专利名称：快速换刀钻孔器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机械加工行业的机床，尤其是一种不用停机就能转换刀具的
快速换刀钻孔器。
背景技术：
在以往日常机械加工工作中，因工件多，并在加工时需频繁停机调换刀具，或者采 用多台普通钻床排列作业，或者需要不断地进行工件地装夹，这样浪费了不少人力，财力， 物力及工作时间，并且生产效率较低，生产质量达不到要求。 有人为了改进而作了研究并申请了专利，专利号为03231642. 9，名称为双头多轴 钻铣攻磨多用机床。该主轴箱内装有具有并排两根工作主轴的传动系统，其中一根是钻铣 主轴，另一根是攻丝主轴，对应于I花键轴和钻铣主轴分别设有左、右变速系统；对应于钻 铣主轴和攻丝主轴分别设有左右进给系统，无需更换刀具即可进行攻丝，且可同时钻或攻 多个孔。但是这种结构只有装好地两个工序，要完成多个工序时还需要更换刀具，而且这种 双驱动的结构比较复杂。 为了满足多工位的要求，有人做了改进并申请了专利，专利号为200320110497.X,
名称为数控钻削中心快速换刀装置，该专利包括盘式刀库、刀库转动机构、装在主轴座上的 松刀机构，刀库垂直安装在工作台上方，刀库周边分布有与之弹簧铰接的夹臂，夹臂的夹口 与主轴位置相对应，松刀机构为一杠杆机构，由杠杆、支销、楔形驱动板、复位弹簧组成，刀 库不会影响主轴和刀具的正常工作。这种采用竖直刀库布置的结构，转换较慢，而且尺寸较 大，安全系数不高。
发明内容本实用新型解决了现有技术中需要频繁停机调换刀具或者移动工件的缺点，提供 一种能实现多工位不用移动工件只装夹一次的快速换刀钻孔器。 本实用新型还解决了现有技术中虽有多工位刀具但是转换不便的缺点，提供一种 能快速不用停机实现不同刀具之间转换的快速换刀钻孔器，配置到普通钻床上，能使普通 钻床变成不用停机能实现不同刀具之间转换的快速换刀钻床。 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种快速换刀钻孔器，包括上 机座和下机座，下机座内设有若干副刀位夹具，每副刀位夹具包括同轴设置的下同步器、下 离合齿和夹头轴，下同步器和夹头轴连接成一体，上机座内设有与下同步器相配合的上同 步器、与下离合齿相配合的上离合齿，上离合齿和上同步器同轴相互套接，正常工位时有一 副刀位夹具与升降系统处于同轴竖直连接，上机座与下机座之间设有换刀分度圈，其特征 在于上同步器套置在钻孔器主轴上，上离合齿套置在上同步器下端，升降系统主要包括升 降部件，升降部件套置在上同步器和上离合齿外部，上离合齿的外圈与升降部件的端部通 过轴承相连，升降部件与设置在上机座内的手柄相连，升降部件的上端外圈与压紧钢球相 接触，升降部件的下端外圈与换向保护锁定钢球相接触，换向保护锁定钢球与换向顶杆相接触，换向顶杆的下端顶住换向滚珠，换向滚珠与换刀分度圈表面相接触。通过上下同步器 和上下离合齿的相互配合，实现不停机就能转换刀具，先同步器摩擦接合后再离合齿啮合 完成转换，同步器主要保证钻孔器在高速转动，和静止转动时夹头轴之间的速度传递，能使 两轴转速同步后，上联合齿和下联合接合，防止出现打齿的现象，做到上下离合齿免维护， 刀位夹具一般为三副，也可根据需要增加，整个刀具换位系统以换位夹紧轴的轴线为转换 旋转轴线，正常工位指刀具正常工作时，其中一副刀位夹具与钻孔器主轴在同一条竖直线 上转动。 升降部件的上端外圈设置有一圈弧形凹槽，上机座的上端设有主轴连接头，主轴
连接头上设有横向通道，横向通道内设置有压紧钢球和压紧弹簧，横向通道的外端旋有锁
紧螺钉，压紧弹簧一端与锁紧螺钉相接触，压紧弹簧的另一端与压紧钢球相接触，在压紧弹
簧的弹力作用下压紧钢球的表面压入到升降部件上端的弧形凹槽内，升降部件的下端外圈
设有凹部，凹部与换向保护锁定钢球相接触；上机座壁上设有竖向通道，竖向通道内穿有换
向顶杆，换向顶杆的上端顶部与定位弹簧的下端相接触，定位弹簧的上端与旋在竖向通道
上端的调节螺钉相接触；换向顶杆的上端部外圈设有一圈梯形凹槽，所述的换向保护锁定
钢球共2个， 一个换向保护锁定钢球的球面与换向顶杆的梯形凹槽相接触，另一个换向保
护锁定钢球的球面与升降部件下端的凹部相接触；下机座与上机座之间设置有轴承，换刀
分度圈盖住轴承的上表面，上机座的下端面旋有轴承锁紧螺母，轴承锁紧螺母与轴承外圈
边缘相接触，上机座竖向通道的下端部放置有换向滚珠套，换向滚珠放置在换向滚珠套内；
换刀分度圈呈环状，换刀分度圈的截面呈L形，换刀分度圈的边缘为薄边，薄边上设有均布
的若干定位孔，定位孔的数量与刀位夹具的数量相等，定位孔的直径小于换向滚珠的直径，
每个定位孔与刀位夹具的工作状态相对应。上机座的上端部通过连接头与钻孔器移动套筒
相连接，连接头下端与上机座连接用螺钉固定，连接头上端通过连接头锁紧螺母与钻孔器
移动套筒锁紧，连接头有不同的螺纹规格，适应多种不同型号的钻孔器上的钻孔器移动套
筒；刀位夹具换向不到位时，换向滚珠推动换向顶杆，换向顶杆推动换向保护锁定钢球进入
升降部件外壁的凹部，挡住升降部件向下远动，起到保护作用；刀位夹具换向到位后，受换
向顶杆上端的定位弹簧压力下，升降部件推动换向保护锁定钢球，换向保护锁定钢球卡入
换向顶杆上端的梯形凹槽内，锁定换向滚珠不能滚动，起到换向到位后的保护作用，使工作
时稳定，升降部件下端外部采用凹部，换向顶杆上端采用梯形凹槽，在换向保护锁定钢球进
入到凹部和提醒凹槽时，不会突然卡入，而是沿着梯形的斜边慢慢卡入，防止发生跳动，换
向稳定；升降部件上端部的弧形凹槽及主轴连接头上的横向通道内的压紧钢球相配合，在
升降部件上升的时候，压紧钢球可以将升降部件抓牢，方便转换刀位夹具。 上同步器外部套置有钻孔器主轴接头，上同步器的下端内部为向内收縮的喇叭
口 ，钻孔器主轴接头与钻床主轴通过螺纹连接，上离合齿套置在上同步器的下端外部，钻孔
器主轴接头和上离合齿相对的端部套置有上离合齿压紧弹簧，上离合齿压紧弹簧上端卡在
钻孔器主轴接头的卡环上，下端卡在上离合齿的卡环上。钻孔器主轴将动力传递给钻孔器
主轴接头，钻孔器主轴接头将动力传递给上同步器，上离合齿与上同步器同步旋转，下同步
器装在下机座的若干夹头轴上，上端部喇叭口与上同步器锥度磨擦配合，能使上下同步器
转速同步后，上离合齿与下离合齿啮合。 上同步器的外部为花键结构，钻孔器主轴接头和上离合齿的内壁为花键结构，钻孔器主轴接头和上离合齿之间设有卡置在上同步器外壁卡槽内的上同步器定位卡簧，上同 步器定位卡簧嵌入到上同步器外部的花键内，钻孔器主轴接头的内壁与上同步器的外部之 间的花键的键槽内设有上同步器卡珠。钻孔器主轴接头和上同步器之间设有卡环，上同步 器外壁卡槽内的上同步器定位卡簧，上同步器定位卡簧嵌入到上同步器外部的花键内，钻 孔器主轴接头的内壁与上同步器的外部之间的花键的键槽内设有上同步器卡珠，钻孔器主 轴接头与上同步器之间的动力传递通过花键实现，通过卡槽内的卡簧来确定各自的滑移范 围。 升降系统包括固定在上机座上的升降齿轮和与升降齿轮相啮合的升降部件，升降 齿轮的外部设有轴承，轴承外部设有手柄轮，手柄轮端面设有凹孔，上机座内部装有离合定 位钢球，离合定位钢球的一侧球面嵌入升降齿轮的凹孔内，离合定位钢球的另一侧球面与 离合定位弹簧压紧，离合定位弹簧端部有弹簧调节螺钉并用弹簧调节螺钉锁紧螺母锁紧。 主有用于离合距里调整和手柄角度调整，转动升降齿轮的时候，离合定位钢球会卡入到凹 孔或者脱出凹孔，这样在转动手柄的时候可以再离合定位弹簧的弹力作用下，可以进行定 位或者固定。 本实用新型的有益效果是通过手柄控制上下同步器、上下离合齿的松开和连接， 完成高速的钻孔器主轴和停止的夹头轴之间的转换，实现不停机换刀，迅速快捷，可以进行 多工位操作以减少工件的移动装夹，实现提高作业效率，能提高工件加工的精度，减小误 差；一次性装夹完成，通过刀位夹具的转换，实现转换后的刀位夹具还是在原先加工的同一 条轴线上，使加工更加精确，不用多次找正；一次装夹完成多道工序，加快了加工速度，提高 了效率。
图1是本实用新型一种结构示意图； 图2是本实用新型一种换向保护结构示意图 图3是本实用新型一种换刀分度圈的主视图 图4是本实用新型一种换刀分度圈的侧视图 图5是本实用新型一种离合定位结构示意图 图中1、钻孔器移动套筒，2、钻孔器主轴，3、钻孔器主轴轴承，4、连接头锁紧螺母， 5、连接头，6、压紧钢球，7、压紧弹簧，8、锁紧螺钉，9、调节螺钉，10、定位弹簧，11、换向顶杆， 12、换向保护锁定钢球，13、上机座，14、换向滚珠，15、换向滚珠套，16、换刀分度圈，17、下 同步器，18、换向高精度轴承，19、换向高精度轴承锁紧螺母，20、下离合齿，21、下同步器固 定螺钉，22、夹头轴小轴承，23、下机座，24、钻夹头，25、钻夹头脱卸螺母，26、轴承压紧螺母， 27、夹头轴大轴承，28、轴承锁紧螺母，29、单向推力轴承调节螺母，30、单向推力轴承，31、上 下机座紧合轴，32、上同步器弹簧，33、卡簧，34、升降导向轴承，35、上离合齿，36、上同步器 定位卡簧，37、上离合齿压紧弹簧，38、升降齿轮，39、上同步器，40、上同步器卡珠，41、钻孔 器主轴接头，42、升降部件，43、连接头螺钉，44、手柄，45、定位孔，46、薄边，47、卡部，48、离 合定位钢球，49、离合齿轮轴，50、离合定位弹簧，51、离合定位弹簧调节螺钉，52、弹簧调节 螺钉锁紧螺母，53 、手柄轮，54、齿轮，55 、轴承。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说 明。 实施例一种快速换刀钻孔器(参见附图1附图2图3图4)，包括升降系统和与 升降系统相连的刀具换位系统，刀具换位系统包括下机座23和上机座13，升降系统包括固 定在上机座上的升降齿轮38和与升降齿轮相啮合的升降部件42，升降齿轮的外部设有轴 承，轴承外部设有手柄轮53，手柄轮端面设有凹孔，上机座内部装有离合定位钢球48，离合 定位钢球的一侧球面嵌入手柄轮的凹孔内，离合定位钢球的另一侧球面与离合定位弹簧50 压紧，离合定位弹簧端部有弹簧调节螺钉51并用弹簧调节螺钉锁紧螺母52锁紧，手柄轮 的中间为齿轮轴49，齿轮轴与手柄44相连接(参见附图5)，齿轮轴上固定有齿轮54，齿轮 的两侧端面由轴承55定位，刀具换位系统的正中间设有上下机座紧合轴31，上下机座紧合 轴相对与竖直方向倾斜有一个角度，上下机座紧合轴外部套有单向推力轴承30，单向推力 轴承由单向推力轴承调节螺母29和轴承锁紧螺母28固定，下机座内设有3副相对于上下 机座紧合轴对称布置的刀位夹具，正常工位时有一副刀位夹具与升降系统处于同轴竖直连 接，每副刀位夹具包括同轴设置的下同步器17、下离合齿20和夹头轴，下同步器通过下同 步器固定螺钉21与夹头轴固定连接成一体，下离合齿套置在下同步器的外部并用平键连 接，夹头轴的上下两端与下机座之间分别用夹头轴小轴承22和夹头轴大轴承27连接，夹头 轴大轴承外端用轴承压紧螺母26固定，夹头轴的下端设有钻夹头脱卸螺母25和钻夹头24。 上机座内设有上离合齿35和上同步器39，上离合齿同轴套接在上同步器外部，上 机座上端与主轴连接头5之间用连接头螺钉43连接，连接头的上端套在钻孔器移动套筒1 内，连接头下端与钻孔器移动套筒外部之间用连接头锁紧螺母4连接，连接头的上端顶住 钻孔器主轴轴承3，钻孔器主轴2的下端为锥形并套置有上同步器39，上同步器的外部为 花键结构，上同步器外部套置有钻孔器主轴接头41和上离合齿35，钻孔器主轴接头与钻孔 器主轴通过螺纹连接，钻孔器主轴接头41与上同步器为花键连接，钻孔器主轴的下端一直 伸入到上离合齿的内部并用上同步器弹簧32连接，上同步器的上端设有连接套定位槽，槽 内放置有上同步器卡珠40，上同步器的中部位置设有一圈卡槽，卡槽的上侧为钻孔器主轴 接头41，卡槽的下侧为上离合齿，卡槽内卡有上同步器定位卡簧36，上同步器的下端的内 表面为喇叭口，钻孔器主轴接头和上离合齿相对的两个端部之间套置有上离合齿压紧弹簧 37，钻孔器主轴接头和上离合齿的外部设有卡环，上离合齿压紧弹簧上端卡在钻孔器主轴 接头的卡环上，下端卡在上离合齿的卡环上，上离合齿靠近卡环的部位还设有一圈凸部，上 离合齿的下端和下离合齿的上端各设有相互间隔的三个轮齿和三个齿槽，轮齿的圆心角为 50° ，齿槽的圆心角为70。，轮齿的两侧面为直面，升降部件42的端部与上离合齿的外部 之间设有升降导向轴承34，升降导向轴承的内圈套置在上离合齿外部并用凸部限位，升降 导向轴承的下端由卡簧33固定。 下机座与上机座用换向高精度轴承18配合连接，换向高精度轴承共两个，一个大 一个小，上下并排放置，小尺寸的换向高精度轴承的外圈与大尺寸的换向高精度轴承的内 圈之间互不干涉，上机座用换向高精度轴承锁紧螺母19锁紧轴承外圈，下机座用换刀分度 圈16压紧轴承内圈，换刀分度圈呈环状，换刀分度圈的截面呈L形，换刀分度圈的边缘为薄 边46，薄边上设有均布的若干定位孔45，定位孔的数量与刀位夹具的数量相等，定位孔的直径小于换向滚珠14的直径，每个定位孔与刀位夹具的工作状态相对应，换刀分度圈的外 边缘为直角的卡部47，卡部卡住换向高精度轴承的内圈，下同步器的端部为与喇叭口相配 合的锥面，下同步器的端部为与上同步器端部的轮齿和齿槽相配合。 升降部件的一侧设有与升降齿轮圆周面上的轮齿相啮合的齿条，升降部件的上端 外圈设置有一圈弧形凹槽，主轴连接头上设有横向通道，横向通道内设置有压紧钢球6和 压紧弹簧7，横向通道的外端旋有锁紧螺钉8，压紧弹簧一端与锁紧螺钉相接触，压紧弹簧 的另一端与压紧钢球相接触，在压紧弹簧的弹力作用下压紧钢球的表面压入到升降部件上 端的弧形凹槽内，升降部件的下端外圈设有凹部，上机座壁上设有竖向通道和横向通道，竖 向通道和横向通道相互贯通，横向通道正对升降部件的凹部，横向通道内放置有两个换向 保护锁定钢球12，换向保护锁定钢球12与升降部件外圈凹部相接触，竖向通道内穿有换向 顶杆ll，换向顶杆的上端顶部与定位弹簧10的下端相接触，定位弹簧的上端与旋在竖向通 道上端的调节螺钉9相接触，换向顶杆的上端部外圈设有一圈梯形凹槽，换向保护锁定钢 球一个与换向顶杆的梯形凹槽相接触，另一个与升降部件下端的凹部相接触，换向顶杆的 下端与换向滚珠14相接触，换向滚珠的位置在换刀分度圈的上部，换向滚珠的外部放置在 换向滚珠套15内，正常工位时，换向滚珠的下部分球面嵌入到换刀分度圈的定位孔内。 转动手柄44，手柄带动升降齿轮旋转，升降齿轮带动升降部件侧面的齿条使上同 步器39、上离合齿35与下同步器17、下离合齿20相分离，装在上机座内部的升降部件42 下端面内部的升降导向轴承控制上离合齿上下运动与下离合齿分离或者啮合，在出现齿与 齿对顶的情况下，上离合齿推动上离合齿压紧弹簧37回縮，待稍转动一个小角度后，上下 离合齿的轮齿和齿槽相互啮合；升降部件拨到上止点时连接头横向通道内的压紧钢球在压 紧弹簧的作用下嵌入到升降部件上端外圈的弧形凹槽内把升降部件抓牢，换向保护锁定钢 球12与换向顶杆11之间有足够间隙，能使换向顶杆向上移动，转动下机座，下机座上的换 刀分度圈同时转动，换刀到位后，换向顶杆11受定位弹簧10的压力下，将换向滚珠14顶入 到定位孔，稍加压力拨动手柄带动升降部件向下移动，换向保护锁定钢球在升降部件的推 动下，横向锁牢换向顶杆同时锁定换向滚珠，升降部件到下止点时换刀完全并固定可实现 动力传递。 以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳方案，并非对本实用新型作任何形 式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
权利要求一种快速换刀钻孔器，包括上机座(13)和下机座(23)，下机座内设有若干副刀位夹具，每副刀位夹具包括同轴设置的下同步器(17)、下离合齿(20)和夹头轴，下同步器和夹头轴连接成一体，上机座内设有与下同步器相配合的上同步器(39)、与下离合齿相配合的上离合齿(35)，上离合齿和上同步器同轴相互套接，正常工位时有一副刀位夹具与升降系统处于同轴竖直连接，上机座与下机座之间设有换刀分度圈(16)，其特征在于上同步器套置在钻孔器主轴(2)上，上离合齿套置在上同步器下端，升降系统主要包括升降部件(42)，升降部件套置在上同步器和上离合齿外部，上离合齿的外圈与升降部件的端部通过轴承相连，升降部件与设置在上机座内的手柄(44)相连，升降部件的上端外圈与压紧钢球(6)相接触，升降部件的下端外圈与换向保护锁定钢球(12)相接触，换向保护锁定钢球与换向顶杆(11)相接触，换向顶杆的下端顶住换向滚珠(14)，换向滚珠与换刀分度圈表面相接触。
2. 根据权利要求1所述的快速换刀钻孔器，其特征在于升降部件的上端外圈设置有一 圈弧形凹槽，上机座的上端设有主轴连接头(5)，钻孔器连接头上设有横向通道，横向通道 内设置有压紧钢球(6)和压紧弹簧(7)，横向通道的外端旋有锁紧螺钉(8)，压紧弹簧一端 与锁紧螺钉相接触，压紧弹簧的另一端与压紧钢球相接触，在压紧弹簧的弹力作用下压紧 钢球的表面压入到升降部件上端的弧形凹槽内，升降部件的下端外圈设有凹部，凹部与换 向保护锁定钢球相接触。
3. 根据权利要求1所述的快速换刀钻孔器，其特征在于上机座壁上设有竖向通道，竖 向通道内穿有换向顶杆，换向顶杆的上端顶部与定位弹簧的下端相接触，定位弹簧的上端 与旋在竖向通道上端的调节螺钉(9)相接触。
4. 根据权利要求1或3所述的快速换刀钻孔器，其特征在于换向顶杆的上端部外圈设 有一圈梯形凹槽，所述的换向保护锁定钢球共2个，一个换向保护锁定钢球的球面与换向 顶杆的梯形凹槽相接触，另一个换向保护锁定钢球的球面与升降部件下端的凹部相接触。
5. 根据权利要求1所述的快速换刀钻孔器，其特征在于下机座与上机座之间设置有轴 承，换刀分度圈盖住轴承的上表面，上机座的下端面旋有轴承锁紧螺母(28)，轴承锁紧螺母 与轴承外圈边缘相接触，上机座竖向通道的下端部放置有换向滚珠套(15)，换向滚珠放置 在换向滚珠套内。
6. 根据权利要求1所述的快速换刀钻孔器，其特征在于所述的换刀分度圈呈环状， 换刀分度圈的截面呈L形，换刀分度圈的边缘为薄边(46)，薄边上设有均布的若干定位孔 (45)，定位孔的数量与刀位夹具的数量相等，定位孔的直径小于换向滚珠的直径，每个定位 孔与刀位夹具的工作状态相对应。
7. 根据权利要求1所述的快速换刀钻孔器，其特征在于上同步器外部套置有钻孔器主 轴接头(41)，上同步器的下端内部为向内收縮的喇叭口，钻孔器主轴接头与钻孔器主轴通 过螺纹连接，上离合齿套置在上同步器的下端外部，钻孔器主轴接头和上离合齿相对的端 部套置有上离合齿压紧弹簧(37)，上离合齿压紧弹簧上端卡在钻孔器主轴接头的卡环上， 下端卡在上离合齿的卡环上。
8. 根据权利要求1或7所述的快速换刀钻孔器，其特征在于上同步器的外部为花键结 构，钻孔器主轴接头和上离合齿的内壁为花键结构，钻孔器主轴接头和上离合齿之间设有 卡置在上同步器外壁卡槽内的上同步器定位卡簧(36)，上同步器定位卡簧嵌入到上同步器 外部的花键内，钻孔器主轴接头的内壁与上同步器的外部之间的花键的键槽内设有上同步器卡珠(40)。
9.根据权利要求1所述的快速换刀钻孔器，其特征在于升降系统包括固定在上机座上 的升降齿轮(38)和与升降齿轮相啮合的升降部件(42)，升降齿轮的外部设有轴承，轴承外 部设有手柄轮(53)，手柄轮端面设有凹孔，上机座内部装有离合定位钢球(48)，离合定位 钢球的一侧球面嵌入升降齿轮的凹孔内，离合定位钢球的另一侧球面与离合定位弹簧(50) 压紧，离合定位弹簧端部有弹簧调节螺钉(51)并用弹簧调节螺钉锁紧螺母(52)锁紧。
专利摘要本实用新型涉及一种不用停机就能转换刀具的快速换刀钻孔器。解决了现有技术中需要频繁停机调换刀具或者移动工件的缺点，上同步器套置在钻孔器主轴上，上离合齿套置在上同步器下端，升降系统主要包括升降部件，升降部件套置在上同步器和上离合齿外部，上离合齿的外圈与升降部件的端部通过轴承相连，升降部件与设置在上机座内的手柄相连，升降部件的上端外圈与压紧钢球相接触，升降部件的下端外圈与换向保护锁定钢球相接触，换向保护锁定钢球与换向顶杆相接触，换向顶杆的下端顶住换向滚珠，换向滚珠与换刀分度圈表面相接触。通过手柄控制上下同步器、上下离合齿的松开和连接，完成高速的钻孔器主轴和停止的夹头轴之间的转换，实现不停机换刀，迅速快捷，可以进行多工位操作以减少工件的移动装夹，实现提高作业效率，能提高工件加工的精度，减小误差；一次性装夹完成，通过刀位夹具的转换，实现转换后的刀位夹具还是在原先加工的同一条轴线上，使加工更加精确，不用多次找正；一次装夹完成多道工序，加快了加工速度，提高了效率。
文档编号B23Q3/157GK201471187SQ20092030622
公开日2010年5月19日 申请日期2009年7月15日 优先权日2009年7月15日
发明者朱国尚 申请人:朱国尚