加工中心开口式换刀机构其及换刀方法技术

加工中心开口式换刀机构，包括机架，刀库、主轴、主轴导轨、换刀臂和控制系统，刀库包括刀库立架、刀杯链条组件和刀具升降组件，刀杯链条组件上开设与刀具升降组件配合的换刀开口，运动到换刀开口的刀具进入至刀具升降组件中；所述的换刀臂包括驱动箱、与驱动箱传动连接的臂轴和装在臂轴前端的换刀夹持件，臂轴设置在刀库前方随驱动箱的传动而转动及伸缩，换刀夹持件随臂轴的向前伸出而伸入至换刀开口与主轴之间，并与进入至刀具升降组件中的刀具和主轴上的刀具竖向对齐，使刀具随刀具升降组件和主轴的运动而夹持在换刀夹持件中。本发明专利技术换刀效率高，换刀自动化水平高。本发明专利技术还提供一种加工中心开口式换刀机构的换刀方法。加工中心开口式换刀机构的换刀方法。加工中心开口式换刀机构的换刀方法。

【技术实现步骤摘要】
加工中心开口式换刀机构其及换刀方法


[0001]本专利技术涉及一种加工中心开口式换刀机构其及换刀方法，属于加工中心自动换刀


技术介绍

[0002]目前越来越多的数控机床配备有机械手刀库，以便一次装夹完成复杂零件的加工，从而提高加工效率，尤其对于卧式加工中心，随着机床数控技术的发展，越来越多的数控机床配备自动换刀系统，极大提高了数控机床的加工效率。
[0003]自动换刀系统包括换刀机构及可以储放多把刀具的刀库，刀库往往为标准配置，刀库主要是提供储刀位置，并能依程式的控制，正确选择刀具加以定位，以进行刀具交换，一般包括斗笠式刀库、链式刀库、龙门式刀库等等。换刀机构一般会采用抓刀臂抓取刀具，但是，其抓刀臂仅能适用于单层刀库，但单层的刀库所存放的刀具数量是有限的，若要增加刀库所存放刀具的数量，则需要增大刀库的尺寸，导致机床的占地面积会增大，导致空间的利用率较低。例如斗笠式刀库、龙门式刀库等，其为了增加刀库内存放刀具的数量，其一般会增加刀库的层数，其需要有机床上的运动机构带动机床的主轴去抓取刀库中的刀具，但刀库当中需要留有一个空位，机床上的运动机构带动机床的主轴先把主轴上的刀具放置到空位上，然后再用主轴抓取刀库中的刀具，这种换刀的过程使得换刀的效率较低，机床的主轴需要运动的行程较长，影响生产的效率。因此，增加刀库中刀具数量、提高机床的空间利用率并提高换刀效率，是本方案研发的目的。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供的加工中心开口式换刀机构，形成出刀、夹刀、抽刀、转刀、插刀至入库的自动化换刀过程，实现主轴上刀具与刀库中刀具的直接对换，换刀过程中主轴只需升降，行程短，换刀效率高，换刀自动化水平高，刀库设置在主轴上方，可根据刀具的存放数量需求设计形状，在减小刀库空间体积、提升机床空间利用率的基础上增加刀具库存数量。本专利技术还提供一种加工中心开口式换刀机构的换刀方法。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：加工中心开口式换刀机构，包括机架，机架上装有刀库、装在刀库下方可夹装刀具的主轴、带动主轴竖向运动的主轴导轨、用于交换主轴与刀库上刀具的换刀臂和控制系统，刀库、主轴导轨和换刀臂的动作由控制系统统一控制，换刀臂水平设置与主轴平行且位于在刀库和主轴的前方，其特征在于：所述的刀库包括固定在机架上的刀库立架、插存刀具且可带动刀具运动的刀杯链条组件和与主轴竖向对齐且可沿竖向升降的刀具升降组件，刀杯链条组件和刀具升降组件均装在刀库立架上，刀杯链条组件上开设与刀具升降组件配合的换刀开口，运动到换刀开口的刀具进入至刀具升降组件中；所述的换刀臂包括驱动箱、与驱动箱传动连接的臂轴和装在臂轴前端的换刀夹持
件，臂轴设置在刀库前方随驱动箱的传动而转动及伸缩，换刀夹持件随臂轴的向前伸出而伸入至换刀开口与主轴之间，并与进入至刀具升降组件中的刀具和主轴上的刀具竖向对齐，使刀具随刀具升降组件和主轴的运动而夹持在换刀夹持件中。
[0006]优选的，所述的刀杯链条组件装在刀库立架正面，包括可转动装在刀库立架上且通过电机驱动的主动齿轮、可转动的装在刀库立架上且与主动齿轮水平对齐的从动齿轮、绕行在主动齿轮和从动齿轮之间的链条、与链条配合且用于插存刀具的刀杯和防止刀杯从链条上脱落的外挡圈，链条上均匀设置用于放置刀杯的链条槽，外挡圈与链条形状相同且设置在链条外周，刀杯置于链条槽中随链条同步运动。
[0007]优选的，所述的换刀开口开设在外挡圈的底部，刀具升降组件包括装在刀库立架背面的升降油缸，设置在刀库立架背面并与升降油缸的伸端缩连接的升降板、装在升降板上的承托夹持件，刀杯随链条运动至开换刀开口且尾端进入至承托夹持件中，刀库立架上设置对刀杯升降进行导向的刀杯导向槽，刀杯导向槽竖向对齐在换刀开口的下方。
[0008]优选的，所述的升降板与刀库立架背面的导轨导向配合，刀库立架在升降板所在位置开设通孔，承托夹持件设置在通孔中，承托夹持件包括夹持油缸、固定在夹持油缸上端且为橡胶材质的刀杯夹持部和固定在夹持油缸中部的刀杯承托部，刀杯承托部与换刀开口水平对齐，进入至承托夹持件的刀杯尾端承托在刀杯承托部上，并随夹持油缸的缩短而被夹在刀杯夹持部和刀杯承托部之间。
[0009]优选的，所述的驱动箱包括箱体、装在箱体上的减速电机、装在箱体中与减速电机的输出轴连接的齿轮传动组件，臂轴的内端伸入箱体中与齿轮传动组件连接，外端伸出箱体连接换刀夹持件。
[0010]优选的，所述的齿轮传动组件包括与减速电机的输出轴同轴固定的主动锥齿轮、与主动锥齿轮啮合的从动锥齿轮、仅八分之一外周具有齿轮的不完全大齿轮、与不完全大齿轮配合的小齿筒，不完全大齿轮的外径大于从动锥齿轮的外径，不完全大齿轮与从动锥齿轮通过从动轴同轴固定，从动轴与减速电机的输出轴垂直且与臂轴平行，从动轴和小齿筒分别通过轴承可转动的装在箱体上，小齿筒的外径小于从动锥齿轮的外径，小齿筒与臂端内端同轴连接并设置在不完全大齿轮的下方，不完全大齿轮随从动锥齿轮的转动而与小齿筒啮合。
[0011]优选的，所述的臂轴包括换刀轴、套在换刀轴上且与箱体固定的轴套，换刀轴内端伸入至箱体中与小齿筒同轴键连接，外端伸出轴套与换刀夹持件连接，主动锥齿轮与换刀轴之间铰接连杆，连杆随主动齿锥轮的转动带动换刀轴向前伸出或向后回缩。
[0012]优选的，所述的换刀轴上具有一体成型的限位凸环，限位凸环位于箱体内，且随换刀轴的向前伸出而与箱体接触限定换刀轴的伸出长度，换刀轴上螺纹配合安装沿径向外凸的凸轮滚子，轴套的内壁上开设沿轴向设置的凸轮槽和位于在凸轮槽后方的内凹环槽，凸轮滚子随换刀轴的向前伸出而伸入凸轮槽中限制换刀轴的转动或随换刀轴的向后回缩而与凸轮槽分离并进入内凹环槽中消除对换刀轴的转动限制。
[0013]优选的，所述的换刀夹持件包括与臂轴前端通过涨紧套固定的夹爪安装板和对称装在夹爪安装板两端的夹爪，夹爪安装板与臂轴垂直；夹爪包括两个相对设置的夹爪片，夹爪片的中部与夹爪安装板铰接，两个夹爪片的外端相对设置形成与刀具上的夹持槽相对应的刀具夹持口，夹爪安装板上装有可被按下
或回弹的弹性按压限位柱，弹性按压限位柱夹在两个夹爪片的内端限制刀具夹持口张开，夹爪片靠近内端的位置连接与夹爪片垂直设置的支撑弹簧，支撑弹簧与夹爪安装板连接，在夹爪夹持刀具时支撑夹爪刀夹紧刀具；臂轴的前端从夹爪底板中伸出，刀库立架上具有臂轴的前端相对应的前端定位孔，前端定位孔的外周对称设置两个按压销，臂轴的向前伸出进入至前端定位孔中，使弹性按压限位柱被按压销按下与夹爪片内端分离。
[0014]以上所述的加工中心开口式换刀机构的换刀方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，驱动箱驱动臂轴向前伸出，使换刀夹持件伸入至换刀开口与主轴之间；S2，刀杯链条组件将更换的刀具运动至换刀开口进入至刀具升降组件中；S3，刀具升降组件带动刀具下降使其夹持在换刀夹持件上，同时主轴导轨带动主轴上升将主轴上的刀具也夹持在换刀夹件上；S4，驱动箱驱动臂轴向后回缩，刀具随换刀夹持件的向后运动而与刀具升降组件及主轴分离；S5，驱动箱驱动臂轴转动18本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.加工中心开口式换刀机构，包括机架，机架上装有刀库、装在刀库下方可夹装刀具的主轴、带动主轴竖向运动的主轴导轨、用于交换主轴与刀库上刀具的换刀臂和控制系统，刀库、主轴导轨和换刀臂的动作由控制系统统一控制，换刀臂水平设置与主轴平行且位于在刀库和主轴的前方，其特征在于：所述的刀库包括固定在机架上的刀库立架、插存刀具且可带动刀具运动的刀杯链条组件和与主轴竖向对齐且可沿竖向升降的刀具升降组件，刀杯链条组件和刀具升降组件均装在刀库立架上，刀杯链条组件上开设与刀具升降组件配合的换刀开口，运动到换刀开口的刀具进入至刀具升降组件中；所述的换刀臂包括驱动箱、与驱动箱传动连接的臂轴和装在臂轴前端的换刀夹持件，臂轴设置在刀库前方随驱动箱的传动而转动及伸缩，换刀夹持件随臂轴的向前伸出而伸入至换刀开口与主轴之间，并与进入至刀具升降组件中的刀具和主轴上的刀具竖向对齐，使刀具随刀具升降组件和主轴的运动而夹持在换刀夹持件中。2.根据权利要求1所述的加工中心开口式换刀机构，其特征在于：所述的刀杯链条组件装在刀库立架正面，包括可转动装在刀库立架上且通过电机驱动的主动齿轮、可转动的装在刀库立架上且与主动齿轮水平对齐的从动齿轮、绕行在主动齿轮和从动齿轮之间的链条、与链条配合且用于插存刀具的刀杯和防止刀杯从链条上脱落的外挡圈，链条上均匀设置用于放置刀杯的链条槽，外挡圈与链条形状相同且设置在链条外周，刀杯置于链条槽中随链条同步运动。3.根据权利要求2所述的加工中心开口式换刀机构，其特征在于：所述的换刀开口开设在外挡圈的底部，刀具升降组件包括装在刀库立架背面的升降油缸，设置在刀库立架背面并与升降油缸的伸端缩连接的升降板、装在升降板上的承托夹持件，刀杯随链条运动至开换刀开口且尾端进入至承托夹持件中，刀库立架上设置对刀杯升降进行导向的刀杯导向槽，刀杯导向槽竖向对齐在换刀开口的下方。4.根据权利要求3所述的加工中心开口式换刀机构，其特征在于：所述的升降板与刀库立架背面的导轨导向配合，刀库立架在升降板所在位置开设通孔，承托夹持件设置在通孔中，承托夹持件包括夹持油缸、固定在夹持油缸上端且为橡胶材质的刀杯夹持部和固定在夹持油缸中部的刀杯承托部，刀杯承托部与换刀开口水平对齐，进入至承托夹持件的刀杯尾端承托在刀杯承托部上，并随夹持油缸的缩短而被夹在刀杯夹持部和刀杯承托部之间。5.根据权利要求1所述的加工中心开口式换刀机构，其特征在于：所述的驱动箱包括箱体、装在箱体上的减速电机、装在箱体中与减速电机的输出轴连接的齿轮传动组件，臂轴的内端伸入箱体中与齿轮传动组件连接，外端伸出箱体连接换刀夹持件。6.根据权利要求5所述的加工中心开口式换刀机构，其特征在于：所述的齿轮传动组件包括与减速电机的输出轴同轴固定的主动锥齿轮、与主动锥齿轮啮合的从动锥齿轮、仅八分之一外周具有齿轮的不完全大齿轮、与不完全大齿轮配合的小齿筒，不完...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹浇钦，罗义，乔志东，刘怀粤，陈亚琴，
申请(专利权)人：深圳市湘聚实业有限公司，
类型：发明
国别省市：