一种设有Y轴锁紧机构的换刀装置及换刀过程的制作方法

本发明属于数控机床用刀架技术领域，具体涉及一种设有y轴锁紧机构的换刀装置及换刀过程。

背景技术：

在数控机床加工中，传统换刀装置只能围绕刀塔轴心旋转换刀，现有技术的换刀装置中，具有y轴运动功能的换刀装置一般不含锁紧装置或仅对于滚珠丝杠进行抱闸锁紧，其缺点主要表现在，当进行钻、铣等复杂加工时，换刀装置产生震动，影响零件加工精度和表面光洁度。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种设有y轴锁紧机构的换刀装置及换刀过程，以解决背景技术中提到的技术问题。

为了实现上述目的，本发明公开了一种设有y轴锁紧机构的换刀装置，包括立柱、电机、锁紧机构、丝杠和刀架，刀架包括刀架箱体和刀架零件；电机通过电机连接板固定安装在立柱上，立柱为有两个对应的面为开口结构的长方体的框架结构，刀架箱体分为第一部分和第二部分，刀架箱体的第一部分位于立柱的框架结构内部，刀架箱体的第二部分通过框架结构的开口结构处延伸至立柱的外部，并分别与锁紧机构和刀架零件固定连接；丝杠与电机转轴平行设置，在电机转轴上设有电机带轮，丝杠上朝向电机带轮的一端延伸出立柱的框架结构外部，且在丝杠上的延伸出立柱外的一端端部设有丝杠带轮，电机带轮与丝杠带轮之间通过同步带连接；在立柱朝向刀盘一侧的外侧壁上，锁紧机构沿着该外侧壁的y轴方向固定安装，锁紧机构包括导轨、滑块和导轨锁紧装置，导轨与立柱之间固定连接，滑块和导轨锁紧装置依次设于导轨上，且可沿导轨做y轴升降运动；刀架箱体的第二部分固定安装在滑块和导轨锁紧装置上。

进一步地，刀架零件包括刀盘、外齿圈和传动齿轮，刀盘依次通过外齿圈和传动齿轮固定安装在刀架箱体上。

进一步地，在立柱朝向刀盘一侧的外侧壁的两端y轴方向各设有1个锁紧机构，分别为位于立柱左侧的第一锁紧机构和位于立柱右侧的第二锁紧机构，第一锁紧机构和第二锁紧机构的结构相同。

更进一步地，每1个锁紧机构中，沿着导轨的长度方向分别设有2个位置相邻的滑块。

进一步地，在刀架箱体的第二部分上，与第一锁紧机构的滑块相接触的端面处垂直设有一凸棱，凸棱的长度方向与导轨的长度方向一致；凸棱与滑块相接触。

进一步地，在刀架箱体的第二部分上，垂直于设有凸棱的外侧面上固定连接有滑块挡板；滑块位于滑块挡板和凸棱的位置之间。

进一步地，在刀架箱体的第二部分上，与第二锁紧机构的滑块相接触的端面处垂直设有一凸棱，凸棱的长度方向与导轨的长度方向一致；凸棱与滑块相接触；在刀架箱体的第二部分上，垂直于设有凸棱的外侧面上固定连接有滑块挡板；滑块位于滑块挡板和凸棱的位置之间。

进一步地，在立柱的朝向刀盘一侧的外侧壁上固定套设有金属外壳。

进一步地，在导轨的底部套设有底托，金属外壳与底托固定连接。

本发明同时要求保护一种采用上述的换刀装置进行的换刀过程，包括如下步骤：

(1)电机工作，电机转轴的旋转通过同步带带动丝杠带轮旋转，进而带动丝杠沿y轴方向做升降运动，进而带动刀架箱体沿y轴方向做升降运动，进而带动刀架沿y轴方向做升降运动；

(2)当刀架运动至指定位置时，电机停止工作，导轨锁紧装置通过控制气压将刀架箱体固定在导轨的特定位置处，此时刀架旋转刀盘至指定刀位，并通过液压锁紧刀盘，即完成一个换刀动作。

本发明中，电机通过带轮组传递动力，控制换刀装置进行y轴方向运动。当换刀装置达到指定位置时，导轨锁紧装置进行y轴方向锁紧，保证锁紧精度，最后换刀装置进行换刀工序，完成一次动作。

与现有产品相比，本发明的设有y轴锁紧机构的换刀装置及换刀过程具有如下优点：

本发明较传统的刀塔换刀装置其功能增加了y轴方向的运动，同时采用导轨锁紧装置(钳制器)对换刀装置y轴方向运动后进行定位锁紧，对比传统的换刀装置结构，此结构直接锁紧零件加工受冲击大的部位，大大减少了零件切削时产生的震动，更有效的保证了零件的加工精度和光洁度。

附图说明

图1：实施例1中换刀装置的刀架侧立体结构示意图。

图2：实施例1中换刀装置省略了金属外壳和底托后刀架侧立体结构示意图。

图3：实施例1中换刀装置省略了金属外壳和底托后立柱后侧立体结构示意图。

图4：实施例1中换刀装置的第一锁紧机构的局部放大结构示意图。

附图标记说明：1-立柱；2-电机；3-丝杠；4-刀架；5-第一锁紧机构；6-第二锁紧机构；7-刀架箱体；8-滑块挡板；9-金属外壳；10-底托；21-电机转轴；22-电机带轮；23-同步带；24-电机连接板；31-丝杠带轮；41-刀盘；42-外齿圈；43-传动齿轮；51-导轨；52-滑块；53-导轨锁紧装置；71-刀架箱体的第一部分；72-刀架箱体的第二部分；721-凸棱。

具体实施方式

下面通过具体实施例进行详细阐述，说明本发明的技术方案。

实施例1

如图1-4给出了设有y轴锁紧机构的换刀装置的结构图。

一种设有y轴锁紧机构的换刀装置，包括立柱1、电机2、锁紧机构、丝杠3和刀架4，刀架4包括刀架箱体7和刀架零件，刀架零件包括刀盘41、外齿圈42和传动齿轮43；刀盘41依次通过外齿圈42和传动齿轮43固定安装在刀架箱体7上；

电机2通过电机连接板24固定安装在立柱1上，立柱1固定安装在数控机床上，为固定机构。

立柱1为有两个对应的面为开口结构的长方体的框架结构，刀架箱体7分为第一部分和第二部分，刀架箱体的第一部分71位于立柱1的框架结构内部，刀架箱体的第二部分72通过框架结构的开口结构处延伸至立柱1的外部，并分别与锁紧机构和刀架零件固定连接；

丝杠3与刀架箱体的第一部分71固定连接，且丝杠3的两端均延伸出至刀架箱体7的外部；

丝杠3与电机转轴21平行设置，在电机转轴21上设有电机带轮22，丝杠3上朝向电机带轮22的一端延伸出立柱1的框架结构外部，且在丝杠3上的该端端部设有丝杠带轮31，电机带轮22与丝杠带轮31之间通过同步带23连接。

在立柱1朝向刀盘41一侧的外侧壁上，锁紧机构沿着该外侧壁的y轴方向固定安装，该外侧壁的两端y轴方向各设有1个锁紧机构，分别为位于立柱1左侧的第一锁紧机构5和位于立柱1右侧的第二锁紧机构6，第一锁紧机构5和第二锁紧机构6的结构相同，每1个锁紧机构的每1个导轨上沿着导轨的长度方向分别设有2个位置相邻的滑块。

第一锁紧机构5包括导轨51、滑块52和导轨锁紧装置53，导轨51与立柱1之间固定连接，滑块52和导轨锁紧装置53依次设于导轨51上，且可沿导轨51做y轴升降运动。刀架箱体7与锁紧机构固定连接，具体地：刀架箱体的第二部分72通过螺栓或紧固螺钉固定安装在滑块52和导轨锁紧装置53上。

在刀架箱体的第二部分72上，与第一锁紧机构5的滑块52相接触的端面处垂直设有一凸棱721，凸棱721的长度方向与导轨51的长度方向一致；同时在刀架箱体的第二部分72上，垂直于设有凸棱721的外侧面上固定连接有滑块挡板8；滑块52位于滑块挡板8和凸棱721之间，凸棱721与滑块挡板8的设置可对刀架箱体7进行y轴定位，防止刀架箱体7沿着导轨51进行y轴升降运动时发生x轴左右的位置的偏移，进而可提高刀架4的运动精度。

由于分别与第一锁紧机构5和第二锁紧机构6相连的刀架箱体7为一个整体，因此只需在其中1个锁紧机构位置处设置凸棱721和滑块挡板8，即可对刀架箱体7进行y轴定位，无需重复定位。在其他实施例中，凸棱721和滑块挡板8可设置于第二锁紧机构6的位置处。

在立柱1的朝向刀盘41一侧的外侧壁上固定套设有金属外壳9，且在导轨51的底部套设有底托10，金属外壳9与底托10固定连接。金属外壳9与底托10的设置可以保护锁紧机构免受外界环境的污染及外力破坏。

该实施例1中的设有y轴锁紧机构的换刀装置在工作时，工作过程为：

(1)电机2工作，电机转轴21的旋转可通过同步带23带动丝杠带轮31旋转，由于丝杠带轮31与丝杠3之间为固定连接，进而会带动丝杠3沿y轴方向做升降运动，由于丝杠3与刀架箱体7固定连接，进而会带动刀架箱体7沿y轴方向做升降运动，并且刀架箱体7与锁紧机构固定连接，从而可实现电机2的旋转带动刀架4整体沿y轴方向做升降运动。

(2)当刀架4运动至指定位置时，电机2停止工作，此时导轨锁紧装置53通过控制气压将刀架箱体7固定在导轨51的特定位置处，因此可牢牢地固定刀架4的位置，此时刀架4旋转刀盘41至指定刀位，并通过液压锁紧刀盘41，即完成一个换刀动作。

该实施例1的换刀装置中，刀架4在y轴方向的运动范围为导轨51的长度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的设计构思之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。