超高速電主軸自動換刀裝置及其方法
2023-05-02 17:58:51 4
超高速電主軸自動換刀裝置及其方法
【專利摘要】本發明公開了超高速電主軸自動換刀裝置，包括電主軸、卡鉗和卡鉗安裝座，卡鉗能夠夾緊刀具，並安裝於卡鉗安裝座內，電主軸用於與刀具可拆式連接，並從卡鉗的側方將刀具移入或移出。還公開了超高速電主軸自動換刀方法，包括步驟為：電主軸移動至卡鉗的前端，將刀具推入卡鉗夾緊；電主軸脫離刀具，移動至換刀檢查器進行換刀邏輯檢查；檢查換刀成功後，電主軸移到下一卡鉗的上端，刀具裝入彈簧夾刀夾頭內，電主軸上彈簧夾刀夾頭夾刀；電主軸及其被夾緊的刀具橫向移出卡鉗，進行刀具長度測量，完成換刀。本發明刀具的夾緊可靠、定位精確，電主軸的換刀精度高，換刀準確且效率高，還保證了電主軸運行的穩定性。
【專利說明】超高速電主軸自動換刀裝置及其方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及數控加工中心工具機領域，特別涉及一種小型加工中心的超高速電主軸自動換刀裝置及自動換刀方法。
【背景技術】
[0002]手機等消費類電子產品的輕金屬結構件，大多採用小型加工中心快速切削成型，超高速電主軸換刀系統的刀具一般採用間隔套作為襯套，且刀刃直徑不能大於間隔套，使得刀具應用受限，同時刀具、間隔套一起高速旋轉時，間隔套容易飛出刀具，從而造成了電主軸的不平衡性，此外，帶間隔套的刀具安裝在刀座上，整個裝配體的累計誤差會增大，容易造成電主軸換刀不準，導致嚴重的撞機事故發生。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是要提供一種超高速電主軸自動換刀裝置及其方法，有效地解決了刀具應用多樣性、電主軸運行穩定性以及換刀精度的問題。
[0004]根據本發明的一個方面，提供了超高速電主軸自動換刀裝置，包括電主軸、卡鉗和卡鉗安裝座，卡鉗能夠夾緊刀具，並安裝於卡鉗安裝座內，電主軸用於與刀具可拆式連接，並從卡鉗的側方將刀具移入或移出。
[0005]其有益效果是:電主軸換刀時，在加工中心坐標移動過程中，電主軸移動至卡鉗處，並將刀具推入卡鉗內夾緊，然後電主軸軸向移動使其與刀具分離，完成卸刀。同時電主軸移動至下一^^鉗處，刀具軸向裝入電主軸，完成裝刀。然後將電主軸側向移出卡鉗，完成換刀。整個換刀過程，電主軸裝、卸刀具都從卡鉗的側方完成，對於刀具的刀刃直徑沒有任何限制，刀具沒有任何形式的間隔套，減少了疊加環節，從而換刀精準、刀具應用種類多，更換刀具的電主軸運行穩定。
[0006]在一些實施方式中，卡鉗由兩個彈性夾爪和一個定位座組成，定位座固定於卡鉗安裝座，定位座的兩側分別設有一個彈性夾爪。
[0007]其有益效果是:刀具夾持於兩個彈性夾爪之間，利用彈性夾爪的彈性及其回彈記憶性，可以對刀具進行夾緊和精確定位。
[0008]在一些實施方式中，彈性夾爪的夾持端由夾持圓弧部、彈性入口部和導向開口部組成，夾持圓弧部用於夾緊刀具，彈性入口部與夾持圓弧部相接，導向開口部與彈性入口部相接。
[0009]其有益效果是:刀具從導向開口部推入，利用彈性入口部的彈性及其回彈記憶性，將刀具的刀柄夾緊於夾持圓弧部，由於夾持圓弧部可以四點夾持刀柄，從而保證了刀具夾持的位置度和所需的夾持力。
[0010]在一些實施方式中，電主軸包括主軸主體、拉刀氣缸、拉刀杆、彈簧和彈簧夾刀夾頭，主軸主體內設有拉刀氣缸，拉刀杆的一端安裝於拉刀氣缸內，並沿拉刀氣缸運動，彈簧套於拉刀杆，彈簧的一端壓緊於拉刀氣缸，彈簧的另一端壓緊於拉刀杆，拉刀杆的另一端彈性連接於彈簧夾刀夾頭，彈簧夾刀夾頭能夠彈性夾緊每個刀具。
[0011]其有益效果是:電主軸採用直連式刀柄，實現直連式自動換刀，克服了採用ISO、BT標準型刀柄或HSK、KM型高速刀柄需要兩次裝夾和定位的間隔夾刀方式，所造成的電主軸不平衡性及系統剛度降低的不足，還克服了 ISO、BT標準型刀柄或HSK、KM型高速刀柄與主軸採用錐孔或錐孔加端面配合，切削及切削液容易積聚在配合錐面上，影響配合精度的缺點。
[0012]在一些實施方式中，彈簧夾刀夾頭設有導向坡口。
[0013]其有益效果是:導向坡口的設置，起到刀具裝入電主軸的導向作用。
[0014]在一些實施方式中，拉刀杆設有狀態傳感器。
[0015]其有益效果是:狀態傳感器可以識別電主軸上彈簧夾刀夾頭的夾刀和松刀狀態，有利於電主軸準確地進行裝刀和卸刀。
[0016]在一些實施方式中，每個卡鉗安裝有吹氣杆。
[0017]其有益效果是:換刀時，電主軸移動至卡鉗處，吹氣杆對電主軸上刀具所帶切屑和切削液體進行清潔吹氣，使得電主軸卸刀、裝刀過程準確。
[0018]在一些實施方式中，超高速電主軸自動換刀裝置還包括換刀檢查器，換刀檢查器設於卡鉗安裝座的一側。
[0019]其有益效果是:能檢查電主軸裝、卸刀是否成功，檢查換刀成功後，工具機開始下一步的工作。
[0020]在一些實施方式中，超高速電主軸自動換刀裝置還包括刀具長度測量器，刀具長度測量器安裝於換刀檢查器。
[0021]其有益效果是:裝刀並移動至刀具長度測量器進行刀具長度測量，為下一步切削加工做好數據測量準備。
[0022]根據本發明的另一個方面，提供了超高速電主軸自動換刀方法，包括步驟為:
[0023]電主軸移動至卡鉗的前端，吹氣杆開始吹氣清潔，將刀具推入卡鉗夾緊；
[0024]電主軸上的彈簧夾刀夾頭松刀，向上軸向移動，直至脫離刀具，並移動至換刀檢查器進行換刀邏輯檢查；
[0025]檢查換刀成功後，電主軸上的彈簧夾刀夾頭保持松刀狀態，電主軸移動至下一卡鉗的上端，向下軸向移動，刀具卡入彈簧夾刀夾頭內完成夾刀；
[0026]電主軸及其被夾緊的刀具橫向移出卡鉗，吹氣杆結束吹氣清潔，電主軸到達刀具長度測量器處，進行刀具長度測量，完成換刀。
[0027]其有益效果是:電主軸的換刀精度高、換刀效率高。
[0028]本發明的有益效果在於:刀具的夾緊可靠、定位精確，電主軸的換刀精度高，換刀準確且效率高，還保證了電主軸運行的穩定性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1為本發明一實施方式的超高速電主軸自動換刀裝置的立體示意圖；
[0030]圖2為圖1所示卡鉗的立體示意圖；
[0031]圖3為圖1所示主視示意圖；
[0032]圖4為圖3所示A處放大示意圖；
[0033]圖5為圖3所示A-A剖視示意圖。
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。
[0035]圖1示意性地顯示了根據本發明的一種實施方式的超高速電主軸自動換刀裝置。
[0036]如圖1所示，該超高速電主軸自動換刀裝置包括電主軸1、卡鉗3、卡鉗安裝座4、吹氣杆5、換刀檢查器6和刀具長度測量器7，換刀檢查器6設於卡鉗安裝座4的一側，刀具長度測量器7安裝於換刀檢查器6，刀具2有五個，卡鉗3為五個。
[0037]如圖1、2、3所示，卡鉗3由兩個彈性夾爪8和一個定位座9組成，定位座9通過螺栓固定於卡鉗安裝座4，兩個彈性夾爪8對稱地連接於定位座9的兩側，彈性夾爪8由彈簧鋼製成，彈簧鋼的彈性及其回彈記憶性，可以對刀具2進行夾緊和精確定位。彈性夾爪8的夾持端由夾持圓弧部10、彈性入口部11和導向開口部12組成，夾持圓弧部10用於夾緊刀具2，彈性入口部11與夾持圓弧部10相接，導向開口部12與彈性入口部11相接。吹氣杆5穿過定位座9並通過螺釘固定於卡鉗安裝座4。夾持圓弧部10的圓弧直徑略小於刀具刀柄13直徑，以四點夾持保證了刀具2夾持的位置度；彈性入口部11依據卡鉗3材料不同約為刀具刀柄13直徑的0.8?0.9倍；導向開口部12與彈性入口部11相交，並通過小圓弧過渡，導向開口部12與彈性入口部11形成10?30度角度，便於導正刀具2進入夾持圓弧部10。
[0038]如圖1、2、3、4、5所示，電主軸I包括主軸主體14、拉刀氣缸15、拉刀杆16、彈簧17和彈簧夾刀夾頭18，主軸主體14內嵌裝拉刀氣缸15，拉刀杆16為活塞杆，拉刀杆16的上端通過活塞21裝入拉刀氣缸15內，拉刀杆16的下端彈性連接於彈簧夾刀夾頭18。彈簧17為碟形彈簧，套於拉刀杆16的上端，彈簧17的一端壓緊於活塞21，另一端壓緊於拉刀氣缸15，因此使拉刀杆16沿拉刀氣缸15滑動時起到緩衝作用。
[0039]當拉刀杆16向下滑動時，拉刀杆16與彈簧夾刀夾頭18的彈性連接處受到擠壓彈力不斷增強，使得彈簧夾刀夾頭18與刀具2的彈性連接處也受到擠壓彈力不斷增強，從而實現夾刀。
[0040]當拉刀杆16向上滑動時，拉刀杆16與彈簧夾刀夾頭18的彈性連接處不斷釋放彈力，使得彈簧夾刀夾頭18與刀具2的彈性連接處也不斷釋放彈力，從而實現松刀。
[0041]彈簧夾刀夾頭18開設導向坡口 20，起到刀具2裝入電主軸I的導向作用。
[0042]拉刀杆16與彈簧夾刀夾頭18的連接處設置狀態傳感器，狀態傳感器可以識別電主軸I上彈簧夾刀夾頭18的夾刀和松刀狀態，有利於電主軸I準確地進行裝刀和卸刀。
[0043]如圖1、2、3、4、5所示，換刀過程如下:
[0044]換刀前，電主軸I的彈簧夾刀夾頭18彈性夾緊一個刀具2，其中一個卡鉗3為空刀位，其餘的四個卡鉗3均夾緊一個刀具2，卡鉗安裝座4固定於刀架支撐，上述自動換刀裝置通過刀架支撐固定在加工中心的工作檯或抽屜式滑臺上。在加工中心坐標系控制系統作用下，控制電主軸的移動。
[0045]換刀時，電主軸I移動至空刀位的卡鉗3的前端，吹氣杆5對電主軸I上刀具2所帶切屑和切削液體開始吹氣清潔，並將刀具2推入卡鉗3夾緊；
[0046]電主軸I上的彈簧夾刀夾頭18松刀，向上軸向移動，直至脫離刀具2，並移動至換刀檢查器6進行換刀邏輯檢查；
[0047]檢查換刀成功後，電主軸I上的彈簧夾刀夾頭18保持松刀狀態，電主軸I移動至下一卡鉗3的上端，向下軸向移動，刀具2卡入彈簧夾刀夾頭18內完成夾刀；
[0048]電主軸I及其被夾緊的刀具2橫向移出卡鉗3，吹氣杆5結束吹氣清潔，電主軸I到達刀具長度測量器7處，進行刀具2長度測量，為下一步切削加工做好數據測量準備，從而完成換刀。
[0049]以上所述的僅是本發明的一些實施方式。對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.超高速電主軸自動換刀裝置，其特徵在於，包括電主軸(I)、卡鉗(3)和卡鉗安裝座(4)，所述卡鉗(3)能夠夾緊刀具(2)，並安裝於所述卡鉗安裝座(4)內，所述電主軸(I)用於與刀具(2)可拆式連接，並從所述卡鉗(3)的側方將刀具(2)移入或移出。
2.根據權利要求1所述的超高速電主軸自動換刀裝置，其特徵在於，所述卡鉗(3)由兩個彈性夾爪(8)和一個定位座(9)組成,所述定位座(9)固定於卡鉗安裝座(4),所述定位座(9)的兩側分別設有一個彈性夾爪(8)。
3.根據權利要求2所述的超高速電主軸自動換刀裝置，其特徵在於，所述彈性夾爪(8)的夾持端由夾持圓弧部(10)、彈性入口部(11)和導向開口部(12)組成，所述夾持圓弧部(10)用於夾緊刀具(2)，所述彈性入口部(11)與所述夾持圓弧部(10)相接，所述導向開口部(12)與所述彈性入口部(11)相接。
4.根據權利要求1所述的超高速電主軸自動換刀裝置，其特徵在於，所述電主軸(I)包括主軸主體(14)、拉刀氣缸(15)、拉刀杆(16)、彈簧(17)和彈簧夾刀夾頭(18)，所述主軸主體(14)內設有拉刀氣缸(15),所述拉刀杆(16)的一端安裝於拉刀氣缸(15)內，並能夠沿拉刀氣缸(15)運動,所述彈簧(17)套於拉刀杆(16)外,彈簧(17)的一端壓緊於拉刀氣缸(15)，彈簧(17)的另一端壓緊於拉刀杆(16)，所述拉刀杆(16)的另一端彈性連接於彈簧夾刀夾頭(18)，所述彈簧夾刀夾頭(18)能夠彈性夾緊刀具(2)。
5.根據權利要求4所述的超高速電主軸自動換刀裝置，其特徵在於，所述彈簧夾刀夾頭(18)設有導向坡口(20)。
6.根據權利要求4所述的超高速電主軸自動換刀裝置，其特徵在於，所述拉刀杆(16)設有狀態傳感器。
7.根據權利要求1所述的超高速電主軸自動換刀裝置，其特徵在於，每個所述卡鉗(3)安裝有吹氣杆(5)。
8.根據權利要求1所述的超高速電主軸自動換刀裝置，其特徵在於，還包括換刀檢查器(6)，所述換刀檢查器(6)設於卡鉗安裝座(4)的一側。
9.根據權利要求1所述的超高速電主軸自動換刀裝置，其特徵在於，還包括刀具長度測量器(7)，所述刀具長度測量器(7)安裝於換刀檢查器(6)。
10.超高速電主軸自動換刀方法，其特徵在於，包括步驟為: 電主軸(I)移動至卡鉗(3)的前端，吹氣杆(5)開始吹氣清潔，將刀具(2)推入卡鉗(3)夾緊； 電主軸(I)上的彈簧夾刀夾頭(18)松刀，向上軸向移動，直至脫離刀具(2)，並移動至換刀檢查器(6)進行換刀邏輯檢查； 檢查換刀成功後，電主軸(I)上的彈簧夾刀夾頭(18)保持松刀狀態，電主軸(I)移動至下一卡鉗(3)的上端，向下軸向移動，刀具(2)卡入彈簧夾刀夾頭(18)內完成夾刀； 電主軸(I)及其被夾緊的刀具(2)橫向移出卡鉗(3)，吹氣杆(5)結束吹氣清潔，電主軸(I)到達刀具長度測量器(7)處，進行刀具(2)長度測量，完成換刀。
【文檔編號】B23Q3/155GK104128831SQ201410356911
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月24日 優先權日:2014年7月24日
【發明者】肖衍盛 申請人:肖衍盛, 陳昌永, 陳國勇