專利名稱：加工中心的自動(dòng)換刀裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種加工中心的自動(dòng)換刀裝置，尤其涉及一種立式加工中心的自動(dòng)換刀裝置的改進(jìn)。
目前立式加工中心的換刀方式，大體分為機(jī)械手換刀及無機(jī)械手直接換刀兩大類。其原理是通過氣缸或油缸來操縱機(jī)械手或驅(qū)動(dòng)刀庫升降、移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀。近年來，國內(nèi)外廠家正逐漸使用凸輪式機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)換刀動(dòng)作，以提高其可靠性。國外的廠家如美國辛辛那提·米拉克龍公司就在該公司“馬刀”系列立式加工中心上采用凸輪控制刀庫擺動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)換刀；國內(nèi)如北京機(jī)電研究所也采用了類似結(jié)構(gòu)。其缺點(diǎn)是除采用凸輪控制刀庫或機(jī)械手來進(jìn)行部分換刀動(dòng)作外，還需采用液壓或氣壓等外來動(dòng)力以實(shí)現(xiàn)另一部分換刀的動(dòng)作，所以會(huì)造成換刀過程的動(dòng)作不協(xié)調(diào)，使刀具換刀的準(zhǔn)確率下降，而不可靠，且采用氣、液等輔助裝置，使得機(jī)床的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，增加了機(jī)床的成本。
本實(shí)用新型的目的是提供一種換刀可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且成本低的一種加工中心的自動(dòng)換刀裝置。
本實(shí)用新型為達(dá)到上述的目的的技術(shù)方案是一種加工中心的自動(dòng)換刀裝置，由主軸定向機(jī)構(gòu)、主軸松刀機(jī)構(gòu)、刀庫升降機(jī)構(gòu)、刀庫移動(dòng)機(jī)構(gòu)及刀庫組成，與彈性夾頭連接的杠桿鉸連在主軸箱上，且與裝連在立柱上的凸輪塊工作時(shí)相接；安裝立柱上的曲桿與刀庫支架連接，且設(shè)置在與主軸箱裝連的凸輪板上；與刀庫相連的擺動(dòng)臂裝在刀庫支架上，且設(shè)置在與立柱連接的凸輪板上。
本實(shí)用新型在采用上述技術(shù)方案后的優(yōu)點(diǎn)是由于自動(dòng)換刀裝置中全部采用了凸輪杠桿機(jī)構(gòu)，且分別裝連在機(jī)床的立柱及主軸箱上，利用主軸箱的上下移動(dòng)帶動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行換刀，可保證各個(gè)換刀動(dòng)作的協(xié)調(diào)，因此提高機(jī)床的換刀可靠性。再則機(jī)床的換刀裝置取消了氣壓或液壓等輔助裝置，使換刀裝置的結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，同時(shí)也減低了換刀裝置的成本。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步描述。


圖1為本實(shí)用新型的加工中心的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型自動(dòng)換刀裝置中的主軸定向、松刀機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為
圖1的A-A剖視圖。
圖4為本實(shí)用新型自動(dòng)換刀裝置中的刀庫升降、移動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本實(shí)用新型圖4的俯視圖。
圖6為圖5中A向示意圖。
圖7為圖5中B向示意圖。
如
圖1所示的立式加工中心由床身(1)、立柱(2)、主軸箱(3)、工作臺(tái)(4)及自動(dòng)換刀裝置構(gòu)成，主軸箱(3)可相對(duì)于立柱(2)上下移動(dòng)。自動(dòng)換刀裝置由主軸定向機(jī)構(gòu)(6)、主軸松刀機(jī)構(gòu)(5)、刀庫升降機(jī)構(gòu)(8)、刀庫移動(dòng)機(jī)構(gòu)(7)及刀庫(9)組成。鉸連在主軸箱(3)上的杠桿(5-4)其一端與彈性夾頭(5-12)連接，另一端與裝連在立柱(2)上的凸輪塊(5-2)工作時(shí)相接。裝連在立柱(2)上的曲桿(8-6)，其一端裝在刀庫支架(8-4)上且與擺動(dòng)臂(7-5)連接，另一端設(shè)置在與主軸箱(3)裝連的的凸輪板(8-9)上。一端與刀庫(9)相連的擺動(dòng)臂(7-5)其另一端設(shè)置在與立柱(2)連接的凸輪板(7-4)上。這樣利用機(jī)床主軸箱的運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)凸輪杠桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行自動(dòng)換刀，提高換刀可靠。
如圖2、3所示的主軸松刀機(jī)構(gòu)(5)，杠桿(5-4)鉸連在支座(6-5)上，支架(6-5)裝連在與主軸箱(3)的箱蓋(6-4)上，杠桿(5-4)一端裝有滾輪(5-3)且與立柱(2)及立柱支座(5-1)連接的凸輪塊(5-2)相接，其另一端通過滾輪(5-5)裝壓在與頂杠(5-7)相連的壓塊(5-6)上，設(shè)置在主軸(5-8)內(nèi)的雙頭螺栓(5-10)一端旋合在頂杠(5-7)上，其另一端旋合在連接拉釘(5-11)上，彈簧(5-9)套在雙頭螺栓(5-10)上，當(dāng)杠桿(5-4)隨主軸箱(3)及箱蓋(6-4)上移時(shí)，凸輪塊(5-2)壓迫滾輪(5-3)帶動(dòng)杠桿(5-4)及滾輪(5-5)壓下壓塊(5-6)，壓塊(5-6)下移，使頂桿(5-7)、雙頭螺栓(5-10)、連接拉釘(5-11)克服彈簧(5-9)的作用力下移，彈性夾頭(5-12)松開刀具(5-13)。
如圖4、5所示的刀庫升降機(jī)構(gòu)(8)，曲桿(8-6)可由兩個(gè)曲桿(8-6A)(8-6B)構(gòu)成，曲桿(8-6A)(8-6B)剛性連接在軸(8-7)上，且與支座(8-8)轉(zhuǎn)動(dòng)裝連，支座(8-8)通過立柱支架(7-1)裝連在與立柱(2)上，曲桿(8-6A)的端部裝有滾輪(8-1)，可在凸輪板(8-9)的凸輪槽內(nèi)移動(dòng)，凸輪槽可如圖6所示由斜線段與直線段組成，其斜線的角度及行程可根據(jù)需要設(shè)計(jì)。曲桿(8-6B)的端部裝有滾輪(8-5)且與帶導(dǎo)向軸(8-2)的刀庫支架(8-4)相連，刀庫支架(8-4)與立柱支架(7-1)之間裝有升降導(dǎo)軌副(8-10)，導(dǎo)向軸(8-2)的上部套在與立柱支架(7-1)裝連的導(dǎo)向支座(8-3)上，凸輪板(8-9)隨著主軸箱(3)升降，帶動(dòng)曲柄(8-6A)(8-6B)，使與刀庫支架(8-4)相連的刀庫(9)沿升降導(dǎo)軌副(8-10)升降。
如圖4、5所示的刀庫移動(dòng)機(jī)構(gòu)(7)，擺動(dòng)臂(7-5)套裝在刀庫支架(8-4)的導(dǎo)向軸(8-2)上，擺動(dòng)臂(7-5)的一端裝有滾輪(7-2)，且可在與立柱(2)固連的支架(7-3)的凸輪板(7-4)的凸輪槽內(nèi)移動(dòng)，凸輪槽可如圖7所示由斜線段與直線段組成，其斜線的角度及行程可根據(jù)需要設(shè)計(jì)。擺動(dòng)臂(7-5)的另一端裝有滾輪(7-6)與撥桿(7-7)相連。撥桿(7-7)穿過刀庫支架(8-4)上的槽口與墊塊(7-9)相連，墊塊(7-9)固連在刀庫(9)上，刀庫支架(8-4)與墊塊(7-9)之間裝有移動(dòng)導(dǎo)軌副(7-8)。當(dāng)擺動(dòng)臂(7-5)的一端在凸輪板(7-4)的凸輪槽內(nèi)移動(dòng)時(shí)，擺動(dòng)臂(7-5)的另一端帶動(dòng)撥桿(7-7)使整個(gè)刀庫(9)沿如圖5所示的X-X方向在刀庫支架(8-4)的槽口內(nèi)在移動(dòng)導(dǎo)軌(7-8)上移動(dòng)。
如圖2、3所示的主軸定向機(jī)構(gòu)(6)，由凸輪塊(6-1)、杠桿(6-6)，定位塊(6-8)及套筒(6-3)組成，杠桿(6-6)與杠桿(5-4)同軸鉸連在支座(6-5)上，杠桿(6-6)、(5-4)可繞其公共軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，杠桿(6-6)的一端裝有滾輪(6-7)且與裝連在支架(5-1)上的凸輪塊(6-1)工作時(shí)相接，其另一端為撥叉且通過滾輪(6-2)與定位塊(6-8)裝連，定位塊(6-8)與裝連在主軸箱蓋(6-4)上的套筒(6-3)及頂桿(5-7)滑動(dòng)連接，且可與主軸(5-8)上部的定位槽結(jié)合，定位塊(6-8)的定位面可如圖3所示的V型，還可以采用其它進(jìn)行定位。當(dāng)主軸箱(3)上移動(dòng)時(shí)，凸輪塊(6-1)壓迫杠桿(6-6)上的滾輪(6-7)，通過杠桿(6-6)另一端的滾輪(6-2)帶動(dòng)定位塊(6-8)下移，與主軸(5-8)端面的定位槽結(jié)合，而使主軸(5-8)定位。
如
圖1～7所示的加工中心的自動(dòng)換刀裝置，主電機(jī)采用變頻電機(jī)，則換刀過程為，當(dāng)上道工序加工完畢需要換刀時(shí)，主軸箱(3)上升，主軸(5-8)上已用過的刀具(5-13)隨之上升。當(dāng)主軸箱(3)上升進(jìn)入換刀區(qū)域時(shí)，開始以下順序換刀動(dòng)作①液輪(8-1)進(jìn)入圖6所示的凸輪板(8-9)凸輪槽上端。凸輪塊(6-1)壓迫滾輪(6-7)、杠桿(6-6)并通過滾輪(6-2)使V型定位塊(6-8)下移，與主軸(5-8)端面的V型槽結(jié)合，使主軸(5-8)定向。②在主軸定向動(dòng)作開始時(shí)，滾輪(8-1)已進(jìn)入凸輪板(8-9)的凸輪槽的斜線段。曲柄(8-6A)(見圖4)逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，曲柄(8-6B)通過滾輪(8-5)將刀庫支架(8-4)抬起。刀庫支架(8-4)沿升降導(dǎo)軌副(8-10)上升，帶動(dòng)導(dǎo)向軸(8-2)、滾輪(7-2)、擺動(dòng)臂(7-5)和刀庫(9)一起上升，其上升速度與主軸箱(3)同步。③在主軸定向過程未結(jié)束時(shí)，隨著刀庫(9)上升，滾輪(7-2)進(jìn)入如圖7所示凸輪板(7-4)的凸輪槽的下方，在凸輪槽的斜線段，擺動(dòng)臂(7-5)通過滾輪(7-6)撥桿(7-7)，使整個(gè)刀庫(9)沿移動(dòng)導(dǎo)軌副(7-8)如圖5所示X-X方向前移，向主軸中心線靠攏，并將刀庫上的空刀位刀夾插入主軸上的刀柄。④刀庫空刀位刀夾插入刀柄時(shí)，凸輪塊(5-2)壓迫滾輪(5-3)，通過杠桿(5-4)、滾輪(5-5)、壓塊(5-6)使頂桿(5-7)及雙頭螺栓(5-10)克服彈簧(5-9)作用力下移，彈性夾頭(5-2)松開刀具(5-13)，⑤刀庫(9)停止上升，主軸箱(3)繼續(xù)上升，主軸拔刀。⑥當(dāng)?shù)毒咄耆x開主軸錐孔后，圖4中電機(jī)(9-1)起動(dòng)，通過馬氏分度機(jī)構(gòu)(9-2)的撥叉，帶動(dòng)分度盤(9-4)旋轉(zhuǎn)(有關(guān)馬氏分度機(jī)構(gòu)的原理，這里不再敘述)。分度圓盤(9-4)與編碼器(9-5)通過齒輪相連(圖中未表示)。當(dāng)所需刀具到達(dá)指定位置后，編碼器(9-5)發(fā)信號(hào)，電機(jī)(9-1)停止工作。⑦主軸箱(3)向下運(yùn)動(dòng)，主軸插刀。⑧由于主軸箱(3)下移，凸輪塊(5-2)對(duì)杠桿(5-4)卸荷。在彈簧(5-9)作用下，拉釘(5-11)再次將刀具拉緊。此時(shí)滾輪(8-1)到達(dá)圖6中凸輪塊(8-9)的凸輪槽的斜線段，在曲柄(8-6A)、(8-6B)的作用下，刀庫(9)與主軸箱(3)同步下降。⑨滾輪(7-2)進(jìn)入圖7所示凸輪板(7-4)的凸輪槽的上方。在凸輪槽的斜線段，擺動(dòng)臂(7-5)使刀庫(9)沿X-X方向后撒。刀庫退回原位。⑩在刀庫(9)原位過程中，凸輪塊(6-1)對(duì)杠桿(6-6)卸荷，使定位塊(6-8)從主軸端面定位槽退出，主軸定向解除。此時(shí)，主軸箱(3)進(jìn)入加工區(qū)，主電機(jī)起動(dòng)，準(zhǔn)備下道工序加工。
本實(shí)用新型的加工中心的自動(dòng)換刀裝置采用主軸電機(jī)時(shí)，主軸定位可由電氣實(shí)現(xiàn)，故上述工作時(shí)的主軸定向由計(jì)算機(jī)控制主軸電機(jī)實(shí)現(xiàn)，其余全部相同。
權(quán)利要求1.一種加工中心的自動(dòng)換刀裝置，由主軸定向機(jī)構(gòu)(6)、主軸松刀機(jī)構(gòu)(5)、刀庫升降機(jī)構(gòu)(8)、刀庫移動(dòng)機(jī)構(gòu)(7)及刀庫(9)組成，其特征在于與彈性夾頭(5-12)連接的杠桿(5-4)鉸連在主軸箱(3)上，且與裝連在立柱(2)上的凸輪塊(5-2)工作時(shí)相接；安裝在立柱(2)上的曲桿(8-6)與刀庫支架(8-4)連接，且設(shè)置在與主軸箱(3)裝連的凸輪板(8-9)上；與刀庫(9)相連的擺動(dòng)臂(7-5)裝在刀庫支架(8-4)上，且設(shè)置在與立柱(2)連接的凸輪板(7-4)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工中心的自動(dòng)換刀裝置，其特征在于杠桿(5-4)鉸連在與主軸箱(3)裝連的支座(6-5)上，杠桿(5-4)的一端裝有滾輪(5-3)可與凸輪塊(5-2)相接，另一端通過滾輪(5-5)裝壓在與頂桿(5-7)相連的壓塊(5-6)上，頂桿(5-7)分別通過主軸(5-8)內(nèi)的套有彈簧(5-9)的雙頭螺栓(5-10)、連接拉釘(5-11)與彈性夾頭(5-12)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工中心的自動(dòng)換刀裝置，其特征在于曲桿(8-6)可由曲桿(8-6A)及曲桿(8-6B)構(gòu)成，曲桿(8-6A)、(8-6B)剛性連接在軸(8-7)上，且與支座(8-8)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，支座(8-8)通過立柱支架(7-1)裝連在立柱(2)上，曲桿(8-6A)的端部裝有滾輪(8-1)，且可在凸輪板(8-9)的凸輪槽內(nèi)移動(dòng)，端部裝有滾輪(8-5)的曲桿(8-6B)與帶導(dǎo)向軸(8-2)的刀庫支架(8-4)裝連，刀庫支架(8-4)與立柱支架(7-1)之間裝連有升降導(dǎo)軌副(8-10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工中心的自動(dòng)換刀裝置，其特征在于套裝在導(dǎo)向軸(8-2)上的擺動(dòng)臂(7-5)一端裝有滾輪(7-2)且可在凸輪板(7-4)的凸輪槽內(nèi)移動(dòng)，另一端通過滾輪(7-6)裝連在與刀庫(9)固連的墊塊(7-9)的撥桿(7-7)上，刀庫支架(8-4)與墊塊(7-9)之間裝連有移動(dòng)導(dǎo)軌副(7-8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的自動(dòng)換刀裝置，其特征在于主軸定位機(jī)構(gòu)(6)由凸輪塊(6-1)、杠桿(6-6)、定位塊(6-8)及筒套(6-3)組成，鉸連在支座(6-5)上的杠桿(6-6)一端裝有滾輪(6-7)且與裝連在立柱(2)上的凸輪塊(6-1)工作時(shí)相接，其另一端通過滾輪(6-2)與定位塊(6-8)裝連，定位塊(6-8)與裝連在主軸箱(3)上的套筒(6-3)及頂桿(5-7)滑動(dòng)連接，且與主軸(5-8)的定位槽相嚙合。
專利摘要一種加工中心的自動(dòng)換刀裝置,由主軸定向、松刀機(jī)構(gòu),刀庫移動(dòng)、升降機(jī)構(gòu)及刀庫組成,與彈性夾頭連接的杠桿鉸連在主軸箱上,且與裝連在立柱上的凸輪塊工作時(shí)相接;安裝在立柱上的曲桿與刀庫支架連接,且設(shè)置在與主軸箱裝連的凸輪板上,與刀庫相連的擺動(dòng)臂裝連在刀庫支架上,且設(shè)置在與立柱相連的凸輪板上,利用主軸箱上下移動(dòng),分別使各凸輪杠桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀動(dòng)作,具有換刀可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B23Q3/155GK2339348SQ9822672
公開日1999年9月22日 申請(qǐng)日期1998年5月7日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月7日
發(fā)明者彭文, 劉伯軍 申請(qǐng)人:常州機(jī)床總廠