CN209394358U - 一种具备立卧转换功能的换刀装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具备立卧转换功能的换刀装置，技术方案为：一种具备立卧转换功能的换刀装置，包括液压控制系统装置，开式齿轮减速机构和工作台通过螺栓连接；工作台与直线导轨通过螺栓连接，直线导轨和柱塞液压缸分别通过螺栓连接固定在底座上；柱塞液压缸与工作台通过平键和开槽沉头螺钉连接；曲轴的前端连接于驱动开式齿轮减速机构，末端与回转液压缸通过螺栓连接；回转液压缸与连接板通过螺栓连接；机械手包括第一机械手和第二机械手，在空间上呈现90°分布。该换刀装置克服了使用单独立式或者卧式换刀机械手换刀时所存在的缺陷，更进一步提高数控加工中心的换刀速度，提高工作效率，保证加工精度以及换刀装置利用率。

Description

一种具备立卧转换功能的换刀装置

技术领域

本实用新型属于机械工程领域，具体涉及一种具备立卧装换功能的换刀装置。

背景技术

普通机床经历了近两百年的历史，随着电子技术、计算机技术及自动化，精密机械与测量等技术的发展与综合应用，生产了机电一体化的新型机床一一数控机床。数控切削加工是数字程序控制切削加工的简称，集万能型切削加工、加工精度高的精密型切削加工和加工效率高的专用型切削加工的特点于一身，是国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床。数控机床一经使用就显示出了它独特的优越性和强大生命力，使原来不能解决的许多问题，找到了科学解决的途径。在我国制造业中，数控机床的应用也越来越广泛，是一个企业综合实力的体现。

当前数控加工中心比较先进的是五轴加工中心，五轴加工中心可以在一次装夹过程中完成除装夹底面之外所有加工表面的精细加工，它的核心是主轴可以进行立、卧转换，但是如果单独使用立式或者卧式换刀装置，在换刀过程中就需要主轴不断进行立卧转换，换刀速度慢，不仅降低了加工效率，还会因为主轴重复定位产生误差，降低加工精度。

现有的换刀机械手和换刀装置，都是基于单独立式或卧式加工中心所设计的，功能单一，只能实现单独立式换刀功能或者单独卧式换刀功能，一种具备立卧转换功能的换刀装置，针对五轴加工中心设计，既可以实现立式换刀也可以实现卧式换刀，立卧两用，功能完善。与现有的凸轮式立卧两用换刀机械手相比，采用凸轮机构实现换刀转换，体积较大且在立卧转换机构与驱动装置连接部分采用联轴器连接，具有不稳定性，容易产生打刀振动，损害机床。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种具备立卧转换功能的换刀装置，适用于当前先进的五轴数控加工中心，它能克服单独使用立式或卧式换刀装置所带来的工作效率低，加工精度不足，换刀装置利用率低等缺陷。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种具备立卧转换功能的换刀装置，包括液压控制系统装置，还包括开式齿轮减速机构、曲轴、机械手；开式齿轮减速机构和工作台通过螺栓连接；工作台与直线导轨通过螺栓连接，直线导轨和柱塞液压缸分别通过螺栓连接固定在底座上；柱塞液压缸与工作台通过平键和开槽沉头螺钉连接，柱塞液压缸可推动工作台沿直线导轨前后移动；曲轴的前端连接于驱动开式齿轮减速机构，末端与回转液压缸通过螺栓连接；回转液压缸与连接板通过螺栓连接；机械手包括第一机械手和第二机械手；第一机械手和第二机械手通过连接板连接，在空间上呈现90°分布。

优选地，所述第一机械手和第二机械手均包括液压缸、活塞、活塞杆以及机械手爪；所述机械手爪能产生自锁。

优选地，所述开式齿轮减速机构包括小齿轮、大齿轮、曲轴、平键、角接触球轴承、套杯一、套杯二、轴承端盖、圆螺母、圆螺母用止动垫圈，密封圈，箱体座、箱体盖和防护罩；大齿轮与曲轴通过平键连接；小齿轮和大齿轮为啮合连接；曲轴与角接触球轴承为过盈配合，并通过套杯一、套杯二，轴承端盖、圆螺母和圆螺母用止动垫圈锁紧。

优选地，所述的直线导轨包括滑块和滑轨；滑块与工作台螺栓连接，滑轨通过螺栓连接固定于底座上，由柱塞液压缸推动工作台带着滑块沿滑轨前后移动。

优选地，液压马达为开式齿轮减速机构提供原动力，液压马达通过驱动开式齿轮减速机构带动曲轴做90°旋转。

优选地，所述曲轴为45°曲轴。

优选地，所述液压控制系统装置包括：液压油箱、液压泵、油管、压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀、压力表、流量表。

优选地，所述液压控制系统装置中，液压油箱的容量为0.5m³；

液压泵的型号为CB50型；油管为I型软管；压力控制阀包括单向顺序阀DGM-03-20、减压阀DR10DP、卸荷溢流阀DA、压力继电器HED1K；

流量控制阀包括单向调速阀QA-H20、行程节流阀ZGM-10；方向控制阀包括电液换向阀DSG-03-3C、电磁换向阀DSG-01-3C、液控单向阀SV10；压力表的型号为Y-60；流量表的型号为YYD-FOX。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1. 本实用新型提供的一种具备立卧转换功能的换刀装置，采用开式齿轮减速机构与曲轴（45°）配合实现了换刀机械手的立卧转换功能，驱动方式采用液压驱动，驱动力大，适合重载直接驱动，能够满足对大型刀具的夹取和交换功能，同时液压驱动精度高、响应快，保证换刀装置整体具有良好的柔性控制特点。

2.本实用新型所公开的一种具备立卧转换功能的换刀装置，适用于当前先进的五轴数控加工中心，它能克服单独使用立式或卧式换刀装置所带来的工作效率低，加工精度不足，换刀装置利用率低等缺陷，更进一步提高五轴数控加工中心的加工速度和换刀装置的利用率。

3.与现有的凸轮式立卧两用换刀机械手相比，本装置采用开式齿轮减速机构实现立卧转换，齿轮加工相比于凸轮加工更为简单。

4.本实用新型所公开的一种具备立卧转换功能的换刀装置布局合理，结构新颖，机械手在换刀过程和立卧转换过程中不会与自身机构的任何部分发生干涉现象，保证精准的换刀过程，装置结构简单，功能更加稳定和完善。

5. 本实用新型中采用开始齿轮减速机构与一根曲轴代替了原有的联轴器连接部分，克服了振动的缺陷。同时，原有凸轮式立卧两用换刀机械手中机械手需要与机座安装较远位置，防止结构干涉，本发明中曲轴末端连接部分很好地解决了这一问题，有效克服了机械手因安装位置产生的机构干涉现象，节约了空间。

附图说明

图1 一种具备立卧转换功能的换刀装置结构图；

图2 一种具备立卧转换功能的换刀装置主视图；

图3 一种具备立卧转换功能的换刀装置俯视图；

图4 一种具备立卧转换功能的换刀装置侧视图；

图5 一种具备立卧转换功能的换刀装置的机械手部主视图；

图6 一种具备立卧转换功能的换刀装置的机械手部俯视图；

图7 一种具备立卧转换功能的换刀装置局部视图；

图8 一种具备立卧转换功能的换刀装置的曲轴主视图；

图9 一种具备立卧转换功能的换刀装置的曲轴的向视图；

图10为一种具备立卧转换功能的换刀装置控制系统关系图；

图11为一种具备立卧转换功能的换刀装置换刀方法流程图。

1-液压马达，2-式齿轮减速机构，3-第一机械手，4-第二机械手，5-回转液压缸，6-曲轴（45°），7-直线导轨，8-开槽沉头螺钉，9-柱塞液压缸用平键，10-安装脚架，11-柱塞液压缸，12-工作台，13-箱体座，14-轴承端盖，15-圆螺母，16-圆螺母用止动垫圈，17-角接触球轴承，18-密封圈，19-套杯一，20-齿轮用平键，21-箱体盖，22-大齿轮，23-小齿轮，24-防护罩，25-曲轴，26-套杯二，27-机械手爪，28-活塞杆，29-活塞，30-液压缸，31-连接板，32-滑块，33-滑轨，34-底座。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的技术方案的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。

参见说明书附图1-9，一种具备立卧转换功能的换刀装置，包括液压控制系统装置，还包括开式齿轮减速机构2、曲轴6、机械手；开式齿轮减速机构2和工作台12通过螺栓连接；工作台12与直线导轨7通过螺栓连接，直线导轨7和柱塞液压缸11分别通过螺栓连接固定在底座34上；柱塞液压缸11与工作台12通过柱塞液压缸用平键9和开槽沉头螺钉8连接，柱塞液压缸11可推动工作台12沿直线导轨7前后移动；曲轴6的前端连接于驱动开式齿轮减速机构2，末端与回转液压缸5通过螺栓连接；回转液压缸5与连接板31通过螺连接；机械手包括第一机械手3和第二机械手4；第一机械手3和第二机械手4通过连接板31连接，在空间上呈现90°分布。

第一机械手3和第二机械手4均包括液压缸30、活塞29、活塞杆28以及机械手爪27；机械手爪27能产生自锁。

开式齿轮减速机构2包括小齿轮23、大齿轮22、曲轴6、齿轮用平键20、角接触球轴承17、套杯一（19）、套杯二（26）、轴承端盖14、圆螺母15、圆螺母用止动垫圈16，密封圈18，箱体座13、箱体盖21和防护罩24；大齿轮22与曲轴6通过齿轮用平键20连接；小齿轮23和大齿轮22为啮合连接；曲轴6与角接触球轴承17为过盈配合，并通过套杯一、套杯二，轴承端盖14、圆螺母15和圆螺母用止动垫圈16锁紧。

直线导轨7包括滑块32和滑轨33；滑块32与工作台12螺栓连接，滑轨33通过螺栓连接固定于底座34上，由柱塞液压缸11推动工作台12带着滑块32沿滑轨33前后移动。

液压马达1为开式齿轮减速机构2提供原动力，液压马达1通过驱动开式齿轮减速机构2带动曲轴6做90°旋转。

所述曲轴6为45°曲轴。

液压控制系统装置包括：液压油箱（容量0.5m³）、液压泵（CB50型）、油管（I型软管）、压力控制阀（单向顺序阀DGM-03-20、减压阀DR10DP、卸荷溢流阀DA、压力继电器HED1K）、流量控制阀（单向调速阀QA-H20、行程节流阀ZGM-10）、方向控制阀（电液换向阀DSG-03-3C、电磁换向阀DSG-01-3C、液控单向阀SV10）、压力表（Y-60）、流量表（YYD-FOX）。

本实用新型的工作原理：首先，在工作时依据主轴当前状态（立式/卧式），由液压马达1驱动开式齿轮减速机构2，使得曲轴6和回转液压缸5、机械手3和机械手4整体回转90°时，使换刀机械手空间位置满足当前主轴状态（立式/卧式）。然后配合加工中心主轴运动规律，直线导轨7在柱塞液压缸11的作用下前后移动，带动换刀机械手3和4在刀库和主轴之间来回移动，当机械手3从刀库中取刀后移动到主轴处，机械手4夹住主轴待换刀具的刀柄，主轴上移，退出刀具，机械手3和4在回转液压缸5的作用下旋转180°，此时主轴下移，机械手3的松开刀具，完成主轴和机械手3之间的换刀。此时，导轨7带动机械手3和4向刀库方向移动，刀库与机械手4配合完成对刀库存放旧刀具和提取新刀具的过程。重复上述换刀过程，即可完成对（立式/卧式）加工中心的换刀。

参见说明书附图10-11，本实用新型所提供的换刀装置的换刀方法包括：

步骤一：依据主轴状态（立式/卧式），第五驱动装置驱动开式齿轮减速机构带动曲轴做（90°）旋转，实现立式/卧式转换：即由液压马达1驱动开式齿轮减速机构2，使得曲轴6和回转液压缸5、机械手3和机械手4整体回转90°时，换刀机械手空间位置实现立式/卧式的转换，以满足当前要求。

步骤二：第一驱动装置驱动工作台沿直线导轨向刀库位置移动：即直线导轨7在柱塞液压缸11的作用下由主轴向刀库移动，带动换刀机械手3和4达到刀库位置。

步骤三：第二驱动装置驱动第一机械手夹取刀库中的新刀具：即第一机械手3的液压缸驱动机械手爪抓取刀库中的新刀具。

步骤四：第一驱动装置驱动工作台沿直线导轨向主轴位置移动：即直线导轨7在柱塞液压缸11的作用下由刀库向主轴移动，带动换刀机械手3和4达到主轴位置。

步骤五：第三驱动装置驱动第二机械手夹取主轴上的刀具：即第二机械手4的液压缸驱动机械手爪抓取主轴上的旧刀具。

步骤六：第四驱动装置驱动连接板带动第一机械手和第二机械手整体回转180°：即机械手3和4在回转液压缸5的驱动连接板31的作用下整体旋转180°，将第一机械手3上的新刀具送往主轴处。

步骤七：第二驱动装置驱动第一机械手与主轴配合完成新刀具的安装：即主轴下移，第一机械手3在液压缸的驱动下的松开新刀具，完成主轴和机械手3之间的换刀。

步骤八：第一驱动装置驱动工作台沿直线导轨向刀库位置移动：即直线导轨7在柱塞液压缸11的作用下由主轴向刀库移动，带动换刀机械手3和4达到刀库位置，将第二机械手4上的旧刀具带到刀库位置。

步骤九：第三驱动装置驱动第二机械手与刀库配合完成旧刀具的存放：即第二机械手4在液压缸的驱动下的松开旧刀具，刀库配合第二机械手4完成刀库和机械手之间的刀具存放。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种具备立卧转换功能的换刀装置，包括液压控制系统装置，其特征在于：

还包括开式齿轮减速机构（2）、曲轴（6）、机械手；

开式齿轮减速机构（2）和工作台（12）通过螺栓连接；

工作台（12）与直线导轨（7）通过螺栓连接，直线导轨（7）和柱塞液压缸（11）分别通过螺栓连接固定在底座（34）上；

柱塞液压缸（11）与工作台（12）通过柱塞液压缸用平键（9）和开槽沉头螺钉（8）连接，柱塞液压缸（11）可推动工作台（12）沿直线导轨（7）前后移动；

曲轴（6）的前端连接于驱动开式齿轮减速机构（2），末端与回转液压缸（5）通过螺栓连接；

回转液压缸（5）与连接板（31）通过螺栓连接；

机械手包括第一机械手（3）和第二机械手（4）；第一机械手（3）和第二机械手（4）通过连接板（31）连接，在空间上呈现90°分布。

2.根据权利要求1所述的一种具备立卧转换功能的换刀装置，其特征在于：

第一机械手（3）和第二机械手（4）均包括液压缸（30）、活塞（29）、活塞杆（28）以及机械手爪（27）；

机械手爪（27）能产生自锁。

3.根据权利要求2所述的一种具备立卧转换功能的换刀装置，其特征在于：

所述开式齿轮减速机构（2）包括小齿轮（23）、大齿轮（22）、曲轴（6）、齿轮用平键（20）、角接触球轴承（17）、套杯一（19）、套杯二（26）、轴承端盖（14）、圆螺母（15）、圆螺母用止动垫圈（16），密封圈（18），箱体座（13）、箱体盖（21）和防护罩（24）；

大齿轮（22）与曲轴（6）通过齿轮用平键（20）连接；

小齿轮（23）和大齿轮（22）为啮合连接；

曲轴（6）与角接触球轴承（17）为过盈配合，并通过套杯一（19）、套杯二（26），轴承端盖（14）、圆螺母（15）和圆螺母用止动垫圈（16）锁紧。

4.根据权利要求3所述的一种具备立卧转换功能的换刀装置，其特征在于：

所述直线导轨（7）包括滑块（32）和滑轨（33）；滑块（32）与工作台（12）螺栓连接，滑轨（33）通过螺栓连接固定于底座（34）上，由柱塞液压缸（11）推动工作台（12）带着滑块（32）沿滑轨（33）前后移动。

5.根据权利要求4所述的一种具备立卧转换功能的换刀装置，其特征在于：

液压马达（1）为开式齿轮减速机构（2）提供原动力，液压马达（1）通过驱动开式齿轮减速机构（2）带动曲轴（6）做90°旋转。

6.根据权利要求5所述的一种具备立卧转换功能的换刀装置，其特征在于：

所述曲轴（6）为45°曲轴。

7.根据权利要求6所述的一种具备立卧转换功能的换刀装置，其特征在于：

所述液压控制系统装置包括：液压油箱、液压泵、油管、压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀、压力表、流量表。

8.根据权利要求7所述的一种具备立卧转换功能的换刀装置，其特征在于：

所述液压控制系统装置中，液压油箱的容量为0.5m³；

液压泵的型号为CB50型；

油管为I型软管；

压力控制阀包括单向顺序阀DGM-03-20、减压阀DR10DP、卸荷溢流阀DA、压力继电器HED1K；

流量控制阀包括单向调速阀QA-H20、行程节流阀ZGM-10；

方向控制阀包括电液换向阀DSG-03-3C、电磁换向阀DSG-01-3C、液控单向阀SV10；

压力表的型号为Y-60；

流量表的型号为YYD-FOX。