CN117283375B - 一种自动换刀的五轴联动机床 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动换刀的五轴联动机床，涉及五轴联动机床技术领域。该种自动换刀的五轴联动机床，包括设置在机床内部的刀架机构与多个刀头，所述刀架机构包括固定在机床内部的安装杆，所述安装杆上设置有刀盘，所述刀盘上开设有圆孔，所述刀盘通过圆孔转动连接在安装杆的外侧，所述安装杆上设置有用于对刀盘转动的第一转动组件及用于对第一转动组件驱动的驱动组件，所述刀盘上开设有多个安装槽。该种自动换刀的五轴联动机床，通过机械手将刀盘上指定位置放置的刀头进行拿取操作的过程中，通过传动，可以依次对刀盘上放置的刀头的锥头表面进行清理，保证刀头安装面的清洁度，进一步的便于刀头的精准安装操作。
Description
技术领域
本发明涉及五轴联动机床技术领域，具体为一种自动换刀的五轴联动机床。
背景技术
五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高、专门用于加工复杂曲面的机床，这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业有着举足轻重的影响力。五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等等加工的手段。
五轴联动加工中心有高效率、高精度的特点，工件一次装夹就可完成五面体的加工。若配以五轴联动的高档数控系统，还可以对复杂的空间曲面进行高精度加工，更能够适应像汽车零部件、飞机结构件等现代模具的加工。立式五轴加工中心的回转轴有两种方式，一种是工作台回转轴，设置在床身上的工作台可以环绕X轴回转，定义为A轴，A轴一般工作范围+30度至-120度。工作台的中间还设有一个回转台，环绕Z轴回转，定义为C轴，C轴都是360度回转。这样通过A轴与C轴的组合，固定在工作台上的工件除了底面之外，其余的五个面都可以由立式主轴进行加工。A轴和C轴最小分度值一般为0.001度，这样又可以把工件细分成任意角度，加工出倾斜面、倾斜孔等。A轴和C轴如与XYZ三直线轴实现联动，就可加工出复杂的空间曲面，当然这需要高档的数控系统、伺服系统以及软件的支持。这种设置方式的优点是主轴的结构比较简单，主轴刚性非常好，制造成本比较低。
五轴联动数控机床在自动化控制方面，可以使用机械手配合刀架机构在机床上自动切换刀头，而由于机床内部的切削，刀架上存放的刀头的锥头上易粘附颗粒状碎削，影响刀头通过莫氏锥度的方式在机床上安装使用的精度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动换刀的五轴联动机床，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自动换刀的五轴联动机床，包括设置在机床内部的刀架机构与多个刀头，所述刀架机构包括固定在机床内部的安装杆，所述安装杆上设置有刀盘，所述刀盘上开设有圆孔，所述刀盘通过圆孔转动连接在安装杆的外侧，所述安装杆上设置有用于对刀盘转动的第一转动组件及用于对第一转动组件驱动的驱动组件，所述刀盘上开设有多个安装槽，各个所述安装槽在刀盘上呈环形阵列设置，所述安装槽上设置有用于刀头放置的放置组件，所述安装杆上设置有用于对刀头的锥头清理的清理组件。
优选的，所述放置组件包括设置在安装槽上的放置板，所述安装槽上设置有用于放置板连接的第一连接组件，所述放置板上开设有用于刀头放置的放置槽，所述放置槽的内壁上设置有用于对刀头支撑的支撑组件，所述安装杆上设置有用于对放置板移动的移动组件及用于对刀头转动的第二转动组件。
优选的，所述第一连接组件包括固定在安装槽内部第一套管，所述第一套管上滑动连接有第一滑杆，所述第一滑杆的一端与放置板的一侧相固定，各个所述第一套管的外侧套设有第一弹簧，所述第一弹簧的两端分别与安装槽及放置板相连接。
优选的，所述支撑组件包括开设在放置槽内壁上的多个球形槽，各个所述球形槽上转动安装有钢珠。
优选的，所述清理组件包括操作板，所述操作板通过第二连接组件与安装杆的外侧相连接，所述操作板的一侧设置有清理毛刷，且清理毛刷做去磁处理。
优选的，所述第二连接组件包括固定在安装杆外侧的多个第二套管，各个所述第二套管上滑动连接有第二滑杆，各个所述第二滑杆的一端与操作板的一侧相固定，各个所述第二套管的外侧套设有第二弹簧。
优选的，所述移动组件包括固定在安装杆外侧的第一固定板，所述第一固定板位于刀盘的下方，所述第一固定板上固定有推板，所述推板的一侧开设有斜面，所述放置板的下方固定有用于与斜面相抵推动的传动杆。
优选的，所述第二转动组件包括固定在安装杆外侧的第二固定板，所述第二固定板位于第一固定板及刀盘之间，所述第二固定板上固定有安装轴，所述安装轴上固定有用于与刀头外侧相抵的橡胶盘。
优选的，所述第一转动组件包括固定在刀盘下方的固定环，所述固定环与刀盘之间同心设置，所述固定环的外侧固定有齿圈，所述安装杆的一侧设置有齿轮，所述齿轮与齿圈之间相互啮合设置。
优选的，所述驱动组件包括固定在安装杆外侧的第三固定板，所述第三固定板上转动连接有驱动轴，所述驱动轴的一端与齿轮相固定，且驱动轴与齿轮之间同心设置，所述第三固定板的下端安装有用于对驱动轴驱动的驱动电机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
该种自动换刀的五轴联动机床，通过机械手将刀盘上指定位置放置的刀头进行拿取操作的过程中，通过传动，可以依次对刀盘上放置的刀头的锥头表面进行清理，保证刀头安装面的清洁度，进一步的便于刀头的精准安装操作。
附图说明
图1为本发明的整体外形结构示意图；
图2为本发明的清理组件及第二连接组件结构示意图；
图3为本发明的放置组件及第一连接组件结构示意图；
图4为本发明的支撑组件结构示意图；
图5为本发明的第一转动组件及驱动组件结构示意图；
图6为本发明的移动组件及第二转动组件结构示意图。
图中：101、安装杆；102、刀盘；2、刀头；3、圆孔；4、第一转动组件；401、固定环；402、齿圈；403、齿轮；5、驱动组件；501、第三固定板；502、驱动轴；503、驱动电机；6、安装槽；7、放置组件；701、放置板；702、放置槽；8、第一连接组件；801、第一套管；802、第一滑杆；803、第一弹簧；9、支撑组件；901、球形槽；902、钢珠；10、清理组件；1001、操作板；1002、清理毛刷；11、第二连接组件；1101、第二套管；1102、第二滑杆；1103、第二弹簧；12、移动组件；1201、第一固定板；1202、推板；1203、斜面；1204、传动杆；13、第二转动组件；1301、第二固定板；1302、安装轴；1303、橡胶盘。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图6，本发明提供一种技术方案：一种自动换刀的五轴联动机床，包括设置在机床内部的刀架机构与多个刀头2，刀架机构包括固定在机床内部的安装杆101，安装杆101上设置有刀盘102，刀盘102上开设有圆孔3，刀盘102通过圆孔3转动连接在安装杆101的外侧，安装杆101上设置有用于对刀盘102转动的第一转动组件4及用于对第一转动组件4驱动的驱动组件5，刀盘102上开设有多个安装槽6，各个安装槽6在刀盘102上呈环形阵列设置，安装槽6上设置有用于刀头2放置的放置组件7，安装杆101上设置有用于对刀头2的锥头清理的清理组件10；通过机械手将刀盘102上指定位置放置的刀头2进行拿取操作的过程中，通过传动，可以依次对刀盘102上放置的刀头2的锥头表面进行清理，保证刀头2安装面的清洁度，进一步的便于刀头2的精准安装操作。
请参阅图3及图4，放置组件7包括设置在安装槽6上的放置板701，安装槽6上设置有用于放置板701连接的第一连接组件8，放置板701上开设有用于刀头2放置的放置槽702，放置槽702的内壁上设置有用于对刀头2支撑的支撑组件9，安装杆101上设置有用于对放置板701移动的移动组件12及用于对刀头2转动的第二转动组件13；通过机械手将使用更换后的刀头2进行拿取并放置在放置板701的放置槽702上，通过放置槽702对夹取更换后的刀头2进行定位放置操作，且将刀头2在放置槽702上放置的过程中，使放置槽702内部的各个钢珠902与刀头2的外侧四周相抵，对放置后的刀头2进行支撑，便于刀头2在刀盘102上的稳定放置操作。
请参阅图3及图4，第一连接组件8包括固定在安装槽6内部的第一套管801，第一套管801上滑动连接有第一滑杆802，第一滑杆802的一端与放置板701的一侧相固定，各个第一套管801的外侧套设有第一弹簧803，第一弹簧803的两端分别与安装槽6及放置板701相连接；通过传动杆1204与斜面1203的相抵推动作用，驱动放置板701在安装槽6上运动，在放置板701运动的过程中，通过各个第一套管801与第一滑杆802的导向作用，使受力后的放置板701靠向安装槽6的内侧收缩运动，通过各个第一弹簧803，便于运动后放置板701的复位运动。
请参阅图4，支撑组件9包括开设在放置槽702内壁上的多个球形槽901，各个球形槽901上转动安装有钢珠902；将刀头2在放置槽702上放置的过程中，使放置槽702内部的各个钢珠902与刀头2的外侧四周相抵，对放置后的刀头2进行支撑，便于刀头2在刀盘102上的稳定放置操作。
请参阅图2，清理组件10包括操作板1001，操作板1001通过第二连接组件11与安装杆101的外侧相连接，操作板1001的一侧设置有清理毛刷1002，且清理毛刷1002做去磁处理；通过刀头2的转动及清理毛刷1002与刀头2上锥头的相抵作用，对刀头2上锥头的表面进行清理，去除刀头2上锥头表面存留的碎削。
请参阅图2，第二连接组件11包括固定在安装杆101外侧的多个第二套管1101，各个第二套管1101上滑动连接有第二滑杆1102，各个第二滑杆1102的一端与操作板1001的一侧相固定，各个第二套管1101的外侧套设有第二弹簧1103；在放置板701运动的过程中，使放置板701上定位放置的刀头2与清理毛刷1002相抵，在相抵的过程中，通过刀头2对清理毛刷1002的推动作用，驱动操作板1001靠向安装杆101运动，在操作板1001运动的过程中，推动各个第二滑杆1102分别在各个第二套管1101上滑动并使第二弹簧1103被挤压变形产生弹力，通过各个第二弹簧1103的弹力作用，驱动操作板1001一侧的清理毛刷1002保持与刀头2的锥头相抵。
请参阅图2，移动组件12包括固定在安装杆101外侧的第一固定板1201，第一固定板1201位于刀盘102的下方，第一固定板1201上固定有推板1202，推板1202的一侧开设有斜面1203，放置板701的下方固定有用于与斜面1203相抵推动的传动杆1204；在驱动刀盘102转动的过程中，使各个放置板701上的传动杆1204依次与推板1202上的斜面1203相抵，通过传动杆1204与斜面1203的相抵推动作用，驱动放置板701在安装槽6上运动，在放置板701运动的过程中，通过各个第一套管801与第一滑杆802的导向作用，使受力后的放置板701靠向安装槽6的内侧收缩运动，在放置板701运动的过程中，使放置板701上定位放置的刀头2与清理毛刷1002相抵，在相抵的过程中，通过刀头2对清理毛刷1002的推动作用，驱动操作板1001靠向安装杆101运动，在操作板1001运动的过程中，推动各个第二滑杆1102分别在各个第二套管1101上滑动并使第二弹簧1103被挤压变形产生弹力，通过各个第二弹簧1103的弹力作用，驱动操作板1001一侧的清理毛刷1002保持与刀头2的锥头相抵。
请参阅图6，第二转动组件13包括固定在安装杆101外侧的第二固定板1301，第二固定板1301位于第一固定板1201及刀盘102之间，第二固定板1301上固定有安装轴1302，安装轴1302上固定有用于与刀头2外侧相抵的橡胶盘1303；在放置板701运动的过程中，使放置板701上放置的刀头2的一侧与安装轴1302上的橡胶盘1303相抵，通过橡胶盘1303与刀头2的相抵推动作用，驱动刀头2受力进行运动。
请参阅图5，第一转动组件4包括固定在刀盘102下方的固定环401，固定环401与刀盘102之间同心设置，固定环401的外侧固定有齿圈402，安装杆101的一侧设置有齿轮403，齿轮403与齿圈402之间相互啮合设置；通过机械手将刀盘102上指定位置放置的刀头2进行拿取操作的过程中，将驱动电机503启动，通过驱动电机503驱动驱动轴502进行转动，在驱动轴502转动的过程中，带动驱动轴502一端的齿轮403进行转动，在齿轮403转动的过程中，通过齿轮403与齿圈402之间的相互啮合传动，驱动固定环401及刀盘102进行转动，通过刀盘102的转动，将待使用拿取的刀头2转动至机械手臂夹取的位置。
请参阅图5，驱动组件5包括固定在安装杆101外侧的第三固定板501，第三固定板501上转动连接有驱动轴502，驱动轴502的一端与齿轮403相固定，且驱动轴502与齿轮403之间同心设置，第三固定板501的下端安装有用于对驱动轴502驱动的驱动电机503；通过机械手将刀盘102上指定位置放置的刀头2进行拿取操作的过程中，将驱动电机503启动，通过驱动电机503驱动驱动轴502进行转动，在驱动轴502转动的过程中，带动驱动轴502一端的齿轮403进行转动。
工作原理：五轴联动机床上使用机械手配合刀架机构对刀头2进行自动放置与拿取的过程中，通过机械手将使用更换后的刀头2进行拿取并放置在放置板701的放置槽702上，通过放置槽702对夹取更换后的刀头2进行定位放置操作，且将刀头2在放置槽702上放置的过程中，使放置槽702内部的各个钢珠902与刀头2的外侧四周相抵，对放置后的刀头2进行支撑，便于刀头2在刀盘102上的稳定放置操作；
通过机械手将刀盘102上指定位置放置的刀头2进行拿取操作的过程中，将驱动电机503启动，通过驱动电机503驱动驱动轴502进行转动，在驱动轴502转动的过程中，带动驱动轴502一端的齿轮403进行转动，在齿轮403转动的过程中，通过齿轮403与齿圈402之间的相互啮合传动，驱动固定环401及刀盘102进行转动，通过刀盘102的转动，将待使用拿取的刀头2转动至机械手臂夹取的位置；
在驱动刀盘102转动的过程中，使各个放置板701上的传动杆1204依次与推板1202上的斜面1203相抵，通过传动杆1204与斜面1203的相抵推动作用，驱动放置板701在安装槽6上运动，在放置板701运动的过程中，通过各个第一套管801与第一滑杆802的导向作用，使受力后的放置板701靠向安装槽6的内侧收缩运动，在放置板701运动的过程中，使放置板701上定位放置的刀头2与清理毛刷1002相抵，在相抵的过程中，通过刀头2对清理毛刷1002的推动作用，驱动操作板1001靠向安装杆101运动，在操作板1001运动的过程中，推动各个第二滑杆1102分别在各个第二套管1101上滑动并使第二弹簧1103被挤压变形产生弹力，通过各个第二弹簧1103的弹力作用，驱动操作板1001一侧的清理毛刷1002保持与刀头2的锥头相抵，且在放置板701运动的过程中，使放置板701上放置的刀头2的一侧与安装轴1302上的橡胶盘1303相抵，通过橡胶盘1303与刀头2的相抵推动作用，驱动刀头2受力进行运动，通过刀头2的转动及清理毛刷1002与刀头2上锥头的相抵作用，对刀头2上锥头的表面进行清理，去除刀头2上锥头表面存留的碎削，因此在驱动刀盘102转动的过程中，通过传动，可以依次对刀盘102上放置的刀头2的锥头表面进行清理，保证刀头2安装面的清洁度，进一步的便于刀头2的精准安装操作。
Claims (4)
1.一种自动换刀的五轴联动机床，包括设置在机床内部的刀架机构与多个刀头（2），所述刀架机构包括固定在机床内部的安装杆（101），所述安装杆（101）上设置有刀盘（102），所述刀盘（102）上开设有圆孔（3），所述刀盘（102）通过圆孔（3）转动连接在安装杆（101）的外侧，其特征在于：所述安装杆（101）上设置有用于对刀盘（102）转动的第一转动组件（4）及用于对第一转动组件（4）驱动的驱动组件（5），所述刀盘（102）上开设有多个安装槽（6），各个所述安装槽（6）在刀盘（102）上呈环形阵列设置，所述安装槽（6）上设置有用于刀头（2）放置的放置组件（7），所述安装杆（101）上设置有用于对刀头（2）的锥头清理的清理组件（10）；
所述放置组件（7）包括设置在安装槽（6）上的放置板（701），所述安装槽（6）上设置有用于放置板（701）连接的第一连接组件（8），所述放置板（701）上开设有用于刀头（2）放置的放置槽（702），所述放置槽（702）的内壁上设置有用于对刀头（2）支撑的支撑组件（9），所述安装杆（101）上设置有用于对放置板（701）移动的移动组件（12）及用于对刀头（2）转动的第二转动组件（13）；所述第一连接组件（8）包括固定在安装槽（6）内部的第一套管（801），所述第一套管（801）上滑动连接有第一滑杆（802），所述第一滑杆（802）的一端与放置板（701）的一侧相固定，各个所述第一套管（801）的外侧套设有第一弹簧（803），所述第一弹簧（803）的两端分别与安装槽（6）及放置板（701）相连接；
所述清理组件（10）包括操作板（1001），所述操作板（1001）通过第二连接组件（11）与安装杆（101）的外侧相连接，所述操作板（1001）的一侧设置有清理毛刷（1002），且清理毛刷（1002）做去磁处理；所述第二连接组件（11）包括固定在安装杆（101）外侧的多个第二套管（1101），各个所述第二套管（1101）上滑动连接有第二滑杆（1102），各个所述第二滑杆（1102）的一端与操作板（1001）的一侧相固定，各个所述第二套管（1101）的外侧套设有第二弹簧（1103）；
所述移动组件（12）包括固定在安装杆（101）外侧的第一固定板（1201），所述第一固定板（1201）位于刀盘（102）的下方，所述第一固定板（1201）上固定有推板（1202），所述推板（1202）的一侧开设有斜面（1203），所述放置板（701）的下方固定有用于与斜面（1203）相抵推动的传动杆（1204）；所述第二转动组件（13）包括固定在安装杆（101）外侧的第二固定板（1301），所述第二固定板（1301）位于第一固定板（1201）及刀盘（102）之间，所述第二固定板（1301）上固定有安装轴（1302），所述安装轴（1302）上固定有用于与刀头（2）外侧相抵的橡胶盘（1303）。
2.根据权利要求1所述的一种自动换刀的五轴联动机床，其特征在于：所述支撑组件（9）包括开设在放置槽（702）内壁上的多个球形槽（901），各个所述球形槽（901）上转动安装有钢珠（902）。
3.根据权利要求1所述的一种自动换刀的五轴联动机床，其特征在于：所述第一转动组件（4）包括固定在刀盘（102）下方的固定环（401），所述固定环（401）与刀盘（102）之间同心设置，所述固定环（401）的外侧固定有齿圈（402），所述安装杆（101）的一侧设置有齿轮（403），所述齿轮（403）与齿圈（402）之间相互啮合设置。
4.根据权利要求3所述的一种自动换刀的五轴联动机床，其特征在于：所述驱动组件（5）包括固定在安装杆（101）外侧的第三固定板（501），所述第三固定板（501）上转动连接有驱动轴（502），所述驱动轴（502）的一端与齿轮（403）相固定，且驱动轴（502）与齿轮（403）之间同心设置，所述第三固定板（501）的下端安装有用于对驱动轴（502）驱动的驱动电机（503）。
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