专利名称：偏心轮、扭簧、曲线轴承、刀爪锁定作同步位移换刀机构的制作方法
技术领域：
偏心轮、扭簧、曲线轴承、刀爪锁定作同步位移换刀机构 技术领域
本实用新型涉及一种同步动作的换刀机构，尤其是一种结构简单，动作十 分平稳，且能够有效保证换刀过程安全的换刀机构。
技术背景
现有的数控加工中心用换刀机构，需要在换刀时进行原点的校正、扣刀角 度的检验和定位，上述步骤虽然可以保证动作的精准性和安全性，但是整个换 刀及检验的过程较为复杂，耗时较长，完成整个换刀动作大概需要9秒钟。除 此之外，在刀把与刀具的接触处一般不设锁刀装置，这样当刀具本身重量较大 或换刀速度较快时，有可能会因刀把承受不了较大的冲量而使刀具飞脱，造成 设备的损坏或技术人员的伤亡。
发明内容-
本实用新型是为了解决现有技术所存在的上述问题，提供一种结构简单， 动作平稳，换刀过程误差微小，并能保证整个动作过程安全的换刀机构。
本实用新型的技术解决方案是 一种偏心轮、扭簧、曲线轴承、刀爪锁定 作同步位移换刀机构，包括盘式刀库2，其特征在于机床床身l上固定连接 有固定板3，其上固定设置有动力装置4，动力装置4的输出端通过传动副14
与支撑在偏心轮心轴20上的偏心轮21相连，偏心轮心轴20的两端分别支撑在 固定板3和支架42上，偏心轮21与设置在摇摆支撑杆31上的单杆轴承17相 接触，摇摆支撑杆31的一端与盘式刀库2相连，另一端设置有轴32，轴32轴 承支撑在与机床床身1固定连接的支架42的端部，轴32上设置有预压扭簧33。
设置在盘式刀库2圆周边缘上的刀爪5由基块IO和其两侧的爪手11组成， 基块10的内部纵向设置有纵向弹簧6，纵向弹簧6的上端支撑有侧面开设凹槽 8的顶块7，顶块7的上端设置有触块9，与触块9位置相对应的撞块16固定 连接在刀库等距轴承调整座13上，设置在抓手11上且与凹槽8纵向位置相对 应的销柱12形状与凹槽8相配，刀爪5上远离抓刀端处设置有两端均与抓手 11相连的横向弹簧15。
所述的动力装置4为马达50，所述的传动副14由设置在马达50输出端的主动齿轮18和与之啮合的从动齿轮19组成，从动齿轮19和偏心轮21均设置 在偏心轮心轴20上。
所述的偏心轮21外还设置有形状与之相同的轨道壳体22，偏心轮21的外 轮廓与轨道壳体23形成轨道24，单杆轴承17的轴端头嵌于轨道24之中。
所述的主动齿轮18和从动齿轮19的直径比为1: 2。
所述的动力装置4为气缸51，所述的传动副由滑动连接在固定板3上的齿 排53和与之相啮合的齿轮54组成，气缸51的推杆52与齿排53相接，齿轮 54与偏心轮21同轴且相对固定。
所述的凹槽8下部为斜面。
所述的触块9为钢珠。
本实用新型同现有技术相比，具有如下优点
1、 利用偏心轮的运动，推动设置在摇摆支撑杆上的单杆轴承，使盘式 刀库在支架上作摆动，实现刀具的更换过程；另外，单杆轴承在整 个运动过程当中始终嵌在轨道之中，使换刀动作平稳进行，不会因 盘式刀库抖动而产生误差，因此也无需在每一次动作完成之后进行 位置的校验，节省换刀时间。
2、 在刀把上设置了锁刀机构，这样可以在刀具重量较大或者换刀速度 较快时保证刀具不会飞脱出刀把，极大地降低了换刀动作时的安全 隐患，保障安全生产。
图1为本实用新型实施例一换刀状态示意图。
图2为本实用新型实施例一主轴加工状态示意图。
图3为本实用新型实施例一的俯视图。
图4为本实用新型实施例二换刀状态示意图。
图5为本实用新型实施例二主轴加工状态示意图。
图6为本实用新型实施例二的俯视图。
图7为本实用新型实施例A部松刀状态的放大图。
图8为本实用新型实施例A部松刀状态的俯视剖视图。
图9为本实用新型实施例A部锁刀状态的放大图。
图10为本实用新型实施例A部锁刀状态的俯视剖视图。
具体实施方式
5下面将结合附图说明本实用新型的具体实施方式
。 实施例一-
如图1、 2、 3、 7、 8、 9、 10所示 一种偏心轮、扭簧、曲线轴承、刀爪
锁定作同步位移换刀机构，包括盘式刀库2，其特征在于机床床身l上固定
连接有固定板3，马达50通过法兰盘(或其他连接方式)与固定板3固定连接， 马达50的输出端通过传动副14与偏心轮21相连；传动副14由设置在动力装 置4输出端的主动齿轮18和与之啮合的从动齿轮19两部分组成，主动齿轮18 和从动齿轮19的直径比为1: 2;从动齿轮19和偏心轮21均设置在偏心轮心 轴20上，偏心轮心轴20的两端分别支撑在固定板3和支架42上；
偏心轮21与设置在摇摆支撑杆31上的单杆轴承17相接触，摇摆支撑杆 31的一端设置在盘式刀库2上，另一端设置有轴32，轴32轴承支撑在与机床 床身1固定连接的支架42的端部，轴32上设置有预压扭簧33。
设置在盘式刀库2圆周边缘上的刀爪5由基块10和其两侧的爪手11组成， 基块10的内部纵向设置有纵向弹簧6，纵向弹簧6的上端支撑有侧面开设凹槽 8的顶块7，顶块7的上端设置有触块9，与触块9位置相对应的撞块16固定 连接在刀库等距轴承调整座13上，设置在抓手11上且与凹槽8纵向位置相对 应的销柱12形状与凹槽8相配，刀爪5上远离抓刀端处设置有两端均与抓手 11相连的横向弹簧15;凹槽8下部为斜面，触块9为钢珠或钢球。
所述的偏心轮21外还设置有形状与之相同的轨道壳体22，偏心轮21的外 轮廓与轨道壳体23形成轨道24，单杆轴承17的轴端头嵌于轨道24之中。
本实用新型实施例的工作过程如下当主轴需要更换刀具时，上升到换刀 高度后停止，马达50接到信号后开始工作，马达50的输出端带动主动齿轮18 和与之啮合的从动齿轮19转动；从动齿轮19转动的同时，与从动齿轮19同轴 的偏心轮21也随之转动，设置在摇摆支撑杆31上的单杆轴承17在偏心轮21 的推动作用下进行动作，从而实现盘式刀库2以轴32为支点作摆动的动作，使 刀爪5移动到抓刀位置，主轴下来抓刀以后，动力装置4继续工作，带动偏心 轮21转动，使盘式刀库2上的刀爪5向外移动，离开换刀位置，主轴下降进行 工件加工；当需要更换刀具时，主轴上升至既定高度后定位停止，动力装置4 开始工作，重复上述运动，达到更换刀具的目的。
由于单杆轴承17的轴端头在运动的全过程中始终嵌在轨道24之中，而且 在轴32上还设置有预压扭簧33，这种结构设置可以有效保证在动作过程中不
6会产生振动和较大的误差，使加工过程顺畅、平稳，且可以节省换刀机构动作 后的位置校验步骤，节省换刀时间，提高生产效率。
盘式刀库2旋转到机床Z轴的轴向位置时，设置在刀库等距轴承调整座13 上的撞块16与触块9相接触，将触块9向下压，从而带动顶块7向下运动，当 顶块7运动到其上开设的凹槽8恰好与销柱12相配的位置时，在刀爪5上远离 抓刀端设置的横向弹簧的作用下，销柱12进入凹槽8之中，从而使刀爪5的两 个爪手ll向内运动，将刀具锁死。
需要更换刀具时，盘式刀库2旋转，触块9脱离撞块16，纵向弹簧6将顶 块7项上顶起，位于凹槽8内的销柱12沿着凹槽8下部的斜面运动，从而使爪 手11向外运动，松开刀具。
由于顶块7的存在，使销柱12在顶块7顶起状态下没有向内运动的空间， 因此可以在盘式刀库2旋转的全过程中，其触块9不与撞块16接触的刀爪5 不会产生松刀的现象，保证了换刀过程中的生产安全。
实施例二如图4、 5、 6、 7、 8、 9、 IO所示 一种偏心轮、扭簧、曲线轴承、刀爪锁 定作同步位移换刀机构，包括盘式刀库2，其特征在于在固定板3上固定连 接有气缸51，气缸51的推杆52与齿排53相接，齿排53固定在固定板3上并 且可以在固定板3上滑动，齿轮54与齿排53相啮合，齿轮54与偏心轮21同 轴且相对固定，即齿轮54与偏心轮21不能作相对转动。
偏心轮21与设置在摇摆支撑杆31上的单杆轴承17相接触，摇摆支撑杆 31的一端设置在盘式刀库2上，另一端设置有轴32，轴32轴承支撑在与机床 床身1固定连接的支架42的端部，轴32上设置有预压扭簧33。
所述的偏心轮21外还设置有形状与之相同的轨道壳体22，偏心轮21的外 轮廓与轨道壳体23形成轨道24，单杆轴承17的轴端头嵌于轨道24之中。
设置在盘式刀库2圆周边缘上的刀爪5由基块IO和其两侧的爪手11组成， 基块10的内部纵向设置有纵向弹簧6，纵向弹簧6的上端支撑有侧面开设凹槽 8的顶块7，顶块7的上端设置有触块9，与触块9位置相对应的撞块16固定 连接在刀库等距轴承调整座13上，设置在抓手11上且与凹槽8纵向位置相对 应的销柱12形状与凹槽8相配，刀爪5上远离抓刀端处设置有两端均与抓手 11相连的横向弹簧15;凹槽8下部为斜面，触块9为钢珠或钢球。
本实用新型实施例的工作过程如下当主轴需要更换刀具时，上升到换刀高度后停止，气缸51接到信号后开始工作，推动推杆52动作，与推杆52相连 接的齿排53相对于固定板3作滑动，与之啮合的齿轮54在齿牌53的带动下转 动；此时，与齿轮54同轴的偏心轮21也随之转动，从而推动与之接触的单杆 轴承17进行动作，进而实现盘式刀库2以轴32为支点作摆动的动作，使刀爪 5移动到抓刀位置，主轴下来抓刀以后，气缸51继续工作，带动偏心轮21转 动，使盘式刀库2上的刀爪5向外移动，离开换刀位置，主轴下降进行工件加 工；当需要更换刀具时，主轴上升至既定高度后定位停止，气缸51开始工作， 重复上述运动，达到更换刀具的目的。
由于单杆轴承17的轴端头在运动的全过程中始终嵌在轨道24之中，而且 在轴32上还设置有预压扭簧33，这种结构设置可以有效保证在动作过程中不 会产生振动和较大的误差，使加工过程顺畅、平稳，且可以节省换刀机构动作 后的位置校验步骤，节省换刀时间，提高生产效率。
盘式刀库2旋转到机床Z轴的轴向位置时，设置在刀库等距轴承调整座13 上的撞块16与触块9相接触，将触块9向下压，从而带动顶块7向下运动，当 顶块7运动到其上开设的凹槽8恰好与销柱12相配的位置时，在刀爪5上远离 抓刀端设置的橫向弹簧的作用下，销柱12进入凹槽8之中，从而使刀爪5的两 个爪手ll向内运动，将刀具锁死。
需要更换刀具时，盘式刀库2旋转，触块9脱离撞块16，纵向弹簧6将顶 块7项上顶起，位于凹槽8内的销柱12沿着凹槽8下部的斜面运动，从而使爪 手ll向外运动，松开刀具。
由于顶块7的存在，使销柱12在顶块7顶起状态下没有向内运动的空间， 因此可以在盘式刀库2旋转的全过程中，其触块9不与撞块16接触的刀爪5 不会产生松刀的现象，保证了换刀过程中的生产安全。
权利要求1. 一种偏心轮、扭簧、曲线轴承、刀爪锁定作同步位移换刀机构，包括盘式刀库(2)，其特征在于机床床身(1)上固定连接有固定板(3)，其上固定设置有动力装置(4)，动力装置(4)的输出端通过传动副(14)与支撑在偏心轮心轴(20)上的偏心轮(21)相连，偏心轮心轴(20)的两端分别支撑在固定板(3)和支架(42)上，偏心轮(21)与设置在摇摆支撑杆(31)上的单杆轴承(17)相接触，摇摆支撑杆(31)的一端与盘式刀库(2)相连，另一端设置有轴(32)，轴(32)轴承支撑在与机床床身(1)固定连接的支架(42)的端部，轴(32)上设置有预压扭簧(33)。
2、 根据权利要求1所述的偏心轮、扭簧、曲线轴承、刀爪锁定作同步位 移换刀机构，其特征在于设置在盘式刀库(2)圆周边缘上的刀爪(5)由基 块(10)和其两侧的爪手(11)组成，基块(10)的内部纵向设置有纵向弹簧(6),纵向弹簧(6)的上端支撑有侧面开设凹槽(8)的顶块(7)，顶块(7) 的上端设置有触块(9)，与触块(9)位置相对应的撞块(16)固定连接在刀库 等距轴承调整座(13)上，设置在抓手(11)上且与凹槽(8)纵向位置相对应 的销柱(12)形状与凹槽(8)相配，刀爪(5)上远离抓刀端处设置有两端均 与抓手(11)相连的横向弹簧(15)。
3、 根据权利要求1或2所述的偏心轮、扭簧、曲线轴承、刀爪锁定作同 步位移换刀机构，其特征在于所述的动力装置(4)为马达(50)，所述的传 动副(14)由设置在马达(50)输出端的主动齿轮(18)和与之啮合的从动齿 轮(19)组成，从动齿轮(19)和偏心轮(21)均设置在偏心轮心轴(20)上。
4、 根据权利要求3所述的偏心轮、扭簧、曲线轴承、刀爪锁定作同步位 移换刀机构，其特征在于所述的偏心轮(21)外还设置有形状与之相同的轨 道壳体(22)，偏心轮(21)的外轮廓与轨道壳体(23)形成轨道(24)，单杆 轴承(17)的轴端头嵌于轨道(24)之中。
5、 根据权利要求4所述的偏心轮、扭簧、曲线轴承、刀爪锁定作同步位 移换刀机构，其特征在于所述的主动齿轮(18)和从动齿轮(19)的直径比 为1: 2。
6、 根据权利要求1或2所述的偏心轮、扭簧、曲线轴承、刀爪锁定作同步 位移换刀机构，其特征在于所述的动力装置(4)为气缸(51)，所述的传动副由滑动连接在固定板(3)上的齿排(53)和与之相啮合的齿轮(54)组成， 气缸(51)的推杆(52)与齿排(53)相接，齿轮(54)与偏心轮(21)同轴 且相对固定。
7、 根据权利要求5所述的偏心轮、扭簧、曲线轴承、刀爪锁定作同步位 移换刀机构，其特征在于所述的凹槽(8)下部为斜面。
8、 根据权利要求7所述的偏心轮、扭簧、曲线轴承、刀爪锁定作同步位移 换刀机构，其特征在于所述的触块(9)为钢珠。
专利摘要一种换刀机构，包括盘式刀库(2)，其特征在于机床床身(1)上固定连接有固定板(3)，其上固定设置有动力装置(4)，动力装置(4)的输出端通过传动副(14)与支撑在偏心轮心轴(20)上的偏心轮(21)相连，偏心轮心轴(20)的两端分别支撑在固定板(3)和支架(42)上，偏心轮(21)与设置在摇摆支撑杆(31)上的单杆轴承(17)相接触，摇摆支撑杆(31)的一端与盘式刀库(2)相连，另一端设置有轴(32)，轴(32)轴承支撑在与机床床身(1)固定连接的支架(42)的端部，轴(32)上设置有预压扭簧(33)。具有结构简单，动作平稳，换刀过程误差微小，并能保证整个动作过程安全等优点。
文档编号B23Q3/157GK201264169SQ200820015458
公开日2009年7月1日 申请日期2008年9月8日 优先权日2008年9月8日
发明者刘怡君 申请人:大连首轮机械工业有限公司