CN205927146U - 数控机床复合回转部件刀具交换及检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数控机床复合回转部件刀具交换及检测系统，提供一种在回转部件间进行流体介质传输、并把刀具交换的位置信息反馈给控制系统的装置。本实用新型采用以下的技术方案：包括刀具交换单元和刀具检测单元，滑板上安转带有动力输入轴的旋转内套，旋转内套端部与主轴箱体连接；滑板箱体内孔和旋转内套之间设置两个环形导流槽，滑板箱体带有与环形导流槽相通的接口，环形导流槽通过各自的旋转内套导流孔分别与主轴箱体的油压缸、油压缸端盖相通。本系统设计有液压油、压缩空气等流体介质在相对回转运动的部件间的传输结构；本系统在回转部件上实现增压缸打刀功能；本系统通过气压传感器检测刀具交换时的气压变化，进而检测到刀具位置。

Description

数控机床复合回转部件刀具交换及检测系统

技术领域

本发明是一种数控机床复合回转部件相对转动时刀具交换以及刀具定位检测装置。

背景技术

数控机床特别是加工中心主轴内部设计有刀具自动夹紧机构，机床采用锥柄刀具，锥部的尾端安装有拉钉，工作时主轴拉杆依靠蝶形弹簧的弹力控制拉刀爪拉紧拉钉，使刀具在主轴锥孔内定位及夹紧。换刀时，安装在主轴箱并位于主轴拉杆上方的增压缸动作，克服蝶形弹簧的弹力推动拉杆下降，使拉刀爪松开拉钉，刀具在主轴锥孔中完全松开，由机械手进行刀具交换。

常规增压缸由增压器及油压缸两部分组合成一体，增压器为油压缸油液增压，由油压缸活塞推动主轴拉杆而实现换刀动作。为保证机械手取走刀具时刀柄完全松开，增压缸都设计有油压缸活塞行程检测装置，缸体外部装有两个行程开关，用以检测油压缸活塞行程的上限与下限，刀柄完全松开时行程开关发讯给系统，机械手取走刀具，保证换刀动作合理有序，更主要是保证刀具及设备安全。

一般加工中心主轴箱固定于床身或仅沿床身导轨作直线移动，这种情况可采用带有电气检测行程开关的增压缸进行换刀，此时增压缸的气路、电路等管线可通过拖链连接到外部。但当主轴箱也需要进行回转运动时，主轴与主轴箱即构成复合回转运动，这时对在主轴箱上安装常规增压打刀缸提出了挑战，因为主轴箱自身也回转，增压缸上的气路、电路等管线无法简单通过拖链连接到外部。所以，要实现有复合回转运动的加工中心能顺利进行刀具交换必须采用新的设计方案。

发明内容

为了解决数控加工中心主轴与主轴箱复合回转时进行刀具自动交换而产生的，提供一种在回转部件间进行流体介质传输、并把刀具交换的位置信息反馈给控制系统的方法，解决复合回转部件间信息传递的难题。

为实现上述目的，本发明采用以下的技术方案。

一种数控机床复合回转部件刀具交换及检测系统，包括刀具交换单元和刀具检测单元，滑板上安转带有动力输入轴的旋转内套，旋转内套端部与主轴箱体连接；

滑板箱体内孔和旋转内套之间设置两个环形导流槽，滑板箱体带有与环形导流槽相通的接口，环形导流槽通过各自的旋转内套导流孔分别与主轴箱体的油压缸、油压缸端盖相通。

根据所述的数控机床复合回转部件刀具交换及检测系统，滑板箱体的两个接口分别与气源输入管、增压器连接，气源输入管上安装有气压传感器。

根据所述的数控机床复合回转部件刀具交换及检测系统，滑板箱体和旋转内套之间设置有多个密封圈，密封圈分布在环形导流槽的上侧和下侧；

旋转内套的竖直通孔与主轴箱体的竖直通孔相通，上述竖直通孔之间安装接口密封圈，主轴箱体的竖直通孔与主轴箱体的接口接通。

根据所述的数控机床复合回转部件刀具交换及检测系统，环形导流槽的上侧和下侧均分布至少两个O型密封圈。

根据所述的数控机床复合回转部件刀具交换及检测系统，主轴箱体的接口分别通过连接气管、压力油管Ⅰ与油压缸端盖、油压缸连接，油压缸设置有复位弹簧；

油压缸复位时，油压缸端盖环形导流槽与油压缸活塞杆的径向导气孔不相遇，油压缸伸出时，油压缸端盖环形导流槽与油压缸活塞杆的径向导气孔相遇。

根据所述的数控机床复合回转部件刀具交换及检测系统，油压缸活塞杆的空腔安有调整螺杆，油压缸活塞杆的径向导气孔与调整螺杆导气孔连接，油压缸活塞杆的径向导气孔活动范围两侧分布密封圈。

1、本系统设计有液压油、压缩空气等流体介质在相对回转运动的部件间的传输结构。旋转内套安装于滑板内孔，且旋转内套回转，在旋转内套外表面加工两道用O型密封圈径向密封的环形导流槽，并与滑板内孔相配合，使导流槽成为密封空间。对应两个导流槽位置在滑板外表面加工传输螺孔与导流槽相通。在旋转内套端面加工两个导流孔，分别与两个导流槽连通，而旋转内套端面导流孔再与主轴箱上的导流孔连通。当主轴箱回转时，液压油、压缩空气等流体介质就可以由滑板外部传输到主轴箱内。

2、本系统在回转部件上实现增压缸打刀功能。增压缸分拆为增压器与油压缸两部分，油压缸安装于回转的主轴箱上，而增压器固定于滑板上，增压器产生的压力油通过导流槽、导流孔、导流管传输到油压缸而实现打刀功能。

3、本系统通过气压传感器检测刀具交换时的气压变化，进而检测到刀具位置。换刀时，增压器里压力油被注入油压缸下腔，油压缸活塞杆伸出推动拉刀杆，当拉刀杆到达设计位置时活塞杆的出气孔即与油压缸端盖的环形导流槽相通，压缩气体外泄，气路压力降低，气压传感器将信号传给系统，这时刀柄完全松开，机械手取走刀具。

附图说明

图1为本发明的主传动、打刀缸及检测结构示意图。

图2为本发明的外部管路安装连接示意图。

附图中：1、动力输入轴；2、动力输入同步带轮；3、主轴箱回转同步带轮；4、旋转内套； 5、滑板；6、密封圈 ； 7、接口密封圈；8、锥齿轮； 9、主轴箱体； 10、同步带轮；11、油压缸；12、油压缸活塞杆；13、复位弹簧；14、油压缸端盖；15、调整螺杆；16、主轴拉杆； 17、主轴单元；18、气压传感器；19、气源输入管； 20、连接气管；21、压力油管Ⅰ；22、增压器； 23、压力油管Ⅱ。

具体实施方式

以下对本发明的数控机床复合回转部件刀具交换系统的控制及检测方法的具体实施方式进行说明。

第1发明内容实施方式

如附图1、2所示，主轴箱体9与旋转内套4由螺钉紧固成一体，旋转内套4通过两端的圆锥滚子轴承、主轴箱回转同步带轮3而固定于滑板5的内孔中。旋转内套4由主轴箱回转同步带轮3驱动，带动主轴箱体9回转。旋转内套4外圆面加工有两道导流环槽，导流槽间及两侧由密封圈6密封。在两导流槽中心位置对应的滑板5上加工一个进油螺纹孔、一个进气螺纹孔，分别与两个导流环槽接通。旋转内套4与主轴箱体9的配合端面分别加工有两个竖直孔，也分别与两个导流环槽接通。主轴箱体9与旋转内套4的两个竖直孔之间通过接口密封圈7密封。主轴箱体9右侧外表面加工有两个螺纹孔，分别与主轴箱体9的两个竖直孔连接，一个出油螺纹孔、一个出气螺纹孔。如附图2，出油螺纹孔通过接头、油管连接到油压缸11下腔，出气螺纹孔通过接头、气管连接到油压缸端盖14上的进气孔。

机器工作时，主轴箱回转同步带轮3驱动主轴箱体9与旋转内套4于滑板5的内孔回转，主轴动力由动力输入同步带轮2、动力输入轴1、锥齿轮8等传递到主轴单元18。刀具交换时，系统发出信号，增压器22工作，压力油由压力油管Ⅱ及管接头进入滑板5--旋转内套4导流环槽--旋转内套4竖直孔--主轴箱体9竖直孔--主轴箱体9垂直孔--压力油管22—油压缸11下腔。压缩空气的传输与压力油的传输基本相同，气体由气源输入管19及管接头进入滑板5--旋转内套4导流环槽--旋转内套4竖直孔--主轴箱体9竖直孔--主轴箱体9垂直孔--连接气管20,最后进入油压缸端盖14。

通过以上路径，在主轴箱体9与主轴复合回转时，压力油及压缩空气由静止外部传送到回转的油压缸内，实现了液压油、压缩空气等流体介质在复合回转运动的部件间的传输。

第2发明内容实施方式

如附图1、2，把增压缸分拆为增压器22与油压缸11两部分，增压器22固定于滑板5，油压缸11安装于回转的主轴箱体9上，油压缸活塞杆12、调整螺杆15、主轴拉杆16保持同轴。系统发出刀具交换信号后，增压器22产生的压力油通过上文提到的路径传输到油压缸11的下腔，在压力油的作用下，油压缸活塞杆12带动调整螺杆15推动主轴拉杆16，克服蝶形弹簧的拉力使拉刀爪松开拉钉，刀具在主轴锥孔中完全松开，实现打刀功能，由机械手进行刀具交换。

机械手把新刀具放入主轴锥孔后，系统发出信号，电磁阀换向，增压器22的活塞回程，油路压力下降，在复位弹簧13的作用下，油压缸活塞杆12回程复位，油液回流。主轴拉杆16依靠蝶形弹簧的作用力控制拉刀爪拉紧拉钉，使新刀具在主轴锥孔内定位及夹紧。可以看出，油压缸11虽然随主轴箱体9回转，但采用以上增压器与油压缸分开的方法，并结合第一发明内容即可顺利完成刀具交换动作。

第3发明内容实施方式

如图1所示，调整螺杆15轴向加工有出气内孔，在其端部与轴向垂直加工有径向出气孔。调整螺杆15固定于油压缸活塞杆12的内螺纹孔中，在内螺纹孔的滑孔底部加工有径向导气孔。油压缸端盖14的上部加工有压缩空气导入孔，与油压缸端盖14的环形导流槽相贯通。

在刀具在主轴锥孔定位并夹紧的状态中，油压缸活塞杆12在复位弹簧13的作用下复位回程，此时油压缸端盖14的环形导流槽与油压缸活塞杆12的径向导气孔之间保持固定距离。如附图1、2，压缩空气的传输由气源输入管19及管接头进入滑板5--旋转内套4导流环槽--旋转内套4竖直孔--主轴箱体9竖直孔--主轴箱体9垂直孔--连接气管20—油压缸端盖14内孔导流环槽，因油压缸端盖14的环形导流槽与油压缸活塞杆12的径向导气孔之间保持固定距离，油压缸端盖14的进气孔与油压缸活塞杆12的径向导气孔不会对接，且两孔之间有O型密封圈相隔离，压缩空气不会进入油压缸活塞杆12内孔，此时压缩空气被密封，气路压力不会下降，气压传感器18把压力正常信号反馈到系统，取刀具机械手不工作。

刀具交换过程中，必须保证机械手取走刀具时刀柄完全松开。需要换刀时，增压器23压力油被注入油压缸11下腔，油压缸活塞杆12推动主轴拉杆16。油压缸活塞杆12伸出过程中，油压缸端盖14的进气孔与油压缸活塞杆12的径向导气孔之间的距离逐渐缩短，油压缸活塞杆12到达设计行程后，推动主轴拉杆16完全松开刀具。在行程末端，油压缸端盖14的进气孔与油压缸活塞杆12的径向导气孔对接，压缩气体由油压缸端盖14的进气孔--油压缸活塞杆12的径向导气孔--调整螺杆15内孔--调整螺杆15径向孔而排出，气路压力随之降低，气压传感器18动作，把油压缸打刀到位信号反馈到系统，系统控制机械手取走刀具。

Claims (6)

1.一种数控机床复合回转部件刀具交换及检测系统，其特征在于：包括刀具交换单元和刀具检测单元，滑板（5）上安转带有动力输入轴（1）的旋转内套（4），旋转内套（4）端部与主轴箱体连接；

滑板箱体内孔和旋转内套（4）之间设置两个环形导流槽，滑板箱体带有与环形导流槽相通的接口，环形导流槽通过各自的旋转内套（4）导流孔分别与主轴箱体（9）的油压缸（11）、油压缸端盖（14）相通。

2.根据权利要求1所述的数控机床复合回转部件刀具交换及检测系统，其特征在于：滑板箱体的两个接口分别与气源输入管（19）、增压器（22）连接，气源输入管（19）上安装有气压传感器（18）。

3.根据权利要求1所述的数控机床复合回转部件刀具交换及检测系统，其特征在于：滑板箱体和旋转内套（4）之间设置有多个密封圈（6），密封圈（6）分布在环形导流槽的上侧和下侧；

旋转内套（4）的竖直通孔与主轴箱体（9）的竖直通孔相通，上述竖直通孔之间安装接口密封圈（7），旋转内套（4）的竖直通孔与主轴箱体（9）的接口接通。

4.根据权利要求3所述的数控机床复合回转部件刀具交换及检测系统，其特征在于：环形导流槽的上侧和下侧均分布至少两个O型密封圈。

5.根据权利要求1所述的数控机床复合回转部件刀具交换及检测系统，其特征在于：主轴箱体（9）的接口分别通过连接气管（20）、压力油管Ⅰ（21）与油压缸端盖（14）、油压缸（11）连接，油压缸（11）设置有复位弹簧（13）；

油压缸（11）复位时，油压缸端盖（14）环形导流槽与油压缸活塞杆（12）的径向导气孔不相遇，油压缸（11）伸出时，油压缸端盖（14）环形导流槽与油压缸活塞杆（12）的径向导气孔相遇。

6.根据权利要求5所述的数控机床复合回转部件刀具交换及检测系统，其特征在于：油压缸活塞杆（12）的空腔安有调整螺杆（15），油压缸活塞杆（12）的径向导气孔与调整螺杆（15）导气孔连接，油压缸活塞杆（12）的径向导气孔活动范围两侧分布密封圈。