内齿组与第一齿轮啮合，第一传动件驱动套筒与夹刀组件沿第二方向的相反方向转动90°以使两夹持头分别脱离已插装到刀库与电主轴上的刀具。
进一步地，所述夹持头包括固定设置在横杆端部的缺口环，所述缺口环的缺口两侧均设置有弹性部。
进一步地，所述第一传动件包括第一齿轮、齿轮组一、第一蜗杆以及第一蜗轮，第一齿轮通过齿轮组一驱动第一蜗杆转动，所述第一蜗轮共轴固定连接于所述套筒上，第一蜗杆与第一蜗轮啮合。
进一步地，所述第二传动件包括第二齿轮、第二蜗杆、第二蜗轮、第三齿轮以及第一齿条，其中，第二蜗杆通过齿轮组二接受第二齿轮的驱动，第二蜗轮转动连连接于所述机架上，第二蜗轮与第二蜗杆啮合，第三齿轮与第二蜗杆共轴固定连接，第一齿条转动连接于所述立杆上，第一齿条与第三齿轮啮合。
进一步地，所述旋转齿形件上设置有环形滑槽，所述机架上固定设置有弧形套，所述弧形套上设置有环形滑棱，所述环形滑棱环形滑动设置在环形滑槽内。
进一步地，所述驱动组件包括伺服电机，所述伺服电机固定安装在机架上，伺服电机的转轴上共轴固定连接有第四齿轮，所述旋转齿形件的外周侧面或内周侧面上设置有齿圈，所述第四齿轮与齿圈啮合。
进一步地，所述驱动组件包括设置于机架上的液压缸，所述液压缸的液压杆的开放端固定连接有第二齿条，所述旋转齿形件的外周侧面上设置有齿圈，所述第二齿条与齿圈啮合。
在上述技术方案中，本发明提供的一种数控机床的换刀装置，仅需通过一个驱动组件驱动旋转齿形件转动，通过第一传动件驱动套筒与夹刀组件转动，通过第二传动件驱动夹刀组件竖向运动；调整内齿组、外齿组与第一齿轮、第二齿轮的啮合时机，即可使两夹持头同时从刀库、电主轴上夹持刀具并向下取下刀具，旋转180°交换刀具位置，再同时将刀具向上插装到刀库、电主轴上，然后同时旋转脱离刀具，实现电主轴与刀库之间的刀具切换，换刀效率高，换刀精度高。在下一次换刀时，通过驱动组件驱动旋转齿形件沿第一方向的相反方向转动同样的行程，使得夹刀组件反向动作，即可实现再次换刀。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1-2为本发明实施例提供的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的旋转齿形件与第一齿轮、第二齿轮配合的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的驱动组件的结构示意图；
图5-6为本发明另一实施例提供的结构示意图；
图7为本发明另一实施例提供的旋转齿形件与第一齿轮、第二齿轮配合的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的夹刀组件的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的夹刀组件的局部结构拆分示意图；
图10为本发明另一实施例提供的夹刀组件的结构俯视图；
图11为本发明另一实施例提供的夹刀组件的结构侧视图；
图12为本发明另一实施例提供的夹刀组件的局部结构示意图；
图13为本发明另一实施例提供的夹刀组件的局部结构剖视图。
附图标记说明：
1、机架；2、套筒；3、夹刀组件；3.1、横杆；3.11、滑块；3.2、立杆；3.3、夹持头；3.31、缺口环；3.311、弧形滑槽；3.312、弹性部；3.4、连动组件；3.41、链轮；3.42、链条；3.5、外齿；3.6、齿轮一；3.7、齿轮二；3.8、第一弧形齿条；3.9、第二弧形齿条；4、旋转齿形件；4.1、内齿组；4.11、第一内齿组；4.12、第二内齿组；4.2、外齿组；4.21、第一外齿组；4.22、第二外齿组；4.23、第三外齿组；4.24、第四外齿组；4.3、环状传动腔；5、第一传动件；5.1、第一齿轮；5.2、齿轮组一；5.3、第一蜗杆；5.4、第一蜗轮；6、第二传动件；6.1、第二齿轮；6.2、齿轮组二；6.3、第二蜗杆；6.4、第二蜗轮；6.5、第三齿轮；6.6、第一齿条；7、驱动组件；7.1、伺服电机；7.2、第四齿轮；7.3、齿圈；7.4、液压缸；7.5、第二齿条；8、弧形套。
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的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
请参阅图1-13，本发明实施例提供的一种数控机床的换刀装置，其用于切换数控机床的电主轴与刀库之间的刀具，包括机架1、夹刀组件3、旋转齿形件4、第一传动件5、第二传动件6以及驱动组件7，其中，机架1上水平转动设置有一套筒2，夹刀组件3包括相垂直设置的横杆3.1与立杆3.2，横杆3.1的两端各设置有一能够夹持刀具的夹持头3.3，立杆3.2竖向滑动设置于套筒2上，具体的，立杆3.2呈柱状，立杆3.2的外周侧面开设有平行于其轴向的直滑槽，套筒2的内周侧面上设置有平行于其轴向的直滑棱，直滑棱滑动连接在直滑槽内，从而实现立杆3.2与套筒2之间的滑动连接，但立杆3.2无法相对套筒2转动。旋转齿形件4包括环状传动腔4.3，环状传动腔4.3的内环壁上间隔设置有多个内齿组4.1，环状传动腔4.3的外环壁上间隔设置有多个外齿组4.2，各内齿组4.1和外齿组4.2在周向上错开布置，第一传动件5动力输入端为第一齿轮5.1，第一齿轮5.1位于环状传动腔4.3中，其间歇性的与内齿组4.1和外齿组4.2相啮合，第一传动件5的动力输出端驱动套筒2转动，第二传动件6动力输入端为第二齿轮6.1，第二齿轮6.1位于环状传动腔4.3中，其间歇性的与内齿组4.1和外齿组4.2相啮合，第二传动件6的动力输出端驱动立杆3.2竖向运动，驱动组件7用于驱动旋转齿形件4往复转动。
在上述技术方案中，本发明提供的一种数控机床的换刀装置，仅需通过一个驱动组件7驱动旋转齿形件4沿第一方向转动，通过第一传动件5驱动套筒2与夹刀组件3转动，通过第二传动件6驱动夹刀组件3竖向运动；调整内齿组4.1、外齿组4.2与第一齿轮5.1、第二齿轮6.1的啮合时机，即可使两夹持头3.3同时从刀库、电主轴上夹持刀具并向下取下刀具，旋转180°交换刀具位置，再同时将刀具向上插装到刀库、电主轴上，然后同时旋转脱离刀具，实现电主轴与刀库之间的刀具切换，换刀效率高，换刀精度高。在下一次换刀时，通过驱动组件7驱动旋转齿形件4沿第一方向的相反方向转动同样的行程，使得夹刀组件3反向动作，即可实现再次换刀。
作为本实施例优选的技术方案，参阅图1-3，内齿组4.1设置有一组，外齿组4.2设置有四组，分别为第一外齿组4.21、第二外齿组4.22、第三外齿组4.23与第四外齿组4.24，第三外齿组4.23的齿数是第一外齿组4.21的齿数的两倍，第四外齿组4.24的齿数与第一外齿组4.21的齿数相等，第二外齿组4.22的齿数与内齿组4.1的齿数相等，换刀时，夹刀组件3的横杆3.1的长度方向垂直于刀库与电主轴之间的连线，垂足为该连线的中点，旋转齿形件4沿第一方向转动的过程中，依次包括：(1)第一外齿组4.21与第一齿轮5.1啮合，第一传动件5驱动套筒2与夹刀组件3沿第二方向转动90°以使两夹持头3.3分别夹持刀库与电主轴上的刀具；(2)第二外齿组4.22与第二齿轮6.1啮合，第二传动件6驱动夹刀组件3向下移动以使两夹持头3.3所夹持的刀具脱离刀库和电主轴；(3)第三外齿组4.23与第一齿轮5.1啮合，第一传动件5驱动套筒2与夹刀组件3沿第二方向转动180°以使两夹持头3.3及所夹持的刀具交换位置；(4)内齿组4.1与第二齿轮6.1啮合，第二传动件6驱动夹刀组件3向上移动以使两夹持头3.3所夹持的刀具插装到刀库和电主轴上；(5)第四外齿组4.24与第一齿轮5.1啮合，第一传动件5驱动套筒2与夹刀组件3沿第二方向转动90°以使两夹持头3.3分别脱离已插装到刀库与电主轴上的刀具。
作为本实施例优选的技术方案，参阅图8-13，夹持头3.3包括缺口环3.31以及驱动单元，缺口环3.31转动设置于横杆3.1的一端，缺口环3.31的缺口两侧分别设置有弹性部3.312，驱动单元用于驱动缺口环3.31往复转动，以使缺口环3.31的缺口能够朝向至少两个工作位。
具体的，缺口环3.31端面上设置有弧形滑槽3.311，横杆3.1端部上设置有与弧形滑槽3.311相适配的滑块3.11，滑块3.11滑动设置于弧形滑槽3.311内，以实现缺口环3.31相对横杆3.1转动。缺口环3.31的缺口两侧分别设置有弹性部3.312的目的在于：两弹性部3.312的间距小于刀具柄部的直径，刀具经过缺口处被夹持到缺口环3.31内时，弹性部3.312发生压缩形变，从而使刀具柄部能够顺利通过缺口，当刀具柄部完全进入到缺口环3.31内部时，弹性部3.312恢复形变，从而将刀具限位在缺口环3.31内，刀具即被夹持住。弹性部3.312优选为能够发生弹性形变的橡胶结构。刀具柄部被缺口环3.31夹持住以后，缺口环3.31即限制了刀具相对其轴向移动，若缺口环3.31要与刀具分离，刀具仍得从缺口处出缺口环3.31。
在上述技术方案中，驱动单元能够驱动缺口环3.31往复转动，使缺口环3.31的缺口能够朝向至少两个工作位，从而使得横杆3.1在仅沿一个方向转动的过程中缺口环3.31能够具备夹刀和松刀的功能。
工作时，在上一实施例的换刀过程的第(1)步中，缺口环3.31的缺口朝向刀具柄部，其中一个夹持头3.3的缺口环3.31夹持住电主轴上的刀具，另一个夹持头3.3的缺口环3.31夹持住刀库上的刀具；换刀过程的第(2)步中，由于刀具无法相对缺口环3.31轴向移动，从而使得刀具脱离电主轴和刀库，换刀过程的第(3)步中，将两个缺口环3.31及其上刀具调换位置；换刀过程的第(4)步中，两刀具分别插装到电主轴和刀库上，即实现了电主轴与刀库之间的刀具切换，为电主轴更换了刀具，在缺口环3.31夹持住刀具的过程中的任一时间段，均可通过驱动单元驱动对应的缺口环3.31转动180°，也就是使得缺口环3.31的缺口方向改变了180°；换刀过程的第(5)步中，夹刀组件3继续沿第二方向转动复位至初始位置，刀具与缺口环3.31脱离。
作为本实施例优选的技术方案，参阅，缺口环3.31的外周侧面上设置有外齿3.5，横杆3.1端部上转动设置有齿轮一3.6，齿轮一3.6与外齿3.5啮合，齿轮一3.6接受驱动单元的驱动，如此，驱动单元驱动齿轮一3.6转动，齿轮一3.6通过与外齿3.5啮合配合使缺口环3.31转动，从而能够调整缺口环3.31的缺口朝向。作为优选的，驱动单元包括电机，电机的转轴与齿轮一3.6共轴固定连接，电机驱动齿轮一3.6转动。
本发明提供的另一个实施例中，两夹持头3.3共用一个驱动单元，驱动单元包括连动组件3.4，连动组件3.4用于使两夹持头3.3的齿轮一3.6之间同步同向转动，优选的，连动组件3.4包括链条3.42以及两个链轮3.41，两个链轮3.41各与一个齿轮一3.6共轴固定连接，链条3.42传动套接于两个链轮3.41上。如此，只需驱动其中任一齿轮一3.6转动，即可使两个齿轮一3.6同步同向转动。
作为本实施例优选的技术方案，夹持头3.3还包括齿轮二3.7、第一弧形齿条3.8以及第二弧形齿条3.9，齿轮二3.7与任一夹持头3.3的齿轮一3.6共轴固定连接，第一弧形齿条3.8与第二弧形齿条3.9固定设置在固定基础(如机架1)上，横杆3.1转动的过程中，齿轮二3.7能够分别与第一弧形齿条3.8、第二弧形齿条3.9啮合配合，以使缺口环3.31的缺口朝向在两个工作位之间切换。进一步地，在横杆3.1上升到最高处时，齿轮二3.7能够与第一弧形齿条3.8啮合配合；在横杆3.1下降到最低处时，齿轮二3.7能与第二弧形齿条3.9啮合配合。
本实施例中，第一弧形齿条3.8相当于一个内齿圈的局部结构，第一弧形齿条3.8的齿在其内弧侧面上，第二弧形齿条3.9相当于一个外齿圈的局部结构，第二弧形齿条3.9的齿在其外弧侧面上，第一弧形齿条3.8、第二弧形齿条3.9的弧心与横杆3.1的旋转中心重合，第一弧形齿条3.8与第二弧形齿条3.9在水平面上的投影之间的角度为α，且90°＜α＜180°。本实施例的效果在于摒弃了主动驱动源(电机或液压杆等)，而是利用了夹刀组件3旋转过程中齿轮二3.7分别与第一弧形齿条3.8、第二弧形齿条3.9之间的间歇式啮合配合被动式地使两缺口环3.31转动调整缺口朝向。具体工作原理为：首先，初始位置的夹刀组件3位于最高处，缺口环3.31与刀具柄部处于同一高度，齿轮二3.7与第一弧形齿条3.8位于同一高度；换刀过程的第(1)步中，缺口环3.31的缺口朝向刀具柄部，其中一个夹持头3.3的缺口环3.31夹持住电主轴上的刀具，另一个夹持头3.3的缺口环3.31夹持住刀库上的刀具；换刀过程的第(2)步中，由于刀具无法相对缺口环3.31轴向移动，从而使得刀具脱离电主轴和刀库，此时齿轮二3.7与第二弧形齿条3.9位于同一高度；换刀过程的第(3)步中，两个缺口环3.31及其上刀具调换位置，期间齿轮二3.7经过第二弧形齿条3.9时二者发生短暂啮合，由于第二弧形齿条3.9是固定不动的，从而使得齿轮二3.7发生自转，一方面齿轮二3.7带动与其共轴的齿轮一3.6转动，该齿轮一3.6驱动对应的缺口环3.31转动180°，该缺口环3.31的缺口朝向改变了180°，另一方面齿轮二3.7通过连动组件3.4带动另齿轮一3.6转动，该齿轮一3.6驱动对应的缺口环3.31转动180°，该缺口环3.31的缺口朝向改变了180°，从而实现两个缺口环3.31的缺口均调整了180°；换刀过程的第(4)步中，夹刀组件3带动两刀具分别向上插装到电主轴和刀库上，即实现了电主轴与刀库之间的刀具切换，为电主轴更换了刀具；换刀过程的第(5)步中，夹刀组件3继续沿第二方向转动复位至初始位置，刀具与缺口环3.31脱离，期间齿轮二3.7经过第一弧形齿条3.8时二者发生短暂啮合，由于第一弧形齿条3.8是固定不动的，从而使得齿轮二3.7发生反向自转(相对于齿轮二3.7经过第二弧形齿条3.9时的自转方向)，一方面齿轮二3.7带动与其共轴的齿轮一3.6反转，该齿轮一3.6驱动对应的缺口环3.31反转180°，该缺口环3.31的缺口朝向改变了180°，另一方面齿轮二3.7通过连动组件3.4带动另齿轮一3.6反转，该齿轮一3.6驱动对应的缺口环3.31反转180°，该缺口环3.31的缺口朝向改变了180°，从而实现两个缺口环3.31的缺口均调整了180°复位，进而使得在不改变夹刀组件3转动方向的情况下缺口环3.31仍能够顺利与刀具脱离。
本发明提供的再一实施例中，参阅图5-7，内齿组4.1设置有两组，分别为第一内齿组4.11与第二内齿组4.12，外齿组4.2设置有三组，分别为第一外齿组4.21、第二外齿组4.22与第三外齿组4.23，第三外齿组4.23的齿数是第一外齿组4.21的齿数的两倍，第二外齿组4.22的齿数与第一内齿组4.11的齿数相等，换刀时，夹刀组件3的横杆3.1的长度方向垂直于刀库与电主轴之间的连线，垂足为该连线的中点，旋转齿形件4沿第一方向转动的过程中，依次包括：①第一外齿组4.21与第一齿轮5.1啮合，第一传动件5驱动套筒2与夹刀组件3沿第二方向转动90°以使两夹持头3.3分别夹持刀库与电主轴上的刀具；②第二外齿组4.22与第二齿轮6.1啮合，第二传动件6驱动夹刀组件3向下移动以使两夹持头3.3所夹持的刀具脱离刀库和电主轴；③第三外齿组4.23与第一齿轮5.1啮合，第一传动件5驱动套筒2与夹刀组件3沿第二方向转动180°以使两夹持头3.3及所夹持的刀具交换位置；④第一内齿组4.11与第二齿轮6.1啮合，第二传动件6驱动夹刀组件3向上移动以使两夹持头3.3所夹持的刀具插装到刀库和电主轴上；⑤第二内齿组4.12与第一齿轮5.1啮合，第一传动件5驱动套筒2与夹刀组件3沿第二方向的相反方向转动90°以使两夹持头3.3分别脱离已插装到刀库与电主轴上的刀具。
作为本实施例优选的技术方案，夹持头3.3包括固定设置在横杆3.1端部的缺口环3.31，缺口环3.31的缺口两侧均设置有弹性部3.312。
作为本发明优选的技术方案，第一传动件5包括第一齿轮5.1、齿轮组一5.2、第一蜗杆5.3以及第一蜗轮5.4，第一齿轮5.1通过齿轮组一5.2驱动第一蜗杆5.3转动，第一蜗轮5.4共轴固定连接于套筒2上，第一蜗杆5.3与第一蜗轮5.4啮合，第一蜗轮5.4与第一蜗杆5.3配合具有自锁性能。在旋转齿形件4沿第一方向转动过程中，当外齿组4.2与第一齿轮5.1啮合时，第一齿轮5.1通过齿轮组一5.2驱动第一蜗杆5.3转动，第一蜗杆5.3驱动第一蜗轮5.4转动，第一蜗轮5.4带动套筒2转动，从而使夹刀组件3沿第二方向转动；当内齿组4.1与第一齿轮5.1啮合时，第一齿轮5.1通过齿轮组一5.2驱动第一蜗杆5.3转动，第一蜗杆5.3驱动第一蜗轮5.4转动，第一蜗轮5.4带动套筒2转动，从而使夹刀组件3沿第二方向相反的方向转动。
作为本发明优选的技术方案，第二传动件6包括第二齿轮6.1、第二蜗杆6.3、第二蜗轮6.4、第三齿轮6.5以及第一齿条6.6，其中，第二蜗杆6.3通过齿轮组二6.2接受第二齿轮6.1的驱动，第二蜗轮6.4转动连连接于机架1上，第二蜗轮6.4与第二蜗杆6.3啮合，第二蜗轮6.4与第二蜗杆6.3配合具有自锁性能，第三齿轮6.5与第二蜗杆6.3共轴固定连接，第一齿条6.6转动连接于立杆3.2上，第一齿条6.6与第三齿轮6.5啮合。在旋转齿形件4沿第一方向转动过程中，当外齿组4.2与第二齿轮6.1啮合时，第二齿轮6.1通过齿轮组二6.2驱动第二蜗杆6.3转动，第二蜗杆6.3驱动第二蜗轮6.4转动，第二蜗轮6.4带动第三齿轮6.5转动，第三齿轮6.5带动第一齿条6.6向下移动，从而使夹刀组件3向下移动；当内齿组4.1与第二齿轮6.1啮合时，第二齿轮6.1通过齿轮组二6.2驱动第二蜗杆6.3转动，第二蜗杆6.3驱动第二蜗轮6.4转动，第二蜗轮6.4带动第三齿轮6.5转动，第三齿轮6.5带动第一齿条6.6向上移动，从而使夹刀组件3向上移动。
作为本发明优选的技术方案，旋转齿形件4上设置有环形滑槽，机架1上固定设置有弧形套8，弧形套8上设置有环形滑棱，环形滑棱环形滑动设置在环形滑槽内。进一步地，驱动组件7包括伺服电机7.1，伺服电机7.1固定安装在机架1上，伺服电机7.1的转轴上共轴固定连接有第四齿轮7.2，旋转齿形件4的外周侧面或内周侧面上设置有齿圈7.3，第四齿轮7.2与齿圈7.3啮合，伺服电机7.1驱动第四齿轮7.2转动，第四齿轮7.2通过与齿圈7.3啮合配合从而使旋转齿形件4转动。
作为本发明优选的技术方案，参阅图4，驱动组件7包括设置于机架1上的液压缸7.4，液压缸7.4的液压杆的开放端固定连接有第二齿条7.5，旋转齿形件4的外周侧面上设置有齿圈7.3，第二齿条7.5与齿圈7.3啮合。液压缸7.4的液压杆伸缩即可带动第二齿条7.5作往复直线运动，从而第二齿条7.5驱动旋转齿形件4往复转动。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种数控机床的换刀装置，其用于切换数控机床的电主轴与刀库之间的刀具，其特征在于，包括：
机架，其上水平转动设置有一套筒；
夹刀组件，其包括相垂直设置的横杆与立杆，所述横杆的两端各设置有一能够夹持刀具的夹持头，所述立杆竖向滑动设置于所述套筒上；
旋转齿形件，其包括环状传动腔，所述环状传动腔的内环壁上间隔设置有多个内齿组，所述环状传动腔的外环壁上间隔设置有多个外齿组，各所述内齿组和外齿组在周向上错开布置；
第一传动件，其动力输入端为第一齿轮，所述第一齿轮位于所述环状传动腔中，其间歇性地与内齿组和外齿组相啮合，所述第一传动件的动力输出端驱动所述套筒转动；
第二传动件，其动力输入端为第二齿轮，所述第二齿轮位于所述环状传动腔中，其间歇性地与内齿组和外齿组相啮合，所述第二传动件的动力输出端驱动所述立杆竖向运动；
驱动组件，其用于驱动所述旋转齿形件往复转动。
2.根据权利要求1所述的一种数控机床的换刀装置，其特征在于，所述内齿组设置有一组，所述外齿组设置有四组，分别为第一外齿组、第二外齿组、第三外齿组与第四外齿组，换刀时，所述夹刀组件的横杆的长度方向垂直于刀库与电主轴之间的连线，旋转齿形件沿第一方向转动的过程中，依次包括：
第一外齿组与第一齿轮啮合，第一传动件驱动套筒与夹刀组件沿第二方向转动90°以使两夹持头分别夹持刀库与电主轴上的刀具；
第二外齿组与第二齿轮啮合，第二传动件驱动夹刀组件向下移动以使两夹持头所夹持的刀具脱离刀库和电主轴；
第三外齿组与第一齿轮啮合，第一传动件驱动套筒与夹刀组件沿第二方向转动180°以使两夹持头及所夹持的刀具交换位置；
内齿组与第二齿轮啮合，第二传动件驱动夹刀组件向上移动以使两夹持头所夹持的刀具插装到刀库和电主轴上；
第四外齿组与第一齿轮啮合，第一传动件驱动套筒与夹刀组件沿第二方向转动90°以使两夹持头分别脱离已插装到刀库与电主轴上的刀具。
3.根据权利要求2所述的一种数控机床的换刀装置，其特征在于，所述夹持头包括缺口环以及驱动单元，缺口环转动设置于横杆的一端，缺口环的缺口两侧分别设置有弹性部，驱动单元用于驱动缺口环往复转动，以使缺口环的缺口能够朝向至少两个工作位。
4.根据权利要求1所述的一种数控机床的换刀装置，其特征在于，所述内齿组设置有两组，分别为第一内齿组与第二内齿组，所述外齿组设置有三组，分别为第一外齿组、第二外齿组与第三外齿组，换刀时，所述夹刀组件的横杆的长度方向垂直于刀库与电主轴之间的连线，旋转齿形件沿第一方向转动的过程中，依次包括：
第一外齿组与第一齿轮啮合，第一传动件驱动套筒与夹刀组件沿第二方向转动90°以使两夹持头分别夹持刀库与电主轴上的刀具；
第二外齿组与第二齿轮啮合，第二传动件驱动夹刀组件向下移动以使两夹持头所夹持的刀具脱离刀库和电主轴；
第三外齿组与第一齿轮啮合，第一传动件驱动套筒与夹刀组件沿第二方向转动180°以使两夹持头及所夹持的刀具交换位置；
第一内齿组与第二齿轮啮合，第二传动件驱动夹刀组件向上移动以使两夹持头所夹持的刀具插装到刀库和电主轴上；
第二内齿组与第一齿轮啮合，第一传动件驱动套筒与夹刀组件沿第二方向的相反方向转动90°以使两夹持头分别脱离已插装到刀库与电主轴上的刀具。
5.根据权利要求4所述的一种数控机床的换刀装置，其特征在于，所述夹持头包括固定设置在横杆端部的缺口环，所述缺口环的缺口两侧均设置有弹性部。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种数控机床的换刀装置，其特征在于，所述第一传动件包括第一齿轮、齿轮组一、第一蜗杆以及第一蜗轮，第一齿轮通过齿轮组一驱动第一蜗杆转动，所述第一蜗轮共轴固定连接于所述套筒上，第一蜗杆与第一蜗轮啮合。
7.根据权利要求1-5任一项所述的一种数控机床的换刀装置，其特征在于，所述第二传动件包括：
第二齿轮；
第二蜗杆，其通过齿轮组二接受第二齿轮的驱动；
第二蜗轮，其转动连连接于所述机架上，第二蜗轮与第二蜗杆啮合；
第三齿轮，其与第二蜗杆共轴固定连接；
第一齿条，其转动连接于所述立杆上，第一齿条与第三齿轮啮合。
8.根据权利要求1所述的一种数控机床的换刀装置，其特征在于，所述旋转齿形件上设置有环形滑槽，所述机架上固定设置有弧形套，所述弧形套上设置有环形滑棱，所述环形滑棱环形滑动设置在环形滑槽内。
9.根据权利要求8所述的一种数控机床的换刀装置，其特征在于，所述驱动组件包括伺服电机，所述伺服电机固定安装在机架上，伺服电机的转轴上共轴固定连接有第四齿轮，所述旋转齿形件的外周侧面或内周侧面上设置有齿圈，所述第四齿轮与齿圈啮合。
10.根据权利要求8所述的一种数控机床的换刀装置，其特征在于，所述驱动组件包括设置于机架上的液压缸，所述液压缸的液压杆的开放端固定连接有第二齿条，所述旋转齿形件的外周侧面上设置有齿圈，所述第二齿条与齿圈啮合。
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