CN108381256B - 数控机床的高效换刀设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控机床的高效换刀设备，所述换刀设备包括：机床主体、刀架、机械手支架、机械手驱动轴支撑平台、机械手驱动轴、机械手、高效换刀传动机构和刀盘，刀盘上装有多件刀具；机械手能够从刀盘上取刀，并将取下的刀运送到刀架；换刀传动机构还包括：换刀传动机构外壳；蜗轮，蜗轮设置于换刀传动机构外壳内，蜗轮由动力装置驱动；蜗杆，蜗杆由蜗轮驱动；其中，蜗杆的一端通过连杆架设在换刀传动机构外壳上，连杆的一端通过第一轴承座架设在换刀传动机构外壳的开口中；封堵，其设置在换刀传动机构外壳的开口中；油槽，其开设在封堵内侧；以及加油口罩，其设置于换刀传动机构外壳外侧。本发明的高效换刀设备能够实现高效率换刀。

Description

数控机床的高效换刀设备

技术领域

本发明涉及数控机床技术领域，特别涉及一种数控机床的高效换刀设备。

背景技术

随着数控技术的飞速发展，工业生产逐步向智能化和自动化方向转变。相比较之下传统的手工换刀方式存在着效率和精度比较低的缺陷。单个零件的加工一般要经过多道工序才可以完成，而单功能的数控机床只能进行单工序加工。因此，在加工零件的时候，更换刀具就需要消耗大量的时间[1]。如果想要缩短非加工时间，就必须对自动换刀装置进行革新。随着科技的飞速发展，各个企业都在提高生产效率，降低生产成本，以提升产品的竞争力。在此背景下，需要设计制造更多的经济型自动换刀装置，这样才可以进一步提高劳动生产率，降低生产成本。虽说目前我国数控设备也很先进，但是，由于很多的大型企业所使用的带有换刀装置的加工中心普遍结构比较大，成本也很高，这是很多小型企业无法承受高昂的设备购置的费用。因此，很多小型企业目前仍然采用的是人工手动换刀的工作方式，这种方式导致生产效率太低。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数控机床的高效换刀设备，从而克服现有技术的缺点。

为实现上述目的，本发明提供了一种数控机床的高效换刀设备，包括：机床主体；刀架，刀架设置于机床主体上；机械手支架，机械手支架设置于机床主体上；机械手驱动轴支撑平台，机械手驱动轴支撑平台安装在机械手支架上；机械手驱动轴，机械手驱动轴架设在机械手驱动轴支撑平台上；机械手，机械手套接在机械手驱动轴一端，机械手驱动轴为机械手提供动力；高效换刀传动机构，高效换刀传动机构设置于机床主体上，其中，机械手位于刀架与高效换刀传动机构之间；刀盘，刀盘与高效换刀传动机构通过刀盘传动轴连接，刀盘上装有多件刀具；其中，机械手能够从刀盘上取刀，并能够将取下的刀运送到刀架。换刀传动机构包括：换刀传动机构外壳；蜗轮，蜗轮设置于换刀传动机构外壳内，蜗轮由动力装置驱动；蜗杆，蜗杆由蜗轮驱动；其中，蜗杆的一端通过连杆架设在换刀传动机构外壳上，连杆的一端通过第一轴承座架设在换刀传动机构外壳的开口中；封堵，封堵设置在换刀传动机构外壳的开口中；油槽，油槽开设在封堵内侧；加油口罩，加油口罩设置于换刀传动机构外壳外侧，加油口罩用于挡住封堵上的加油口。

优选地，上述技术方案中，换刀传动机构还包括：传动轴，传动轴与蜗杆连接，并且传动轴的转动由蜗杆提供动力；联轴器；刀盘驱动轴，刀盘驱动轴与传动轴通过联轴器连接；紧急制动装置，紧急制动装置套接在刀盘驱动轴上。

优选地，上述技术方案中，换刀传动机构外壳包括传动轴容纳槽，传动轴设置于传动轴容纳槽中，其中，换刀传动机构还包括：青铜套，青铜套设置于传动轴容纳槽的一端，青铜套与传动轴容纳槽接触，青铜套套在传动轴外；耐磨衬套，耐磨衬套设置于传动轴容纳槽的另一端，耐磨衬套伸入传动轴容纳槽内；耐磨衬套顶块，耐磨衬套顶块通过锁定螺栓与换刀传动机构外壳连接，耐磨衬套顶块用于维持耐磨衬套的位置。

优选地，上述技术方案中，耐磨衬套上具有突出部分，突出部分与传动轴接触。

优选地，上述技术方案中，换刀传动机构还包括：第二轴承座，第二轴承座设置于耐磨衬套内的一端，第二轴承座与耐磨衬套接触，第二轴承座套在传动轴外侧。

优选地，上述技术方案中，蜗轮上设置有多个螺纹孔，换刀传动机构还包括：肋板，肋板通过螺纹孔固定在蜗轮上。

优选地，上述技术方案中，蜗轮上设置有润滑油出口。

与现有技术相比，本发明的数控机床的高效换刀设备具有如下有益效果：本发明的高效换刀设备在连杆朝向换刀传动机构外壳开口的方向加设了油槽，在启动之前，可以向油槽中加入润滑油，同时使用加油口罩将开口封堵，当传动机构开始工作时，蜗杆将带动连杆一起转动，油槽中的润滑油将随着连杆的转动而顺着连杆流入换刀传动机构内部，通过这种方式改善了连杆部位的润滑效果，减少了连杆的磨损。在连杆与换刀传动机构外壳之间还开设有碎屑槽，连杆在磨损过程中产生的碎屑经过润滑油的冲刷而流入碎屑槽，防止碎屑附着在连杆上造成连杆的过度磨损。紧急制动装置可以是普通制动器，当换刀传动机构运转失常(例如运转速度过快，或者运转速度不稳定，或者运转速度过慢)，而工人又没有及时停止机器时，制动装置可以通过制动方式使刀盘驱动轴停止转动，防止发生危险，同时防止传动机构的损坏。一般来说，传动机构外壳可能是铝合金外壳、铸铁外壳，而传动轴一般是优质低碳钢，也即传动轴的硬度一般大于外壳的硬度，如果传动轴与外壳直接接触，那么外壳非常容易发生磨损。在本实施例中，传动机构传动轴与外壳接触处，均设计了多个耐磨套，包括青铜套和耐磨衬套，防止传动轴与外壳或者其它硬度较低的零件的接触，也防止传动轴与其它硬度较高的零件的接触，从而增加了传动轴和其它非耐磨材料的使用寿命。一般来说，当传动机构运转时，蜗轮在转动时会产生一些振动，导致蜗轮与蜗杆的咬合不精确，导致蜗轮和蜗杆的过度磨损，这种现象在蜗轮高速运转时更为明显，为了能够实现高效率的换刀，又不得不增加蜗轮的转动速度，这就产生了明显的矛盾，为了解决这一问题，本实施例在蜗轮上加装了肋板，肋板具有一定重量，这使得蜗轮的重心前移，防止蜗轮在转动过程中的前后摆动，降低了蜗轮与蜗杆之间的磨损。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是根据本发明的实施例的数控机床的高效换刀设备的布局示意图；

图2是根据本发明的实施例的换刀传动机构的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1是根据本发明的实施例的数控机床的高效换刀设备的布局示意图；图2是根据本发明的实施例的换刀传动机构的结构示意图。

实施例1

换刀设备包括：机床主体101；刀架102，刀架102设置于机床主体上；机械手支架103，机械手支架103设置于机床主体101上；机械手驱动轴支撑平台104，机械手驱动轴支撑平台安装在机械手支架上；机械手驱动轴105，机械手驱动轴架设在机械手驱动轴支撑平台上；机械手(图1中分别示出了机械手的取刀位置108a，垂直位置108b，换刀位置108c)，机械手套接在机械手驱动轴一端，机械手驱动轴为机械手提供动力；高效换刀传动机构106，高效换刀传动机构106设置于机床主体上，其中，机械手位于刀架102与高效换刀传动机构106之间；刀盘107，刀盘与高效换刀传动机构通过刀盘传动轴连接，刀盘上装有多件刀具；其中，机械手能够从刀盘上取刀，并能够将取下的刀运送到刀架。换刀传动机构包括：换刀传动机构外壳201；蜗轮202，蜗轮202设置于换刀传动机构外壳201内，蜗轮由动力装置驱动；蜗杆203，蜗杆203由蜗轮202驱动；其中，蜗杆203的一端通过连杆204架设在换刀传动机构外壳上，连杆的一端通过第一轴承座架设在换刀传动机构外壳的开口中；封堵205，封堵设置在换刀传动机构外壳的开口中；油槽206，油槽开设在封堵内侧；加油口罩207，加油口罩设置于换刀传动机构外壳外侧，加油口罩用于挡住封堵上的加油口。

在本实施例中，在连杆朝向换刀传动机构外壳开口的方向加设了油槽，在启动之前，可以向油槽中加入润滑油，同时使用加油口罩将开口封堵，当传动机构开始工作时，蜗杆将带动连杆一起转动，油槽中的润滑油将随着连杆的转动而顺着连杆流入换刀传动机构内部，通过这种方式改善了连杆部位的润滑效果，减少了连杆的磨损。在连杆与换刀传动机构外壳之间还开设有碎屑槽，连杆在磨损过程中产生的碎屑经过润滑油的冲刷而流入碎屑槽，防止碎屑附着在连杆上造成连杆的过度磨损。

实施例2

换刀设备包括：机床主体101；刀架102，刀架102设置于机床主体上；机械手支架103，机械手支架103设置于机床主体101上；机械手驱动轴支撑平台104，机械手驱动轴支撑平台安装在机械手支架上；机械手驱动轴105，机械手驱动轴架设在机械手驱动轴支撑平台上；机械手(图1中分别示出了机械手的取刀位置108a，垂直位置108b，换刀位置108c)，机械手套接在机械手驱动轴一端，机械手驱动轴为机械手提供动力；高效换刀传动机构106，高效换刀传动机构106设置于机床主体上，其中，机械手位于刀架102与高效换刀传动机构106之间；刀盘107，刀盘与高效换刀传动机构通过刀盘传动轴连接，刀盘上装有多件刀具；其中，机械手能够从刀盘上取刀，并能够将取下的刀运送到刀架。换刀传动机构包括：换刀传动机构外壳201；蜗轮202，蜗轮202设置于换刀传动机构外壳201内，蜗轮由动力装置驱动；蜗杆203，蜗杆203由蜗轮202驱动；其中，蜗杆203的一端通过连杆204架设在换刀传动机构外壳上，连杆的一端通过第一轴承座架设在换刀传动机构外壳的开口中；封堵205，封堵设置在换刀传动机构外壳的开口中；油槽206，油槽开设在封堵内侧；加油口罩207，加油口罩设置于换刀传动机构外壳外侧，加油口罩用于挡住封堵上的加油口。换刀传动机构还包括：传动轴208，传动轴208与蜗杆203连接，并且传动轴的转动由蜗杆提供动力；联轴器211；刀盘驱动轴209，刀盘驱动轴与传动轴通过联轴器连接；紧急制动装置210，紧急制动装置套接在刀盘驱动轴上。传动轴通过键223与联轴器连接。

紧急制动装置可以是普通制动器，当换刀传动机构运转失常(例如运转速度过快，或者运转速度不稳定，或者运转速度过慢)，而工人又没有及时停止机器时，制动装置可以通过制动方式使刀盘驱动轴停止转动，防止发生危险，同时防止传动机构的损坏。

实施例3

换刀设备包括：机床主体101；刀架102，刀架102设置于机床主体上；机械手支架103，机械手支架103设置于机床主体101上；机械手驱动轴支撑平台104，机械手驱动轴支撑平台安装在机械手支架上；机械手驱动轴105，机械手驱动轴架设在机械手驱动轴支撑平台上；机械手(图1中分别示出了机械手的取刀位置108a，垂直位置108b，换刀位置108c)，机械手套接在机械手驱动轴一端，机械手驱动轴为机械手提供动力；高效换刀传动机构106，高效换刀传动机构106设置于机床主体上，其中，机械手位于刀架102与高效换刀传动机构106之间；刀盘107，刀盘与高效换刀传动机构通过刀盘传动轴连接，刀盘上装有多件刀具；其中，机械手能够从刀盘上取刀，并能够将取下的刀运送到刀架。换刀传动机构包括：换刀传动机构外壳201；蜗轮202，蜗轮202设置于换刀传动机构外壳201内，蜗轮由动力装置驱动；蜗杆203，蜗杆203由蜗轮202驱动；其中，蜗杆203的一端通过连杆204架设在换刀传动机构外壳上，连杆的一端通过第一轴承座架设在换刀传动机构外壳的开口中；封堵205，封堵设置在换刀传动机构外壳的开口中；油槽206，油槽开设在封堵内侧；加油口罩207，加油口罩设置于换刀传动机构外壳外侧，加油口罩用于挡住封堵上的加油口。换刀传动机构外壳包括传动轴容纳槽212，传动轴设置于传动轴容纳槽中，其中，换刀传动机构还包括：青铜套213，青铜套设置于传动轴容纳槽的一端，青铜套与传动轴容纳槽接触，青铜套套在传动轴外；耐磨衬套214，耐磨衬套214设置于传动轴容纳槽的另一端，耐磨衬套伸入传动轴容纳槽内；耐磨衬套顶块215，耐磨衬套顶块215通过锁定螺栓216与换刀传动机构外壳连接，耐磨衬套顶块用于维持耐磨衬套的位置。耐磨衬套上具有突出部分217，突出部分与传动轴接触。

一般来说，传动机构外壳可能是铝合金外壳、铸铁外壳，而传动轴一般是优质低碳钢，也即传动轴的硬度一般大于外壳的硬度，如果传动轴与外壳直接接触，那么外壳非常容易发生磨损。在本实施例中，传动机构传动轴与外壳接触处，均设计了多个耐磨套，包括青铜套和耐磨衬套，防止传动轴与外壳或者其它硬度较低的零件的接触，也防止传动轴与其它硬度较高的零件的接触，从而增加了传动轴和其它非耐磨材料的使用寿命。

实施例4

换刀设备包括：机床主体101；刀架102，刀架102设置于机床主体上；机械手支架103，机械手支架103设置于机床主体101上；机械手驱动轴支撑平台104，机械手驱动轴支撑平台安装在机械手支架上；机械手驱动轴105，机械手驱动轴架设在机械手驱动轴支撑平台上；机械手(图1中分别示出了机械手的取刀位置108a，垂直位置108b，换刀位置108c)，机械手套接在机械手驱动轴一端，机械手驱动轴为机械手提供动力；高效换刀传动机构106，高效换刀传动机构106设置于机床主体上，其中，机械手位于刀架102与高效换刀传动机构106之间；刀盘107，刀盘与高效换刀传动机构通过刀盘传动轴连接，刀盘上装有多件刀具；其中，机械手能够从刀盘上取刀，并能够将取下的刀运送到刀架。换刀传动机构包括：换刀传动机构外壳201；蜗轮202，蜗轮202设置于换刀传动机构外壳201内，蜗轮由动力装置驱动；蜗杆203，蜗杆203由蜗轮202驱动；其中，蜗杆203的一端通过连杆204架设在换刀传动机构外壳上，连杆的一端通过第一轴承座架设在换刀传动机构外壳的开口中；封堵205，封堵设置在换刀传动机构外壳的开口中；油槽206，油槽开设在封堵内侧；加油口罩207，加油口罩设置于换刀传动机构外壳外侧，加油口罩用于挡住封堵上的加油口。第二轴承座218，第二轴承座218设置于耐磨衬套内的一端，第二轴承座与耐磨衬套接触，第二轴承座218套在传动轴外侧。

实施例5

换刀设备包括：机床主体101；刀架102，刀架102设置于机床主体上；机械手支架103，机械手支架103设置于机床主体101上；机械手驱动轴支撑平台104，机械手驱动轴支撑平台安装在机械手支架上；机械手驱动轴105，机械手驱动轴架设在机械手驱动轴支撑平台上；机械手(图1中分别示出了机械手的取刀位置108a，垂直位置108b，换刀位置108c)，机械手套接在机械手驱动轴一端，机械手驱动轴为机械手提供动力；高效换刀传动机构106，高效换刀传动机构106设置于机床主体上，其中，机械手位于刀架102与高效换刀传动机构106之间；刀盘107，刀盘与高效换刀传动机构通过刀盘传动轴连接，刀盘上装有多件刀具；其中，机械手能够从刀盘上取刀，并能够将取下的刀运送到刀架。换刀传动机构包括：换刀传动机构外壳201；蜗轮202，蜗轮202设置于换刀传动机构外壳201内，蜗轮由动力装置驱动；蜗杆203，蜗杆203由蜗轮202驱动；其中，蜗杆203的一端通过连杆204架设在换刀传动机构外壳上，连杆的一端通过第一轴承座架设在换刀传动机构外壳的开口中；封堵205，封堵设置在换刀传动机构外壳的开口中；油槽206，油槽开设在封堵内侧；加油口罩207，加油口罩设置于换刀传动机构外壳外侧，加油口罩用于挡住封堵上的加油口。蜗轮上设置有多个螺纹孔222，换刀传动机构还包括：肋板219，肋板通过螺纹孔固定在蜗轮上。

一般来说，当传动机构运转时，蜗轮在转动时会产生一些振动，导致蜗轮与蜗杆的咬合不精确，导致蜗轮和蜗杆的过度磨损，这种现象在蜗轮高速运转时更为明显，为了能够实现高效率的换刀，又不得不增加蜗轮的转动速度，这就产生了明显的矛盾，为了解决这一问题，本实施例在蜗轮上加装了肋板，肋板具有一定重量，这使得蜗轮的重心前移，防止蜗轮在转动过程中的前后摆动，降低了蜗轮与蜗杆之间的磨损。

实施例6

换刀设备包括：机床主体101；刀架102，刀架102设置于机床主体上；机械手支架103，机械手支架103设置于机床主体101上；机械手驱动轴支撑平台104，机械手驱动轴支撑平台安装在机械手支架上；机械手驱动轴105，机械手驱动轴架设在机械手驱动轴支撑平台上；机械手(图1中分别示出了机械手的取刀位置108a，垂直位置108b，换刀位置108c)，机械手套接在机械手驱动轴一端，机械手驱动轴为机械手提供动力；高效换刀传动机构106，高效换刀传动机构106设置于机床主体上，其中，机械手位于刀架102与高效换刀传动机构106之间；刀盘107，刀盘与高效换刀传动机构通过刀盘传动轴连接，刀盘上装有多件刀具；其中，机械手能够从刀盘上取刀，并能够将取下的刀运送到刀架。换刀传动机构包括：换刀传动机构外壳201；蜗轮202，蜗轮202设置于换刀传动机构外壳201内，蜗轮由动力装置驱动；蜗杆203，蜗杆203由蜗轮202驱动；其中，蜗杆203的一端通过连杆204架设在换刀传动机构外壳上，连杆的一端通过第一轴承座架设在换刀传动机构外壳的开口中；封堵205，封堵设置在换刀传动机构外壳的开口中；油槽206，油槽开设在封堵内侧；加油口罩207，加油口罩设置于换刀传动机构外壳外侧，加油口罩用于挡住封堵上的加油口。蜗轮上设置有润滑油出口220。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (1)

1.一种数控机床的高效换刀设备，所述换刀设备包括：

机床主体；

刀架，所述刀架设置于所述机床主体上；

机械手支架，所述机械手支架设置于所述机床主体上；

机械手驱动轴支撑平台，所述机械手驱动轴支撑平台安装在所述机械手支架上；

机械手驱动轴，所述机械手驱动轴架设在所述机械手驱动轴支撑平台上；

机械手，所述机械手套接在所述机械手驱动轴一端，所述机械手驱动轴为所述机械手提供动力；

高效换刀传动机构，所述高效换刀传动机构设置于所述机床主体上，其中，所述机械手位于所述刀架与所述高效换刀传动机构之间；

刀盘，所述刀盘与所述高效换刀传动机构通过刀盘传动轴连接，所述刀盘上装有多件刀具；其中，所述机械手能够从所述刀盘上取刀，并能够将取下的刀运送到所述刀架；

其特征在于：其中，所述换刀传动机构包括：

换刀传动机构外壳；

蜗轮，所述蜗轮设置于所述换刀传动机构外壳内，所述蜗轮由动力装置驱动；

蜗杆，所述蜗杆由所述蜗轮驱动；

其中，所述蜗杆的一端通过连杆架设在所述换刀传动机构外壳上，所述连杆的一端通过第一轴承座架设在所述换刀传动机构外壳的开口中；

封堵，所述封堵设置在所述换刀传动机构外壳的开口中；

油槽，所述油槽开设在所述封堵内侧；以及

加油口罩，所述加油口罩设置于所述换刀传动机构外壳外侧，所述加油口罩用于挡住所述封堵上的加油口，

所述换刀传动机构还包括：

传动轴，所述传动轴与所述蜗杆连接，并且所述传动轴的转动由所述蜗杆提供动力；

联轴器；

刀盘驱动轴，所述刀盘驱动轴与所述传动轴通过所述联轴器连接；以及

紧急制动装置，所述紧急制动装置套接在所述刀盘驱动轴上，

所述换刀传动机构外壳包括传动轴容纳槽，所述传动轴设置于所述传动轴容纳槽中，其中，所述换刀传动机构还包括：

青铜套，所述青铜套设置于所述传动轴容纳槽的一端，所述青铜套与所述传动轴容纳槽接触，所述青铜套套在所述传动轴外；

耐磨衬套，所述耐磨衬套设置于所述传动轴容纳槽的另一端，所述耐磨衬套伸入所述传动轴容纳槽内；以及

耐磨衬套顶块，所述耐磨衬套顶块通过锁定螺栓与所述换刀传动机构外壳连接，所述耐磨衬套顶块用于维持所述耐磨衬套的位置，

所述耐磨衬套上具有突出部分，所述突出部分与所述传动轴接触，

所述换刀传动机构还包括：第二轴承座，所述第二轴承座设置于所述耐磨衬套内的一端，所述第二轴承座与所述耐磨衬套接触，所述第二轴承座套在所述传动轴外侧，

所述蜗轮上设置有多个螺纹孔，所述换刀传动机构还包括：肋板，所述肋板通过所述螺纹孔固定在所述蜗轮上，

所述蜗轮上设置有润滑油出口。