一种基于多点独立控制的砂轮组及冷却组件同步快换系统的制作方法

本发明涉机床砂轮组及冷却组件同步快换系统领域，尤其涉及一种基于多点独立控制的砂轮组及冷却组件同步快换系统。

背景技术：

由于刀具磨削时发热量大，对砂轮和刀具的冷却压力和流量要求非常高，现有的砂轮组和冷却组件是只更换砂轮组，由于砂轮直径和种类发生变化，原有冷却组件的出液管无法兼顾新的磨削位置，需要手动调节出液管位置，否则因为冷却不充分，容易导致刀具磨削时烧伤、裂纹及断裂等工况发生。

技术实现要素：

本发明提供一种基于多点独立控制的砂轮组及冷却组件同步快换系统，以克服上述技术问题。

本发明提供一种基于多点独立控制的砂轮组及冷却组件同步快换系统，其特征在于，包括：多组同步快换单元、冷却组件固定装置、主轴头、检测开关和驱动组件；

所述同步快换单元包括：冷却组件、固定有砂轮的刀柄、支撑所述刀柄和所述冷却组件的支撑组件；所述冷却组件固定装置连接所述冷却组件；所述主轴头连接固定有砂轮的刀柄；所述检测开关用于检测所述支撑组件是否有所述刀柄和所述冷却组件；所述驱动组件驱动所述多组同步快换单元运动，所述驱动组件包括气缸伺服电机和转台；所述多组同步快换单元与所述转台固定连接；所述冷却组件固定装置位于所述主轴头上方；

所述气缸驱动所述转台直线运动至所述主轴头和所述冷却组件前方；所述伺服电机驱动所述转台将固定有所述刀柄和所述冷却组件的支撑组件旋转至所述主轴和所述冷却组件前方；所述冷却组件固定装置与所述主轴头运动至所述同步快换单元，所述主轴朝向所述刀柄，所述冷却组件固定装置朝向所述冷却组件，所述主轴头和所述冷却组件对所述刀柄和所述冷却组件进行同步快速抓取。

进一步地，所述冷却组件固定装置设置有与所述冷却组件连接的定位拉钉和第一出液口；所述冷却组件固定于所述冷却组件固定装置的一端设置有进液口、容纳所述定位拉钉的定位拉钉容纳孔；所述进液口与所述第一出液口匹配；

所述进液口与设置在所述冷却组件上的两相对侧壁上的第二出液口连通，所述第二出液口连接有用于向所述砂轮喷冷却液的出液管。

进一步地，所述支撑组件设置有向上开口的环形容纳槽和连接所述冷却组件的连接组件；所述环形容纳槽用于支撑所述刀柄。

进一步地，所述连接组件包括导向槽、导向杆和支撑立杆；

所述导向槽设置在支撑横杆的两端，所述支撑横杆设置在所述冷却组件固定于所述冷却组件固定装置的一端；

所述导向杆固定于所述环形容纳槽的开口端相对侧，与所述导向槽卡合；

所述支撑立杆与所述导向杆固定连接，所述支撑立杆设置于所述导向杆内侧，所述支撑立杆与所述支撑冷却组件的接触连接。

进一步地，所述冷却组件固定于所述冷却组件固定装置的一端还设置有与所述定位拉钉紧锁的第一紧锁装置。

进一步地，所述第一紧锁装置包括第一弹簧、第一滚珠和容纳所述第一弹簧、第一滚珠的第一容纳孔，所述第一容纳孔设置于支撑横杆内，所述支撑横杆的轴线与所述定位拉钉的轴线垂直；所述第一弹簧一端与所述第一容纳孔内壁固定连接，所述第一弹簧另一端与所述第一滚珠固定连接，所述第一弹簧带动所述第一滚珠在所述第一容纳孔内滑动；所述定位拉钉容纳孔的轴线与置于所述环形容纳槽上的所述刀柄轴线平行。

进一步地，所述环形容纳槽的开口端相对内侧壁分别设置有与所述刀柄紧锁的第二紧锁装置。

进一步地，所述第二紧锁装置设置于所述环形容纳槽的开口端相对侧，包括：第二滚珠和第二弹簧、容纳所述第二滚珠和第二弹簧的第二容纳孔；

所述第二弹簧一端与所述第二容纳孔内壁固定连接，所述第二弹簧另一端与所述第二滚珠固定连接，所述第二弹簧带动所述第二滚珠在所述第二容纳孔内滑动。

进一步地，所述定位拉钉侧壁设置有环形凹槽；所述定位拉钉插入所述定位拉钉容纳孔时，所述第一滚珠卡入所述环形凹槽。

进一步地，所述出液管为可弯折软管；

所述第一出液口与所述进液口接触处设置有防止所述冷却液流出的密封胶圈；

所述气缸端部固定有用检测所述同步快换单元是否有所述冷却组件和所述刀柄的检测开关；

所述冷却组件靠近所述砂轮的侧壁设置有备用第二出液口。

本发明即可满足工件加工使用需求，免除频繁更换砂轮组。采用弹簧配合滚珠的定位方式，实现冷却组件的简单快速定位，结构简单维修综合成本低，维修时间短，可使企业快速恢复生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的冷却组件固定装置和所述主轴头上安装冷却组件和刀柄时的整体结构示意图；

图2为本发明的冷却组件固定装置和所述主轴头上未安装冷却组件和刀柄时的整体结构示意图；

图3为图2中b的放大示意图；

图4为图1中a的放大示意图；

图5为本发明的同步快换单元结构示意图；

图6为本发明的同步快换单元的结构示意图的另一视角；

图7为本发明的冷却组件的顶部剖视图；

图8为本发明的第二紧锁装置的顶部剖视图；

图9为本发明的第一紧锁装置的顶部剖视图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

本发明提供一种基于多点独立控制的砂轮组及冷却组件同步快换系统，其特征在于，包括：如图1和图2所示，多组同步快换单元、冷却组件固定装置2、主轴头1、检测开关8和驱动组件；

所述同步快换单元包括：冷却组件3、固定有砂轮6的刀柄5、支撑所述刀柄5和所述冷却组件3的支撑组件4；所述冷却组件固定装置2连接所述冷却组件；所述主轴头1连接固定有砂轮6的刀柄5；所述检测开关8用于检测所述支撑组件4是否有所述刀柄5和所述冷却组件3；所述驱动组件驱动所述多组同步快换单元运动，所述驱动组件包括气缸9、伺服电机11和转台10；所述多组同步快换单元与所述转台10固定连接；所述冷却组件固定装置2位于所述主轴头1上方；

所述气缸9驱动所述转台10直线运动至所述主轴头1和所述冷却组件3前方；所述伺服电机11驱动所述转台10将固定有所述刀柄5和所述冷却组件3的支撑组件4旋转至所述主轴1和所述冷却组件3前方；所述冷却组件固定装置2与所述主轴头1同步运动至所述同步快换单元，所述主轴1朝向所述刀柄5，所述冷却组件固定装置2朝向所述冷却组件3，所述主轴头1和所述冷却组件3对所述刀柄5和所述冷却组件3进行同步快速抓取。

如图3所示所述冷却组件固定装置2设置有与所述冷却组件3连接的定位拉钉2-1和第一出液口2-2；所述冷却组件3固定于所述冷却组件固定装置2的一端设置有进液口3-1、容纳所述定位拉钉2-1的定位拉钉容纳孔3-2；所述进液口3-1与所述第一出液口2-2匹配；

如图7所示所述进液口3-1与设置在所述冷却组件3上的两相对侧壁上的第二出液口3-3连通，所述第二出液口3-3连接有用于向所述砂轮6喷冷却液的出液管3-6。本实施例中所述同步快换单元为八组，因此，所述冷却组件3为八个，固定有砂轮6的刀柄8也为八个，每一个冷却组件3包括一个刀柄8，当工作时，所述冷却组件固定装置2和所述主轴头1同时对所述冷却组件3和所述刀柄8进行抓取，所述出液管3-6为三对，每对的两个出液管3-6相对设置于所述冷却组件3的相对侧壁上。

进一步地，为了使更换下来的刀柄5能够有固定的位置，如图4和图5所示所述支撑组件4设置有向上开口的环形容纳槽4-1和连接所述冷却组件3的连接组件，连接组件设置于所述环形容纳槽4-1正上方；所述环形容纳槽4-1用于支撑所述刀柄5。

进一步地，为了使所述冷却组件3能够沿竖直方向从所述连接组件脱出，所述连接组件包括导向槽3-4、导向杆4-4和支撑立杆4-3；

所述导向槽3-4设置在支撑横杆3-5的两端，所述支撑横杆3-5设置在所述冷却组件3固定于所述冷却组件固定装置2的一端；

所述导向杆4-4固定于所述环形容纳槽4-1的开口端相对侧，与所述导向槽3-4卡合，所述支撑立杆4-3与所述导向杆4-4固定连接，所述支撑立杆4-3设置于所述导向杆4-4内侧，所述支撑立杆4-3与所述支撑冷却组件3的接触连接；两个所述导向槽3-4连线的中点与所述环形容纳槽4-1的圆心在同一竖直线上，以保证所述冷却组件3和所述刀柄同步脱离所述支撑组件4；

进一步地，所述冷却组件3固定于所述冷却组件固定装置2的一端还设置有与所述定位拉钉2-1紧锁的第一紧锁装置。所述第一紧锁装置包括第一弹簧3-3-1、第一滚珠3-3-2和容纳所述第一弹簧3-3-1、第一滚珠3-3-2的第一容纳孔，所述第一容纳孔设置于支撑横杆3-5内，所述支撑横杆3-5的轴线与所述定位拉钉2-1的轴线垂直；如图9所示所述第一弹簧3-3-1一端与所述第一容纳孔内壁固定连接，所述第一弹簧3-3-1另一端与所述第一滚珠3-3-2固定连接，所述第一弹簧3-3-1带动所述第一滚珠3-3-2在所述第一容纳孔内滑动；所述定位拉钉容纳孔3-2的轴线与置于所述环形容纳槽4-1上的所述刀柄5轴线平行。

本实施例中所述支撑横杆3-5内相对设置两个第一容纳孔，所述定位拉钉容纳孔3-2为圆柱形孔洞，每个第一容纳孔内均设置有一个第一弹簧3-3-1和一个第一滚珠3-3-2，自然状态下，两个第一滚珠3-3-2的间距小于所述定位拉钉容纳孔3-2的直径，当所述定位拉钉2-1插入所述定位拉钉容纳孔3-2后，所述第一滚珠3-3-2通过所述第一弹簧3-3-1的挤压，对所述定位拉钉2-1进行紧锁。

进一步地，所述环形容纳槽4-1的开口端相对内侧壁分别设置有与所述刀柄5紧锁的第二紧锁装置。如图8所示所述第二紧锁装置设置于所述环形容纳槽4-1的开口端相对侧，包括：第二滚珠4-2和第二弹簧4-5、容纳所述第二滚珠4-2和第二弹簧4-5的第二容纳孔；

所述第二弹簧4-5为硬质弹簧，所述第二弹簧4-5一端与所述第二容纳孔内壁固定连接，所述第二弹簧4-5另一端与所述第二滚珠4-2固定连接，所述第二弹簧4-5带动所述第二滚珠4-2在所述第二容纳孔内滑动。

所述第二弹簧4-5的自然长度与所述第二滚珠4-2的直径长度之和大于所述第二容纳孔长度；所述刀柄5置于所述环形容纳槽4-1上时，相对设置的第二滚珠4-2间距小于所述刀柄5的直径长度；所述刀柄5通过挤压两侧的第一滚珠4-2，进而使所述第一弹簧4-5收缩至所述第一容纳孔内，当所述刀柄5与所述环形容纳槽4-1的最低位置接触时，所述第一弹簧4-5推动所述第一滚珠4-2移出所述第一容纳孔，进而实现对所述刀柄5的固定。

进一步地，所述定位拉钉2-1侧壁设置有环形凹槽2-1-1；所述定位拉钉2-1插入所述定位拉钉容纳孔3-2时，所述第一滚珠3-3-2卡入所述环形凹槽2-1-1，实现对所述定位拉钉2-1的进一步紧锁。

进一步地，所述出液管3-6为可弯折软管，可实现所述出液管3-6的出液口对砂轮6的不同加工点进行对准，每一个冷却组件3上的出液管3-6的长度和弯折程度均不同，以减少对不同加工点冷却时，需要每次对出液管3-6进行调整；

所述第一出液口2-2与所述进液口3-1接触处设置有防止所述冷却液流出的密封胶圈；如图2所示，所述气缸9端部固定有用检测所述同步快换单元是否有所述冷却组件3和所述刀柄5的检测开关8，采用气缸9驱动转台10做靠近主轴求和远离主轴1的直线运动，节省了成本，通过所述检测开关8对所述冷却组件3和所述刀柄5的检测，可使所述气缸9避免转动到没有冷却组件3和所述刀柄5的支撑组件4处。如图6及图7所示所述冷却组件3靠近所述砂轮6的侧壁设置有备用第二出液口3-8。

工作工程为：当所述冷却组件固定装置2和所述主轴头1未安装冷却组件3和刀柄5时，所述冷却组件固定装置2和所述主轴头1同步移动到所述转台10处，并停在其中一组同步快换单元正前方，移动至述刀柄5和所述冷却组件3正前方，并对所述刀柄5和所述冷却组件3进行同步抓取，抓取完成后，所述冷却组件固定装置2和所述主轴头1同步向上移动，直至所述刀柄5和所述冷却组件3脱出所述支撑组件4，再向后运动至待加工工件处进行加工。

当所述冷却组件固定装置2和所述主轴头1上安装冷却组件3和刀柄5时，所述冷却组件固定装置2和所述主轴头1同步移动到所述支撑组件4正上方，并向下运动，使所述刀柄5和所述冷却组件3巨固定于所述支撑组件4上，然后向后运动，使所述冷却组件固定装置2和所述主轴头1均与所述刀柄5和所述冷却组件3脱离。

本发明的有益效果如下：

1、和手动更换砂轮组比较：

由于每组砂轮组的砂轮尺寸和规格不同，冷却管的冷却位置也不同，每次手动更换砂轮组后，都要手动调整冷却管位置，操作工需要手动拆装工装，耗时长，操作工长时间工作，容易产生疲劳，有安全隐患。

采用快换刀柄形式，通过快换系统，可实现15秒左右的更换时间，极大的提高更换效率。

2、和砂轮库自动更换砂轮组比较：

通过快换系统，自动更换砂轮组，但冷却管的冷却位置仍需手动调整，同样耗费人力物力。

采用砂轮组和冷却组件同步更换系统，避免手动操作，提高效率，消除安全隐患。充分利用机床直线轴，定位准，速度快，稳定性高等优点。

3、和砂轮库自动更换砂轮组和冷却组件比较：

可以自动更换砂轮组及冷却单元，但冷却功能过于简单，主要分为两种。一种是单点控制，多根冷却管只能全开或全闭，冷却压力和流量被分配，另一种是多点控制，由于结构限制，最多只能做到两点控制。只能满足两片砂轮的砂轮组。冷却组件采用气动/油压卡扣方式定位，结构复杂，需要气动或油压的动力控制，成本高，售后维修复杂。冷却组件的密封形式采用端面金属贴合挤压的方式，对金属面加工的精度和粗糙度要求非常高，对贴合位置的要求非常准确，而且调整过程非常繁琐。

通过修改内部管道结构，并增加控制阀，实现三点控制，能满足三片砂轮的砂轮组，提高砂轮组的装载量，减少砂轮组频繁更换的次数，提高加工效率。并且预留多位置冷却孔，可以通过拆装密封堵，进行冷却管数量和位置的调整和扩展。冷却组件采用弹簧配合滚珠的方式进行冷却组件的定位，滚珠通过弹簧的作用力，顶住定位拉钉的凹槽内，防止冷却组件脱落，弹簧的力量通过扭动螺纹可以调节，结构简单，易于维修。冷却组件入口采用密封圈的方式，在冷却接头上套密封圈，当冷却接头插入冷却组件时，密封圈被压紧，实现密封，只对密封局部位置有粗糙度要求，降低加工时间和成本，而且密封圈具有弹力，无需调整准确位置。

施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。