一种数控机床主轴换刀装置的制作方法

1.本发明涉及数控机床领域，具体是涉及一种数控机床主轴换刀装置。


背景技术：

2.目前，高速电主轴一般都是采用异步电动机的原理，通过变换输入电机定子绕组的电流频率和激磁电压来获得各种转速，高速刀具采用筒夹式，筒夹通过螺纹连接方式与转子轴霸连接，再借助气压作用控制刀具的开闭，这种装夹方式的缺点是刀具的径向约束和径向刚性较小，在进行大尺寸铣削加工时，径向加工精度和加工效率难以同时保证，轴向加工深度有限，同时这种夹持方式无法实现在线自动换刀，不便于生产使用，实用性较差。
3.目前公共的中国专利cn201710395813.9一种自动换刀刀柄内藏式电主轴，包括主轴本体和提供动力地与所述主轴本体可传动连接的驱动装置，所述主轴本体设置有冷却机构，所述主轴本体包括内部压装有主轴组件的主轴箱体、分别设置于所述主轴箱体两端的后座和防尘盖，所述主轴组件通过冷却铜套固定安装于所述主轴箱体内，所述后座设置有检测装置和控制装置，所述主轴组件的其中一端与所述驱动装置可传动地相互连接，另一端可拆卸地与刀柄相连接。
4.根据上述专利所述，该专利通过plc控制的内置编码器发出动作信号，从气缸顶部通入压缩空气，活塞动力板依次推动顶杆、轴霸等转子主轴向下运动，使滑压夹爪张开，拆下iso刀柄，同时自动换上新刀柄刀具，并通过气动作用使气缸回位，刀具重新安装到位，然而该方式每次换刀时都需要将一个刀具拆下后再重新换上一个新的刀具，在换刀过程中较为繁琐且耗时过久，因此，目前需要一种将多种不同类型的刀具内藏式安装，再通过对刀具的转换使得主轴与刀具对接且推出的换刀装置。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种数控机床主轴换刀装置，本技术通过对位调节机构对套筒的移动以及联动推拉机构对轴套的移动，实现了对接件与卡接件之间的对接，从而实现了刀具本体露出套筒之后的旋转，多个不同类型的刀具本体的安装，实现了对主轴本体的换刀，方便了换刀操作。
6.为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：
7.本技术提供一种数控机床主轴换刀装置，包括筒体，筒体内同轴设有一个主轴本体，筒体的下端沿着其圆周方向均匀设有多个不同类型的刀具本体，每个刀具本体均固定在一个定位件内，筒体内部的上端还设有一个用以带动主轴本体旋转的旋转驱动器，并且筒体的下端还设有一个用以切换不同刀具本体从而与主轴本体对接的切换装置，切换装置包括盘状端块、套筒和轴套，盘状端块同轴且固定的设置在筒体的下端，盘状端块的中心沿着其轴线方向贯通开设有一个直径大于套筒直径的通孔，盘状端块上的通孔朝着每个刀具本体的方向还均开设有一个对应于相应刀具本体的滑槽，每个定位件分别同轴且转动的设置在一个套筒内，轴套同轴套设在主轴本体上，每个定位件的上端均设有一个卡接件，轴套
的下端还设有一个与每个卡接件均能够卡接配合的对接件，每个套筒均能够在滑槽内朝向盘状端块的轴心方向移动，盘状端块上对应于每个套筒的位置处均设有一个用以带动相应套筒移动的对位调节机构，轴套能够朝向盘状端块的方向移动以及能够与主轴本体一同转动，筒体上还设有一个用以促使轴套移动且不妨碍其与主轴本体一同转动的联动推拉机构。
8.优选的，盘状端块的每个滑槽的槽边朝着盘状端块的轴心均开设有一个卡槽，每个套筒的外壁均具有卡接在相应卡槽内的卡板，每个套筒内均同轴插设有一个滑套，每个滑套均能够在相应的套筒内滑动，每个定位件分别插设在相应的滑套内，并且每个定位件还均通过一个第一轴承与相应的滑套连接，每个刀具本体的输出端均竖直朝下。
9.优选的，每个套筒的下端均同轴且固定的设有一个环状台阶，每个环状台阶与相应滑套之间均连接有一个压缩弹簧，每个定位件连带着刀具本体均处于相应的压缩弹簧内，并且每个环状台阶的内圈还均同轴设有一个环状毛刷。
10.优选的，主轴本体的边缘沿着其轴线方向且朝着其下端延伸有多个卡条，轴套的内壁通过开设条形槽与主轴本体的卡条契合，并且对接件还同轴安装在轴套的下端，每个卡接件还均与相应的刀具本体之间共轴线。
11.优选的，卡接件具体为带有内齿锥面凹口的端盘，对接件具体为带有外齿锥面凸块的端盘，并且对接件的凸块还均能够与每个卡接件的凹口契合。
12.优选的，对位调节机构包括有第一气管、顶杆和第二气管，第一气管安装在盘状端块的边缘对应于相应套筒的位置处，盘状端块的边缘开设有供第一气管通气于相应滑槽内的气孔，第一气管的通气方向朝向盘状端块的轴心，盘状端块上对应于每个气孔均同轴开设有一个杆孔，顶杆同轴且固定的插设在杆孔内，顶杆的一端凸出盘状端块的内边，套筒的外壁上与顶杆对应的开设有插口，第二气管连接在顶杆的另一端上，并且顶杆上沿着其轴线方向还贯通开设有进气孔。
13.优选的，顶杆内同轴插设有一个顶针，顶针的尖头端朝向盘状端块的内部，顶针呈两端贯通结构，第二气管的一端对接在顶针处于盘状端块外侧的一端上，并且顶针处于盘状端块外侧的一端与顶杆的端部之间的顶针上还套设有一个缓冲弹簧，缓冲弹簧的两端分别与顶杆的端部和顶针的端部连接。
14.优选的，盘状端块的边缘与相应第一气管之间同轴设有一个第一电磁铁，第一电磁铁固定安装在盘状端块上，每个套筒的筒壁上对应于相应第一电磁铁的位置处还均设有一个与其共轴线的第二电磁铁，并且第一电磁铁的中心和第二电磁铁的中心还均开设有供气体通出作用在套筒上的轴孔。
15.优选的，联动推拉机构包括有推拉杆和连接杆，推拉杆固定设置在筒体外侧的筒壁上，推拉杆的轴线方向平行于主轴本体的轴线方向，推拉杆的输出端朝上设置，连接杆的一端与推拉杆的输出端之间固定连接，并且连接杆的另一端与轴套的上端之间还通过一个第二轴承连接，筒体的筒壁上还开设有供连接杆移动的条口。
16.优选的，定位件具有圆柱、紧定套和螺帽，圆柱同轴插设在滑套内，圆柱的上端与第二轴承的内圈固定连接，第二轴承的外圈与滑套的上端固定连接，圆柱的下端中心具有一个螺纹端头，螺纹端头上对应其轴心开设有一个锥形凹口，紧定套的形状与锥形凹口的形状相契合，紧定套插设在锥形凹口内，刀具本体的轴端插设在紧定套内，螺帽套设在刀具
本体的轴端上且螺纹拧紧在螺纹端头上。
17.本技术相比较于现有技术的有益效果是：
18.1.本技术通过对位调节机构对套筒的移动以及联动推拉机构对轴套的移动，实现了对接件与卡接件之间的对接，从而实现了刀具本体露出套筒之后的旋转，多个不同类型的刀具本体的安装，实现了对主轴本体的换刀，提高了换刀效率，也方便了换刀操作。
19.2.本技术通过滑套在套筒内的设置以及定位件与滑套之间通过第一轴承的连接，实现了刀具本体的移动以及转动，保证了刀具本体能够露出套筒且能够正常的对工件进行加工。
20.3.本技术通过主轴本体上的卡条与轴套上条形槽的卡接，实现了主轴本体带动轴套的转动，从而在对接件与卡接件对接的情况下，保证了刀具本体的正常旋转。
21.4.本技术通过对接件与卡接件之间的配合连接，实现了轴套带动定位件的旋转，从而保证了刀具本体的正常旋转。
22.5.本技术通过第一气管和第二气管的设置，实现了套筒在滑槽内的来回移动，保证套筒能够与轴套之间共轴线，也保证套筒回到原位让开位置对另一个刀具本体的更换。
23.6.本技术通过推拉杆带动连接杆的移动以及连接杆与轴套之间第二轴承的连接，实现了轴套的移动以及不妨碍轴套的转动，保证轴套能够将刀具本体推出套筒，也保证了轴套带动刀具本体的转动。
附图说明
24.图1是本技术的立体结构示意图；
25.图2是本技术的俯视图；
26.图3是图2的a-a处局部立体结构剖视图；
27.图4是图3的仰视图；
28.图5是图4的b-b处剖视图；
29.图6是本技术的立体结构分解示意图；
30.图7是刀具本体内藏至刀具本体被顶出的换刀状态示意图；
31.图8是切换装置的立体结构示意图；
32.图9是图8的俯视图；
33.图10是图9的c-c处剖视图；
34.图11是图10的d处放大示意图；
35.图12是图10的e处放大示意图；
36.图13是套筒、滑套、定位件、卡接件和刀具本体的立体结构示意图；
37.图14是图13的立体结构分解示意图；
38.图15是主轴本体和联动推拉机构的立体结构示意图。
39.图中标号为：
40.1-筒体；
41.2-主轴本体；2a-卡条；
42.3-刀具本体；
43.4-定位件；4a-圆柱；4a1-螺纹端头；4b-紧定套；4c-螺帽；
44.5-旋转驱动器；
45.6-切换装置；6a-盘状端块；6b-套筒；6b1-卡板；6b2-滑套；6b3-第一轴承；6b4-环状台阶；6b5-压缩弹簧；6b6-环状毛刷；6b7-插口；6c-轴套；6d-卡接件；6e-对接件；
46.7-对位调节机构；7a-第一气管；7b-顶杆；7c-第二气管；7d-顶针；7e-缓冲弹簧；7f-第一电磁铁；7g-第二电磁铁；
47.8-联动推拉机构；8a-推拉杆；8b-连接杆；8c-第二轴承。
具体实施方式
48.为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
49.如图1-图7所示，本技术提供：
50.一种数控机床主轴换刀装置，包括筒体1，筒体1内同轴设有一个主轴本体2，筒体1的下端沿着其圆周方向均匀设有多个不同类型的刀具本体3，每个刀具本体3均固定在一个定位件4内，筒体1内部的上端还设有一个用以带动主轴本体2旋转的旋转驱动器5，并且筒体1的下端还设有一个用以切换不同刀具本体3从而与主轴本体2对接的切换装置6，切换装置6包括盘状端块6a、套筒6b和轴套6c，盘状端块6a同轴且固定的设置在筒体1的下端，盘状端块6a的中心沿着其轴线方向贯通开设有一个直径大于套筒6b直径的通孔，盘状端块6a上的通孔朝着每个刀具本体3的方向还均开设有一个对应于相应刀具本体3的滑槽，每个定位件4分别同轴且转动的设置在一个套筒6b内，轴套6c同轴套6c设在主轴本体2上，每个定位件4的上端均设有一个卡接件6d，轴套6c的下端还设有一个与每个卡接件6d均能够卡接配合的对接件6e，每个套筒6b均能够在滑槽内朝向盘状端块6a的轴心方向移动，盘状端块6a上对应于每个套筒6b的位置处均设有一个用以带动相应套筒6b移动的对位调节机构7，轴套6c能够朝向盘状端块6a的方向移动以及能够与主轴本体2一同转动，筒体1上还设有一个用以促使轴套6c移动且不妨碍其与主轴本体2一同转动的联动推拉机构8。
51.基于上述实施例，本技术想要解决的技术问题是如何切换不同类型的刀具本体3并与主轴本体2对接。为此，本技术通过操作人员先将不同类型的刀具本体3分别固定在一个定位件4上，刀具本体3在未与主轴本体2对接时是处于内藏在套筒6b内的状态，当使用刀具本体3时，所要使用的刀具本体3通过指定的对位调节机构7将套筒6b连带着该刀具本体3在盘状端块6a的滑槽内向着其中心点的方向移动，直至对位调节机构7将套筒6b移动至到尽头后，套筒6b则与主轴本体2共轴线，刀具本体3也与套筒6b共轴线，接着，联动推拉机构8带动轴套6c竖直向下移动，轴套6c端部的对接件6e随之对接在定位件4上的卡接件6d上，随着轴套6c的继续向下移动，定位件4从而被向下压，刀具本体3随之被顶出套筒6b，由于联动推拉机构8的作用以及对接件6e与卡接件6d之间的卡接，因此，随着旋转驱动器5带动主轴本体2的转动，轴套6c也随之一同转动，定位件4也随之在套筒6b内带动着刀具本体3旋转，当更换刀具本体3时，联动推拉机构8带动轴套6c向上移动，对接件6e随之离开所对接的卡接件6d，刀具本体3也重新回到套筒6b内，随着对位调节机构7带动套筒6b向着远离盘状端块6a的轴心方向移动到尽头后，另一个所要使用的刀具本体3再次通过上述方式与轴套6c对接，完成了对不同类型的刀具本体3的更换，当需要拆卸下刀具本体3时，在刀具本体3露出套筒6b的情况下，只需通过操作人员将定位件4打开，刀具本体3随之能够被取出。
52.进一步的，如图8-图14所示：
53.盘状端块6a的每个滑槽的槽边朝着盘状端块6a的轴心均开设有一个卡槽，每个套筒6b的外壁均具有卡接在相应卡槽内的卡板6b1，每个套筒6b内均同轴插设有一个滑套6b2，每个滑套6b2均能够在相应的套筒6b内滑动，每个定位件4分别插设在相应的滑套6b2内，并且每个定位件4还均通过一个第一轴承6b3与相应的滑套6b2连接，每个刀具本体3的输出端均竖直朝下。
54.基于上述实施例，本技术想要解决的技术问题是定位件4如何在套筒6b内移动且能够在其内转动。为此，本技术通过滑套6b2的设置，滑套6b2能够在套筒6b内沿着其轴线方向移动，定位件4与滑套6b2之间通过第一轴承6b3的连接，因此，定位件4能够在滑套6b2内旋转，当主轴本体2与定位件4之间通过对接件6e和卡接件6d对接时，刀具本体3从而完成了旋转。
55.进一步的，如图11和图14所示：
56.每个套筒6b的下端均同轴且固定的设有一个环状台阶6b4，每个环状台阶6b4与相应滑套6b2之间均连接有一个压缩弹簧6b5，每个定位件4连带着刀具本体3均处于相应的压缩弹簧6b5内，并且每个环状台阶6b4的内圈还均同轴设有一个环状毛刷6b6。
57.基于上述实施例，当轴套6c推动定位件4向下移动时，压缩弹簧6b5随之从正常状态变成压缩状态，直至滑套6b2的下端接触到环状台阶6b4的表面后，刀具本体3从而露出套筒6b，随着主轴本体2带动刀具本体3的旋转从而实现对工件加工，当轴套6c远离定位件4时，在压缩弹簧6b5的作用力下，滑套6b2随之向上移动，压缩弹簧6b5回到正常状态，刀具本体3也随之藏在套筒6b内，在刀具本体3内藏于套筒6b内的过程中，环状毛刷6b6的设置，使得刀具本体3上的铁屑被刷去，完成了对刀具本体3的清理。
58.进一步的，如图5和图15所示：
59.主轴本体2的边缘沿着其轴线方向且朝着其下端延伸有多个卡条2a，轴套6c的内壁通过开设条形槽与主轴本体2的卡条2a契合，并且对接件6e还同轴安装在轴套6c的下端，每个卡接件6d还均与相应的刀具本体3之间共轴线。
60.基于上述实施例，本技术想要解决的技术问题是主轴本体2如何能够带动轴套6c旋转。为此，本技术通过主轴本体2上多个卡条2a的设置，以及轴套6c内壁与卡条2a之间通过开设条形槽的契合，使得主轴本体2旋转时，轴套6c也能够跟随着一同旋转，由于联动推拉机构8的作用，轴套6c在主轴本体2上移动时也能够随着主轴本体2旋转。
61.进一步的，如图5、图7和图11所示：
62.卡接件6d具体为带有内齿锥面凹口的端盘，对接件6e具体为带有外齿锥面凸块的端盘，并且对接件6e的凸块还均能够与每个卡接件6d的凹口契合。
63.基于上述实施例，本技术想要解决的技术问题是对接件6e与卡接件6d之间如何完成对接。为此，本技术通过对接件6e和卡接件6d的结构，在对接件6e的凸块对接在卡接件6d的凹口内后，凸块上的外齿锥面则与凹口的内齿锥面啮合，随着轴套6c的转动，定位件4也随之跟随着转动，刀具本体3也因此实现了旋转。
64.进一步的，如图10-图12所示：
65.对位调节机构7包括有第一气管7a、顶杆7b和第二气管7c，第一气管7a安装在盘状端块6a的边缘对应于相应套筒6b的位置处，盘状端块6a的边缘开设有供第一气管7a通气于
相应滑槽内的气孔，第一气管7a的通气方向朝向盘状端块6a的轴心，盘状端块6a上对应于每个气孔均同轴开设有一个杆孔，顶杆7b同轴且固定的插设在杆孔内，顶杆7b的一端凸出盘状端块6a的内边，套筒6b的外壁上与顶杆7b对应的开设有插口6b7，第二气管7c连接在顶杆7b的另一端上，并且顶杆7b上沿着其轴线方向还贯通开设有进气孔。
66.基于上述实施例，本技术想要解决的技术问题是对位调节机构7如何带动套筒6b在滑槽内的来回移动。为此，本技术通过第一气管7a向着套筒6b的方向吹气，由于套筒6b通过卡板6b1卡接在卡槽内的设置，因此，套筒6b在受到压力时则朝着盘状端块6a的轴心方向移动，直至套筒6b的插口6b7套在顶杆7b的端部且顶杆7b的端部抵触在套筒6b的筒壁上后，套筒6b则处于与轴套6c共轴线的位置，轴套6c也随之能够通过对接件6e与定位件4上的卡接件6d对接，当更换另一种类型的刀具时，目前的套筒6b需要回到原位，第二气管7c则通过吹气将套筒6b向着第一气管7a方向吹动，第一气管7a停止吹气，套筒6b则回到原位，待另一个套筒6b被移至盘状端块6a的轴心后，则完成对刀具本体3的更换。
67.进一步的，如图12所示：
68.顶杆7b内同轴插设有一个顶针7d，顶针7d的尖头端朝向盘状端块6a的内部，顶针7d呈两端贯通结构，第二气管7c的一端对接在顶针7d处于盘状端块6a外侧的一端上，并且顶针7d处于盘状端块6a外侧的一端与顶杆7b的端部之间的顶针7d上还套设有一个缓冲弹簧7e，缓冲弹簧7e的两端分别与顶杆7b的端部和顶针7d的端部连接。
69.基于上述实施例，当套筒6b被向着顶杆7b的方向吹动后，套筒6b先接触顶针7d，顶针7d在缓冲弹簧7e的作用力下被压入顶杆7b内，使得套筒6b与顶杆7b之间接触时得到了缓冲，由于顶针7d的结构，因此，第二气管7c的通气能够顺利通过顶针7d向着套筒6b引出。
70.进一步的，如图11所示：
71.盘状端块6a的边缘与相应第一气管7a之间同轴设有一个第一电磁铁7f，第一电磁铁7f固定安装在盘状端块6a上，每个套筒6b的筒壁上对应于相应第一电磁铁7f的位置处还均设有一个与其共轴线的第二电磁铁7g，并且第一电磁铁7f的中心和第二电磁铁7g的中心还均开设有供气体通出作用在套筒6b上的轴孔。
72.基于上述实施例，当第二气管7c将套筒6b向着第一气管7a的方向吹动后，第一电磁铁7f和第二电磁铁7g随之通电，两者相互吸引，套筒6b随之在第二电磁铁7g的作用下被吸附在第一电磁铁7f上，第二气管7c停止吹气，套筒6b与随之保持稳定，不会在滑槽内任意滑动，避免影响对其它类型的刀具本体3的更换。
73.进一步的，如图5和图15所示：
74.联动推拉机构8包括有推拉杆8a和连接杆8b，推拉杆8a固定设置在筒体1外侧的筒壁上，推拉杆8a的轴线方向平行于主轴本体2的轴线方向，推拉杆8a的输出端朝上设置，连接杆8b的一端与推拉杆8a的输出端之间固定连接，并且连接杆8b的另一端与轴套6c的上端之间还通过一个第二轴承8c连接，筒体1的筒壁上还开设有供连接杆8b移动的条口。
75.基于上述实施例，本技术想要解决的技术问题是联动推拉机构8如何既能够保证对轴套6c的移动又不会妨碍到主轴本体2带动轴套6c的转动。为此，本技术通过推拉杆8a将连接杆8b向下拉动，连接杆8b随之带动轴套6c在主轴本体2上向下移动，由于连接杆8b与轴套6c之间通过第二轴承8c的连接，因此，主轴本体2的转动也随之能够带动轴套6c转动。
76.进一步的，如图11所示：
77.定位件4具有圆柱4a、紧定套4b和螺帽4c，圆柱4a同轴插设在滑套6b2内，圆柱4a的上端与第二轴承8c的内圈固定连接，第二轴承8c的外圈与滑套6b2的上端固定连接，圆柱4a的下端中心具有一个螺纹端头4a1，螺纹端头4a1上对应其轴心开设有一个锥形凹口，紧定套4b的形状与锥形凹口的形状相契合，紧定套4b插设在锥形凹口内，刀具本体3的轴端插设在紧定套4b内，螺帽4c套设在刀具本体3的轴端上且螺纹拧紧在螺纹端头4a1上。
78.基于上述实施例，当操作人员拆卸刀具本体3时，操作人员将螺帽4c拧松，紧定套4b随之被放松向外扩张，随着紧定套4b的放松，刀具本体3也随之被取出，当安装刀具本体3时，只需先将刀具本体3插入紧定套4b内，再通过螺帽4c拧紧在螺纹端头4a1上促使紧定套4b缩紧，刀具本体3也随之被锁定。
79.本技术通过对位调节机构7对套筒6b的移动以及联动推拉机构8对轴套6c的移动，实现了对接件6e与卡接件6d之间的对接，从而实现了刀具本体3露出套筒6b之后的旋转，多个不同类型的刀具本体3的安装，实现了对主轴本体2的换刀，提高了换刀效率，也方便了换刀操作。
80.以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。