自动换刀装置的制作方法

1.本实用新型涉及数控机床技术领域，特别是涉及一种自动换刀装置。


背景技术：

2.随着近年来工业化程度的不断提高，数控机床被广泛用于自动化工业中。数控机床加工，cnc刀具是加工过程中的加工工具，请参见图1，其主要由刀柄102、夹头103、拉钉101、螺帽104、刀头105构成，其中拉钉101可为刀柄102自带的。在现有的cnc加工技术中，所使用刀具都是手工装刀后再上机，工作量较大，每个刀具室最少3人以上。由于人工安装的原因，可能会导致装刀长短不一，造成产品的不良率大大增加；而且人工安装力度控制不够精确，锁紧时力度过大会对刀具造成损坏，力度过小则会导致掉刀或抖动等现象出现。
3.鉴于此，本领域的技术人员亟需一种自动换刀装置，以解决人工拆装刀的缺点，提高生产效率。


技术实现要素：

4.基于此，本实用新型提供一种自动换刀装置，包括：底座、设于所述底座上的工作台、固定端与所述底座固定连接且自由端延伸至所述工作台上方的支架以及设于所述支架的自由端且用于依次吸附或松开待更换刀具部件的磁吸式夹持器；所述工作台包括用于放置所述待更换刀具刀柄的刀柄放置槽、用于放置所述待更换刀具夹头的夹头放置槽、用于放置所述待更换刀具刀头的刀头夹持槽、用于放置所述待更换刀具螺帽的螺帽放置槽以及用于与所述磁吸式夹持器配合锁紧或松开所述待更换刀具的刀具固定器。
5.作为本实用新型的一个实施例，所述自动换刀装置还包括刀具信息采集机构，所述刀具信息采集机构包括与所述底座固定连接的第一端以及延伸至所述工作台正上方的第二端，所述第二端上设有二维码扫描器。
6.作为本实用新型的一个实施例，所述二维码扫描器为红外线扫描器。
7.作为本实用新型的一个实施例，所述磁吸式夹持器包括用于吸附所述待更换刀具部件的锥形容纳部以及与所述锥形容纳部转动连接的第一旋转驱动装置。
8.作为本实用新型的一个实施例，所述刀具固定器设于所述工作台中部，所述刀柄放置槽、夹头放置槽、刀头夹持槽、螺帽放置槽分别设于所述工作台一侧。
9.作为本实用新型的一个实施例，所述工作台与所述底座之间设有驱动所述工作台相对所述底座进行旋转运动以将所述刀柄放置槽、夹头放置槽、刀头夹持槽、螺帽放置槽依次转动至所述磁吸式夹持器正下方的第二旋转驱动装置。
10.作为本实用新型的一个实施例，所述底座上还设有滑轨槽以及驱动所述工作台沿所述滑轨槽进行直线运动以使所述刀具固定器移动至所述磁吸式夹持器正下方的第一直线驱动装置。
11.作为本实用新型的一个实施例，所述支架的固定端和自由端之间设有用于驱动所述支架的自由端沿垂直方向进行升降运动以使所述磁吸式夹持器依次吸附或松开所述待
更换刀具部件、驱动所述支架的自由端以垂直方向为轴心进行旋转运动的第一直线旋转驱动装置。
12.作为本实用新型的一个实施例，所述刀头夹持槽上设有第一伸缩式夹持机构，所述刀具固定器上设有第二伸缩式夹持机构。
13.作为本实用新型的一个实施例，所述自动换刀装置还包括设于所述底座内的旧刀具回收盒，所述旧刀具回收盒朝所述工作台的一侧开设有第一通孔，所述刀具固定器底部开设有与所述第一通孔配合的第二通孔。
14.本实用新型的有益效果在于：本实用新型的自动换刀装置，只需将待更换刀具的部件放入相应的放置槽，启动自动换刀装置，通过磁吸式夹持器和工作台的相互配合即可完成待更换刀具的自动组装，提高了工厂自动化，不需要投入过多的人力，同时也避免了人工操作带来的装刀过程中导致装刀不准确以及损坏刀具；本实用新型的自动换刀装置也可对刀具进行全自动化的拆卸，大大提高了生产效率。
附图说明
15.图1为cnc刀具的结构示意图；
16.图2为本实用新型的自动换刀装置的结构示意图；
17.图3为本实用新型的自动换刀装置另一角度的结构示意图；
18.图4为本实用新型的自动换刀装置又一角度的结构示意图；
19.图5为图4沿a-a的剖视图。
20.附图中各标号的含义为：
21.101-拉钉；102-刀柄；103-夹头；104-螺帽；105-刀头；1-底座；2工作台；3-支架；4-磁吸式夹持器；5-刀具信息采集机构；6-旧刀具回收盒；11-滑轨槽；21-刀柄放置槽；22-夹头放置槽；23-刀头夹持槽；231-第一伸缩夹持机构；24-螺帽放置槽；25-刀具固定器；251-第二伸缩夹持机构；252-第二通孔；26-第二旋转驱动装置；31-固定端；32-自由端；33-第一直线旋转驱动装置；41-锥形容纳部；42-第一旋转驱动装置；43-夹持扣；61-第一通孔。
具体实施方式
22.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
23.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
24.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。
25.如图1所示，为刀具的结构图；主要由刀柄102、夹头103、拉钉101、螺帽104、刀头105构成，其中拉钉101可为刀柄102自带的。组装时，将夹头103放到刀柄102上，螺帽104套
在夹头103上，装入刀头105，锁紧螺帽104，最后锁紧拉钉101。
26.如图2至图4所示，为本实用新型的一种自动换刀装置的实施例。该自动换刀装置包括：底座1、工作台2、支架3、磁吸式夹持器4。
27.其中，工作台2设于底座1上；本实施的自动换刀装置的工作台2为圆盘形设计，在其他实施例中，也可以为其他形状设计，如椭圆形、不规则多边形等。工作台2包括：用于放置待更换刀具刀柄102的刀柄放置槽21、用于放置待更换刀具夹头103的夹头放置槽22、用于放置待更换刀具刀头105的刀头夹持槽23、用于放置待更换刀具螺帽104的螺帽放置槽24以及用于与磁吸式夹持器4配合锁紧或松开待更换刀具的刀具固定器25，刀具固定器25上设有第二伸缩式夹持机构251，第二伸缩式夹持机构251用于将待更换刀具的螺帽104夹紧。在本实施例中，刀具固定器25设于工作台2中部，刀柄放置槽21、夹头放置槽22、刀头夹持槽23、螺帽放置槽24分别设于工作台2一侧。工作台2与底座1之间设有第二旋转驱动装置26，第二旋转驱动装置26用于驱动工作台2相对底座1进行以工作台2圆心为轴心的旋转运动，将刀柄放置槽21、夹头放置槽22、刀头夹持槽23、螺帽放置槽24依次旋转至磁吸式夹持器4的正下方。第二旋转驱动装置26可以为音圈电机或步进电机等。
28.底座1上还设有与沿工作台2的径向设置的滑轨槽11以及与工作台2滑动连接的第一直线驱动装置(图未示出)，第一直线驱动装置用于驱动工作台2沿滑轨槽11进行直线运动，将刀具固定器25移动至磁吸式夹持器4的正下方。第一直线驱动装置可以为步进电机或气动装置等。
29.在一个可选实施例中，也可将刀柄放置槽21、夹头放置槽22、刀头夹持槽23、螺帽放置槽24、刀具固定器25分别设于工作台2的一侧，通过第二旋转驱动装置26驱动工作台2相对底座1进行旋转运动，即可将刀柄放置槽21、夹头放置槽22、刀头夹持槽23、螺帽放置槽24、刀具固定器25依次旋转至磁吸式夹持器4的正下方。
30.进一步地，为了适应不同待更换刀具的大小，本实用新型实施例的自动换刀装置的刀头夹持槽23上设有第一伸缩式夹持机构231。第一伸缩式夹持机构231的设置能适应不同的刀头105大小，提高本装置的使用范围。
31.支架3包括固定端31和自由端32，固定端31与底座1固定连接，自由端32延伸至工作台2的正上方，自由端32的末端朝向工作台2一侧设置磁吸式夹持器4，固定端31和自由端32之间设有第一直线旋转驱动装置33。第一直线旋转驱动装置33用于当对应的槽位到达磁吸式夹持器4正上方时，驱动支架3的自由端32沿垂直方向进行直线下降运动，使磁吸式夹持器4能吸附或松开待更换刀具的部件；第一直线旋转驱动装置33还用于当待更换刀具组装完成后，驱动自由端32沿垂直方向进行直线上升运动，再驱动自由端32以垂直方向为轴心进行旋转运动将组装完成的刀具传送至放置台上。
32.磁吸式夹持器4用于吸附或松开待更换刀具的部件，包括锥形容纳部41以及与锥形容纳部41旋转连接的第一旋转驱动装置42。其中，锥形容纳部41上设有电磁装置(图未示出)，充磁时锥形容纳部41吸附刀具的部件，消磁时锥形容纳部41松开刀具的部件。进一步地，为了防止吸附的刀柄102掉落，锥形容纳部41开口端的两侧分别设有夹持扣43，当锥形容纳部41吸附起刀柄102时，夹持扣43扣紧刀柄102的凸起部分。第一旋转驱动装置42用于驱动锥形容纳部41进行旋转运动，当自由端32上的磁吸式夹持器4完成吸附所有的刀具部件时，工作台2上的刀具固定器25移动至磁吸式夹持器4正下方，刀具固定器25夹紧螺帽
104，第一旋转驱动装置42驱动锥形容纳部41进行旋转，从而锁紧或拧松刀具。进一步地，磁吸式夹持器4上还设有锁紧拉钉101的结构(图未示出)。
33.本实用新型的自动换刀装置还包括刀具信息采集机构5，刀具信息采集机构5的第一端与底座1固定连接，刀具信息采集机构5的第二端延伸至工作台2的正上方，在第二端上设有二维码扫描器(图未示出)。本实用新型使用的待更换刀具的部件上均设有二维码，二维码绑定该部件的所有信息，包括开始使用时间、工作时间、磨损信息、使用寿命等。二维码扫描器通过扫描刀具部件上的二维码，记录刀具的信息，实现对刀具的全过程追踪。进一步地，刀具信息采集机构5连接到刀具信息数据库，将信息实时更新到刀具信息数据库，工作人员可以从刀具信息数据库实时查询到刀具的所有信息。此系统可及时跟踪刀具出库时间、上机时间、及换刀时间。本实施例的二维码扫描器为红外线扫描器，在其他实施例中也可以为其他扫描器。
34.本实用新型的自动换刀装置还包括旧刀具回收盒6，旧刀具回收盒6设于底座1内。旧刀具回收盒6朝工作台2的一侧开设有第一通孔61，刀具固定器25底部开设有与第一通孔61配合的第二通孔252。当二维码扫描器扫描结果显示刀具的参数不合格例如刀头崩刃等，刀具依次通过第二通孔252、第一通孔61放置到旧刀具回收盒6中。
35.本实用新型实施例的工作原理如下：
36.装刀：将待更换的刀具的刀柄102、夹头103、刀头105、螺帽104分别放入刀柄放置槽21、夹头放置槽22、刀头夹持槽23、螺帽放置槽24；第二旋转驱动装置26驱动工作台2进行旋转；刀具部件经过二维码扫描器时，二维码扫描器扫描刀具部件上的二维码；当工作台2依次将刀柄放置槽21、夹头放置槽22、刀头夹持槽23、螺帽放置槽24旋转至磁吸式夹持器4正下方时，第一直线旋转驱动装置33驱动自由端32和磁吸式夹持器4下降，磁吸式夹持器4依次吸附刀柄102、夹头103、刀头105、螺帽104；第一直线驱动装置驱动工作台2移动使刀具固定器25移动至磁吸式夹持器4正下方；第一直线旋转驱动装置33再次驱动磁吸式夹持器4下降，刀具固定器25的第二伸缩式夹持机构251夹紧位螺帽104，第一旋转驱动装置42驱动锥形容纳部41进行旋转，从而锁紧螺帽；磁吸式夹持器4锁紧拉钉101，完成装刀；第一直线旋转驱动装置33驱动自由端32和磁吸式夹持器4上升，再驱动自由端32以垂直方向为轴心旋转90度，将组装好的刀具传送到旁边的放置台。
37.拆刀：将待更换刀具放入磁吸式夹持器4；磁吸式夹持器4拉松拉钉101；第一直线驱动装置驱动工作台2移动使刀具固定器25移动至磁吸式夹持器4正下方；第一直线旋转驱动装置33驱动自由端32下降，刀具固定器25的第二伸缩式夹持机构251螺帽104，第一旋转驱动装置42驱动锥形容纳部41进行反向旋转，拧松螺帽104；第一直线旋转驱动装置33驱动自由端32上升，第一直线驱动装置复位；第二旋转驱动装置26依次将螺帽放置槽24、刀头夹持槽23、夹头放置槽22、刀柄放置槽21旋转至磁吸式夹持器4正下方；第一直线旋转驱动装置33驱动磁吸式夹持器4下降，磁吸式夹持器4将待更换的刀具的螺帽104、刀头105、夹头103、刀柄102分别放入螺帽放置槽24、刀头夹持槽23、夹头放置槽22、刀柄放置槽21，完成拆刀。
38.本实用新型的自动换刀装置，只需将待更换刀具的部件放入相应的放置槽，启动自动换刀装置，通过磁吸式夹持器4和工作台2的相互配合即可完成待更换刀具的自动组装，提高了工厂自动化，不需要投入过多的人力，同时也避免了人工操作带来的装刀过程中
导致装刀不准确以及损坏刀具；本实用新型的自动换刀装置也可对刀具进行全自动化的拆卸，大大提高了生产效率。
39.在其他实施例中，可以将磁吸式夹持器4设置为机械手的结构，通过机械手直接抓取待更换刀具的部件；或者将工作台2设置为不可移动的结构，通过机械手完成所有步骤的移动。
40.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
41.以上实施例仅表达了本实用新型的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。