CN201333543Y - 快速换刀钻床 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种能实现不用停机就能快速换刀具的快速换刀钻床，解决了现有技术中需要频繁停机调换刀具或者移动工件的缺点，主要包括升降系统和刀具换位系统，刀具换位系统包括下机座和上机座，下机座内设有若干副刀位夹具，每副刀位夹具包括同轴设置的下同步器、下离合齿和夹头轴，上机座内设有上离合齿和上同步器，下同步器和夹头轴连接成一体，上离合齿和上同步器同轴相互套接，刀具换位系统的正中间设有换位夹紧轴，刀位夹具相对于换位夹紧轴对称布置。通过手柄控制上下同步器、上下离合齿的松开和连接，完成高速的钻床转轴和停止的夹头轴之间的转换，实现不停机换刀，迅速快捷，可以进行多工位操作以减少工件的移动装夹，提高作业效率。

Description

快速换刀钻床

技术领域

本实用新型涉及一种机械加工行业的机床，尤其是能实现不用停机就能快速换刀具的快速换刀钻床。

背景技术

在以往日常机械加工工作中，因工件多，并在加工时需频繁停机调换刀具，或者采用多台普通钻床排列作业，或者需要不断地进行工件地装夹，这样浪费了不少人力，财力，物力及工作时间，并且生产效率较低，生产质量达不到要求。

有人为了改进而作了研究并申请了专利，专利号为03231642.9，名称为双头多轴钻铣攻磨多用机床。该主轴箱内装有具有并排两根工作主轴的传动系统，其中一根是钻铣主轴，另一根是攻丝主轴，对应于I花键轴和钻铣主轴分别设有左、右变速系统；对应于钻铣主轴和攻丝主轴分别设有左右进给系统，无需更换刀具即可进行攻丝，且可同时钻或攻多个孔。但是这种结构只有装好地两个工序，要完成多个工序时还需要更换刀具，而且这种双驱动的结构比较复杂。

为了满足多工位的要求，有人做了改进并申请了专利，专利号为200320110497.X，名称为数控钻削中心快速换刀装置，该专利包括盘式刀库、刀库转动机构、装在主轴座上的松刀机构，刀库垂直安装在工作台上方，刀库周边分布有与之弹簧铰接的夹臂，夹臂的夹口与主轴位置相对应，松刀机构为一杠杆机构，由杠杆、支销、楔形驱动板、复位弹簧组成，刀库不会影响主轴和刀具的正常工作。这种采用竖直刀库布置的结构，转换较慢，而且尺寸较大，安全系数不高。

发明内容

本实用新型解决了现有技术中需要频繁停机调换刀具或者移动工件的缺点，提供一种能实现多工位不用移动工件只装夹一次的快速换刀钻床。

本实用新型还解决了现有技术中虽有多工位刀具但是转换不便的缺点，提供一种能快速不用停机实现不同刀具之间转换的快速换刀钻床。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种快速换刀钻床，钻床带有升降系统和与升降系统相连的刀具换位系统，其中，所述的刀具换位系统包括下机座和上机座，下机座内设有若干副刀位夹具，每副刀位夹具包括同轴设置的下同步器、下离合齿和夹头轴，上机座内设有上离合齿和上同步器，下同步器和夹头轴连接成一体，上离合齿和上同步器同轴相互套接，刀具换位系统的正中间设有换位夹紧轴，刀位夹具相对于换位夹紧轴对称布置，正常工位时有一副刀位夹具与升降系统处于同轴竖直连接。通过上下同步器和上下离合齿的相互配合，实现不停机就能转换刀具，先同步器摩擦接合后再离合齿啮合完成转换，同步器主要保证高速的钻床转动轴和转换时停止的夹头轴之间的速度传递，防止出现打齿的现象，同心上下离合基本达到免维护的效果，刀位夹具一般为三副，也可根据需要增加，整个刀具换位系统以换位夹紧轴的轴线为转换旋转轴线，正常工位指刀具正常工作时，其中一副刀位夹具与钻床转轴在同一条竖直线上。

上同步器套置在钻床转动轴的端部，上同步器外部套置有转轴连接套，转轴连接套与钻床转动轴通过螺纹连接，上离合齿套置在上同步器的下端，转轴连接套和上离合齿相对的端部套置有上离合齿压紧弹簧，上离合齿压紧弹簧上端卡在转轴连接套的卡环上，下端卡在上离合齿的卡环上。钻床转动轴将动力传递给转轴连接套，转轴连接套将动力传递给上同步器，上离合齿与上同步器同步旋转，上下同步器速度接近时上离合齿与下离合齿啮合。

上同步器的外部为花键结构，转轴连接套和上离合齿的内壁为花键结构，转轴连接套和上离合齿之间设有上卡置在上同步器外壁卡槽内的上同步器定位卡簧，上同步器定位卡簧嵌入到上同步器外部的花键内，转轴连接套的内壁与上同步器的外部之间的花键的键槽内设有连接套定位卡珠。转轴连接套与上同步器之间的动力传递通过花键实现，通过卡槽内的卡簧来确定各自的滑移范围。

下同步器与夹头轴通过下同步器固定螺钉固定，下离合齿与夹头轴通过方键固定，下机座的内壁与夹头轴之间通过夹头轴小轴承和夹头轴大轴承连接，夹头轴小轴承与下离合齿的端面接触。

升降系统设置在上机座的上端内部，主要包括升降外件和套置在升降外件内部的升降内件，升降外件的上端设有固定在上机座上的升降导向盘，升降导向盘上设有相互连通的水平圆孔通道和竖直圆孔通道，水平圆孔通道内设有导向滚珠和导向滚珠调节螺钉，竖直圆孔通道内设有导向滚珠锁定螺钉。升降导向盘通过导向滚珠控制升降内件的滑移的轨迹，导向滚珠通过导向滚珠调节螺钉和导向滚珠锁定螺钉控制并调节对升降内件的压力。

升降内件端部内设有升降导向轴承并用导向轴承固定卡簧固定，升降导向轴承的内圈套置在上离合齿外部并用凸部限位，上机座的外部设有一道横槽，横槽内插入手柄，手柄的端部连接到升降外件；所述的升降外件的外部设有与手柄连接的螺纹孔，另一侧设有相互连通的水平圆孔通道和竖直圆孔通道，水平圆孔通道内放有升降滚珠和升降滚珠调节螺钉，竖直圆孔通道内旋有升降滚珠锁定螺钉，升降外件的下部外壁设有螺旋通道，升降内件的外壁设有竖向滑槽和螺旋滑槽，竖向滑槽与导向滚珠相对应，螺旋滑槽与升降滚珠相对应。上机座外部的横槽占据圆心角130°，转动手柄，升降外件和升降内件产生相互滑移，升降内件通过升降导向轴承控制上离合齿上下运动与下离合齿啮合，在出现齿与齿对顶的情况下，上离合齿推动上离合齿压紧弹簧回缩，待稍转动一个小角度后，上下离合齿的轮齿和齿槽相互啮合；通过螺旋滑槽和螺旋通道，将手柄转动产生的旋转方向转换成上下滑移方向，从而实现动力的脱开和连接。

换位夹紧轴的端部设有挂钩，换位夹紧轴通过夹紧轴导向套旋紧在上机座上，夹紧轴导向套与下机座之间设有夹紧导向轴承，夹紧轴导向套外部还设有换位间隙调节螺母和换位间隙锁定螺母，换位夹紧轴的端部为螺纹结构并旋有夹紧力调节螺母和夹紧力锁定螺母，换位间隙调节螺母和换位间隙锁定螺母的外部套置有夹紧垫盖，夹紧垫盖的一端顶住夹紧导向轴承的外圈，另一端顶住夹紧力调节螺母，夹紧垫盖内部设有夹紧复位弹簧，夹紧复位弹簧顶住换位间隙调节螺母。

下机座与上机座相互配合的面上通过螺钉固定有换刀分度圈，所述的换刀分度圈上表面设有若干定位孔，每个定位孔与刀位夹具的工作状态相对应，定位孔内放置有换刀定位卡珠，上机座的壁上开设有一条手柄锁销通道，手柄锁销通道内插有手柄锁销，手柄锁销一端与换刀定位卡珠相接触，另一端对着手柄，手柄锁销外部套有手柄锁销弹簧。通过换刀分度圈上的若干定位孔，实现换刀的定位，换刀刀位后，换刀定位卡珠落入到定位孔内，手柄锁销放松对手柄的锁紧，能实现离合锁定和换刀锁定。

换位夹紧轴通过其端部的挂钩与升降系统中的升降外件外部的螺旋通道相连，换位夹紧轴的轴线与刀位夹具轴线之间的间隔角度为15°；上同步器的下端内部为向内收缩的喇叭口，下同步器的端部为与喇叭口相配合的锥面，上离合齿和下离合齿之间配合的端面为相互互补的轮齿和齿槽结构，轮齿的两侧面为直面，轮齿的圆心角小于齿槽的圆心角。

上机座的端部通过连接头与钻床移动套筒相连接，连接头下端与下机座之间用连接头固定螺钉固定，连接头上端通过连接头锁紧螺母与钻床移动套筒连接，钻床移动套筒内穿有钻床转动轴，钻床转动轴与钻床移动套筒的内壁之间用转动轴下端轴承定位，钻床转动轴的下端一直伸入到上离合齿的内部并用上同步器压紧弹簧连接。连接头有不同的螺纹规格，适应多种不同型号的钻床上的钻床移动套筒，

本实用新型的有益效果是：通过手柄控制上下同步器、上下离合齿的松开和连接，完成高速的钻床转轴和停止的夹头轴之间的转换，实现不停机换刀，迅速快捷，可以进行多工位操作以减少工件的移动装夹，实提高作业效率，能提高工件加工的精度，减小误差；一次性装夹完成，通过刀具的转换，实现刀具在同一条轴线上，使加工更加精确，不用多次找正；一次装夹完成多道工序，加快了加工速度，提高了效率。

附图说明

图1是本实用新型一种整体结构示意图；

图2是本实用新型一种结构剖视图；

图3是本实用新型一种升降外件的结构示意图；

图4是本实用新型一种升降内件的结构示意图；

图5是本实用新型一种上同步器的结构示意图；

图6是本实用新型一种换位夹紧轴的结构示意图；

图7是本实用新型一种上离合齿的结构示意图；

图8是本实用新型图7所示结构的断面图；

图9是本实用新型一种下离合齿的结构示意图；

图10是本实用新型图9所示结构的断面图；

图中：1、连接套定位卡珠，2、导向滚珠锁定螺钉，3、导向滚珠，4、导向滚珠调节螺钉，5、升降导向盘，6、升降滚珠锁定螺钉，7、升降滚珠，8、升降滚珠调节螺钉，9、升降外件，10、升降内件，11、升降导向轴承，12、导向轴承固定卡簧，13、夹紧轴导向套，14、换位夹紧轴，15、夹紧导向轴承，16、换位间隙调节螺母，17、换位间隙锁定螺母，18、夹紧复位弹簧，19、夹紧垫盖，20、夹紧力调节螺母，21、夹紧力锁定螺母，22、夹头轴小轴承，23、夹头轴大轴承，24、钻夹头脱卸螺母，25、钻夹头，26、钻床移动套筒，27、钻床转动轴，28、钻轴下端轴承，29、连接头锁紧螺母，30、连接头固定螺钉，31、连接头，32、转轴连接套，33、手柄锁紧垫套，34、手柄锁紧螺母，35、手柄，36、上同步器定位卡簧，37、上离合齿压紧弹簧，38、上离合齿，39、上同步器压紧弹簧，40、上同步器，41、手柄锁销弹簧，42、手柄锁销，43、换刀定位卡珠，44、上机座，45、换刀分度圈，46、下机座，47、下同步器，48、下离合齿，49、下同步器固定螺钉，50、夹头轴，91、水平圆孔通道，92、竖直圆孔通道，93、螺旋通道，94、螺纹孔，100、底座，200、工作台，300、操作系统，101、螺旋滑槽，102、竖向滑槽，141、挂钩，142、螺纹端，381、轮齿，382、齿槽，383、卡环，384、凸部，401、卡槽，402、连接套定位槽，403、喇叭口。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：一种快速换刀钻床(参见附图1附图2)，包括底座100、工作台200和操作系统300，操作系统包括升降系统和与升降系统相连的刀具换位系统，刀具换位系统包括下机座46和上机座44，刀具换位系统的正中间设有换位夹紧轴14，换位夹紧轴相对与竖直方向倾斜15°，下机座内设有3副相对于换位夹紧轴对称布置的刀位夹具，正常工位时有一副刀位夹具与升降系统处于同轴竖直连接，每副刀位夹具包括同轴设置的下同步器47、下离合齿48(参见附图9附图10)和夹头轴50，下同步器通过下同步器固定螺钉49与夹头轴固定连接成一体，下离合齿套置在下同步器的外部并用平键连接，夹头轴的上下两端与下机座之间分别用夹头轴小轴承22和夹头轴大轴承23连接，夹头轴的下端设有钻夹头脱卸螺母24和钻夹头25，上机座内设有上离合齿38和上同步器40，上离合齿同轴套接在上同步器外部，上机座的上端设置有升降导向盘5，升降导向盘的上端用连接头固定螺钉30固定有连接头31，连接头的上端套在钻床移动套筒26的内部并用连接头锁紧螺母29连接，连接头的上端顶住转轴下端轴承28，转轴下端轴承内圈套置在钻床转动轴27的外部，上机座的外部设有一道占130°圆心角的横槽，横槽内插入手柄35。

钻床转动轴的下端为锥形并套置有上同步器40(参见附图5)，上同步器的外部为花键结构，上同步器外部套置有转轴连接套32和上离合齿38(参见附图7附图8)，转轴连接套与钻床转动轴通过螺纹连接，与上同步器为花键连接，钻床转动轴的下端一直伸入到上离合齿的内部并用上同步器压紧弹簧39连接，上同步器的上端设有连接套定位槽402，槽内放置有连接套定位卡珠1，上同步器的中部位置设有一圈卡槽401，卡槽的上侧为转轴连接套，卡槽的下侧为上离合齿，卡槽内卡有上同步器定位卡簧36，上同步器的下端的内表面为喇叭口403，转轴连接套和上离合齿相对的端部套置有上离合齿压紧弹簧37，转轴连接套和上离合齿的外部设有卡环383，上离合齿压紧弹簧上端卡在转轴连接套的卡环上，下端卡在上离合齿的卡环上，上离合齿靠近卡环的部位还设有一圈凸部384，上离合齿的下端和下离合齿的上端各设有相互间隔的三个轮齿381和三个齿槽382，轮齿的圆心角为50°，齿槽的圆心角为70°，轮齿的两侧面为直面。

升降导向盘上设有相互连通的水平圆孔通道91和竖直圆孔通道92，水平圆孔通道内设有导向滚珠3和导向滚珠调节螺钉4，竖直圆孔通道内设有导向滚珠锁定螺钉2，升降系统设置在上机座的上端内部升降导向盘的下侧，主要包括升降外件9和套置在升降外件内部的升降内件10(参见附图3附图4)，升降外件的外部设有与手柄连接的螺纹孔94，另一侧设有相互连通的水平圆孔通道和竖直圆孔通道，水平圆孔通道内放有升降滚珠7和升降滚珠调节螺钉8，竖直圆孔通道内旋有升降滚珠锁定螺钉6，升降外件的下部外壁设有螺旋通道93，升降内件的外壁设有竖向滑槽102和螺旋滑槽101，竖向滑槽与导向滚珠相对应，螺旋滑槽与升降滚珠相对应，升降内件端部内设有升降导向轴承11并用导向轴承固定卡簧12固定，升降导向轴承的内圈套置在上离合齿外部并用凸部限位。

换位夹紧轴的端部设有挂钩141(参见附图6)，换位夹紧轴通过夹紧轴导向套13旋紧在上机座上，夹紧轴导向套与下机座之间设有夹紧导向轴承15，夹紧轴导向套外部还设有换位间隙调节螺母16和换位间隙锁定螺母17，换位夹紧轴的端部为螺纹端142并旋有夹紧力调节螺母20和夹紧力锁定螺母21，换位间隙调节螺母和换位间隙锁定螺母的外部套置有夹紧垫盖19，夹紧垫盖的一端顶住夹紧导向轴承的外圈，另一端顶住夹紧力调节螺母，夹紧垫盖内部设有夹紧复位弹簧18，夹紧复位弹簧顶住换位间隙调节螺母。

下机座与上机座相互配合的面上通过螺钉固定有换刀分度圈45，换刀分度圈上表面设有若干定位孔，每个定位孔与刀位夹具的工作状态相对应，定位孔内放置有换刀定位卡珠43，上机座的比上开设有一条手柄锁销通道，手柄锁销通道内插有手柄锁销42，手柄锁销一端与换刀定位卡珠相接触，另一端对着手柄，手柄锁销外部套有手柄锁销弹簧41。

下同步器的端部为与喇叭口相配合的锥面，下同步器的端部为与上同步器端部的轮齿和齿槽相配合的轮齿和齿槽，换位夹紧轴通过其端部的挂钩与升降系统中的升降外件外部的螺旋通道相连。

转动手柄35，手柄带动升降外件9旋转，升降外件水平圆孔通道内的升降滚珠沿着螺旋滑槽滚动，在升降导向盘上的导向滚珠的限定下，升降内件10上行，升降内件下端的升降导向轴承上行，升降导向轴承带动上离合齿与下离合齿脱开，换位夹紧轴的挂钩在升降外件外部的螺旋通道93上滑动，从而使下机座与上机座脱开，此时，换刀定位卡珠43脱离换刀分度圈45上的定位孔，推动手柄锁销锁住手柄，换刀到位后，换刀定位卡住返回到定位孔，手柄锁销下行，松开手柄，反向转动手柄，使得升降内件下行，下机座逐渐与上机座连接，下机座上的下同步器与上机座的上同步器逐渐结合，在上下同步器的带动下，刀具的旋转速度组件接近钻床转动轴的转速，接着转动手柄，在上离合齿压紧弹簧37的弹力下，上离合齿端面与下离合齿的端面相接触，轮齿与齿槽相吻合后，完成换刀动作，如果转动的关系，轮齿与轮齿相对顶，上离合齿压紧瘫痪收缩，到稍转动一个角度，在上离合齿压紧弹簧弹力的作用下，上离合齿与下离合齿完好啮合，完成换刀动作。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1、一种快速换刀钻床，钻床主要包括升降系统和与升降系统相连的刀具换位系统，其特征在于所述的刀具换位系统包括下机座(46)和上机座(44)，下机座内设有若干副刀位夹具，每副刀位夹具包括同轴设置的下同步器(47)、下离合齿(48)和夹头轴(50)，上机座内设有上离合齿(38)和上同步器(40)，下同步器和夹头轴连接成一体，上离合齿和上同步器同轴相互套接，刀具换位系统的正中间设有换位夹紧轴(14)，刀位夹具相对于换位夹紧轴对称布置，正常工位时有一副刀位夹具与升降系统处于同轴竖直连接。

2、根据权利要求1所述的快速换刀钻床，其特征在于所述的上同步器套置在钻床转动轴(27)的端部，上同步器外部套置有转轴连接套(32)，转轴连接套与钻床转动轴通过螺纹连接，上离合齿套置在上同步器的下端，转轴连接套和上离合齿相对的端部套置有上离合齿压紧弹簧(37)，上离合齿压紧弹簧上端卡在转轴连接套的卡环(383)上，下端卡在上离合齿的卡环上。

3、根据权利要求2所述的快速换刀钻床，其特征在于上同步器的外部为花键结构，转轴连接套和上离合齿的内壁为花键结构，转轴连接套和上离合齿之间设有上卡置在上同步器外壁卡槽(391)内的上同步器定位卡簧(36)，上同步器定位卡簧嵌入到上同步器外部的花键内，转轴连接套的内壁与上同步器的外部之间的花键的键槽内设有连接套定位卡珠(1)。

4、根据权利要求1或2或3或4所述的快速换刀钻床，其特征在于下同步器与夹头轴通过下同步器固定螺钉(49)固定，下离合齿与夹头轴通过方键固定，下机座的内壁与夹头轴之间通过夹头轴小轴承(22)和夹头轴大轴承(23)连接，夹头轴小轴承与下离合齿的端面接触。

5、根据权利要求1所述的快速换刀钻床，其特征在于升降系统设置在上机座的上端内部，主要包括升降外件(9)和套置在升降外件内部的升降内件(10)，升降外件的上端设有固定在上机座上的升降导向盘(5)，升降导向盘上设有相互连通的水平圆孔通道(91)和竖直圆孔通道(92)，水平圆孔通道内设有导向滚珠(3)和导向滚珠调节螺钉(4)，竖直圆孔通道内设有导向滚珠锁定螺钉(2)。

6、根据权利要求5所述的快速换刀钻床，其特征在于所述的升降内件端部内设有升降导向轴承(11)并用导向轴承固定卡簧(12)固定，升降导向轴承的内圈套置在上离合齿外部并用凸部(384)限位，上机座的外部设有一道横槽，横槽内插入手柄(35)，手柄的端部连接到升降外件；所述的升降外件的外部设有与手柄连接的螺纹孔(94)，另一侧设有相互连通的水平圆孔通道和竖直圆孔通道，水平圆孔通道内放有升降滚珠(7)和升降滚珠调节螺钉(8)，竖直圆孔通道内旋有升降滚珠锁定螺钉(6)，升降外件的下部外壁设有螺旋通道(93)，升降内件的外壁设有竖向滑槽(102)和螺旋滑槽(101)，竖向滑槽与导向滚珠相对应，螺旋滑槽与升降滚珠相对应。

7、根据权利要求1所述的快速换刀钻床，其特征在于所述的换位夹紧轴的端部设有挂钩(141)，换位夹紧轴通过夹紧轴导向套(13)旋紧在上机座上，夹紧轴导向套与下机座之间设有夹紧导向轴承(15)，夹紧轴导向套外部还设有换位间隙调节螺母(16)和换位间隙锁定螺母(17)，换位夹紧轴的端部为螺纹结构并旋有夹紧力调节螺母(20)和夹紧力锁定螺母(21)，换位间隙调节螺母和换位间隙锁定螺母的外部套置有夹紧垫盖(19)，夹紧垫盖的一端顶住夹紧导向轴承的外圈，另一端顶住夹紧力调节螺母，夹紧垫盖内部设有夹紧复位弹簧(18)，夹紧复位弹簧顶住换位间隙调节螺母。

8、根据权利要求1或2或3或5或6所述的快速换刀钻床，其特征在于下机座与上机座相互配合的面上通过螺钉固定有换刀分度圈(45)，所述的换刀分度圈上表面设有若干定位孔，每个定位孔与刀位夹具的工作状态相对应，定位孔内放置有换刀定位卡珠(43)，上机座的壁上开设有一条手柄锁销通道，手柄锁销通道内插有手柄锁销(42)，手柄锁销一端与换刀定位卡珠相接触，另一端对着手柄，手柄锁销外部套有手柄锁销弹簧(41)。

9、根据权利要求1或2或3或5或6或7所述的快速换刀钻床，其特征在于换位夹紧轴通过其端部的挂钩与升降系统中的升降外件外部的螺旋通道相连，换位夹紧轴的轴线与刀位夹具轴线之间的间隔角度为15°；上同步器的下端内部为向内收缩的喇叭口，下同步器的端部为与喇叭口相配合的锥面，上离合齿和下离合齿之间配合的端面为相互互补的轮齿(381)和齿槽(382)结构，轮齿的两侧面为直面，轮齿的圆心角小于齿槽的圆心角。

10、根据权利要求1所述的快速换刀钻床，其特征在于所述的上机座的端部通过连接头(31)与钻床移动套筒相连接，连接头下端与下机座之间用连接头固定螺钉(30)固定，连接头上端通过连接头锁紧螺母(29)与钻床移动套筒连接，钻床移动套筒内穿有钻床转动轴，钻床转动轴与钻床移动套筒的内壁之间用转动轴下端轴承(28)定位，钻床转动轴的下端一直伸入到上离合齿的内部并用上同步器压紧弹簧(39)连接。

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