一种基于凸轮机构换刀的盘形刀库的制作方法

本实用新型属于机床加工设备技术领域，尤其是涉及一种基于凸轮机构换刀的盘形刀库。

背景技术：

随着切削速度的提高、切削时间的不断缩短，对换刀时间的要求也在逐步提高，换刀速度已成为高水平加工中心的一项重要指标。目前快速自动换刀技术主要有以下几个方面：(1)采用动作速度较快的机构和驱动元件在传统的自动换刀装置基础上提高换刀速度，如伺服电机驱动的凸轮式换刀机构,由于动作可重叠、运动规律可选择、几乎无定位误差以及没有中间环节的控制,具有更高的可靠性与较高的自动换刀速度，但是凸轮分度机构工作曲面复杂,在设计和制造上有很大难度，要实现凸轮式atc的国产化，解决该凸轮的设计和加工是关键；(2)根据高速加工中心的结构特点设置新型的刀库和换刀机构的位置，如采用刀库布置在主轴周围的转盘方式，这样刀库自身相当于机械手，通过刀库拔插刀并采用顺序换刀，使机床切屑到切屑换刀时间较短或刀库布置在主轴的周围，但采用每把刀有一个机械手的方式使换刀几乎没有时间的损失并可以采用任意选刀的方式；(3)考虑到高速加工中心在结构上已和传统的加工中心不同，以刀具运动进给为主，减小运动件的设计质量可以大幅提高自动换刀装置的换刀时间，hsk刀柄质量轻、拔插刀行程短，因此快速自动换刀装置采用hsk空心短锥柄刀可以使其速度提高；(4)除了在传统的自动换刀装置上改进以提高换刀速度外，还可以通过新型的换刀机构实现快速换刀，如采用多主轴换刀是快速换刀的一个发展趋势。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种基于凸轮机构换刀的盘形刀库，用以减小换刀时间，提高加工中心的生产效率。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种基于凸轮机构换刀的盘形刀库，包括工作台，所述工作台上设置有第一支架和第二支架，所述第一支架上设置有盘形壳体，所述盘形壳体的底部内侧设置有第一电机和端轴，第一电机的输出轴上设置有第一外齿盘，盘形壳体内的端轴上转动设置有外轮廓为圆形的刀库支架，所述刀库支架靠近其外轮廓处均布有多个刀套支架，每个刀套支架上均铰接有刀套，刀套的侧部抵靠在盘形壳体的内侧，刀库支架的外侧设置有与第一外齿盘啮合的第二外齿盘，盘形壳体的底部外侧设置有刀库箱体，所述刀库箱体内设置有换刀机构，盘形壳体的侧部设置有刀库出口，所述刀库出口安装有用于控制刀套状态的限位机构。

本实用新型的技术方案，还具有以下特点：

所述换刀机构包含底座，所述底座上设置有支撑轴，所述支撑轴上转动设置有转盘，所述转盘上设置有大齿轮圈，转盘的一端面上设置有椭圆形的偏心槽，偏心槽内设置有摆件，所述摆件的一端转动套设在支撑轴上，另一端铰接有摆臂；

换刀轴，换刀轴通过轴承设置在刀库箱内，换刀轴上转动设置有拨环，拨环与摆臂连接，换刀轴的轴向均布有多个辊子，转盘的侧部设置有轨道，转盘转动时，轨道与所述辊子传动配合，换刀轴的下端设置有机械臂，机械臂的两端设置有机械抓；

第二电机，所述第二电机的输出轴上连接有第一涡轮，第一涡轮的下方啮合有第二涡轮，第二涡轮的转轴上设置有与大齿轮圈啮合的小齿轮。

所述限位机构包括限位块和底板，限位块的前端形状与盘形壳体的形状相匹配，限位块的侧部设置有一对耳板，该对耳板之间设置有支撑轴，支撑轴上转动套装有棍子和连接件，连接件与外界的往复驱动装置连接；底板的中部设置有通孔，底板上设置有滑坡，滑坡的侧部设置有限制所述棍子运动轨迹的弧形轨道。

所述换刀轴的下端设置有刀臂支架，所述机械臂安装在所述刀臂支架上。

所述第一支架上设置有第一盘形壳体支架，所述盘形壳体安装通过第一盘形壳体支架安装在第一支架上。

所述第二支架上设置有第二盘形壳体支架，所述盘形壳体安装通过第二盘形壳体支架安装在第二支架上。

所述工作台上设置有多个平行的槽，每个槽内均布有多个螺纹孔，所述第一支架和第二支架的底部设置有连接板，所述连接板上均布有多个安装孔。

所述第一盘形壳体支架和第二盘形壳体支架均为桁架架构。

所述第一盘形壳体支架和第二盘形壳体支架的侧部设置有与盘形壳体外轮廓相匹配的弧形面。

所述换刀轴的上端设置有防尘盖。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的基于凸轮机构换刀的盘形刀库，不仅具有换刀时间短、刀具重复定位精度高、刀具储存量足够、刀库占地面积小以及安全可靠优点，还具有经济实用、结构简单、便于操作和维护、能够独立快速完成实心卷筒位置调换的特点。

附图说明

图1是本实用新型的一种基于凸轮机构换刀的盘形刀库的立体图；

图2是1的后视图；

图3是图1中换刀机构的结构示意图；

图4是图1中限位机构的装配图；

图5是图3的局部放大图。

图中，1.工作台，2.换刀轴，3.第二支架，4.第二槽体，5.机械臂，6.刀套，7.刀套支架，8.第二盘形壳体支架，9.刀库支架；10.第一外齿盘；11.第二外齿盘；12.盘形壳体；13.第一盘形壳体支架；14.第一支架，15.第一电机，16.第二电机，17.倒库箱，18.刀臂支架，19.拨环，20.辊子，21.轴承，22.防尘盖，23.第二涡轮，24.滑坡，25.第一涡轮，26.小齿轮，27.摆件，28.底座，29.大齿轮圈，30.转盘，31.摆臂，32.底板，33.耳板，34.棍子，35.连接件。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步地详细说明。

如图1和图2所示，本实用新型的一种基于凸轮机构换刀的盘形刀库，包括工作台1，工作台1上设置有第一支架14和第二支架3，第一支架14上设置有盘形壳体12，盘形壳体12的底部内侧设置有第一电机15和端轴，第一电机15的输出轴上设置有第一外齿盘10，盘形壳体12内的端轴上转动设置有外轮廓为圆形的刀库支架9，刀库支架9靠近其外轮廓处均布有30个刀套支架7，每个刀套支架7上均铰接有刀套6，刀套6的侧部抵靠在盘形壳体12的内侧，刀库支架9的外侧设置有与第一外齿盘10啮合的第二外齿盘11，盘形壳体12的底部外侧设置有刀库箱体17，刀库箱体17内设置有换刀机构，盘形壳体12的侧部设置有刀库出口。

本实用新型的基于凸轮机构换刀的盘形刀库可储存30个刀具，可通过控制第一电机15的偏转角度来实现更换刀具，即第一电机15启动，通过第一外齿轮10带动第二外齿轮11转动来精准的实现目标刀具的更换。不换刀时限位机构位于刀库出口内用以填补此处形成的空缺，起到防止刀套6落下的作用；换刀时限位机构会在驱动机构的作用下向上移动，脱离刀库出口的区域，使刀套6在重力的作用下向下转动90°，之后通过机械臂5将其内的刀具夹住取出即可。

如图3所示，本实用新型的基于凸轮机构换刀的盘形刀库中的换刀机构包含底座28、换刀轴2和第二电机16，底座28上设置有支撑轴，支撑轴上转动设置有转盘30，转盘30上设置有大齿轮圈29，转盘30的一端面上设置有椭圆形的偏心槽，偏心槽内设置有摆件27，摆件27的一端转动套设在支撑轴上，另一端铰接有摆臂31；换刀轴2通过轴承24设置在刀库箱17内，换刀轴2上转动设置有拨环19，拨环19与摆臂31连接，换刀轴2的轴向均布有多个辊子20，转盘30的侧部设置有轨道，转盘30转动时，轨道与所述辊子20传动配合，换刀轴2的下端设置有机械臂5)，机械臂5的两端设置有机械抓，分别用于夹紧更换盘形壳体12内的刀具和机床主轴上的刀具；第二电机16的输出轴上连接有第一涡轮25，第一涡轮25的下方啮合有第二涡轮23，第二涡轮23的转轴上设置有与大齿轮圈29啮合的小齿轮26。

换刀时，先启动第二电机16，第一涡轮25带动第二涡轮23旋转，第二涡轮23带动小齿轮26转动，小齿轮26带动大齿轮圈29转动，进而实现转盘30转动，此时在偏心槽的限制下，摆臂31带动换刀轴2下移完成取刀，之后在转盘30的侧部的轨道作用下，辊子20被下压，使换刀轴2完成180°转动，再之后在偏心槽的限制下，摆臂31带动换刀轴上移将更换的刀具入库，取出的刀具安装在机床的主轴上，完成更换。

本实用新型的基于凸轮机构换刀的盘形刀库中换刀轴2的上端设置有防尘盖22，用以防止碎屑进入内部。

如图4和图5所示，限位机构包括限位块37和底板32，限位块37的前端形状与盘形壳体12的形状相匹配，限位块37的侧部设置有一对耳板33，该对耳板33之间设置有支撑轴36，支撑轴36上转动套装有棍子34和连接件35，连接件35与外界的往复驱动装置连接；底板32的中部设置有通孔，底板32上设置有滑坡24，滑坡24的侧部设置有限制所述棍子34运动轨迹的弧形轨道。

在外界的往复驱动装置的驱动下，限位块37侧部的棍子34在滑坡24的弧形轨道中向上滑动时，离开刀库出口，此时刀库出口出的刀套6会在自身重力作用下向下转动90°，从底板的通孔中深处，以便进行更换刀具；限位块37侧部的棍子在滑坡24的弧形轨道中向下滑动时，重新回到刀库出口，此时刀库出口出的刀套在限位块的作用下向上转动90°，重新回到刀库支架9上。

如图1所示，本实用新型的基于凸轮机构换刀的盘形刀库中，第一支架14上设置有第一盘形壳体13支架，盘形壳体12通过第一盘形壳体支架13安装在第一支架上；第二支架3上设置有第二盘形壳体支架8，盘形壳体12通过第二盘形壳体支架8安装在第二支架上。

本实用新型的基于凸轮机构换刀的盘形刀库中工作台11上设置有多个平行的槽，每个槽内均布有多个螺纹孔，第一支架14和第二支架3的底部设置有连接板，连接板上均布有多个安装孔，可根据需求用来调节第一支架14和第二支架3之间的距离。

如图2所示，本实用新型的基于凸轮机构换刀的盘形刀库中第一盘形壳体支架13和第二盘形壳体支架8均为桁架架构，结构较为稳定。

本实用新型的基于凸轮机构换刀的盘形刀库中第一盘形壳体支架13和第二盘形壳体支架8的侧部设置有与盘形壳体12外轮廓相匹配的弧形面，安装盘形壳体12时能够形成良好的过渡，确保其工作时更加稳定性。

因此，本实用新型的基于凸轮机构换刀的盘形刀库，不仅具有换刀时间短、刀具重复定位精度高、刀具储存量足够、刀库占地面积小以及安全可靠优点，还具有经济实用、结构简单、便于操作和维护、能够独立快速完成实心卷筒位置调换的特点。