CN217572007U - 一种钻攻机换刀装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钻攻机换刀装置，包括快动单元和慢动单元，快动单元的固定部与主轴箱固定，主轴箱与钻攻机的立柱在竖直方向上滑动连接，主轴与主轴箱旋转连接，慢动单元的静止部固定于快动单元的运动部上，慢动单元的慢速运动部与主轴的打刀套对齐，快动单元和慢动单元配合运动，退刀过程中所述慢速运动部的速度在所述主轴轴线方向上的投影值，依次出现大‑小‑大的变化。快动单元停止运动后，慢动单元前端的接触块接触到打刀套之后会继续工作，对打刀套向下挤压，使快动单元和打刀套之间产生一定预紧力，减少快动单元继续运动完成后续打刀动作总压力，减小打刀过程中打刀套与打刀杆之间碰撞力，降低碰撞的磨损和噪音。

Description

一种钻攻机换刀装置

技术领域

本实用新型涉及钻攻机技术领域，具体为一种钻攻机换刀装置。

背景技术

钻攻机，是可以对工件同时进行钻孔和丝攻的一种机器，在现代工业中应用极为广泛，由于不同螺纹孔尺寸要求不同，因此钻攻机需要经常更换尺寸不同的刀具，频繁换刀要求换刀速度尽可能快，目前主轴换刀装置多采用顶撞换刀装置的打刀套来实现，快速打刀换刀不仅声音较大，而且会导致接触碰撞的零件容易磨损，目前也有采用不同速度的气缸或电磁铁来替代普通的打刀装置，这种打刀装置用油缸或电机来驱动打刀杆，使打刀杆采用快、慢、快的运动方式与打刀套接触，首先驱动装置驱动打刀杆快速接近打刀套，然后打刀杆减速接触打刀套，之后打刀杆再次加速推动打刀套，以降低噪音，减少打刀杆和打刀套之间的磨损。

目前单个结构的打刀杆质量大惯性也大，而且在打刀过程中，打刀杆运动速度从快切换到慢速后，打刀杆与打刀套之间的间距很小，因此打刀杆切换到慢速的时机难以准确把握，切换的过早或过晚，都会发生打刀杆与打刀套接触时的速度较快的现象，需要高精度的相关零件来解决，而在装配过程中也需要多次的调试，造成车床生产装配的合格率较低。另外在后续的使用中，打刀杆和打刀套之间发生磨损需要维修时，检查和调试车床会耗费大量的时间。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种性能稳定可靠，安装调试方便且合格率较高的钻攻机换刀装置。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种钻攻机换刀装置，包括快动单元和慢动单元，所述快动单元的固定部与所述主轴箱固定，主轴箱与钻攻机的立柱在竖直方向上滑动连接，主轴与主轴箱旋转连接，主轴的旋转轴方向保持竖直，所述慢动单元的静止部固定于所述快动单元的运动部上，所述慢动单元的慢速运动部与所述主轴的打刀套对齐，所述快动单元和所述慢动单元配合运动，退刀过程中所述慢速运动部的速度在所述主轴轴线方向上的投影值，依次出现大-小-大的变化。

在其中一个实施例中，所述慢速运动部速度的在所述主轴轴线方向上的投影值中，最大速度投影值是最小速度投影值的2-50倍。

在其中一个实施例中，所述慢动单元的慢速运动部的速度为8-16mm/s，所述快动单元的运动部的速度是20mm/s-500mm/s。

在其中一个实施例中，所述慢动单元的慢速运动部的速度为12mm/，所述快动单元的运动部的速度是260mm/s。

在其中一个实施例中，所述快动单元为直线电机，所述直线电机安装于所述主轴箱，所述慢动单元设置于所述直线电机的推杆前端，慢动单元和直线电机的运动方向均与主轴运动的方向平行。

在其中一个实施例中，所述慢动单元为螺杆螺母直线推拉机构，螺杆螺母旋转运动机构包括内转子电机、螺母套和螺杆，所述直线电机推杆朝下设置，所述推杆的末端中心设有凹槽，所述推杆末端的外侧设置有外螺纹，所述内转子电机设于所述凹槽内且外壳与所述凹槽的内壁固定，所述内转子电机的中心设置有驱动孔，所述螺母套为桶状的结构，所述螺母套内部设有内螺纹与所述推杆末端的外螺纹配合，所述螺母套底面中心设置有驱动杆与驱动孔配合，所述驱动孔的形状和所述驱动杆为截面形状和大小相同的多边形。

在其中一个实施例中，所述外螺纹和内螺纹为梯形螺纹。

在其中一个实施例中，所述慢动单元为液压缸，所述推杆的末端设有液压缸孔，所述液压缸孔内设置液压缸的缸体，所述液压缸活塞杆轴线的方向向下并与主轴的轴线平行。

在其中一个实施例中，所述液压缸的缸体与所述推杆末端为一体设置的结构。

在其中一个实施例中，所述慢动单元的慢速运动部与打刀套接触的位置设有接触块，接触块下表面为平面，或者采用半球形凸起的结构，平面结构的外表面可以设置一层用于缓冲的金属缓冲层。

工作原理：通过采用上述技术方案，打刀装置采用两个运动装置连接，即快动单元和慢动单元串联的形式，快动单元运动部件的质量大于慢动单元的运动部件质量，例如快动单元为适合快速运动的直线电机，慢动单元采用速度慢速液压活塞，运动单元沿竖直轴线向下运动的总行程为一般为8mm左右，打刀时，与主轴箱固定连接的快动单元快速地动作，驱动推杆向下朝向主轴运动，快速完成第一段行程5-7mm后，快动单元的推杆停止运动，推杆前端固定的慢动单元动作，慢动单元的活塞杆向下运动1-3mm，直到接触块与打刀套密切接触，完成第二段行程，最后快动单元继续快速运动，完成剩余的第三段行程，推动打刀套向下运动，完成打刀的全部过程。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：因为快动单元的运动构件采用的推杆的质量，大于慢动单元的运动构件活塞杆的质量，因此当在第一段行程结束时，虽然快动单元会产生一定的惯性滑动，但只要预留足够大的间隙，就可以保证慢动单元的前端不会与打刀套接触或碰撞，而预留足够的间隙在安装调试的过程中更便于实现；在此之后慢动单元继续动作，因为慢动单元的惯性力较小，因此在接触打刀套的时候即便速度稍高，也不会因为剩余能量过多产生较大冲击和声音，慢动单元的功率较小，慢动单元的前端的接触块接触到打刀套之后会继续工作，对打刀套向下挤压，使快动单元和打刀套之间产生一定的预紧力，预紧力可以减少快动单元继续运动完成后续打刀动作时需要的总压力，因此，快动单元和打刀套之间的总接触力被慢动单元分解，降低了快动单元与打刀套之间接触时的总接触力，因此也降低了冲击力和噪音。

相对单个运动单元调整速度实现快-慢-快三段打刀速度来说，本方案的突出的优点在于，在第二段行程中，因为采用了运动惯量较小的慢动单元，例如低速油缸、螺杆螺母旋转运动机构等，在接触到主轴的打刀套的时候不会产生大的轴向冲击：例如螺杆螺母旋转运动机构采用旋转的方式与打刀套接触的过程，可以有效降低接触时的冲击力，达到近乎无声的效果，避免对接触部位产生较大冲击导致磨损或损坏；如果慢动单元采用低速的微型油缸，在第二段行程中，可以采用较低的油压，驱动微型油缸运动，微型油缸的活塞杆与打刀套接触后，因为微型油缸的推力小，不能驱动打刀套向下继续运动，此时关闭油缸的进出油阀门，快动单元继续向下快速运动，微型油缸只需要提供足够的推力，就可以推动打刀套继续向下放运动，完成打刀全部阶段的行程，且不会产生较大的噪音和撞击，之后打刀完成后，推杆快速退回到上方的起始位，微型油缸的活塞杆收缩，或螺杆螺母旋转运动机构的。

附图说明

图1为本实用新型钻攻机侧视图；

图2为本实用新型慢动单元为螺母螺杆的分解结构剖视图；

图3为本实用新型慢动单元为螺母螺杆的结构剖视图；

图4为本实用新型慢动单元为气缸的结构剖示图；

图5为本实用新型慢动单元的气缸与推杆一体设置的结构剖视图。

附图标记说明：

主轴箱1、直线电机2、推杆20、外螺纹21、主轴23、打刀套26、电机3、螺母套5、驱动杆50、内螺纹51、液压缸6、活塞杆61、接触块62、立柱9

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-5，本实用新型的一种钻攻机换刀装置，包括快动单元和慢动单元，快动单元的固定部与主轴箱1固定，主轴箱1与钻攻机的立柱9在竖直方向上滑动连接，主轴23与主轴箱1旋转连接，主轴的旋转轴方向保持在竖直方向上，慢动单元的静止部固定于快动单元的运动部上，快动单元固定于主轴23 的正上方位置，慢动单元的慢速运动部与主轴23的打刀套对齐，快动单元和慢动单元配合运动，退刀过程中慢速运动部的速度在主轴轴线方向上的投影值，依次出现大-小-大的变化。

快动单元和慢动单元优先选用直线运动单元，且直线运动单元的运动方向设置为与主轴的打刀套26的运动方向一致，作为一种较佳的实施例。

如图2和图3所示，慢速运动部速度的在主轴23轴线方向上的投影值中，最大速度投影值是最小速度投影值的2-50倍。

在其中一个实施例中，慢动单元的慢速运动部的速度为8-16mm/s，快动单元的运动部的速度可以采用20mm/s-500mm/s。如果慢动单元的慢速运动部的速度为12mm/，快动单元的运动部的速度是260mm/s。

如图2和图3所示，在其中一个实施例中，快动单元为直线电机2，直线电机安装于主轴箱1，慢动单元设置于直线电机2的推杆前端，慢动单元和直线电机的运动方向均与主轴23运动的方向平行，同时慢动单元的慢速运动部的运动方向朝向打刀套26，直线电机2设置于主轴箱1的上方，推杆的推出方向向下，并且推杆20的轴线与主轴23的轴线平行，这样当直线电机2动作时，推杆会沿着竖直向下的轴线运动，慢动单元的运动方向也向下并与主轴的轴线平行，当快动单元或者慢动单元动作时，慢动单元下端用于打刀的接触块5能够以最快速度下降推动打刀套26进行打刀，便于快速地完成打刀的运动过程。

如图2和图3所示，慢动单元为螺杆螺母直线推拉机构，螺杆螺母旋转运动机构包括内转子电机3、螺母套5和螺杆，直线电机2的推杆20朝下设置，推杆20的中心设有凹槽，螺杆与推杆使用一体的结构，在推杆20末端的外侧设置与螺母套5配合的外螺纹21，内转子电机设于凹槽内且外壳与所述凹槽的内壁固定，内转子电机的中心设置有驱动孔，螺母套5为桶状的结构，螺母套内部设有内螺纹51与推杆末端的外螺纹21配合，螺母套5底面中心设置有驱动杆50与驱动孔配合，驱动孔的和驱动杆为截面形状和大小相同的多边形。

因为经常要快速的运动，而且需要传递较大的轴向力，因此外螺纹和内螺纹采用可以传递较大力的梯形螺纹。

在其中一个实施例中，慢动单元为液压缸6，推杆的末端设有液压缸孔，液压缸孔内设置液压缸6的缸体，液压缸活塞杆61轴线的方向向下并与主轴的轴线平行，保证接触块与主轴上方的打刀套对应。

在其中一个实施例中，液压缸的缸体与推杆末端为一体设置的结构，这样的结构更加紧凑便于安装。

在其中一个实施例中，慢动单元的慢速运动部与打刀套接触的位置设有平面的接触块62，接触块62下表面可以为平面，也可以采用半球形的凸起，平面结构的外表面可以设置一层用于缓冲的缓冲层，缓冲层通常采用刚度大并具有一定塑性的金属材质。

工作原理：通过采用上述技术方案，打刀装置采用两个运动装置连接，即快动单元和慢动单元串联的形式，快动单元运动部件的质量大于慢动单元的运动部件质量，例如快动单元为适合快速运动的直线电机，慢动单元采用速度慢速液压活塞，运动单元沿竖直轴线向下运动的总行程为一般为8mm左右，打刀时，与主轴箱固定连接的快动单元快速地动作，驱动推杆向下朝向主轴运动，快速完成第一段行程5-7mm后，快动单元的推杆停止运动，推杆前端固定的慢动单元动作，慢动单元的活塞杆向下运动1-3mm，直到接触块与打刀套密切接触，完成第二段行程，最后快动单元继续快速运动，完成剩余的第三段行程，推动打刀套向下运动，完成打刀的全部过程。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：因为快动单元的运动构件采用的推杆的质量，大于慢动单元的运动构件活塞杆的质量，因此当在第一段行程结束时，虽然快动单元会产生一定的惯性滑动，但只要预留足够大的间隙，就可以保证慢动单元的前端不会与打刀套接触或碰撞，而预留足够的间隙在安装调试的过程中更便于实现；在此之后慢动单元继续动作，因为慢动单元的惯性力较小，因此在接触打刀套的时候即便速度稍高，也不会因为剩余能量过多产生较大冲击和声音，慢动单元的功率较小，慢动单元的前端的接触块接触到打刀套之后会继续工作，对打刀套向下挤压，使快动单元和打刀套之间产生一定的预紧力，预紧力可以减少快动单元继续运动完成后续打刀动作时需要的总压力，因此，快动单元和打刀套之间的总接触力被慢动单元分解，降低了快动单元与打刀套之间接触时的总接触力，因此也降低了冲击力和噪音。

相对单个运动单元调整速度实现快-慢-快三段打刀速度来说，本方案的突出的优点在于，在第二段行程中，因为采用了运动惯量较小的慢动单元，例如低速油缸、螺杆螺母旋转运动机构等，在接触到主轴的打刀套的时候不会产生大的轴向冲击：例如螺杆螺母旋转运动机构采用旋转的方式与打刀套接触的过程，可以有效降低接触时的冲击力，达到近乎无声的效果，避免对接触部位产生较大冲击导致磨损或损坏；如果慢动单元采用低速的微型油缸，在第二段行程中，可以采用较低的油压，驱动微型油缸运动，微型油缸的活塞杆与打刀套接触后，因为微型油缸的推力小，不能驱动打刀套向下继续运动，此时关闭油缸的进出油阀门，快动单元继续向下快速运动，微型油缸只需要提供足够的推力，就可以推动打刀套继续向下放运动，完成打刀全部阶段的行程，且不会产生较大的噪音和撞击，之后打刀完成后，推杆快速退回到上方的起始位，微型油缸的活塞杆收缩，或螺杆螺母旋转运动机构的。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钻攻机换刀装置，驱动主轴上打刀套相对于主轴动作，其特征在于，包括快动单元和慢动单元，所述快动单元的固定部与主轴箱固定，所述慢动单元的静止部固定于所述快动单元的运动部上，所述慢动单元的慢速运动部与所述主轴的打刀套对齐，所述快动单元和所述慢动单元配合运动，退刀过程中所述慢速运动部的速度在所述主轴轴线方向上的投影值，依次出现大-小-大的变化。

2.根据权利要求1所述的一种钻攻机换刀装置，其特征在于：所述慢速运动部的速度在所述主轴轴线方向上的投影值中，最大速度投影值是最小速度投影值的2-50倍。

3.根据权利要求1或2所述的一种钻攻机换刀装置，其特征在于：所述慢动单元的慢速运动部的速度为8-16mm/s，所述快动单元的运动部的速度是20mm/s-500mm/s。

4.根据权利要求3所述的一种钻攻机换刀装置，其特征在于：所述慢动单元的慢速运动部的速度为12mm/，所述快动单元的运动部的速度是260mm/s。

5.根据权利要求4所述的一种钻攻机换刀装置，其特征在于：所述快动单元为直线电机，所述直线电机安装于所述主轴箱，所述慢动单元设置于所述直线电机的推杆前端，慢动单元和直线电机的运动方向均与主轴运动的方向平行。

6.根据权利要求5中所述的一种钻攻机换刀装置，其特征在于：所述慢动单元为螺杆螺母直线推拉机构，螺杆螺母旋转运动机构包括内转子电机、螺母套和螺杆，所述直线电机推杆朝下设置，所述推杆的末端中心设有凹槽，所述推杆末端的外侧设置有外螺纹，所述内转子电机设于所述凹槽内且外壳与所述凹槽的内壁固定，所述内转子电机的中心设置有驱动孔，所述螺母套为桶状的结构，所述螺母套内部设有内螺纹与所述推杆末端的外螺纹配合，所述螺母套底面中心设置有驱动杆与驱动孔配合，所述驱动孔的形状和所述驱动杆为截面形状和大小相同的多边形。

7.根据权利要求6所述的一种钻攻机换刀装置，其特征在于：所述外螺纹和内螺纹为梯形螺纹。

8.根据权利要求5或7所述的一种钻攻机换刀装置，其特征在于：所述慢动单元为液压缸，所述推杆的末端设有液压缸孔，所述液压缸孔内设置液压缸的缸体，所述液压缸活塞杆轴线的方向向下并与主轴的轴线平行。

9.根据权利要求8所述的一种钻攻机换刀装置，其特征在于：所述液压缸的缸体与所述推杆末端为一体设置的结构。

10.根据权利要求1所述的一种钻攻机换刀装置，其特征在于：所述慢动单元的慢速运动部与打刀套接触的位置设有接触块。

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