一种五轴机床用超精密数控合金刀具的制作方法

1.本发明涉及数控加工技术领域，具体为一种五轴机床用超精密数控合金刀具。


背景技术：

2.五轴机床为了提高加工效率，一般都会采用刀库进行快速换刀，其中有一种盘式刀库，其主要是通过气压或液压推动杆件松开或撑大夹紧装置，使夹紧装置将刀具夹紧，然后通过齿轮传动，使盘式刀库在程序控制下，将需要用的刀具转动到加工区，并通过程序控制气压或液压，推动内部主轴的连接件，与夹紧装置二次夹紧，使主轴能带动夹紧装置和刀具同步转动。
3.在这一过程中，为了保证连接件或夹紧装置杆件的位移量，程序控制输入的气体或液压油的量始终保持不变，达到完全夹紧得目的，或者在各部件回程分离时，保证位移量保持不变，避免各部件无法彻底分离得问题，但是在刀库的运转过程中，往往物料加工时的反作用力将被各部件吸收，长时间的运转下，使得夹紧装置的杆件或弹簧等发生形变，使得夹紧装置不能对刀具进行完全夹紧，导致刀具松动，无法完成有效的机床加工，同时气压或液压在推动连接件进行长时间的往复运动后，承载压力的腔体内壁将出现磨损，导致摩擦力增大，在程序控制的气体和液压油总量不变的情况下，压力将被摩擦力消耗一部分，这使得输出压力减小，导致主轴连接件的位移量减小，出现夹紧装置松动不完全、连接件与夹紧装置配合不完全、连接件回复量不足的问题。


技术实现要素：

4.针对背景技术中提出的现有盘式刀库在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种五轴机床用超精密数控合金刀具，具备压力输入降低时气囊层将膨胀形变、减小腔内的容量而提高输入压力、对位移量提供初步的补偿、压力输入持续降低时使铰接杆转动量增大、铰接杆底部的补偿磁铁ⅱ与补偿磁铁ⅰ的相对面积增大、两个磁铁的互斥力不断增大而对输入压力进行补偿、使斥力对位移量进行充分的补偿、弹簧弹力减弱时克服补偿磁铁的力的能力减弱、顶杆的位移量增大、螺杆受挤压而转动位移、弹簧扭转压缩提高弹力的优点，解决了上述背景技术中提出弹簧形变、磨损导致输入压力减小的技术问题。
5.本发明提供如下技术方案：一种五轴机床用超精密数控合金刀具，包括刀库座，所述刀库座的一端固定连接有动力座，所述动力座的外侧设有刀具盘，所述动力座的中部活动套接有主轴，所述主轴的内腔中部固定套接有液压总成，所述主轴的两端活动套接有对称的滑杆，所述滑杆呈齿轮状，啮合在主轴内，所述滑杆正对液压总成的一端固定连接有活塞杆，所述活塞杆的一端固定连接有活塞，所述活塞的两端均固定连接有气囊层，所述活塞的两端均铰接有均布的铰接杆，所述铰接杆上缠绕有扭簧，所述铰接杆的底部固定连接有补偿磁铁ⅱ，所述铰接杆上固定连接有翻板，所述气囊层活动套接在铰接杆、翻板上，所述主轴的内腔通过活塞分为靠近液压总成的进程腔和远离液压总成的回程腔，所述主轴的内腔壁固定套接有对称的补偿磁铁ⅰ，所述补偿磁铁ⅰ靠近滑杆，所述补偿磁铁ⅱ的外侧与补
偿磁铁ⅰ正对主轴内腔的一侧互斥。
6.优选的，所述动力座的顶部固定套接有电机，所述电机的输出端固定连接有传动齿轮，所述传动齿轮啮合有齿轮盘，所述齿轮盘的外侧与刀具盘的内侧中部固定连接。
7.优选的，所述动力座的一端活动套接有对称的定位杆，所述定位杆的底部固定连接有磁吸板，所述磁吸板的底部带有磁性。
8.优选的，所述滑杆的一端固定连接有外接板，其中一个所述外接板的一端顶部与磁吸板的底部一端贴合，且中部固定连接有三角杆，另一个所述外接板的中部固定连接有三个呈一百二十度分布的顶杆，所述三角杆的外形呈三角体，所述三个顶杆位于三角杆的三角形范围内，所述顶杆的长度值大于往复杆向刀具座移动的可行进量。
9.优选的，所述刀具盘的内侧固定连接有均布的插接筒，所述刀具盘的斜边上活动套接有均布的夹刀座。
10.优选的，所述夹刀座的一端中心开设有三角孔，所述夹刀座内活动套接有均布的扣合夹具，所述夹刀座内活动套接有往复杆，所述扣合夹具位于往复杆的外侧，所述往复杆的一端外侧与扣合夹具相适配，所述往复杆上开设有收纳扣合夹具的凹槽，所述往复杆的上固定连接有限位块，所述夹刀座内开设有用于限位块移动的槽。
11.优选的，所述往复杆内开设有活动孔，所述活动孔内开设有螺纹槽道，所述螺纹槽道内啮合有螺杆，所述螺杆的一端固定连接有弹簧，所述弹簧的一端与夹刀座的内腔壁固定连接。
12.优选的，所述夹刀座内活动套接有刀具座，所述刀具座的一端与扣合夹具相适配，所述刀具座内开设有活动腔，所述活动腔的中部固定连接有中心杆，所述中心杆插入活动孔内。
13.本发明具备以下有益效果：1、本发明在液压总成输入的液压减小导致三角杆或顶杆的进程量（回程量）略微减小时，液压对翻板的压力也将减小，使铰接杆上的扭簧带动铰接杆转动，并带动翻板向外侧扩张，增大气囊层的体积，使进程腔（回程腔）的容腔减小，从而使其内的液压增大，直至液压力与扭簧的弹力平衡，在此过程中，输入的液压油体积不变，从而使三角杆或顶杆获得额外的进程量（回程量）补偿，避免三角杆或顶杆的进程量（回程量）减小导致三角杆无法插入三角孔带动夹刀座转动或顶杆无法将往复杆挤压到位，使得扣合夹具无法与刀具座正常分离的问题（三角杆和顶杆无法脱离三角孔导致刀具盘无法正常转动以及顶杆回程量减小导致往复杆复位失败，使得扣合夹具无法正常打开与刀具座进行夹紧的问题。
14.2、本发明在液压总成输入的液压持续减小，气囊层的膨胀无法满足进程量（回程量）的补偿时，转动的铰接杆底部的补偿磁铁ⅱ，将与补偿磁铁ⅰ的相对面积不断增大，使得补偿磁铁ⅱ与补偿磁铁ⅰ发生互斥反应，从而使补偿磁铁ⅱ通过补偿磁铁ⅰ推动活塞进行额外的位移，对进程量（回程量）进行足够的补偿。
15.3、本发明通过将顶杆的长度延长，使顶杆在挤压往复杆时，将使螺杆的一端完全与刀具座中心杆的相对端贴合，此时正常状态下的弹簧的弹力抵消补偿磁铁ⅱ提供的部分力，而保持往复杆不会过度位移，当弹簧发生弹力减小的问题时，其抵消补偿磁铁ⅱ提供的力的能力减弱，从而使顶杆推动往复杆继续移动，使螺杆挤压中心杆，使螺杆在活动孔的螺纹槽中发生转动，向弹簧的方向位移，从而使弹簧扭转压缩，被再次压紧，提高弹簧的弹力，
避免了弹簧弹力减弱使往复杆的位置出现变动，导致扣合夹具无法正常开启扣合刀具座的问题。
附图说明
16.图1为传统立体结构示意图；图2为本发明刀具盘内部结构分布示意图；图3为本发明齿轮盘结构示意图；图4为本发明动力座结构示意图；图5为本发明主轴结构示意图；图6为本发明铰接杆结构示意图；图7为本发明夹刀座结构示意图；图8为本发明往复杆结构示意图。
17.图中：1、刀库座；2、动力座；3、刀具盘；301、插接筒；4、齿轮盘；5、电机；6、传动齿轮；7、主轴；8、定位杆；9、磁吸板；10、液压总成；11、滑杆；12、外接板；13、活塞杆；14、活塞；15、气囊层；16、补偿磁铁ⅰ；17、三角杆；18、顶杆；19、进程腔；20、回程腔；21、铰接杆；211、补偿磁铁ⅱ；22、翻板；23、夹刀座；24、三角孔；25、往复杆；251、限位块；26、活动孔；27、螺杆；28、弹簧；29、扣合夹具；30、刀具座；31、活动腔；32、中心杆。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
19.请参阅图1至图3，一种五轴机床用超精密数控合金刀具，包括刀库座1，刀库座1的一端固定连接有动力座2，动力座2的顶部固定套接有电机5，电机5的输出端固定连接有传动齿轮6，传动齿轮6啮合有齿轮盘4，齿轮盘4的外侧固定连接有刀具盘3，使程序能通过直接控制电机5，使电机5通过传动齿轮6啮合齿轮盘4，带动刀具盘3进行转动，完成换刀加工的目的。
20.参阅图1至图5，动力座2和刀具盘3均呈八边形，增加刀库的存刀量，动力座2的中部活动套接有主轴7，主轴7通过现有的传动装置进行转动，动力座2的一端活动套接有对称的定位杆8，定位杆8的底部固定连接有磁吸板9，磁吸板9的底部带有磁性，使磁吸板9能在外接板12的推动以及吸引下，带动定位杆8进行往复移动，使定位杆8能插入插接筒301内对刀具盘3进行定位，当定位杆8离开插接筒301时，刀具盘3能失去限制进行转动。
21.参阅图4至图5，主轴7的内腔中部固定套接有液压总成10，主轴7的两端活动套接有对称的滑杆11，滑杆11呈齿轮状，啮合在主轴7内，使主轴7在转动时，能通过滑杆11带动外接板12进行同步转动，滑杆11的一端固定连接有外接板12，外接板12的直径值大于主轴7的直径值，其中一个外接板12的一端顶部与磁吸板9的底部一端贴合，且中部固定连接有三角杆17，三角杆17的外形呈三角体，使三角杆17在插入三角孔24内后，能通过三角孔24带动夹刀座23进行同步转动，另一个外接板12的中部固定连接有三个呈一百二十度分布的顶杆
18，三个顶杆18位于三角杆17的三角形范围内，使顶杆18在插入三角孔24后，能准确的抵在往复杆25的一端上，顶杆18的长度值大于往复杆25向刀具座30移动的可行进量，使顶杆18在挤压往复杆25时，将使螺杆27的一端完全与刀具座30中心杆32的相对端贴合，此时正常状态下的弹簧28的弹力抵消补偿磁铁ⅱ211提供的部分力，而保持往复杆25不会过度位移，当弹簧28发生弹力减小的问题时，其抵消补偿磁铁ⅱ211提供的力的能力减弱，从而使顶杆18推动往复杆25继续移动，使螺杆27挤压中心杆32，使螺杆27在活动孔26的螺纹槽中发生转动，向弹簧28的方向位移，从而使弹簧28扭转压缩，被再次压紧，提高弹簧28的弹力，避免了弹簧28弹力减弱使往复杆25的位置出现变动，导致扣合夹具29无法正常开启扣合刀具座30的问题。
22.参阅图5至图6，滑杆11正对液压总成10的一端固定连接有活塞杆13，活塞杆13的一端固定连接有活塞14，活塞14的两端均固定连接有气囊层15，活塞14的两端均铰接有均布的铰接杆21，铰接杆21上缠绕有扭簧，铰接杆21的底部固定连接有补偿磁铁ⅱ211，铰接杆21上固定连接有翻板22，气囊层15活动套接在铰接杆21、翻板22上，当主轴7出现磨损等问题时，液压总成10在程序的控制下，输入的液压油总量依然保持不变，输入的液压油的压力将减小，此时翻板22向活塞14方向上的转动量将减小，使气囊层15的体积增大，使进程腔19（回程腔20）的容腔减小，使其内的液压油压力增大，使活塞14继续进行位移，直至液压油的压力与铰接杆21上的扭簧的弹力形成平衡。
23.参阅图5至图6，主轴7的内腔通过活塞14分为靠近液压总成10的进程腔19和远离液压总成10的回程腔20，主轴7的内腔壁固定套接有对称的补偿磁铁ⅰ16，补偿磁铁ⅰ16靠近滑杆11，补偿磁铁ⅱ211的外侧与补偿磁铁ⅰ16正对主轴7内腔的一侧互斥，当气囊层15涨大时，铰接杆21的转动，使得其底部的补偿磁铁ⅱ211与补偿磁铁ⅰ16的相对面积将不断增大，使补偿磁铁ⅱ211与补偿磁铁ⅰ16的斥力增大，使活塞14在斥力下继续进行位移的动作，从而使三角杆17始终有足够的位移量插入三角孔24（移出三角孔24），以及使顶杆18始终有足够的位移量挤压往复杆25进行足够的位移（顶杆18的回程量足够，不会阻碍往复杆25正常复位）。
24.参阅图2至图3，图7至图8，刀具盘3的内侧固定连接有均布的插接筒301，刀具盘3的斜边上活动套接有均布的夹刀座23，夹刀座23的一端中心开设有三角孔24，夹刀座23内活动套接有均布的扣合夹具29，夹刀座23内活动套接有往复杆25，扣合夹具29位于往复杆25的外侧，往复杆25的一端外侧与扣合夹具29相适配，往复杆25上开设有收纳扣合夹具29的凹槽，往复杆25的上固定连接有限位块251，夹刀座23内开设有用于限位块251移动的槽，使往复杆25受到限制，只能进行直线移动，不能进行转动，从而使螺杆27在挤压中心杆32时，螺杆27能够发生转动位移。
25.参阅图7至图8，往复杆25内开设有活动孔26，活动孔26内开设有螺纹槽道，螺纹槽道内啮合有螺杆27，螺杆27的一端固定连接有弹簧28，弹簧28的一端与夹刀座23的内腔壁固定连接，使螺杆27在发生转动位移时，其能对弹簧28施加扭转力，使弹簧28形变，并压缩弹簧28，使弹簧28的弹力增强。
26.参阅图7至图8，夹刀座23内活动套接有刀具座30，刀具座30的一端与扣合夹具29相适配，刀具座30内开设有活动腔31，活动腔31的中部固定连接有中心杆32，中心杆32插入活动孔26内。
27.本发明的使用方法（工作原理）如下：首先，将加工所需要的刀装入刀具座30中，使液压总成10在程序控制下向顶杆18方向上的进程腔19输入液压油，此时液压油将挤压气囊层15，使翻板22以铰接杆21为中心向活塞14的方向转动，使铰接杆21上的扭簧蓄能，而另一侧的翻板22将向远离活塞14的方向转动，使气囊层15涨大，此时液压油推动活塞14移动，使顶杆18插入位于同一侧的夹刀座23的三角孔24，使顶杆18挤压其内的往复杆25，使往复杆25向外侧移动，使弹簧28拉伸，当往复杆25停止移动时，扣合夹具29失去往复杆25的限制而向内转动，使顶部的空间变大，此时将刀具座30插入夹刀座23内，接着，液压总成10改变油路，向回程腔20输入液压油，此时回程腔20内的翻板22向活塞14的方向转动，使顶杆18复位，此时弹簧28通过螺杆27带动往复杆25复位，使往复杆25再次顶起扣合夹具29，使扣合夹具29与刀具座30挤压扣合，接着，重复上述动作，将所有刀具座30装在刀具盘3上；然后，程序控制电机5，使电机5通过传动齿轮6啮合齿轮盘4，使刀具盘3转动，直至需要使用的刀具到达待加工区时停止电机5，接着，液压总成10在程序控制下，向三角杆17一侧的进程腔19输入液压油，使活塞14带动三角杆17向同一侧的夹刀座23移动，同时外接板12挤压磁吸板9，使磁吸板9带动定位杆8向插接筒301的方向位移，当位移结束后，三角杆17插入夹刀座23的三角孔24内，定位杆8插入插接筒301内，然后，程序控制运转装置使主轴7转动，使主轴通过滑杆11、三角杆17，带动夹刀座23进行转动，使刀具座30上的加工刀进行加工转动，然后，当需要换不同的加工刀进行加工时，液压总成10在程序控制下向三角杆17一侧的回程腔20输入液压油，使活塞14复位，使三角杆17离开夹刀座23，磁吸板9在外接板12的吸力下带动定位杆8离开插接筒301，接着，电机5气动，使刀具盘3转动进行换刀；最后，当主轴7出现磨损等问题时，液压总成10在程序的控制下，输入的液压油总量依然保持不变，输入的液压油的压力将减小，此时翻板22向活塞14方向上的转动量将减小，使气囊层15的体积增大，使进程腔19（回程腔20）的容腔减小，使其内的液压油压力增大，使活塞14继续进行位移，直至液压油的压力与铰接杆21上的扭簧的弹力形成平衡，同时使铰接杆21底部的补偿磁铁ⅱ211与补偿磁铁ⅰ16的相对面积不断增大，使补偿磁铁ⅱ211与补偿磁铁ⅰ16的斥力增大，使活塞14在斥力下继续进行位移的动作，从而使三角杆17始终有足够的位移量插入三角孔24（移出三角孔24），以及使顶杆18始终有足够的位移量挤压往复杆25进行足够的位移（顶杆18的回程量足够，不会阻碍往复杆25正常复位），当弹簧28出现弹力减弱时，往复杆25向刀具座30的方向移动，此时扣合夹具29无法与刀具座30进行紧贴夹紧，当顶杆18再次挤压往复杆25使其移动时，弹簧28对补偿磁铁ⅱ211提供的力消减能力减弱，使往复杆25相对于往常进行更长的位移量，使螺杆27挤压中心杆32，使螺杆27在活动孔26内的螺纹槽中向顶杆18的方向转动位移，使弹簧28受力扭紧，并发生压缩，从而使弹簧28的弹力增大，当顶杆18撤去压力后，弹簧28将再次带动往复杆25完全复位，使扣合夹具29再次夹紧刀具座30。
28.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备
所固有的要素。
29.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。