一種鏜削裝置的製作方法

2024-04-12 18:08:05

1.本發明涉及鏜削設備技術領域，具體涉及一種鏜削裝置。


背景技術：

2.鏜削是一種用鏜刀擴大孔或其它圓形輪廓的切削工藝，在機械加工領域有著廣泛的應用。在加工航空件等體型大、結構複雜的工件時，往往需要使用到多種鏜刀。為了提高加工效率，通常選擇在一個加工位依次使用多種鏜刀對工件進行加工。閒置的鏜刀被擺放在刀庫的刀架上；當安裝在鏜削裝置的刀座上的鏜刀完成加工後，令下一把鏜刀隨刀架移動到取放位，換刀機構會分別夾住刀座上的鏜刀以及刀架上的鏜刀並向前移動，從而將鏜刀取下；接著，換刀機構會轉動180
°
，並向後移動，從而將完成加工操作的鏜刀放回刀架，並將新的鏜刀裝入刀座。
3.鏜刀的刀身細長，為了確保穩定性以及鏜孔精度，鏜刀後端的安裝部會設置得較長。這樣一來，在取換鏜刀時，換刀機構需要夾住鏜刀向前移動很長一段距離，才能使鏜刀後端的安裝部避開鏜削裝置的刀座，從而實現鏜刀的取換。


技術實現要素：

4.本發明的目的在於提供一種鏜削裝置，其能大大縮短換刀機構取換鏜刀時前後移動的距離，降低了對換刀機構的行程要求。
5.為實現上述目的，本發明採用的技術方案是：一種鏜削裝置，包括：位於刀庫的刀架、位於加工位的刀座、交換刀架處鏜刀與刀座處鏜刀的換刀機構；其中，所述刀座由第一伺服電機驅動；所述刀座具有自前端面向後延伸的安裝腔、以及由上表面延伸至安裝腔的第一取放口；所述安裝腔分為前腔與後腔；所述第一取放口對應於前腔的整段以及後腔的中前段；所述第一取放口的左右寬度小於前腔的左右寬度，且大於等於後腔的左右寬度；所述刀座設有用於抵緊鏜刀的抵緊機構。
6.可選的，所述換刀機構包括由第二伺服電機驅動的轉動架、安裝在轉動架的兩伸縮臂、驅動第二伺服電機及轉動架前後移動的氣缸、油缸或線性電機；所述伸縮臂的一端安裝有氣動手指或電動夾爪；所述伸縮臂的伸縮方向與第二伺服電機的轉軸垂直。
7.可選的，所述伸縮臂包括：與轉動架固接的筒件、相對設置在筒件兩端的含鐵桿件與第一電磁鐵、設於第一電磁鐵與杆件之間的第一彈簧；所述氣動手指或電動夾爪安裝於杆件從筒件伸出的一端；所述筒件具有貫穿其側壁，且沿左右方向延伸的條形口；所述杆件具有受限於條形口的受限銷。
8.可選的，所述轉動架的上下表面分別設置用於安裝筒件的凹槽；其中一伸縮臂的筒件在左端設置第一電磁鐵、右端設置杆件，另一伸縮臂的筒件在右端設置第一電磁鐵、左端設置杆件；所述受限銷包括中間的螺紋段以及兩端的受限段；所述杆件具有沿徑向貫穿，與螺紋段適配的螺紋孔。
9.可選的，還包括由第三伺服電機驅動的轉盤；所述刀架設置多個，沿轉盤的轉動方
向等距安裝；所述刀架具有放置腔，所述放置腔的尺寸與前腔的尺寸相同；所述刀架具有由放置腔延伸至外表面的第二取放口；當刀架隨轉盤轉動到取放位時，刀架的第二取放口朝下。
10.可選的，所述刀架設有由放置腔延伸至外表面的孔道，並在孔道的外端設置筒部，所述筒部的內徑大於孔道的孔徑；所述孔道內設有限位銷，所述限位銷具有受限於筒部的含鐵的帽部；所述筒部遠離刀架的一端設置可拆卸的封蓋，所述封蓋與帽部之間設有第二彈簧；所述取放位設置將限位銷朝封蓋方向吸引的第二電磁鐵。
11.可選的，所述抵緊機構包括兩個第一抵緊單元與五個第二抵緊單元；所述第一抵緊單元分布在刀座前段的左右兩側，所述第二抵緊單元分布在刀座前段的下側以及刀座後段的上下左右四側；所述刀座的上下左右四側分別設置一組由安裝腔延伸至外壁的校準孔，各組校準孔分別沿前後方向分布；每個校準孔各自適配壓力傳感器或測距傳感器。
12.可選的，所述第一抵緊單元包括：由第四伺服電機驅動的轉筒、安裝於轉筒的抵緊件；所述抵緊件包括螺杆段與抵緊段，所述轉筒具有與螺杆段適配的內螺紋；所述刀座具有由安裝腔延伸至外壁的限位通道，所述限位通道對抵緊件的抵緊段構成限位以阻止抵緊件轉動。
13.可選的，所述轉筒與第一齒盤同軸固接，所述第一齒盤與第一齒輪嚙合，所述第一齒輪與第二齒盤同軸固接，所述第二齒盤與第二齒輪嚙合，所述第二齒輪與第四伺服電機同軸固接。
14.可選的，所述抵緊件還包括銷段；所述銷段與螺杆段分別位於抵緊段的兩端，且銷段的橫截面小於抵緊段的橫截面；所述刀座在與限位通道相對的一側內壁設有與銷段適配的銷孔。
15.本發明的工作原理為：令抵緊機構鬆開安裝在刀座的鏜刀，並令換刀機構夾住該鏜刀；令換刀機構帶著該鏜刀向前移動一段距離，使該鏜刀後端的安裝部完全處於第一取放口的範圍內；令換刀機構帶著該鏜刀向上轉動，即可將該鏜刀從刀座取出。令換刀機構夾住刀架上的鏜刀，並帶著該鏜刀轉動到刀座上方，使該鏜刀沿著第一取放口向下放入刀座；接著令換刀機構帶著該鏜刀向後移動一段距離，令該鏜刀的安裝部完全收納在刀座的安裝腔內，並令抵緊機構抵緊安裝在刀座的鏜刀，即可完成鏜刀的安裝。
16.由此可知，本發明的有益效果是：在拆、裝鏜刀時，無需使鏜刀的後端面向前移動到完全脫離刀座的前端面；不僅縮短了換刀機構取換鏜刀時前後移動的距離，降低了對換刀機構的行程要求；同時，也無需在取換鏜刀時大幅度地向前移動工件或向後移動刀座，以在刀座與工件之間留出很大一段間隔來避讓取換的鏜刀。如此一來，可以大大緩解對鏜刀安裝部的長度限制，有利於提高鏜刀的安裝精度。
附圖說明
17.為了更清楚地說明本技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本技術的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
18.圖1為本發明的結構示意圖；
圖2為刀座的結構示意圖；圖3為刀座的前視圖；圖4為換刀機構的裝配示意圖；圖5為轉盤設置刀架的示意圖；圖6為刀架設置限位銷的示意圖；圖7為刀座安裝鏜刀的示意圖；圖8為刀座設置抵緊機構的示意圖；圖9為抵緊機構對鏜刀構成抵緊的示意圖；圖10為第一抵緊單元的結構示意圖；圖11為刀座的右視圖；圖12為刀座的上視圖；圖13為刀座的下視圖。
19.附圖標記：1、刀架；2、刀座；3、鏜刀；4、安裝腔；5、第一取放口；6、前腔；7、後腔；8、換刀機構；9、第二伺服電機；10、轉動架；11、伸縮臂；12、筒件；13、杆件；14、第一電磁鐵；15、第一彈簧；16、條形口；17、受限銷；18、轉盤；19、放置腔；20、第二取放口；21、筒部；22、限位銷；23、封蓋；24、第二彈簧；25、第二電磁鐵；26、第一抵緊單元；27、第二抵緊單元；28、校準孔；29、第四伺服電機；30、轉筒；31、抵緊件；32、螺杆段；33、抵緊段；34、限位通道；35、第一齒盤；36、第一齒輪；37、第二齒盤；38、第二齒輪；39、銷段；40、銷孔。
實施方式
20.在下文中，僅簡單地描述了某些示例性實施例。正如本領域技術人員可認識到的那樣，在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，可通過各種不同方式修改所描述的實施例。因此，附圖和描述被認為本質上是示例性的而非限制性的。
21.在本發明的描述中，需要理解的是，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明的描述中，「多個」的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
22.在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
23.下面結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明。
24.如圖1～圖3所示，本發明實施例提供了一種鏜削裝置。該鏜削裝置包括：位於刀庫的刀架1、位於加工位的刀座2、交換刀架1處鏜刀3與刀座2處鏜刀3的換刀機構8。應當理解的是，加工位通常位於無塵室內，無塵室與刀庫之間設有窗口，該窗口在交換鏜刀3時打開，在鏜削加工時關閉。所述刀座2由第一伺服電機驅動。應當理解的是，可通過線性電機驅動第一伺服電機及刀座2移動，也可通過線性電機驅動安裝工件的平臺移動，來完成對工件的鏜削加工，這部分可參照現有的銑削裝置或鏜削裝置，在此不再贅述其結構及原理。所述刀座2具有自前端面向後延伸的安裝腔4、以及由上表面延伸至安裝腔4的第一取放口5。應當
理解的是，第一取放口5靠近換刀機構8的一側側面具有弧度或坡度，對應於鏜刀3隨換刀機構8轉動時的弧形軌跡。所述安裝腔4分為前腔6與後腔7；所述第一取放口5對應於前腔6的整段以及後腔7的中前段。應當理解的是，後腔7的後段超出第一取放口5的後端。所述第一取放口5的左右寬度小於前腔6的左右寬度，且大於等於後腔7的左右寬度。應當理解的是，鏜刀3的安裝部包括前後兩段；安裝部的前段更粗，與前腔6的尺寸適配；安裝部的後段更細，與後腔7的尺寸適配。所述刀座2設有用於抵緊鏜刀3的抵緊機構。應當理解的是，可通過plc控制器預設參數，使該鏜削裝置的各部件在plc控制器的控制下自動完成各自動作。此外，抵緊機構可通過電刷實現供電。
25.下面闡述本發明的具體實施方式，令抵緊機構鬆開安裝在刀座2的鏜刀3，並令換刀機構8夾住該鏜刀3；令換刀機構8帶著該鏜刀3向前移動一段距離，使該鏜刀3後端的安裝部完全處於第一取放口5的範圍內；令換刀機構8帶著該鏜刀3向上轉動，即可將該鏜刀3從刀座2取出。令換刀機構8夾住刀架1上的鏜刀3，並帶著該鏜刀3轉動到刀座2上方，使該鏜刀3沿著第一取放口5向下放入刀座2；接著令換刀機構8帶著該鏜刀3向後移動一段距離，令該鏜刀3的安裝部完全收納在刀座2的安裝腔4內，並令抵緊機構抵緊安裝在刀座2的鏜刀3，即可完成鏜刀3的安裝。本發明在拆、裝鏜刀3時，無需使鏜刀3的後端面向前移動到完全脫離刀座2的前端面；不僅縮短了換刀機構8取換鏜刀3時前後移動的距離，降低了對換刀機構8的行程要求；同時，也無需在取換鏜刀3時大幅度地向前移動工件或向後移動刀座2，以在刀座2與工件之間留出很大一段間隔來避讓取換的鏜刀3。如此一來，可以大大緩解對鏜刀3安裝部的長度限制，有利於提高鏜刀3的安裝精度。
26.如圖4所示，在本技術公開的一個實施例中，所述換刀機構8包括由第二伺服電機9驅動的轉動架10、安裝在轉動架10的兩伸縮臂11、驅動第二伺服電機9及轉動架10前後移動的氣缸、油缸或線性電機；所述伸縮臂11的一端安裝有氣動手指或電動夾爪；所述伸縮臂11的伸縮方向與第二伺服電機9的轉軸垂直。應當理解的是，取換鏜刀3時，其中一伸縮臂11的氣動手指或電動夾爪夾住安裝座的上把鏜刀3，另一伸縮臂11的氣動手指或電動夾爪夾住刀架1的下把銑刀；接著，轉動架10會向前移動，並在向前移動後逆時針轉動；當上把鏜刀3隨轉動架10轉動到刀架1上方、下把鏜刀3隨轉動架10轉動到刀座2下方時，兩伸縮臂11會收縮，以使上把鏜刀3避開刀架1轉動到刀架1下方、下把鏜刀3避開刀座2轉動到刀座2上方；最後，兩伸縮臂11會恢復伸展，轉動架10會順時針轉動，並在轉動後向後移動，從而將下把鏜刀3裝入刀座2的安裝腔4，並把上把鏜刀3放回刀架1。安裝在伸縮臂11的氣動手指或電動夾爪可通過電刷實現供電。
27.進一步地，如圖4所示，所述伸縮臂11包括：與轉動架10固接的筒件12、相對設置在筒件12兩端的含鐵桿件13與第一電磁鐵14、設於第一電磁鐵14與杆件13之間的第一彈簧15；所述氣動手指或電動夾爪安裝於杆件13從筒件12伸出的一端；所述筒件12具有貫穿其側壁，且沿左右方向延伸的條形口16；所述杆件13具有受限於條形口16的受限銷17。應當理解的是，第一彈簧15可設置在筒件12內，也可設置在筒件12外周；第一彈簧15通過頂推桿件13端部或受限銷17來使杆件13向遠離第一電磁鐵14的方向移動。令第一電磁鐵14通電，即可吸引杆件13向第一電磁鐵14方向移動，從而令伸縮臂11向筒件12內收縮；令第一電磁鐵14斷電，杆件13會在第一彈簧15的作用下向外復位，從而使伸縮臂11恢復到伸展狀態。第一電磁鐵14可通過電刷實現供電。相比採用氣缸或油缸作為伸縮臂11，上述結構的伸縮臂11
造價更低，完成動作的速度更快。此外，可在條形口16的左右兩端設置由彈性材料製成的緩衝層。通常，杆件13朝向第一電磁鐵14的一端含鐵。
28.進一步地，如圖4所示，所述轉動架10的上下表面分別設置用於安裝筒件12的凹槽；其中一伸縮臂11的筒件12在左端設置第一電磁鐵14、右端設置杆件13，另一伸縮臂11的筒件12在右端設置第一電磁鐵14、左端設置杆件13；所述受限銷17包括中間的螺紋段以及兩端的受限段；所述杆件13具有沿徑向貫穿，與螺紋段適配的螺紋孔。應當理解的是，將兩伸縮臂11的筒件12分別安裝在轉動架10上下表面的凹槽內，並令兩伸縮臂11的筒件12左右對齊；可以縮短換刀機構8在左右方向上的總長度。
29.如圖5～圖6所示，在本技術公開的一個實施例中，該鏜削裝置還包括由第三伺服電機驅動的轉盤18；所述刀架1設置多個，沿轉盤18的轉動方向等距安裝；所述刀架1具有放置腔19，所述放置腔19的尺寸與前腔6的尺寸相同；所述刀架1具有由放置腔19延伸至外表面的第二取放口20；當刀架1隨轉盤18轉動到取放位時，刀架1的第二取放口20朝下。
30.進一步地，如圖1、圖5、圖6所示，所述刀架1設有由放置腔19延伸至外表面的孔道，並在孔道的外端設置筒部21，所述筒部21的內徑大於孔道的孔徑；所述孔道內設有限位銷22，所述限位銷22具有受限於筒部21的含鐵的帽部；所述筒部21遠離刀架1的一端設置可拆卸的封蓋23，所述封蓋23與帽部之間設有第二彈簧24；所述取放位設置將限位銷22朝封蓋23方向吸引的第二電磁鐵25。應當理解的是，限位銷22的銷直徑小於等於孔道的內徑，會被第二彈簧24頂入刀架1的孔道；限位銷22的帽部直徑大於孔道的內徑且小於等於筒部21的內徑，會被限位在筒部21內。當刀架1隨轉盤18轉動到取放位時，令第二電磁鐵25通電，即可令限位銷22向筒部21方向移動，從而使限位銷22脫離鏜刀3的安裝部的安裝孔，如此，換刀機構8即可將鏜刀3從刀架1向下取出；當換刀機構8將鏜刀3放在刀架1後，令第二電磁鐵25斷電或令刀架1離開取放位，限位銷22會在第二彈簧24的作用下向孔道方向移動，並插入鏜刀3的安裝部的安裝孔，從而確保鏜刀3被牢固地固定在刀架1內。
31.如圖7～圖9、圖11～圖13所示，在本技術公開的一個實施例中，所述抵緊機構包括兩個第一抵緊單元26與五個第二抵緊單元27；所述第一抵緊單元26分布在刀座2前段的左右兩側，所述第二抵緊單元27分布在刀座2前段的下側以及刀座2後段的上下左右四側；所述刀座2的上下左右四側分別設置一組由安裝腔4延伸至外壁的校準孔28，各組校準孔28分別沿前後方向分布；每個校準孔28各自適配壓力傳感器或測距傳感器。應當理解的是，位於刀座2後段的第二抵緊單元27對應於後腔7的後段，位於刀座2前段的第一抵緊單元26、第二抵緊單元27對應於前腔6。當校準孔28適配的是壓力傳感器時，可將壓力傳感器安裝在校準孔28；當鏜刀3被安裝在刀座2後，可通過各第一抵緊單元26、第二抵緊單元27對鏜刀3的位置進行微調；以使刀座2同側的前後方向上的壓力傳感器，以及刀座2相對兩側的壓力傳感器受到的壓力相同；從而確保鏜刀3的安裝精度。當校準孔28適配的是測距傳感器時，可將測距傳感器安裝在無塵室內，測距傳感器發出的雷射從校準孔28照射到鏜刀3後會原路返回，從而完成測距；各第一抵緊單元26、第二抵緊單元27會根據測距數據對鏜刀3的位置進行微調，從而確保鏜刀3的安裝精度。顯然，在壓力傳感器、測距傳感器的靈敏度保持一定時，鏜刀3的安裝部的長度越長，前後方向上的校準孔28的間距越大，安裝的鏜刀3出現偏斜越容易被發現，鏜刀3的安裝精度也就越高。需要注意的是，刀座2前段下側的第二抵緊單元27配合刀座2前腔6的上側內壁對鏜刀3構成抵緊，以刀座2前腔6的上側內壁為基準對鏜刀3
的位置進行微調。第一取放口5還可同時做為刀座2上側的校準孔28使用。
32.進一步地，如圖10～圖13所示，所述第一抵緊單元26包括：由第四伺服電機29驅動的轉筒30、安裝於轉筒30的抵緊件31；所述抵緊件31包括螺杆段32與抵緊段33，所述轉筒30具有與螺杆段32適配的內螺紋；所述刀座2具有由安裝腔4延伸至外壁的限位通道34，所述限位通道34對抵緊件31的抵緊段33構成限位以阻止抵緊件31轉動。應當理解的是，抵緊件31的抵緊段33對鏜刀3構成抵緊，轉筒30可通過軸承與刀座2轉動連接，第四伺服電機29通過驅動轉筒30轉動，即可使抵緊件31沿轉筒30的長度方向來回移動，從而對鏜刀3的位置進行微調。此外，第四伺服電機29可通過自鎖使轉筒30保持固定。
33.進一步地，如圖10所示，所述轉筒30與第一齒盤35同軸固接，所述第一齒盤35與第一齒輪36嚙合，所述第一齒輪36與第二齒盤37同軸固接，所述第二齒盤37與第二齒輪38嚙合，所述第二齒輪38與第四伺服電機29同軸固接。應當理解的是，齒盤的齒數大於齒輪的齒數，通過前述結構，可以更細微地調整轉筒30的轉動角度，從而更細微地調整抵緊件31的位置以及鏜刀3的位置。此外，除了不在抵緊件31設置下文所述的銷段39外，第二抵緊單元27的組成及結構可完全參照第一抵緊單元26。
34.進一步地，如圖10～圖13所示，所述抵緊件31還包括銷段39；所述銷段39與螺杆段32分別位於抵緊段33的兩端，且銷段39的橫截面小於抵緊段33的橫截面；所述刀座2在與限位通道34相對的一側內壁設有與銷段39適配的銷孔40。應當理解的是，抵緊段33比銷段39更粗。鏜刀3的安裝部前段具有左右貫穿的安裝孔，抵緊件31的銷段39穿過安裝孔後插入對側的刀座2銷孔40，即可完成對鏜刀3的初步固定；即可通過調整抵緊件31的抵緊段33位置來微調鏜刀3的位置。對應於第一抵緊單元26的限位通道34的長度更長，以確保第一抵緊單元26的抵緊件31的銷段39能穿過或完全退出前腔6。
35.雖然以上描述了本發明的具體實施方式，但是本領域的技術人員應當理解，在不背離本發明的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發明的保護範圍。