一种用于卧式加工中心的换刀装置的制作方法

本发明涉及机床设备技术领域，特别涉及一种用于卧式加工中心的换刀装置。

背景技术：

机床是指制造机器的机器，亦称工作母机或工具机，习惯上简称机床。一般分为金属切削机床、锻压机床和木工机床等。现代机械制造中加工机械零件的方法很多：除切削加工外，还有铸造、锻造、焊接、冲压、挤压等，但凡属精度要求较高和表面粗糙度要求较细的零件，一般都需在机床上用切削的方法进行最终加工。机床在国民经济现代化的建设中起着重大作用。数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的一种自动加工设备，两者的加工工艺基本相同，结构也有些相似。数控铣床有分为不带刀库和带刀库两大类。其中带刀库的数控铣床又称为加工中心。立式加工中心与卧式加工中心的基本功能相同，均以铣削为主。两者又有很大的不同，主要体现在结构差异和产品定位、加工范围差异等方面。卧式加工中心既可加工较大零件，又可分度回转加工，最适合于零件多工作面的铣、钻、镗、铰、攻丝、两维、三维曲面等多工序加工，具有在一次装夹中完成箱体孔系和平面加工的良好性能，还特别适合于箱体孔的调头镗孔加工，广泛应用于汽车、内燃机、航空航天、家电、通用机械等行业。换刀装置时卧式加工中心的一部分，常见的换刀装置不但结构复杂庞大，成本较大，而且换刀臂转动角度精确性较差，换刀臂会摆动，稳定性较差，不利于刀具的换刀，而且容易发生意外。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于卧式加工中心的换刀装置，不但换刀臂转动角度精确性好，而且刀架管旋转灵敏，结构合理紧凑，有利于刀具的更换。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于卧式加工中心的换刀装置，它包括底座、机架、刀库机构、换刀机构、主轴加工机构，所述机架固定在底座上，所述刀库机构包括刀具盘、回环挡圈、刀具盘支轴、刀库电机、第一齿轮、第二齿轮、刀架管、刀架管回转轴、扭簧、电磁铁、刀架管挡板，所述刀具盘通过刀具盘支轴可转动设置在机架的左侧，所述回环挡圈固定在机架上，并且回环挡圈同轴心设置在刀具盘的外侧，所述回环挡圈的一侧设置有出料口，所述第二齿轮同轴心设置在刀具盘支轴上，所述第一齿轮和第二齿轮相互啮合，所述刀库电机和第一齿轮同轴连接，所述刀库电机安装在机架上，所述刀具盘上设置有刀架管支承槽，所述刀架管均布设置在刀具盘上，所述刀架管通过刀架管回转轴铰接在刀具盘上，所述刀架管回转轴和刀具盘之间设置有扭簧，所述刀架管挡板设置在机架上，并且位于回环挡圈的出料口处，所述电磁铁安装在机架上，并且位于回环挡圈的出料口的内侧，所述主轴加工机构设置在机架的前侧，所述主轴加工机构包括丝杆上支板、丝杆下支板、丝杆、丝杆电机、导轨、主轴支座、主轴，所述丝杆上支板和丝杆下支板分别固定在机架的上下两侧，所述导轨竖直安装在丝杆上支板和丝杆下支板之间，所述丝杆可转动设置在丝杆上支板和丝杆下支板之间，所述丝杆和丝杆电机同轴连接，所述丝杆电机安装在丝杆上支板上，所述主轴支座可上下滑动设置在导轨上，所述主轴支座和丝杆螺纹连接，所述主轴可转动设置在主轴支座上，所述换刀机构设置在刀库机构和主轴加工机构之间，所述换刀机构包括换刀臂、锁止组件、支承框架、换刀臂支轴、槽轮、销轮、销轮轴、销轮电机、直线电机、旋转接头，所述换刀臂的中端安装在换刀臂支轴上，所述换刀臂支轴可转动也可前后滑动设置在机架上，所述换刀臂的两端设置有换刀槽，所述换刀臂上设置有滑槽，并且滑槽位于换刀槽的一侧，所述锁止组件包括锁止块、锁止弹簧，所述锁止块可滑动设置在换刀臂的滑槽上，所述锁止块的外端设置为尖头，所述锁止弹簧的一端和锁止块的内端贴合，所述锁止弹簧的另一端和滑槽贴合，所述支承框架固定在机架上，所述直线电机安装在支承框架上，所述直线电机通过旋转接头和换刀臂支轴连接，所述槽轮同轴心安装在换刀臂支轴上，所述槽轮上均布设置有四个槽口，四个槽口之间弧面过渡，所述销轮轴可转动设置在支承框架和机架上，所述销轮电机和销轮轴同轴连接，所述销轮电机安装在支承框架上，所述销轮同轴心安装在销轮轴上，所述销轮的外侧有销轴，所述销轮的中心设置有欠位贴合轮，所述销轴的长度为槽轮厚度的3～5倍。

进一步地，所述第一齿轮和第二齿轮为斜齿轮。

进一步地，所述丝杆电机为伺服电机。

进一步地，所述销轮电机为步进电机。

进一步地，所述刀架管支承槽上设置有对应刀具的标号。

本发明和现有技术相比，具有以下优点和效果：刀库电机通过第一齿轮和第二齿轮带动刀具盘转动一定角度，使对应的刀架管转到回环挡圈的出料口处，电磁铁通电动作，带动刀架管克服扭簧的扭力绕着刀架管回转轴摆动90°，使刀架管的轴心朝向前后方向，刀架管挡板实现对刀架管转动位置的限定。接着，销轮电机通过销轮轴带动销轮转动，销轮上的销轴通过槽轮带动换刀臂支轴转动90°，刀具卡入换刀臂的换刀槽，锁止块实现对刀具的锁止。然后，直线电机动作，通过换刀臂支轴带动换刀臂向外伸出。再然后，销轮电机通过销轮轴带动销轮转动，销轮上的销轴通过槽轮再次带动换刀臂支轴转动180°，将刀具送至主轴位置。此时，电磁铁消磁，刀架管在扭簧的作用下复位。接着，直线电机动作，通过换刀臂支轴带动换刀臂向内缩回，将刀具安装在主轴上。最后，直线电机动作，通过换刀臂支轴带动换刀臂向外伸出，销轮电机通过销轮轴带动销轮转动，销轮上的销轴通过槽轮带动换刀臂支轴转动90°，回到原始位置。在此过程中，由于销轴的长度较长，无论换刀臂支轴处于哪个极限位置，销轴都能插入槽轮的槽口。第一齿轮和第二齿轮为斜齿轮，啮合重合度高，传动平稳，传动噪音小，稳定性强。刀架管支承槽上设置有对应刀具的标号，有利于实现对刀具的更换，避免产生刀具不对应。当换刀臂不动作时，销轮上的欠位贴合轮和槽轮上的弧面贴合，实现锁止，避免随意摆动。本发明不但换刀臂转动角度精确性好，而且刀架管旋转灵敏，结构合理紧凑，有利于刀具的更换。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的左视图。

图3为本发明的左侧局部剖视图。

图4为本发明槽轮和销轮的连接示意图。

图5为本发明图1中A处的结局放大图。

图中：1.底座，2.机架，3.刀库机构，4.换刀机构，5.主轴加工机构，6.刀具盘，7.回环挡圈，8.刀具盘支轴，9.刀库电机，10.第一齿轮，11.第二齿轮，12.刀架管，13.刀架管回转轴，14.扭簧，15.电磁铁，16.刀架管挡板，17.出料口，18.丝杆上支板，19.丝杆下支板，20.丝杆，21.丝杆电机，22.导轨，23.主轴支座，24.主轴，25.换刀臂，26.锁止组件，27.支承框架，28.换刀臂支轴，29.槽轮，30.销轮，31.销轮轴，32.销轮电机，33.直线电机，34.旋转接头，35.换刀槽，36.滑槽，37.锁止块，38.锁止弹簧，39.槽口，40.销轴，41.欠位贴合轮，42.刀架管支承槽。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，一种用于卧式加工中心的换刀装置，它包括底座1、机架2、刀库机构3、换刀机构4、主轴加工机构5，所述机架2固定在底座1上，所述刀库机构3包括刀具盘6、回环挡圈7、刀具盘支轴8、刀库电机9、第一齿轮10、第二齿轮11、刀架管12、刀架管回转轴13、扭簧14、电磁铁15、刀架管挡板16，所述刀具盘6通过刀具盘支轴8可转动设置在机架2的左侧，所述回环挡圈7固定在机架2上，并且回环挡圈7同轴心设置在刀具盘6的外侧，所述回环挡圈7的一侧设置有出料口17，所述第二齿轮11同轴心设置在刀具盘支轴8上，所述第一齿轮10和第二齿轮11相互啮合，所述第一齿轮10和第二齿轮11为斜齿轮，啮合重合度高，传动平稳，传动噪音小，稳定性强。所述刀库电机9和第一齿轮10同轴连接，所述刀库电机9安装在机架2上，所述刀具盘6上设置有刀架管支承槽42，所述刀架管12均布设置在刀具盘6上，所述刀架管支承槽42上设置有对应刀具的标号，有利于实现对刀具的更换，避免产生刀具不对应。所述刀架管12通过刀架管回转轴13铰接在刀具盘6上，所述刀架管回转轴13和刀具盘6之间设置有扭簧14，所述刀架管挡板16设置在机架2上，并且位于回环挡圈7的出料口17处，所述电磁铁15安装在机架2上，并且位于回环挡圈7的出料口17的内侧。所述主轴加工机构5设置在机架2的前侧，所述主轴加工机构5包括丝杆上支板18、丝杆下支板19、丝杆20、丝杆电机21、导轨22、主轴支座23、主轴24，所述丝杆上支板18和丝杆下支板19分别固定在机架2的上下两侧，所述导轨22竖直安装在丝杆上支板18和丝杆下支板19之间，所述丝杆20可转动设置在丝杆上支板18和丝杆下支板19之间，所述丝杆20和丝杆电机21同轴连接，所述丝杆电机21安装在丝杆上支板18上，所述丝杆电机21为伺服电机，速度可控，位置精确非常好，有利于实现对主轴支座23上下位置的精确控制。所述主轴支座23可上下滑动设置在导轨22上，所述主轴支座23和丝杆20螺纹连接，所述主轴24可转动设置在主轴支座23上。所述换刀机构4设置在刀库机构3和主轴加工机构5之间，所述换刀机构4包括换刀臂25、锁止组件26、支承框架27、换刀臂支轴28、槽轮29、销轮30、销轮轴31、销轮电机32、直线电机33、旋转接头34，所述换刀臂25的中端安装在换刀臂支轴28上，所述换刀臂支轴28可转动也可前后滑动设置在机架2上，所述换刀臂25的两端设置有换刀槽35，所述换刀臂25上设置有滑槽36，并且滑槽36位于换刀槽35的一侧，所述锁止组件26包括锁止块37、锁止弹簧38，所述锁止块37可滑动设置在换刀臂35的滑槽36上，所述锁止块37的外端设置为尖头，有利于刀具的更换和锁止，结构合理，有效避免了意外发生。所述锁止弹簧38的一端和锁止块37的内端贴合，所述锁止弹簧38的另一端和滑槽36贴合，所述支承框架27固定在机架2上，所述直线电机33安装在支承框架27上，所述直线电机33通过旋转接头34和换刀臂支轴28连接，所述槽轮29同轴心安装在换刀臂支轴28上，所述槽轮29上均布设置有四个槽口39，四个槽口39之间弧面过渡，所述销轮轴31可转动设置在支承框架27和机架2上，所述销轮电机32和销轮轴31同轴连接，所述销轮电机32安装在支承框架27上，所述销轮电机32为步进电机，步进电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，可靠性好。所述销轮30同轴心安装在销轮轴31上，所述销轮30的外侧有销轴40，所述销轮30的中心设置有欠位贴合轮41，所述销轴40的长度为槽轮29厚度的3～5倍。

通过上述技术方案，本发明一种用于卧式加工中心的换刀装置使用时，刀库电机9通过第一齿轮10和第二齿轮11带动刀具盘6转动一定角度，使对应的刀架管12转到回环挡圈7的出料口17处，电磁铁15通电动作，带动刀架管12克服扭簧14的扭力绕着刀架管12回转轴摆动90°，使刀架管12的轴心朝向前后方向，刀架管挡板16实现对刀架管12转动位置的限定。接着，销轮电机32通过销轮轴31带动销轮30转动，销轮30上的销轴40通过槽轮29带动换刀臂支轴28转动90°，刀具卡入换刀臂25的换刀槽35，锁止块37实现对刀具的锁止。然后，直线电机33动作，通过换刀臂支轴28带动换刀臂25向外伸出。再然后，销轮电机32通过销轮轴31带动销轮30转动，销轮30上的销轴40通过槽轮29再次带动换刀臂支轴28转动180°，将刀具送至主轴24位置。此时，电磁铁15消磁，刀架管12在扭簧14的作用下复位。接着，直线电机33动作，通过换刀臂支轴28带动换刀臂25向内缩回，将刀具安装在主轴24上。最后，直线电机33动作，通过换刀臂支轴28带动换刀臂25向外伸出，销轮电机32通过销轮轴31带动销轮30转动，销轮30上的销轴40通过槽轮29带动换刀臂支轴28转动90°，回到原始位置。在此过程中，由于销轴40的长度较长，无论换刀臂支轴28处于哪个极限位置，销轴40都能插入槽轮29的槽口39。当换刀臂25不动作时，销轮30上的欠位贴合轮41和槽轮29上的弧面贴合，实现锁止，避免随意摆动。本发明不但换刀臂25转动角度精确性好，而且刀架管12旋转灵敏，结构合理紧凑，有利于刀具的更换。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。