专利名称：一种刀库机械手试验台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机床中自动换刀系统的试验测试装置，具体涉及一种刀库机
械手试验台。
背景技术：
—个零件往往需要进行多工序的加工，而单功能的数控机床，只能完成单工序的 加工，如车、钻、铣等。因此，在制造一个零件的过程中，大量的时间用于更换刀具、装卸零 件、测量和搬运零件等非切削时间上，切削加工时间仅占整个工时中较小的比例。为了降低 非切削时间，现代数控机床上开始增设自动换刀系统，形成"加工中心"机床。其中，自动换 刀系统是提供自动化加工过程中所需之储刀及换刀需求的一种装置，包括自动换刀机构及 可以储放多把刀具的刀库，所述刀库主要用于提供储刀位置，并能依程式的控制，正确选择 刀具加以定位，以进行刀具交换；换刀机构则是执行刀具交换的动作，目前广泛采用由机械 手进行刀具交换的方式。 为实现上述功能并简化结构，目前广泛采用刀库与机械手配合组成刀库机械手 的结构形式，但此种结构依旧较复杂，且在工作中又频繁运动，故障率较高，目前机床上有 50%以上的故障都与之有关。其常见故障有刀套掉刀、换刀时机械手掉刀、不能拔刀、刀套 翻转不到位或不回位、机械手动作不到预定位置、机械手抓不住刀、刀库选刀不能准停、机 械手回不到位等。因此，刀库机械手在实际运用工作之前通常需要在刀库机械手试验台上 试运行，对刀库机械手的动作进行检测，记录累计换刀次数和累计换刀失效次数，进而评判 刀库机械手的可靠性。 然而，现有的刀库机械手试验台包括刀库、换刀用机械手臂和底座，试验过程中， 刀库中并没有安装刀具，只是刀库与机械手臂配合进行空运转，即刀库与机械手的整个运 转换刀过程中都不会有刀具的参与；因而其试验运行状况与实际工作情况有很大的偏差， 很多潜在的故障如刀套掉刀、换刀时机械手掉刀、不能拔刀、机械手抓不住刀等，都无法检 测出来。
发明内容本实用新型目的是提供一种刀库机械手可靠性试验台，以使试验台的运行状况更 接近于实际工作情况。 为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种刀库机械手试验台，包括刀 库、换刀用机械手臂和底座，所述底座上固设有模拟主轴支架，该模拟主轴支架的末端固设 有与所述刀库配合的刀具夹持机构。 上文中，所述模拟主轴支架和刀具夹持机构的结构可以根据实际情况设置多个， 即当底座上设有多个刀库时，可相应设置多个模拟主轴支架和刀具夹持机构结构。 进一步的技术方案，所述刀具夹持机构包括中空结构的刀套，其内部下端为与模 拟刀具配合的锥形定位孔，所述模拟刀具包括锥形刀柄和拉杆，刀套的内部上端正对于拉杆的位置设有螺纹连接的螺纹套，螺纹套的侧壁设有至少2个锥形孔，锥形孔的直径从螺
纹套外壁向内壁直径递减，锥形孔内卡设有锁止滚珠；锁止滚珠的直径大于锥形孔在螺纹
套内壁的直径，并小于锥形孔在螺纹套外壁的直径；在所述刀套侧壁上正对于锥形孔的位置设有螺纹通孔，螺纹通孔内设有螺纹连接的顶紧装置，顶紧装置的一端与所述锁止滚珠相抵，使锁止滚珠伸出锥形孔的球面卡于拉杆的颈部凹槽内。 上文中，所述模拟刀具的锁紧原理类似于现有技术中加工中心主轴处刀具的锁紧原理，模拟刀具由刀套中的锥形定位孔定位，并由锁止滚珠限位锁紧。所述锁止滚珠依靠顶紧装置顶在锥形孔的小端开口部分，在一定的外力作用下，可以沿着锥形孔的轴线方向来回伸縮。当机械手臂抓住模拟刀具竖直下拉时，模拟刀具末端的拉杆会压迫锁止滚珠向顶紧装置方向溃縮靠拢，模拟刀具可顺利滑出；当机械手臂抓住模拟刀具在刀具夹持机构正下方竖直向上插入时，模拟刀具末端的拉杆会先压迫锁止滚珠向顶紧装置方向溃縮靠拢，使模拟刀具顺利插入刀套，模拟刀具继续上升，直到模拟刀具的锥形刀柄与刀套中的锥形定位孔完全贴合，此时，模拟刀具的拉杆头部也向上滑离锥形孔所处的位置，锁止滚珠在顶紧装置的作用下回弹卡在拉杆的颈部凹槽内。 所述螺纹套可在刀套内孔内沿其轴线方向上下移动，以对锥形孔内的锁止滚珠进行上下调节，从而实现对模拟刀具的拉杆的锁紧位置的高度调节，以保证模拟刀具的锥形刀柄与刀套中的锥形定位孔始终能紧密贴合，解决了锥形刀柄与锥形定位孔之间因磨损产生间隙的难题。 上述技术方案中，所述顶紧装置包括顶丝和压力弹簧，所述顶丝的一端通过压力弹簧将锁止滚珠卡于拉杆的颈部凹槽内。 上文中，压力弹簧对锁止滚珠的压紧力可以通过调整顶丝的拧入深度来调节，以
便使模拟刀具拉杆部分的卡紧力得到很好的控制；所述锁止滚珠的直径大于锥形孔的小端
直径，可保证锁止滚珠不会从螺纹套的锥形孔内掉出来。 进一步的技术方案，所述锥形孔为4个，十字交叉布置于螺纹套上。 上文中，刀库机械手试验台的工作原理类似于现有技术中加工中心中的自动换刀
过程，其换刀的基本动作如下 (1)选刀——刀库转动，以将所需模拟刀具转至刀具交换位置； (2)抓刀——机械手臂旋转90度，同时抓住刀库和刀具夹持机构中的模拟刀具； (3)拔刀——机械手臂下降，同时将刀库和刀具夹持机构中的模拟刀具拔出； (4)换刀——机械手臂旋转180度，新旧两个模拟刀具交换位置； (5)插刀——机械手臂上升，同时将新旧模拟刀具分别插入刀具夹持机构和刀
库； (6)复位——机械手臂回转，回到原始位置。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有的优点是 1、由于本实用新型在底座上设置了模拟主轴支架和刀具夹持机构，因而在试验台
的整个试验运转过程中实现了刀具的真正互换，使试验台的运行状况更接近于实际工作状态，为刀库可靠性分析提供了更准确的数据，有利于更好地提高刀库制造质量，有效减少机
床故障率。 2、本实用新型在刀套内设置了螺纹连接的螺纹套，螺纹套可在刀套内孔内沿其轴线方向上下移动，以对锥形孔内的锁止滚珠进行上下调节，从而实现对模拟刀具的拉杆 的锁紧位置的高度调节，以保证模拟刀具的锥形刀柄与刀套中的锥形定位孔始终能紧密贴 合，解决了锥形刀柄与锥形定位孔之间因磨损产生间隙的难题。 3、本实用新型结构简单，易于实现，适合推广使用。
附图1为本实用新型实施例一的结构示意图； 附图2为图1的A-A剖视放大图； 附图3为本实用新型实施例一中螺纹套的主视图； 附图4为本实用新型实施例一中螺纹套的立体图。 其中1、刀库；2、机械手臂；3、底座；4、模拟主轴支架；5、刀具夹持机构；6、锥形 刀柄；7、拉杆；8、模拟刀具；9、刀套；10、锥形定位孔；11、螺纹套；12、锥形孔；13、锁止滚 珠；14、顶丝；15、压力弹簧。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述 实施例一 参见附图1 4所示， 一种刀库机械手试验台，包括刀库1、换刀用机械手臂2和底 座3，所述底座3上固设有模拟主轴支架4，该模拟主轴支架的末端固设有与所述刀库配合 的刀具夹持机构5。所述刀具夹持机构5包括中空结构的刀套9，其内部下端为与模拟刀具 8配合的锥形定位孔IO，所述模拟刀具8包括锥形刀柄6和拉杆7，刀套9的内部上端正对 于拉杆7的位置设有螺纹连接的螺纹套ll，螺纹套11的侧壁设有至少2个锥形孔12，锥形 孔的直径从螺纹套外壁向内壁直径递减，锥形孔12内卡设有锁止滚珠13 ;锁止滚珠13的 直径大于锥形孔12在螺纹套内壁的直径，并小于锥形孔12在螺纹套外壁的直径；在所述刀 套9侧壁上正对于锥形孔12的位置设有螺纹通孔，螺纹通孔内设有螺纹连接的顶紧装置， 顶紧装置的一端与所述锁止滚珠13相抵，使锁止滚珠13伸出锥形孔12的球面卡于拉杆7 的颈部凹槽内。所述顶紧装置包括顶丝14和压力弹簧15，所述顶丝14的一端通过压力弹 簧15将锁止滚珠13卡于拉杆7的颈部凹槽内。所述锥形孔12为4个，十字交叉布置于螺 纹套11上，参见图3 4所示。 上文中，所述模拟刀具的锁紧原理类似于现有技术中加工中心主轴处刀具的锁紧 原理，模拟刀具由刀套中的锥形定位孔定位，并由锁止滚珠限位锁紧。所述锁止滚珠依靠顶 紧装置顶在锥形孔的小端开口部分，在一定的外力作用下，可以沿着锥形孔的轴线方向来 回伸縮。当机械手臂抓住模拟刀具竖直下拉时，模拟刀具末端的拉杆会压迫锁止滚珠向顶 紧装置方向溃縮靠拢，模拟刀具可顺利滑出；当机械手臂抓住模拟刀具在刀具夹持机构正 下方竖直向上插入时，模拟刀具末端的拉杆会先压迫锁止滚珠向顶紧装置方向溃縮靠拢， 使模拟刀具顺利插入刀套，模拟刀具继续上升，直到模拟刀具的锥形刀柄与刀套中的锥形 定位孔完全贴合，此时，模拟刀具的拉杆头部也向上滑离锥形孔所处的位置，锁止滚珠在顶 紧装置的作用下回弹卡在拉杆的颈部凹槽内。 所述螺纹套可在刀套内孔内沿其轴线方向上下移动，以对锥形孔内的锁止滚珠进行上下调节，从而实现对模拟刀具的拉杆的锁紧位置的高度调节，以保证模拟刀具的锥形刀柄与刀套中的锥形定位孔始终能紧密贴合，解决了锥形刀柄与锥形定位孔之间因磨损产生间隙的难题。
权利要求一种刀库机械手试验台，包括刀库(1)、换刀用机械手臂(2)和底座(3)，其特征在于所述底座(3)上固设有模拟主轴支架(4)，该模拟主轴支架的末端固设有与所述刀库配合的刀具夹持机构(5)。
2. 根据权利要求1所述的刀库机械手试验台，其特征在于所述刀具夹持机构(5)包括中空结构的刀套(9)，其内部下端为与模拟刀具(8)配合的锥形定位孔(IO)，所述模拟刀具(8)包括锥形刀柄(6)和拉杆(7)，刀套(9)的内部上端正对于拉杆(7)的位置设有螺纹连接的螺纹套(ll)，螺纹套(11)的侧壁设有至少2个锥形孔(12)，锥形孔的直径从螺纹套外壁向内壁直径递减，锥形孔(12)内卡设有锁止滚珠(13);锁止滚珠(13)的直径大于锥形孔(12)在螺纹套内壁的直径，并小于锥形孔(12)在螺纹套外壁的直径；在所述刀套(9)侧壁上正对于锥形孔(12)的位置设有螺纹通孔，螺纹通孔内设有螺纹连接的顶紧装置，顶紧装置的一端与所述锁止滚珠(13)相抵，使锁止滚珠(13)伸出锥形孔(12)的球面卡于拉杆(7)的颈部凹槽内。
3. 根据权利要求2所述的刀库机械手试验台，其特征在于所述顶紧装置包括顶丝(14)和压力弹簧(15)，所述顶丝(14)的一端通过压力弹簧(15)将锁止滚珠(13)卡于拉杆(7)的颈部凹槽内。
4. 根据权利要求2所述的刀库机械手试验台，其特征在于所述锥形孔(12)为4个，十字交叉布置于螺纹套(11)上。
专利摘要本实用新型公开了一种刀库机械手试验台，包括刀库、换刀用机械手臂和底座，所述底座上固设有模拟主轴支架，该模拟主轴支架的末端固设有与所述刀库配合的刀具夹持机构。本实用新型在试验运转过程中实现了刀具的真正互换，使试验台的运行状况更接近于实际工作状态，为刀库可靠性分析提供了更准确的数据，有利于更好地提高刀库制造质量，有效减少机床故障率。
文档编号G01M99/00GK201540212SQ20092028382
公开日2010年8月4日 申请日期2009年12月3日 优先权日2009年12月3日
发明者张登高, 袁树林, 赵敏 申请人:纽威数控装备(苏州)有限公司