CN213646781U - 一种具有多刀头快速换刀机构的加工中心 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有多刀头快速换刀机构的加工中心，包括机架、工作台以及加工刀具，加工刀具包括刀头以及驱动刀头转动的第一动力装置，其中，加工中心还包括刀库，位于工作台侧方以供拉刀装置提供换刀刀头，刀库包括具有多个刀架的刀盘、被夹紧于刀架上的刀头以及驱动刀盘正反转动以至其中一空置刀架或所更换刀头正对拉刀装置的第二动力装置；第三动力装置，用于驱动拉刀装置沿水平方向快速移动以靠近或远离刀库；第四动力装置，用于驱动拉刀装置沿竖直方向快速移动以靠近或远离刀库；以及拉刀装置。与现有技术相比，本发明在换刀步骤中由于减少了刀库的工作步骤以及换刀后没有多余的上移步骤，进而有效的提高了整个加工中心的换刀效率。

Description

一种具有多刀头快速换刀机构的加工中心

技术领域

本实用新型属于加工中心技术领域，尤其涉及一种具有多刀头快速换刀机构的加工中心。

背景技术

加工中心是用于数控加工的机床，是一种高度自动化的机械加工设备，其工作特点是具备一个刀库，可以完成自动换刀工作，工件一次装夹后，根据事先编制好的数控加工程序，加工中心可以自动选择加工方式、更换刀具、自动对刀、自动改变主轴转速、进给量等，可连续完成多种工序，减少了工件装夹、测量和机床调整等辅助工序时间。

然而现有的自动换刀方式是采用左右横向移动，然后旋转的方式来进行换刀的，如授权公告号为CN105171074B的中国发明专利，其公开了一种龙门立式数控双头双刀库铣床加工中心，将换刀机构的刀库设置于工作台的侧上方，通过横向移动来进行换刀，如其说明书第36段所述的：自动换刀工作步骤如下： a是首先将左侧主轴铣刀头25自动开到其换刀位置的刀头定位处39位置上，将左侧刀库28目标位第N把刀具自动转到垂直向下的下刀1#位置上；b刀体转动 90°使刀柄朝上则如同放刀位置36，右主轴上方打刀缸21动作，内打刀杆打刀，由一个接刀杆37的一端接下刀库中的第N把铣刀，另一端把左主轴铣刀头25 上的刀具接下；c然后左换刀机构35油缸下行到位，然后接刀杆37转动180°，就将铣刀交换了；d左侧换刀机构35中油缸向上升，将新铣刀柄装上主轴，并把旧铣刀放回到放刀位置36上，刀库爪转动90°将铣刀放入左刀库28之中。

由于上述换刀步骤太过繁琐，导致换刀时间较长，而且结构复杂，维修也不方便，对此有必要提供另一种换刀方式，以提高加工中心的换刀效率。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述存在的技术问题，提供一种具有多刀头快速换刀机构的加工中心，该加工中心的换刀机构通过减少换刀步骤以及换刀行程，从而来提高换刀效率。

本实用新型的目的是这样实现的：一种具有多刀头快速换刀机构的加工中心，包括机架、设置于机架上的工作台以及位于工作台上方的加工刀具，所述加工刀具包括刀头以及驱动刀头转动的第一动力装置，其中，所述加工中心还包括

刀库，位于所述工作台侧方以供拉刀装置提供换刀刀头，所述刀库包括具有多个刀架的刀盘、被夹紧于刀架上的刀头以及驱动刀盘正反转动以至其中一空置刀架或所更换刀头正对拉刀装置的第二动力装置；多个所述刀架沿周向均匀分布于所述刀盘的外缘处，所述刀架由具有一定弹性形变的塑料制成，所述刀架包括两个对称设置的且具有一定间距的夹持片，所述夹持片包括安装部以及夹持部，所述安装部通过螺栓固定在所述刀盘上，所述夹持部为半弧形状，两所述夹持部上的凹面相对设置，以用于夹持刀头；

第三动力装置，用于驱动拉刀装置沿水平方向快速移动以靠近或远离所述刀库；

第四动力装置，用于驱动拉刀装置沿竖直方向快速移动以靠近或远离所述刀库；

拉刀装置，设置于所述第一动力装置上以用于所述第四动力装置驱动所述拉刀装置沿竖直方向移动至所述刀盘的其中一刀头上后将该刀头夹紧，并通过所述第三动力装置驱动所述拉刀装置远离所述刀盘移动后使刀头脱离刀架；以及所述第三动力装置驱动所述拉刀装置沿水平方向移动至所述刀盘的其中一空置刀架上后将其上的刀头松开并使其嵌入到刀架上，并通过所述第四动力装置驱动所述拉刀装置远离所述刀盘移动后使刀头脱离拉刀装置。

通过采用上述技术方案，传统的换刀方式是采用左右横向移动来进行的，其行程较大，耗费时间长，对此本实用新型采用一种上下移动的方式来进行换刀；第一动力装置是用于驱动刀头转动以对工作台上的产品进行加工，第三动力装置以及第四动力装置是用于驱动第一动力装置和刀头在工作台上方横向以及竖向移动以使刀头作用于产品的不同位置，为了减少换刀行程，本实用新型将刀库设置于工作台的侧方；

当第一动力装置带动刀头转动并对产品加工一定程度后，需要换刀再加工时，此时第四动力装置驱动第一动力装置以及刀头竖直向上移动以至拉刀装置与刀库在同一平面上，然后第三动力装置驱动第一动力装置以及刀头横向移动并靠进刀库此过程中，第二动力装置会驱动刀盘转动，使空置的刀架正对向拉刀装置，当拉刀装置移动到该空置刀架后，拉刀装置会将其上的刀头松开并使刀头嵌入到刀架上，随后第四动力装置再驱动第一动力装置和拉刀装置向上移动，使得拉刀装置与其上的刀头发生脱离，接着第二动力装置再驱动刀盘转动使所需的刀头正对于拉刀装置，第四动力装置再驱动第一动力装置和拉刀装置下移使拉刀装置将所需的刀头夹紧，最后第三动力装置再驱动第一动力装置以及拉刀装置横向移动使刀头脱离刀架，换刀即完成；

随后第四动力装置再驱动第一动力装置以及拉刀装置下移即可对工作台上的产品再进行加工。上述换刀步骤中由于减少了刀库的工作步骤以及换刀后没有多余的上移步骤，进而有效的提高了整个加工中心的换刀效率。

本实用新型进一步设置为：所述第一动力装置为伺服电机一，该伺服电机一的输出轴朝下设置；所述刀头包括刀头部以及设置于刀头部上的刀柄部；所述拉刀装置包括中空的套管以及位于套管内且沿其长度方向活动设置的拉套，所述套管竖直设置，其上端通过传动杆与所述伺服电机一相连，所述刀头的刀柄部可沿竖直方向嵌设于所述套管内，所述套管内设置有所述刀柄部嵌入所述套管一定程度后以限制其继续上移的限位部，所述拉套下端开设有供所述刀柄部嵌入的定位凹槽，所述拉套外壁上开设有连通所述定位凹槽的多个安装孔，且多个所述安装孔沿周向方向均匀分布，所述安装孔内有沿其轴向方向活动设置的滚珠，所述刀柄部嵌入所述定位凹槽内后，所述滚珠可在所述套管内壁的导向下向所述拉套内侧移动并夹紧所述刀柄部，所述套管内壁上还设置有径向向外开设的以供所述滚珠向所述拉套外侧移动提供空间并使其脱离所述刀柄部的环状导向槽，所述拉刀装置还包括用于控制所述拉套运动状态以夹紧或松开所述刀头刀柄部的驱动件。

通过采用上述技术方案，伺服电机可自行控制转动速度，而且位置精度非常准确，对此采用伺服电机一来驱动拉刀装置以及位于拉刀装置上的刀头转动，进而对工作台上的产品进行加工；刀头上的刀头部用于加工产品，刀柄部为刀头部提供拉紧头，拉刀装置通过将刀柄部拉紧从而将刀头固定；

更换刀头时，拉刀装置横向移动，使被夹紧于拉刀装置上的刀头嵌入到刀架上，随后驱动部件驱动拉套下移，使得拉套上的滚珠位于环状导向槽内，此时由于环状导向槽为滚珠提供了向拉套外侧移动的空间，因此使得滚珠无法对刀头的刀柄部受力，即拉刀装置此时处于松刀状态；随后在第四动力装置的作用下，拉刀装置上的套管上移，使得其上的刀头脱离并且被刀架所夹紧，然后第二动力装置带动刀盘转动，使所需的刀头正对于套管，接着第四动力驱动套管下移并使刀头上的刀柄部嵌入到定位凹槽内，驱动件再驱动拉套上移使得滚珠沿着环状导向槽的内壁滑动并脱离环状导向槽，通过限位部限制刀柄部上移，套管内壁抵紧滚珠，滚珠抵紧刀柄部，限制刀柄部下移，即拉刀装置此时处于拉刀状态。

本实用新型进一步设置为：所述刀柄部包括柄身以及位于柄身端部的柄头，所述柄身呈圆台状，其外径由所述刀头部向所述柄头方向逐渐减小，所述限位部为所述套管内壁上的与所述柄身外壁相适配的锥面；所述柄头呈圆柱状，其外壁上有径向向内开设的以供所述滚珠嵌入的环状卡槽。

通过采用上述技术方案，刀柄部分为柄身以及柄头，将柄身设置成锥面状，从而限制刀柄部上移，柄头上具有环状卡槽，以便于滚珠嵌入到环状卡槽内以限制刀柄部下移，该刀柄部结构简单，实用性强，而且易于加工。

本实用新型进一步设置为：所述柄头的端部外壁上设置有具有一定斜度的以用于向下驱动所述拉套时导向所述滚珠向所述拉套外侧移动的第一导向面；所述套管的环状卡槽上靠近所述柄头端部的内壁为具有一定斜度的以用于向上驱动所述拉套时导向所述滚珠向所述拉套外侧移动的第二导向面。

通过采用上述技术方案，在柄头上以及套管的环状卡槽上分别设置第一导向面以及第二导向面，以便于导向滚珠向拉套外侧移动，可避免划伤滚珠。

本实用新型进一步设置为：所述驱动件包括拉杆、弹簧、连接件、传动套筒以及复位摆臂，所述拉杆沿竖直方向设置于所述套管内，其下端固定于所述拉套上，其上端与所述连接件相连，所述传动套筒套设于所述套管上，所述套管外壁上开设有通向所述连接件的导向孔，所述连接件的侧端设置有伸出所述导向孔后与所述传动套筒相连的连接杆，所述套管内壁固定有限位环，所述弹簧套设于所述拉杆上且上端抵紧于所述连接件，下端抵紧于所述限位环以用于驱动所述连接件上移，以至其上的连接杆抵紧于所述导向孔的上端内壁，所述拉杆上的滚珠脱离所述环状导向槽，所述复位摆臂设置于所述传动套筒上，所述驱动件还包括固定于所述机架上且位于所述刀库上方的以用于所述第三动力装置驱动所述拉刀装置移动至所述刀库后导向所述复位摆臂摆动以至所述传动套筒下移、所述拉套上的滚珠滚动到所述环状导向槽内的挡板。

通过采用上述技术方案，当拉刀装置靠近刀库移动，其上的刀头嵌入到空置刀架上或刀架上的刀头嵌入到套管、拉套内后，此过程中复位摆臂接触挡板，复位摆臂带动传动套筒下移，传动套筒带动连接杆、连接件以及拉套下移，并使拉套上的滚珠移动至环状导向槽内，此时拉刀装置处于松刀状态；当拉刀装置远离刀库，复位摆臂脱离挡后，弹簧在弹力的作用下驱动连接件上移，连接件会带动拉套、连接杆以及传动套筒上移，并使拉套上的滚珠脱离环状凹槽，此时拉刀装置处于拉刀状态；该拉刀装置的驱动件结构简单，相对于采用气缸之类的执行元件而言，成本低，而且不消耗能源。

本实用新型进一步设置为：所述刀柄部上有两个平行设置的限位法兰，且两所述限位法兰之间具有一定间距，所述夹持部的凹面为椭圆凹面，所述夹持部的凹面上有上下平行设置的限位凸缘，位于上方的所述限位凸缘的上端面与所述夹持部的上端面在同一平面上，所述刀头沿水平方向卡接于所述刀架上后，所述夹持部的上方的限位凸缘卡紧于两所述限位法兰之间的间隙内，且位于上方的限位法兰的下端面抵紧于位于上方的限位凸缘的上端面上，位于下方的限位法兰的下端面抵紧于位于下方的限位凸缘的上端面上。

通过采用上述技术方案，拉刀装置带动刀头横向移动，刀头经过两夹持部之间后，将两夹持部向外挤压，当刀头嵌入到两夹持部的凹面上后，两夹持部复原并将刀头卡住，由于此时拉刀装置处于松刀状态，因此在拉刀装置上移后，刀头就会脱离拉刀装置，并且被两夹持部所夹紧，当拉刀装置下移时两夹持部上的刀头嵌入到套管、拉套内后，此时拉刀装置虽然处于松刀状态，但拉刀装置在横向远离刀库移动后，两夹持部上的刀头脱离，并且弹簧随后就会驱动拉套上移，进而将刀头拉紧；

为避免刀头受到较大的竖直向下的外力后从两个夹持部的下端脱离，对此在刀柄部上设置两个限位法兰以及在夹持部上设置限位凸缘，以对卡紧在夹持部上的刀头进行限位，其中进一步的保持刀头的稳定性，在夹持部夹持刀头时，位于下方的限位凸缘的侧壁抵紧于刀头的刀柄部上。

本实用新型进一步设置为：两所述夹持部分别向外侧倾斜，两所述夹持部的前端部的间距大于后端部的间距，所述夹持部前端部上还设置有向外倾斜的导向部，两所述导向部相对的一端面形成导向斜面，所述导向部与所述夹持部的连接处由圆弧角过渡，该圆弧角形成导向弧面。

通过采用上述技术方案，将两夹持部向外倾斜设置，并且在二者的端部还设置导向部，以方便刀头进入到两夹持部之间，并对刀头进行夹持。

本实用新型进一步设置为：所述第二动力装置为输出轴朝上设置伺服电机二，所述刀盘设置于所述伺服电机二的输出轴上；

所述机架上设置有位于所述工作台上方且横向设置的横梁，所述横梁上有沿其长度方向设置的两条平行的第一导轨以及滑移设置于两第一导轨上的第一滑动座，所述伺服电机一固定于所述第一滑动座上，所述套管以及所述传动杆可周向转动的设置于所述第一滑动座上，所述横梁上还设置有位于两所述第一导轨之间的第一滚珠丝杠，所述第一滚珠丝杠上的螺母座固定于所述第一滑动座上，所述第三动力装置为输出轴连接于所述第一滚珠丝杠上的伺服电机三；

所述第一滑动座上有沿竖直方向设置的两条第二导轨以及滑移设置于两第二导轨上的第二滑动座，所述第一滑动座上还设置有位于两所述第二导轨之间的第二滚珠丝杠，所述第二滚珠丝杠上的螺母座固定于所述第二滑动座上，所述第四动力装置为输出轴连接于所述第二滚珠丝杠上的伺服电机四。

通过采用上述技术方案，通过伺服电机二带动刀盘转动，从而能够对精准的使刀盘上的刀头或空置刀架正对向拉刀装置；由伺服电机三带动第一滚珠丝杠转动，进而带动第一滑动座在第一导轨横向上来回移动，伺服电机四带动第二滚珠丝杠转动，进而带动第二滑动座在第二导轨上竖向来回移动，通过伺服系统对拉刀装置上的刀头进行精准控制，从而对工作台上的产品进行加工，能够有效的提高加工质量的稳定性、加工精度以及加工效率。

本实用新型进一步设置为：所述机架上有沿纵向方向设置的两条第三导轨，所述工作台滑移设置于两所述第二导轨上，两所述导轨之间还设置有第三滚珠丝杠，所述第三滚珠丝杠上的螺母座固定于所述工作台上，所述加工中心还包括输出轴连接于所述第三滚珠丝杠上的伺服电机五。

通过采用上述技术方案，将工作台沿纵向滑移设置于机架上，并且通过伺服电机五来驱动工作台移动，从而方便调整工作台上的产品与拉刀装置上的刀头之间的位置，进而方便对产品进行加工。

本实用新型的有益效果是：1、与现有技术相比，本实用新型在换刀步骤中由于减少了刀库的工作步骤以及换刀后没有多余的上移步骤，进而有效的提高了整个加工中心的换刀效率；2、通过将加工中心中的进刀装置的第三动力装置以及第四动力装置来代替传统换刀机构中的接刀杆、举升台刀缸等装置，有效的减少了整个加工中心的零部件，从而降低了生产成本，提高了设备的市场竞争力。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图；

图2是本实用新型另一视角的立体结构示意图；

图3是本实用新型刀头的结构示意图；

图4是本实用新型加工刀具与拉刀装置的连接结构示意图；

图5是本实用新型拉刀装置的结构示意图；

图6是图4中A处的放大图；

图7是图4中B处的放大图；

图8是图4中C处的放大图；

图9是本实用新型刀架的结构示意图；

图10是本实用新型刀头装配于刀架上的结构示意图；

图中附图标记为：1、机架；11、横梁；12、第一导轨；13、第一滑动座； 14、第一滚珠丝杠；15、第二导轨；16、第二滑动座；17、第二滚珠丝杠；18、第三导轨；19、第三滚珠丝杠；2、工作台；3、加工刀具；31、刀头；311、刀头部；312、刀柄部；3121、柄身；3122、柄头；3123、环状卡槽；3124、第一导向面；3125、第二导向面；3126、限位法兰；32、第一动力装置；4、刀库；41、刀盘；42、刀架；421、夹持片；4211、安装部；4212、夹持部；4213、限位凸缘；4214、导向部；4215、导向斜面；43、第二动力装置；5、第三动力装置；6、第四动力装置；7、拉刀装置；71、套管；711、限位部；712、环状导向槽；713、导向孔；714、限位环；72、拉套；721、定位凹槽；722、安装孔； 723、滚珠；73、传动杆；74、驱动件；741、拉杆；742、弹簧；743、连接件； 744、传动套筒；745、复位摆臂；746、连接杆；747、挡板；8、伺服电机五。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面结合附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，其中本实用新型中所述的横向、纵向以及竖向是指机床中的X轴、Y轴以及Z轴。

一种具有多刀头快速换刀机构的加工中心，如图1和图2所示，包括机架1、设置于机架1上的工作台2以及位于工作台2上方的加工刀具3，加工刀具3包括刀头31以及驱动刀头31转动的第一动力装置32，其中，加工中心还包括

刀库4，位于工作台2侧方以供拉刀装置7提供换刀刀头，刀库4包括具有多个刀架42的刀盘41、被夹紧于刀架42上的刀头以及驱动刀盘41正反转动以至其中一空置刀架42或所更换刀头正对拉刀装置7的第二动力装置43；多个所述刀架42沿周向均匀分布于所述刀盘41的外缘处，所述刀架42由具有一定弹性形变的塑料制成，所述刀架42包括两个对称设置的且具有一定间距的夹持片 421，所述夹持片421包括安装部4211以及夹持部4212，所述安装部4211通过螺栓固定在所述刀盘41上，所述夹持部4212为半弧形状，两所述夹持部4212 上的凹面相对设置，以用于夹持刀头31；

第三动力装置5，用于驱动拉刀装置7沿水平方向快速移动以靠近或远离刀库4；

第四动力装置6，用于驱动拉刀装置7沿竖直方向快速移动以靠近或远离刀库4；

拉刀装置7，设置于第一动力装置32上以用于第四动力装置6驱动拉刀装置7沿竖直方向移动至刀盘41的其中一刀头上后将该刀头夹紧，并通过第三动力装置5驱动拉刀装置7远离刀盘41移动后使刀头31脱离刀架42；以及第三动力装置5驱动拉刀装置7沿水平方向移动至刀盘41的其中一空置刀架42上后将其上的刀头31松开并使其嵌入到刀架42上，并通过第四动力装置6驱动拉刀装置7远离刀盘41移动后使刀头脱离拉刀装置7。

传统的换刀方式是采用左右横向移动来进行的，其行程较大，耗费时间长，对此本实用新型采用一种上下移动的方式来进行换刀；第一动力装置32是用于驱动刀头31转动以对工作台2上的产品进行加工，第三动力装置5以及第四动力装置6是用于驱动第一动力装置32和刀头31在工作台2上方横向以及竖向移动以使刀头31作用于产品的不同位置，为了减少换刀行程，本实用新型将刀库4设置于工作台2的侧方；

当第一动力装置32带动刀头31转动并对产品加工一定程度后，需要换刀再加工时，此时第四动力装置6驱动第一动力装置32以及刀头31竖直向上移动以至拉刀装置7与刀库4在同一平面上，然后第三动力装置5驱动第一动力装置32以及刀头31横向移动并靠进刀库4此过程中，第二动力装置43会驱动刀盘41转动，使空置的刀架42正对向拉刀装置7，当拉刀装置7移动到该空置刀架42后，拉刀装置7会将其上的刀头31松开并使刀头31嵌入到刀架42上，随后第四动力装置6再驱动第一动力装置32和拉刀装置7向上移动，使得拉刀装置7与其上的刀头31发生脱离，接着第二动力装置43再驱动刀盘41转动使所需的刀头正对于拉刀装置7，第四动力装置6再驱动第一动力装置32和拉刀装置7下移使拉刀装置7将所需的刀头夹紧，最后第三动力装置5再驱动第一动力装置32以及拉刀装置7横向移动使刀头脱离刀架42，换刀即完成；

随后第四动力装置6再驱动第一动力装置32以及拉刀装置7下移即可对工作台2上的产品再进行加工。上述换刀步骤中由于减少了刀库4的工作步骤以及换刀后没有多余的上移步骤，进而有效的提高了整个加工中心的换刀效率。

第一动力装置32为伺服电机一，该伺服电机一的输出轴朝下设置；

第二动力装置43为输出轴朝上设置伺服电机二，刀盘41设置于伺服电机二的输出轴上；

机架1上设置有位于工作台2上方且横向设置的横梁11，横梁11上有沿其长度方向设置的两条平行的第一导轨12以及滑移设置于两第一导轨12上的第一滑动座13，伺服电机一固定于第一滑动座13上，横梁11上还设置有位于两第一导轨12之间的第一滚珠丝杠14，第一滚珠丝杠14上的螺母座固定于第一滑动座13上，第三动力装置5为输出轴连接于第一滚珠丝杠14上的伺服电机三；

第一滑动座13上有沿竖直方向设置的两条第二导轨15以及滑移设置于两第二导轨15上的第二滑动座16，第一滑动座13上还设置有位于两第二导轨15 之间的第二滚珠丝杠17，第二滚珠丝杠17上的螺母座固定于第二滑动座16上，第四动力装置6为输出轴连接于第二滚珠丝杠17上的伺服电机四。

伺服电机可自行控制转动速度，而且位置精度非常准确，对此采用伺服电机一来驱动拉刀装置7以及位于拉刀装置7上的刀头31转动，进而对工作台2 上的产品进行加工；通过伺服电机二带动刀盘41转动，从而能够对精准的使刀盘41上的刀头或空置刀架42正对向拉刀装置7；由伺服电机三带动第一滚珠丝杠14转动，进而带动第一滑动座13在第一导轨12横向上来回移动，伺服电机四带动第二滚珠丝杠17转动，进而带动第二滑动座16在第二导轨15上竖向来回移动，通过伺服系统对拉刀装置7上的刀头31进行精准控制，从而对工作台 2上的产品进行加工，能够有效的提高加工质量的稳定性、加工精度以及加工效率。

机架1上有沿纵向方向设置的两条第三导轨18，工作台2滑移设置于两第二导轨15上，两导轨之间还设置有第三滚珠丝杠19，第三滚珠丝杠19上的螺母座固定于工作台2上，加工中心还包括输出轴连接于第三滚珠丝杠19上的伺服电机五8。

将工作台2沿纵向滑移设置于机架1上，并且通过伺服电机五8来驱动工作台2移动，从而方便调整工作台2上的产品与拉刀装置7上的刀头31之间的位置，进而方便对产品进行加工。

如图3所示，刀头31包括刀头部311以及设置于刀头部311上的刀柄部312；

如图4所示，拉刀装置7包括中空的套管71以及位于套管71内且沿其长度方向活动设置的拉套72，套管71竖直设置，其上端通过传动杆73与伺服电机一相连，并且套管71以及传动杆73可周向转动的设置于第一滑动座13上，刀头31的刀柄部312可沿竖直方向嵌设于套管71内；

如图5、图6、图7以及图8所示，套管71内设置有刀柄部312嵌入套管 71一定程度后以限制其继续上移的限位部711，拉套72下端开设有供刀柄部312 嵌入的定位凹槽721，拉套72外壁上开设有连通定位凹槽721的多个安装孔722，且多个安装孔722沿周向方向均匀分布，安装孔722内有沿其轴向方向活动设置的滚珠723，刀柄部312嵌入定位凹槽721内后，滚珠723可在套管71内壁的导向下向拉套72内侧移动并夹紧刀柄部312，套管71内壁上还设置有径向向外开设的以供滚珠723向拉套72外侧移动提供空间并使其脱离刀柄部312的环状导向槽712，拉刀装置7还包括用于控制拉套72运动状态以夹紧或松开刀头 31刀柄部312的驱动件74。

刀头31上的刀头部311用于加工产品，刀柄部312为刀头部311提供拉紧头，拉刀装置7通过将刀柄部312拉紧从而将刀头31固定；

更换刀头31时，拉刀装置7横向移动，使被夹紧于拉刀装置7上的刀头31 嵌入到刀架42上，随后驱动部件驱动拉套72下移，使得拉套72上的滚珠723 位于环状导向槽712内，此时由于环状导向槽712为滚珠723提供了向拉套72 外侧移动的空间，因此使得滚珠723无法对刀头31的刀柄部312受力，即拉刀装置7此时处于松刀状态；

随后在第四动力装置6的作用下，拉刀装置7上的套管71上移，使得其上的刀头31脱离并且被刀架42所夹紧，然后第二动力装置43带动刀盘41转动，使所需的刀头正对于套管71，接着第四动力驱动套管71下移并使刀头上的刀柄部312嵌入到定位凹槽721内，驱动件74再驱动拉套72上移使得滚珠723沿着环状导向槽712的内壁滑动并脱离环状导向槽712，通过限位部711限制刀柄部312上移，套管71内壁抵紧滚珠723，滚珠723抵紧刀柄部312，限制刀柄部312下移，即拉刀装置7此时处于拉刀状态。

如图3所示，刀柄部312包括柄身3121以及位于柄身3121端部的柄头3122，柄身3121呈圆台状，其外径由刀头部311向柄头3122方向逐渐减小，限位部 711为套管71内壁上的与柄身3121外壁相适配的锥面；柄头3122呈圆柱状，其外壁上有径向向内开设的以供滚珠723嵌入的环状卡槽3123。

刀柄部312分为柄身3121以及柄头3122，将柄身3121设置成锥面状，从而限制刀柄部312上移，柄头3122上具有环状卡槽3123，以便于滚珠723嵌入到环状卡槽3123内以限制刀柄部312下移，该刀柄部312结构简单，实用性强，而且易于加工。

如图5、图6以及图7所示，驱动件74包括拉杆741、弹簧742、连接件 743、传动套筒744以及复位摆臂745，拉杆741沿竖直方向设置于套管71内，其下端固定于拉套72上，其上端与连接件743相连，传动套筒744套设于套管 71上，套管71外壁上开设有通向连接件743的导向孔713，连接件743的侧端设置有伸出导向孔713后与传动套筒744相连的连接杆746，套管71内壁固定有限位环714，弹簧742套设于拉杆741上且上端抵紧于连接件743，下端抵紧于限位环714以用于驱动连接件743上移，以至其上的连接杆746抵紧于导向孔713的上端内壁，拉杆741上的滚珠723脱离环状导向槽712，复位摆臂745 设置于传动套筒744上，机架1上还设置有位于刀库4上方的以用于第三动力装置5驱动拉刀装置7移动至刀库4后导向复位摆臂745摆动以至传动套筒744 下移、拉套72上的滚珠723嵌入到环状导向槽712内的挡板747。驱动件74还包括固定于机架1上且位于刀库4上方的以用于第三动力装置5驱动拉刀装置7 移动至刀库4后导向复位摆臂745摆动以至传动套筒744下移、拉套72上的滚珠723滚动到环状导向槽712内的挡板747。

当拉刀装置7靠近刀库4移动，其上的刀头31嵌入到空置刀架42上或刀架42上的刀头嵌入到套管71、拉套72内后，此过程中复位摆臂745接触挡板 747，复位摆臂745带动传动套筒744下移，传动套筒744带动连接杆746、连接件743以及拉套72下移，并使拉套72上的滚珠723移动至环状导向槽712 内，此时拉刀装置7处于松刀状态；当拉刀装置7远离刀库4，复位摆臂745脱离挡后，弹簧742在弹力的作用下驱动连接件743上移，连接件743会带动拉套72、连接杆746以及传动套筒744上移，并使拉套72上的滚珠723脱离环状凹槽，此时拉刀装置7处于拉刀状态；该拉刀装置7的驱动件74结构简单，相对于采用气缸之类的执行元件而言，成本低，而且不消耗能源。

如图9、图10所示，刀柄部312上有两个平行设置的限位法兰3126，且两限位法兰3126之间具有一定间距，所述夹持部4212的凹面为椭圆凹面，所述夹持部4212的凹面上有上下平行设置的限位凸缘4213，位于上方的所述限位凸缘4213的上端面与所述夹持部4212的上端面在同一平面上，所述刀头31沿水平方向卡接于所述刀架42上后，所述夹持部4212的上方的限位凸缘4213卡紧于两所述限位法兰3126之间的间隙内，且位于上方的限位法兰3126的下端面抵紧于位于上方的限位凸缘4213的上端面上，位于下方的限位法兰3126的下端面抵紧于位于下方的限位凸缘4213的上端面上。

刀架42采用具有一定弹性恢复能力的塑料制作，安装以及维修、更换非常方便，主要的是生产成本以及维修成本低；拉刀装置7带动刀头31横向移动，刀头31经过两夹持部4212之间后，将两夹持部4212向外挤压，当刀头42嵌入到两夹持部4212的凹面上后，两夹持部4212复原并将刀头31卡住，由于此时拉刀装置7处于松刀状态，因此在拉刀装置7上移后，刀头31就会脱离拉刀装置7，并且被两夹持部4212所夹紧，当拉刀装置7下移时两夹持部4212上的刀头31嵌入到套管71、拉套72内后，此时拉刀装置7虽然处于松刀状态，但拉刀装置7在横向远离刀库4移动后，两夹持部4212上的刀头脱离，并且弹簧742随后就会驱动拉套72上移，进而将刀头31拉紧；

为避免刀头31受到较大的竖直向下的外力后从两个夹持部4212下端脱离，对此在刀柄部312上设置两个限位法兰3126以及在夹持部4212上设置限位凸缘4213，以对卡紧在夹持部4212上的刀头31进行限位，其中进一步的保持刀头31的稳定性，在夹持部4212夹持刀头时，位于下方的限位凸缘4213的侧壁抵紧于刀头31的刀柄部3121上。

优化的，两所述夹持部4212分别向外侧倾斜，两所述夹持部4212的前端部的间距大于后端部的间距，所述夹持部4212前端部上还设置有向外倾斜的导向部4214，两所述导向部4214相对的一端面形成导向斜面4215，所述导向部 4214与所述夹持部4212的连接处由圆弧角过渡，该圆弧角形成导向弧面。将两夹持部4212向外倾斜设置，并且在二者的端部还设置导向部4214，以方便刀头 31进入到两夹持部4212之间，并对刀头31进行夹持。

优化的，为避免导向滚珠723向拉套72外侧移动时划伤滚珠723，如图3 所示，对此在柄头3122的端部外壁上设置有具有一定斜度的以用于向下驱动拉套72时导向滚珠723向拉套72外侧移动的第一导向面3124；套管71的环状卡槽3123上靠近柄头3122端部的内壁为具有一定斜度的以用于向上驱动拉套72 时导向滚珠723向拉套72外侧移动的第二导向面3125。

上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，而不是全部实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，基于上述实施例而获得的其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有多刀头快速换刀机构的加工中心，包括机架(1)、设置于机架(1)上的工作台(2)以及位于工作台(2)上方的加工刀具(3)，所述加工刀具(3)包括刀头(31)以及驱动刀头(31)转动的第一动力装置(32)，其特征在于：所述加工中心还包括

刀库(4)，位于所述工作台(2)侧方以供拉刀装置(7)提供换刀刀头，所述刀库(4)包括具有多个刀架(42)的刀盘(41)、被夹紧于刀架(42)上的刀头(31)以及驱动刀盘(41)正反转动以至其中一空置刀架(42)或所更换刀头正对拉刀装置(7)的第二动力装置(43)；多个所述刀架(42)沿周向均匀分布于所述刀盘(41)的外缘处，所述刀架(42)由具有一定弹性形变的塑料制成，所述刀架(42)包括两个对称设置的且具有一定间距的夹持片(421)，所述夹持片(421)包括安装部(4211)以及夹持部(4212)，所述安装部(4211)通过螺栓固定在所述刀盘(41)上，所述夹持部(4212)为半弧形状，两所述夹持部(4212)上的凹面相对设置，以用于夹持刀头(31)；

第三动力装置(5)，用于驱动拉刀装置(7)沿水平方向快速移动以靠近或远离所述刀库(4)；

第四动力装置(6)，用于驱动拉刀装置(7)沿竖直方向快速移动以靠近或远离所述刀库(4)；

拉刀装置(7)，设置于所述第一动力装置(32)上以用于所述第四动力装置(6)驱动所述拉刀装置(7)沿竖直方向移动至所述刀盘(41)的其中一刀头上后将该刀头(31)夹紧，并通过所述第三动力装置(5)驱动所述拉刀装置(7)远离所述刀盘(41)移动后使刀头脱离刀架(42)；以及所述第三动力装置(5)驱动所述拉刀装置(7)沿水平方向移动至所述刀盘(41)的其中一空置刀架(42)上后将其上的刀头(31)松开并使其嵌入到刀架(42)上，并通过所述第四动力装置(6)驱动所述拉刀装置(7)远离所述刀盘(41)移动后使刀头脱离拉刀装置(7)。

2.根据权利要求1所述的一种具有多刀头快速换刀机构的加工中心，其特征在于：所述第一动力装置(32)为伺服电机一，该伺服电机一的输出轴朝下设置；所述刀头包括刀头部(311)以及设置于刀头部(311)上的刀柄部(312)；所述拉刀装置(7)包括中空的套管(71)以及位于套管(71)内且沿其长度方向活动设置的拉套(72)，所述套管(71)竖直设置，其上端通过传动杆(73)与所述伺服电机一相连，所述刀头的刀柄部(312)可沿竖直方向嵌设于所述套管(71)内，所述套管(71)内设置有所述刀柄部(312)嵌入所述套管(71)一定程度后以限制其继续上移的限位部(711)，所述拉套(72)下端开设有供所述刀柄部(312)嵌入的定位凹槽(721)，所述拉套(72)外壁上开设有连通所述定位凹槽(721)的多个安装孔(722)，且多个所述安装孔(722)沿周向方向均匀分布，所述安装孔(722)内有沿其轴向方向活动设置的滚珠(723)，所述刀柄部(312)嵌入所述定位凹槽(721)内后，所述滚珠(723)可在所述套管(71)内壁的导向下向所述拉套(72)内侧移动并夹紧所述刀柄部(312)，所述套管(71)内壁上还设置有径向向外开设的以供所述滚珠(723)向所述拉套(72)外侧移动提供空间并使其脱离所述刀柄部(312)的环状导向槽(712)，所述拉刀装置(7)还包括用于控制所述拉套(72)运动状态以夹紧或松开所述刀头刀柄部(312)的驱动件(74)。

3.根据权利要求2所述的一种具有多刀头快速换刀机构的加工中心，其特征在于：所述刀柄部(312)包括柄身(3121)以及位于柄身(3121)端部的柄头(3122)，所述柄身(3121)呈圆台状，其外径由所述刀头部(311)向所述柄头(3122)方向逐渐减小，所述限位部(711)为所述套管(71)内壁上的与所述柄身(3121)外壁相适配的锥面；所述柄头(3122)呈圆柱状，其外壁上有径向向内开设的以供所述滚珠(723)嵌入的环状卡槽(3123)。

4.根据权利要求3所述的一种具有多刀头快速换刀机构的加工中心，其特征在于：所述柄头(3122)的端部外壁上设置有具有一定斜度的以用于向下驱动所述拉套(72)时导向所述滚珠(723)向所述拉套(72)外侧移动的第一导向面(3124)；所述套管(71)的环状卡槽(3123)上靠近所述柄头(3122)端部的内壁为具有一定斜度的以用于向上驱动所述拉套(72)时导向所述滚珠(723)向所述拉套(72)外侧移动的第二导向面(3125)。

5.根据权利要求2-4任一项所述的一种具有多刀头快速换刀机构的加工中心，其特征在于：所述驱动件(74)包括拉杆(741)、弹簧(742)、连接件(743)、传动套筒(744)以及复位摆臂(745)，所述拉杆(741)沿竖直方向设置于所述套管(71)内，其下端固定于所述拉套(72)上，其上端与所述连接件(743)相连，所述传动套筒(744)套设于所述套管(71)上，所述套管(71)外壁上开设有通向所述连接件(743)的导向孔(713)，所述连接件(743)的侧端设置有伸出所述导向孔(713)后与所述传动套筒(744)相连的连接杆(746)，所述套管(71)内壁固定有限位环(714)，所述弹簧(742)套设于所述拉杆(741)上且上端抵紧于所述连接件(743)，下端抵紧于所述限位环(714)以用于驱动所述连接件(743)上移，以至其上的连接杆(746)抵紧于所述导向孔(713)的上端内壁，所述拉杆(741)上的滚珠(723)脱离所述环状导向槽(712)，所述复位摆臂(745)设置于所述传动套筒(744)上，所述驱动件(74)还包括固定于所述机架(1)上且位于所述刀库(4)上方的以用于所述第三动力装置(5)驱动所述拉刀装置(7)移动至所述刀库(4)后导向所述复位摆臂(745)摆动以至所述传动套筒(744)下移、所述拉套(72)上的滚珠(723)滚动到所述环状导向槽(712)内的挡板(747)。

6.根据权利要求5所述的一种具有多刀头快速换刀机构的加工中心，其特征在于：所述刀柄部(312)上有两个平行设置的限位法兰(3126)，且两所述限位法兰(3126)之间具有一定间距；所述夹持部(4212)的凹面为椭圆凹面，所述夹持部(4212)的凹面上有上下平行设置的限位凸缘(4213)，位于上方的所述限位凸缘(4213)的上端面与所述夹持部(4212)的上端面在同一平面上，所述刀头(31)沿水平方向卡接于所述刀架(42)上后，所述夹持部(4212)的上方的限位凸缘(4213)卡紧于两所述限位法兰(3126)之间的间隙内，且位于上方的限位法兰(3126)的下端面抵紧于位于上方的限位凸缘(4213)的上端面上，位于下方的限位法兰(3126)的下端面抵紧于位于下方的限位凸缘(4213)的上端面上。

7.根据权利要求6所述的一种具有多刀头快速换刀机构的加工中心，其特征在于：两所述夹持部(4212)分别向外侧倾斜，两所述夹持部(4212)的前端部的间距大于后端部的间距，所述夹持部(4212)前端部上还设置有向外倾斜的导向部(4214)，两所述导向部(4214)相对的一端面形成导向斜面(4215)，所述导向部(4214)与所述夹持部(4212)的连接处由圆弧角过渡，该圆弧角形成导向弧面。

8.根据权利要求7所述的一种具有多刀头快速换刀机构的加工中心，其特征在于：所述机架(1)上设置有位于所述工作台(2)上方且横向设置的横梁(11)，所述横梁(11)上有沿其长度方向滑移设置的第一滑动座(13)，所述第三动力装置(5)用于控制所述第一滑动座(13)的运行状态，所述第一滑动座(13)上还有沿竖直方向滑移设置的第二滑动座(16)，所述第四动力装置(6)用于控制所述第二滑动座(16)的运行状态；所述伺服电机一固定于所述第一滑动座(13)上，所述套管(71)以及所述传动杆(73)可周向转动的设置于所述第一滑动座(13)上。

9.根据权利要求8所述的一种具有多刀头快速换刀机构的加工中心，其特征在于：所述第二动力装置(43)为输出轴朝上设置伺服电机二，所述刀盘(41)设置于所述伺服电机二的输出轴上；

所述横梁(11)上有沿其长度方向设置的两条平行的第一导轨(12)，所述第一滑动座(13)滑移设置于两所述第一导轨(12)上，所述横梁(11)上还设置有位于两所述第一导轨(12)之间的第一滚珠丝杠(14)，所述第一滚珠丝杠(14)上的螺母座固定于所述第一滑动座(13)上，所述第三动力装置(5)为输出轴连接于所述第一滚珠丝杠(14)上的伺服电机三；

所述第一滑动座(13)上有沿竖直方向设置的两条第二导轨(15)，所述第二滑动座(16)滑移设置于两所述第二导轨(15)上，所述第一滑动座(13)上还设置有位于两所述第二导轨(15)之间的第二滚珠丝杠(17)，所述第二滚珠丝杠(17)上的螺母座固定于所述第二滑动座(16)上，所述第四动力装置(6)为输出轴连接于所述第二滚珠丝杠(17)上的伺服电机四。

10.根据权利要求9所述的一种具有多刀头快速换刀机构的加工中心，其特征在于：所述机架(1)上有沿纵向方向设置的两条第三导轨(18)，所述工作台(2)滑移设置于两所述第二导轨(15)上，两所述导轨之间还设置有第三滚珠丝杠(19)，所述第三滚珠丝杠(19)上的螺母座固定于所述工作台(2)上，所述加工中心还包括输出轴连接于所述第三滚珠丝杠(19)上的伺服电机五(8)。

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