多功能四工位电动刀架制造技术

本实用新型专利技术多功能四工位电动刀架涉及的是车床上使用的电动刀架，可实现自动换刀和刀具状态监控，并可根据刀具状态反馈控制车床的运行。包括刀架本体、机夹车刀、信号采集盖和控制器；所述控制器独立设置；刀架本体包括电机、联轴器、下刀体、中轴、上刀体、蜗杆、轴承、蜗轮、螺杆、下离合盘、离合销、上离合盘、推力球轴承、止退圈、发讯盘和罩座；机夹车刀包括刀体、固定块、刀片和垫片状温度传感器；信号采集盖装配在刀架本体上，信息采集盖用于采集机夹车刀刀片的温度和振动信息；信号采集盖包括电磁屏蔽层、无线充电发射模块、无线充电接收模块、内铝盖、外铝盖、固定支架、加速度传感器、无线传感器和红外温度传感器。

Multifunctional four position electric tool holder

【技术实现步骤摘要】
多功能四工位电动刀架
本技术一种多功能四工位电动刀架涉及的是车床上使用的电动刀架，可实现自动换刀和刀具状态监控，并可根据刀具状态反馈控制车床的运行。
技术介绍
电动刀架是数控车床的重要功能部件，其性能直接影响车床切削加工性能和运行可靠性。当前蜗轮蜗杆传动，齿盘啮合结构的电动刀架具有转位快、性能稳定、定位精度高等优点。但此类电动刀架大多功能较为单一，无法有效的进行加工过程刀具状态感知和监控。
技术实现思路
本技术的目的是针对普通电动刀架的不足，提出一种多功能四工位电动刀架，通过加速度传感器、温度传感器实时采集刀具的温度和振动信息，通过电动刀架控制器对机床运行进行管控，可提高零件加工精度、延长刀具使用寿命、避免可能出现的生产事故，使得车床切削加工过程更加智能可管控。本技术是采取以下技术方案实现的：多功能四工位电动刀架，包括刀架本体、机夹车刀、信号采集盖和控制器；所述控制器独立设置，控制器采用PLC控制器；刀架本体采用蜗轮蜗杆传动，离合销和离合盘导向，上刀体和下刀体的端面齿相互啮合定位锁紧的结构；刀架本体包括机、联轴器、下刀体、中轴、上刀体、蜗杆、轴承、蜗轮、螺杆、下离合盘、离合销、上离合盘、推力球轴承、止退圈、发讯盘和罩座；联轴器为卡套式结构，将电机转子和蜗杆连接起来；两个轴承分别装配在下刀体内，并位于蜗杆的两端；下刀体为长方体结构，上表面设有端面齿；中轴固定在下刀体上，中轴上部为中空的圆管，圆管顶部设有外螺纹；中轴下部为圆盘，在圆盘上有定位台阶，用于和下刀体的装配定位；在中轴上同轴安装有蜗轮、螺杆、上离合盘、推力球轴承、止退圈和发讯盘；所述蜗轮同心安装于中轴下部圆盘上表面，螺杆与蜗轮通过键槽配合；上离合盘与螺杆通过两个定位销配合，当电机带动螺杆转动时，蜗轮、螺杆、上离合盘保持同步转动；上离合盘上方依次装有推力球轴承、止退圈和发讯盘，并通过螺母紧固。上刀体为长方体结构，沿外侧四壁有一内凹平台，用于放置机夹车刀，螺钉通过上刀体上表面将机夹车刀紧固在内凹平台内；上刀体中部设有带内螺纹的通孔，该内螺纹与螺杆上的外螺纹相配合；上刀体下表面设有端面齿，与下刀体上表面的端面齿相啮合。上离合盘中间设有上离合盘通孔，该上离合盘通孔直径大于中轴管径；上离合盘通过两定位销固定在螺杆上端，上离合盘与螺杆同步旋转；上离合盘的下表面有一贯穿圆心的径向凹槽，凹槽剖面呈直角梯形状，两离合销顶端分别被限位于上离合盘圆心两侧的凹槽内。下离合盘中间设有下离合盘通孔，下离合盘通孔直径大于螺杆管径；下离合盘套在螺杆上，被螺钉固定在下刀体上；下离合盘上表面有四个径向凹槽，在圆周上两两间相隔90度，凹槽剖面呈直角梯形状，凹槽底部的两个角沿顺时针方向分别为90度和145度，即构成一直角坡与一斜坡；离合销上端设置在上离合盘下表面凹槽内，离合销下端与下离合盘上表面直接接触。进一步的，离合销为一弹性可伸缩支撑机构，由上帽体、下帽体和弹簧构成；上帽体、下帽体均为圆柱状盖体，顶部纵剖面为直角梯形状，分别与上下离合盘上的直角梯形状凹槽相配合；弹簧被装配在两帽体间；下帽体中部有外凸的支撑杆，两离合销分别装配在下刀体内部的两通孔内，下帽体上的支撑杆起到支撑下刀体重量、定位导向作用；由于弹簧的支撑作用，离合销上端被限位于上离合盘下表面凹槽内，离合销下端与下离合盘上表面直接接触。推力球轴承安装于中轴上位于上离合盘的上表面。止退圈安装于推力球轴承的上表面，通过放置在中轴键槽里的楔键固定进行定位，止退圈上方通过止退圈紧固螺母进行紧固，止退圈的作用是限制上离合盘向上运动的位置。发讯盘定位齿圈安装于中轴上，位于止退圈紧固螺母上方，通过发讯盘定位齿圈内侧的定位键和中轴的定位键槽进行定位。发讯盘通过内侧的齿与发讯盘定位齿圈外侧齿进行定位，发讯盘内圆周方向均布四个霍尔传感器，分别对应四个刀位。进一步的，在中轴上端设有中轴走线孔，用于发讯盘上的霍尔传感器供电线、信号线的走线。进一步的，发讯盘紧固螺母将发讯盘固定在中轴上。罩座通过螺钉固定在上刀体顶端，罩座内部凹槽内安装有一磁铁，当上刀体旋转时，磁铁会接近发讯盘上的各个霍尔传感器，霍尔传感器发出信号，从而获取刀架位置。机夹车刀包括刀体、固定块、刀片和垫片状温度传感器；刀片以及垫片状温度传感器上均开有直径一致的装配孔；所述刀体的上部设有固定块，固定块一端通过螺钉与刀体固定；螺钉依次穿过固定块的另一端定位孔、垫片状温度传感器和刀片上的装配孔，将刀片和垫片状温度传感器紧固在刀体上；刀体前后有第一通孔，位于垫片状温度传感器后侧中心位置至刀体后端面，刀体上表面中部有第二通孔，第二通孔与第一通孔垂直相连，用于垫片状温度传感器的走线；机夹车刀通过螺钉装夹在刀架本体的上刀体内凹平台上；刀架本体可以同时装夹4把机夹车刀。信号采集盖装配在刀架本体上，信息采集盖用于采集机夹车刀刀片的温度和振动信息；信号采集盖包括电磁屏蔽层、无线充电发射模块、无线充电接收模块、内铝盖、外铝盖、固定支架、加速度传感器、无线传感器和红外温度传感器等。内铝盖中空，内铝盖装有三层抽屉，从上至下分别是上抽屉、中抽屉和下抽屉，上抽屉放置无线传感器，通过无线方式将汇总的温度、加速度信息发送到独立设置的控制器中；中抽屉放置加速度传感器，采集刀体振动信息（经由上刀体传递而来）；下抽屉放置无线充电接收模块（将磁能转换为电能），给加速度传感器、无线传感器、红外温度传感器、机夹车刀上的温度传感器提供直流电源。在无线充电接收模块正下方设有与刀架本体中轴螺纹连接的无线充电发射模块（将电能转换为磁能）和电磁屏蔽层；无线充电发射模块的供电电源通过中轴的通孔接入，电磁屏蔽层的作用是隔离无线充电模块的磁场，使下方发讯盘内霍尔传感器的工作不受干扰。所述电磁屏蔽层安装在中轴上端的凸台上，无线充电发射模块通过内螺纹与中轴顶端的外螺纹相配合固定。进一步的，所述电磁屏蔽层与刀架本体磁座上端留有1mm的距离，防止刀架转动时产生摩擦。外铝盖的端面直径大于内铝盖端面直径，外铝盖套合在内铝盖上；在外铝盖上方设置有固定支架，所述固定支架为工字形，两端为平行的横向支架，竖向支架的两端通过螺钉分别与横向支架相连，竖向支架的中部开有两个螺孔，通过螺钉将固定支架安装在外铝盖的上部；在横向支架的两端均有长条孔，通过上下两个螺母与红外温度传感器上的外螺纹配合将其固定在横向支架上；外铝盖上固定支架兼具内铝盖中无线传感器天线的功能；红外温度传感器用于非接触式监测机夹车刀上刀片温度。进一步的，通过调节横向支架与纵向支架的角度及调节红外温度传感器在横向支架长孔中的位置，使红外温度传感器的探头对准机夹车刀的刀片。所述上刀体发讯盘中的四个霍尔传感器通过有线的方式与控制器相连，用于感知电动刀架当前工位；信号采集盖中加速度传感器、红外温度传感器、机夹车刀上垫片状温度传感器信号通过有线方式传递给无线传感器，无线传感器通过无线方式将上述信号发送给控制器。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能四工位电动刀架，其特征在于：包括刀架本体、机夹车刀、信号采集盖和控制器；所述控制器独立设置，控制器采用PLC控制器；/n刀架本体包括电机、联轴器、下刀体、中轴、上刀体、蜗杆、轴承、蜗轮、螺杆、下离合盘、离合销、上离合盘、推力球轴承、止退圈、发讯盘和罩座；/n联轴器为卡套式结构，将电机转子和蜗杆连接起来；/n两个轴承分别装配在下刀体内，并位于蜗杆的两端；/n下刀体为长方体结构，上表面设有端面齿；/n中轴固定在下刀体上，中轴上部为中空的圆管，圆管顶部设有外螺纹；中轴下部为圆盘，在圆盘上有定位台阶，用于和下刀体的装配定位；在中轴上同轴安装有蜗轮、螺杆、上离合盘、推力球轴承、止退圈和发讯盘；所述蜗轮同心安装于中轴下部圆盘上表面，螺杆与蜗轮通过键槽配合；上离合盘与螺杆通过两个定位销配合，当电机带动螺杆转动时，蜗轮、螺杆、上离合盘保持同步转动；上离合盘上方依次装有推力球轴承、止退圈和发讯盘，并通过螺母紧固；/n上刀体为长方体结构，沿外侧四壁有一内凹平台，用于放置机夹车刀，螺钉通过上刀体上表面将机夹车刀紧固在内凹平台内；上刀体中部设有带内螺纹的通孔，该内螺纹与螺杆上的外螺纹相配合；上刀体下表面设有端面齿，与下刀体上表面的端面齿相啮合；/n上离合盘中间设有上离合盘通孔，该上离合盘通孔直径大于中轴管径；上离合盘通过定位销固定在螺杆上端，上离合盘与螺杆同步旋转；上离合盘的下表面有一贯穿圆心的径向凹槽，两离合销顶端分别被限位于上离合盘圆心两侧的凹槽内；/n下离合盘中间设有下离合盘通孔，下离合盘通孔直径大于螺杆管径；下离合盘套在螺杆上，被螺钉固定在下刀体上；下离合盘上表面有四个径向凹槽，在圆周上两两间相隔90度，凹槽剖面呈直角梯形状，凹槽底部的两个角沿顺时针方向分别为90度和145度，即构成一直角坡与一斜坡；/n离合销上端设置在上离合盘下表面凹槽内，离合销下端与下离合盘上表面直接接触；/n推力球轴承安装于中轴上位于上离合盘的上表面；/n止退圈安装于推力球轴承的上表面，通过放置在中轴键槽里的楔键固定进行定位，止退圈上方通过止退圈紧固螺母进行紧固，止退圈的作用是限制上离合盘向上运动的位置；/n发讯盘定位齿圈安装于中轴上，位于止退圈紧固螺母上方，通过发讯盘定位齿圈内侧的定位键和中轴的定位键槽进行定位；并通过发讯盘紧固螺母固定在中轴上；/n发讯盘通过内侧的齿与发讯盘定位齿圈外侧齿进行定位，发讯盘内圆周方向均布四个霍尔传感器，分别对应四个刀位；/n罩座通过螺钉固定在上刀体顶端，罩座内部凹槽内安装有一磁铁，当上刀体旋转时，磁铁接近发讯盘上的各个霍尔传感器，霍尔传感器发出信号，从而获取刀架位置；/n机夹车刀包括刀体、固定块、刀片和垫片状温度传感器；刀片以及垫片状温度传感器上均开有直径一致的装配孔；所述刀体的上部设有固定块，固定块一端通过螺钉与刀体固定；螺钉依次穿过固定块的另一端定位孔、垫片状温度传感器和刀片上的装配孔，将刀片和垫片状温度传感器紧固在刀体上；刀体前后有第一通孔，位于垫片状温度传感器后侧中心位置至刀体后端面，刀体上表面有第二通孔，第二通孔与第一通孔垂直相连，用于垫片状温度传感器的走线；机夹车刀通过螺钉装夹在刀架本体的上刀体内凹平台上；/n刀架本体同时装夹4把机夹车刀，对应四个刀位；/n信号采集盖装配在刀架本体上，信息采集盖用于采集机夹车刀刀片的温度和振动信息；信号采集盖包括电磁屏蔽层、无线充电发射模块、无线充电接收模块、内铝盖、外铝盖、固定支架、加速度传感器、无线传感器和红外温度传感器；/n内铝盖中空，内铝盖装有三层抽屉，从上至下分别是上抽屉、中抽屉和下抽屉，上抽屉放置无线传感器，通过无线方式将汇总的温度、加速度信息发送到独立设置的控制器中；中抽屉放置加速度传感器，采集刀体振动信息；下抽屉放置无线充电接收模块，给加速度传感器、无线传感器、红外温度传感器、机夹车刀上的温度传感器提供电源；/n在无线充电接收模块正下方设有与刀架本体中轴螺纹连接的无线充电发射模块和电磁屏蔽层；无线充电发射模块的供电电源通过中轴的通孔接入；所述电磁屏蔽层安装在中轴上端的凸台上，无线充电发射模块通过内螺纹与中轴顶端的外螺纹相配合固定；/n外铝盖的端面直径大于内铝盖端面直径，外铝盖套合在内铝盖上；在外铝盖上方设置有固定支架，所述固定支架为工字形，两端为平行的横向支架，竖向支架的两端通过螺钉分别与横向支架相连，竖向支架的中部开有两个螺孔，通过螺钉将固定支架安装在外铝盖的上部；在横向支架的两端均有长条孔，通过上下两个螺母与红外温度传感器上的外螺纹配合将其固定在横向支架上；外铝盖上固定支架兼具内铝盖中无线传感器天线的功能；红外温度传感器用于非接触式监测机夹车刀上刀片温度。/n...

【技术特征摘要】
1.一种多功能四工位电动刀架，其特征在于：包括刀架本体、机夹车刀、信号采集盖和控制器；所述控制器独立设置，控制器采用PLC控制器；
刀架本体包括电机、联轴器、下刀体、中轴、上刀体、蜗杆、轴承、蜗轮、螺杆、下离合盘、离合销、上离合盘、推力球轴承、止退圈、发讯盘和罩座；
联轴器为卡套式结构，将电机转子和蜗杆连接起来；
两个轴承分别装配在下刀体内，并位于蜗杆的两端；
下刀体为长方体结构，上表面设有端面齿；
中轴固定在下刀体上，中轴上部为中空的圆管，圆管顶部设有外螺纹；中轴下部为圆盘，在圆盘上有定位台阶，用于和下刀体的装配定位；在中轴上同轴安装有蜗轮、螺杆、上离合盘、推力球轴承、止退圈和发讯盘；所述蜗轮同心安装于中轴下部圆盘上表面，螺杆与蜗轮通过键槽配合；上离合盘与螺杆通过两个定位销配合，当电机带动螺杆转动时，蜗轮、螺杆、上离合盘保持同步转动；上离合盘上方依次装有推力球轴承、止退圈和发讯盘，并通过螺母紧固；
上刀体为长方体结构，沿外侧四壁有一内凹平台，用于放置机夹车刀，螺钉通过上刀体上表面将机夹车刀紧固在内凹平台内；上刀体中部设有带内螺纹的通孔，该内螺纹与螺杆上的外螺纹相配合；上刀体下表面设有端面齿，与下刀体上表面的端面齿相啮合；
上离合盘中间设有上离合盘通孔，该上离合盘通孔直径大于中轴管径；上离合盘通过定位销固定在螺杆上端，上离合盘与螺杆同步旋转；上离合盘的下表面有一贯穿圆心的径向凹槽，两离合销顶端分别被限位于上离合盘圆心两侧的凹槽内；
下离合盘中间设有下离合盘通孔，下离合盘通孔直径大于螺杆管径；下离合盘套在螺杆上，被螺钉固定在下刀体上；下离合盘上表面有四个径向凹槽，在圆周上两两间相隔90度，凹槽剖面呈直角梯形状，凹槽底部的两个角沿顺时针方向分别为90度和145度，即构成一直角坡与一斜坡；
离合销上端设置在上离合盘下表面凹槽内，离合销下端与下离合盘上表面直接接触；
推力球轴承安装于中轴上位于上离合盘的上表面；
止退圈安装于推力球轴承的上表面，通过放置在中轴键槽里的楔键固定进行定位，止退圈上方通过止退圈紧固螺母进行紧固，止退圈的作用是限制上离合盘向上运动的位置；
发讯盘定位齿圈安装于中轴上，位于止退圈紧固螺母上方，通过发讯盘定位齿圈内侧的定位键和中轴的定位键槽进行定位；并通过发讯盘紧固螺母固定在中轴上；
发讯盘通过内侧的齿与发讯盘定位齿圈外侧齿进行定位，发讯盘内圆周方向均布四个霍尔传感器，分别对应四个刀位；
罩座通过螺钉固定在上刀体顶端，罩座内部凹槽内安装有一磁铁，当上刀体旋转时，磁铁接近发讯盘上的各个霍尔传感器，霍尔传感器发出信号，从而获取刀架位置；
机夹车刀包括刀体、固定块、刀片和垫片状温度传感器；刀片以及垫片状温度传感器上均开有直径一致的装配孔；所述刀体的上部设有固定块，固定块一端通过螺钉与刀体固定；螺钉依次穿过固定块的另一端定位孔、垫片状温度传感器和刀片上的装配孔，将刀片和垫片状温度传感器紧固在刀体上；刀体前后有第一通孔，位于垫片状温度传感器后侧中心位置至刀体后端面，刀体上表面有第二通孔，第二通孔与第一通孔垂直相连，用于垫片状温度传感器的走线；机夹车刀通过螺钉装夹在刀架本体的上刀体内凹平台上；
刀架本体同时装夹4把机夹车刀，对应四个刀位；
信号采集盖装配在刀架本体上，信息采集盖用于采集机夹车刀刀片的温度和振动信息；信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵飞，赵帅楠，沈祎，陈奕龙，唐乾，叶雯宇，
申请(专利权)人：无锡职业技术学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32