一种摆臂式换刀装置的制作方法

1.本技术涉及换刀装置技术领域，尤其是涉及的是一种摆臂式换刀装置。


背景技术：

2.自动换刀装置主要用于数控中心，具有连续换刀且换刀速度快的优点，目前已成为数控加工中心重要的组成部分和关键功能部件，通过自动换刀装置，可减少加工过程中的非切削时间，以提高生产效率，降低生产成本。
3.市面上常见的自动换刀装置运用于大型加工中心中，体积较为庞大，换刀效率高，但在中小型企业中，大型换刀装置占据的空间大，维护成本高，不利于实际运行，因此寻找一种结构紧凑且可以缩小换刀过程运行空间的装置。


技术实现要素：

4.本技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过说明书以及其他说明书附图中所特别指出的结构来实现和获得。
5.本技术的目的在于克服上述不足，提供一种摆臂式换刀装置，本技术通过设置气缸带动摆臂上的圆盘式刀盘往复摆动，加之刀盘电机使圆盘式刀盘可转动，使得刀盘上的每个刀爪能都准确的到达换刀点，实现换刀的功能，同时，通过设置x轴、z轴的传送机构和令该摆臂结构竖直运行，使得该换刀装置结构紧凑，很大程度上缩小了该换刀装置所占据的空间。
6.为实现上述目的，本技术的技术解决方案是：一种摆臂式换刀装置，包括摆臂结构、一端与摆臂结构铰链连接的刀库支架、滑动连接于该刀库支架下的换刀库，该摆臂结构包括摆臂、气缸、刀盘电机、圆盘式刀盘和刀爪，该刀库支架与该摆臂一端铰接，该摆臂另一端转动连接有该圆盘式刀盘，该刀盘电机与该圆盘式刀盘传动连接，该圆盘式刀盘上环形设置有若干刀爪，该气缸固定端与该刀库支架铰接。
7.摆臂结构的设置使其可以同时承载多个刀爪，提高运行效率，换刀库用于抓取该摆臂结构上的刀爪，刀库支架将抓取后的刀爪滑动运输至轨道尽头，进行下一步骤工序，摆臂铰接在刀库支架上，使其可以摆动，气缸固定端与该刀库支架铰接，为气缸的运行提供支撑力，刀盘电机驱动该圆盘式刀盘转动,竖直设置的该圆盘式刀盘相较于平放设置的刀盘更能节省空间，圆盘式刀盘上环形设置有若干刀爪，在转动过程中，到达固定位置的刀爪被换刀库抓取走，空缺的刀爪位置填入新的刀爪继续运行,由此循环进行换刀工作。
8.在一些实施例中，该刀库支架包括连接臂、门桥、第一滑轨和x轴传送机构，该门桥一端固定有该连接臂，该连接臂与该摆臂铰链连接，该门桥下沿x轴方向设置有该第一滑轨，该第一滑轨两轨道间安装有该x轴传送机构。
9.该连接臂向下倾斜设置，用于固定摆臂位置，相较于未设置连接臂的换刀装置，该摆臂的可摆动角度更大，整体结构更加稳固且不影响圆盘式刀盘的旋转活动，该门桥下设
置的第一滑轨用来固定滑座位置，防止在移动过程中滑座产生倾斜和偏移，设置于第一滑轨两轨道间的x轴传送机构用于推动滑座进行往复运动，并且门桥起到了支撑作用，从而实现不断运送刀爪的功能。
10.在一些实施例中，该换刀库包括滑座、第二滑轨、z轴传送机构和机头铸件，该x轴传送机构的丝杆上螺接有该滑座，该滑座上侧与该第一滑轨滑动连接，该滑座下侧设置有该第二滑轨，该第二滑轨两轨道间安装有该z轴传送机构，该z轴传送机构的丝杆上螺接有该机头铸件，该机头铸件通过该第二滑轨与该滑座滑动连接，该机头铸件一端设置有主轴。
11.x轴传送机构为螺接在丝杆上的该滑座提供动力，使其可以沿x轴移动，滑座下侧设置的第二滑轨，用于固定机头铸件位置，防止在移动过程中机头铸件产生倾斜和偏移，并且滑座与机头铸件滑动连接，滑座起到了支撑作用，z轴传送机构为螺接在丝杆上的该机头铸件提供动力，使其可以沿z轴移动，机头铸件一端设置的主轴用于取下圆盘式刀盘上固定的刀爪，z轴传送机构、机头铸件和主轴三者的配合，可以实现将刀爪从圆盘式刀盘上取下，并将刀爪移动到刀库支架上的过程。
12.在一些实施例中，该连接臂上固定有轴承，该轴承内嵌套连接有传动轴，该传动轴一端与摆臂固定连接，该传动轴另一端安装有该气缸。此结构可令连接臂在固定位置的情况下，通过轴承一端与气缸活动端的连接，带动摆臂沿弧线摆动，从而实现快速递刀的功能。
13.在一些实施例中，该主轴外圈大小与该刀爪内圈相适配。该主轴外圈大小与该刀爪内圈相适配，有利于该主轴在移动过程中，准确的插入刀爪内圈，将刀爪取下时不会移位和摇晃，并能稳定的送至下一程序。
14.在一些实施例中，该刀爪转至该主轴处时与x轴平行。该刀爪与x轴平行要求摆臂摆动的角度正确和圆盘式刀盘的旋转的角度正确，使得该主轴可以顺利抓住刀爪，并且不产生移位，有利于下一步程序的进行。
15.在一些实施例中，该滑座与机头铸件相对侧均设有凹槽，两个凹槽大小与该z轴传送机构大小相适配。相对的两凹槽形成空腔，该空腔用于放置z轴传送机构，此设置有利于节省空间，使得整个换刀库的结构更为紧凑，同时也更加美观。
16.在一些实施例中，该轴承为圆锥滚子轴承。
17.圆锥滚子轴承属于分离型轴承，指滚动体为圆锥滚子的径向推力式滚动轴承，主要用于承受以径向载荷为主的径向与轴向联合载荷，与角接触球轴承相比、承载能力大，极限转速低能够承受一个方向的轴向载荷，能够限制轴或外壳一个方向的轴向位移。
18.本技术的工作原理：
19.当该换刀装置开始运行时，气缸启动，活动端缩起，带动摆臂拉直，此时连接臂与摆臂处于同一直线上，在转动连接在摆臂上的圆盘式刀盘上填装刀爪，填装完成后，气缸再次启动，将活动端推出，带动摆臂以传动轴为圆心转动，直至一刀爪横向与x轴平行时，z轴传送机构推动机头铸件沿第二滑轨滑动，带动固定于机头铸件一侧的主轴移动，主轴准确的插入刀爪内圈，抓住刀爪，将刀爪从圆盘式刀盘上卸下，而后x轴传送机构带动滑座沿第一滑轨滑动，移至该门桥的另一侧，将刀爪送至下一道程序，刀爪送达之后，z轴传送机构驱动机头铸件沿第二滑轨缩回，x轴传送机构驱动滑座向摆臂一侧移动，此时刀盘电机驱动圆盘式刀盘转至下一个刀爪，主轴再次伸出抓取新的刀爪，从而实现重复换刀的工作。
20.通过采用上述的技术方案，本技术的有益效果是：
21.1、本技术设置有气缸，使得通过气缸的伸缩带动摆臂进行往复摆动，结构简单稳定、运行空间小、位置准确，加之刀盘电机使圆盘式刀盘可转动，使得刀盘上的每个刀爪能都准确的到达换刀点，方便主轴抓取刀爪。
22.2、本技术设置有不同方向的x轴和z轴传送结构，相较于成本高且可以多方向转动的换刀库，本换刀库目标明确，运行过程更为快速，成本更低，并且通过摆臂结构的竖直设置，使得该换刀装置结构紧凑，很大程度上缩小了该换刀装置所占据的空间，提高了空间利用率，适应中小型企业对于换刀装置关于空间和成本的需求。
23.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
24.无疑的，本技术的此类目的与其他目的在下文以多种附图与绘图来描述的较佳实施例细节说明后将变为更加显见。
25.为让本技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一个或数个较佳实施例，并配合所示附图，作详细说明如下。
附图说明
26.附图用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例共同用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。
27.在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，并且附图是示意性的，并不一定按照实际的比例绘制。
28.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一个或数个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据此类附图获得其他的附图。
29.图1为本技术一些实施例中的一种摆臂式换刀装置摆臂运行示意图；
30.图2为本技术一些实施例中的一种摆臂式换刀装置正面示意图；
31.图3为本技术一些实施例中的换刀库和圆盘式刀盘位置结构示意图；
32.图4为本技术一些实施例中的一种摆臂式换刀装置仰视示意图；
33.图5为本技术一些实施例中的换刀库结构示意图；
34.图6为本技术一些实施例中的传动轴结构示意图。
35.主要附图标记说明：
36.1、摆臂结构；
37.11、摆臂；12、气缸；13、传动轴；14、轴承；15、刀盘电机；16、圆盘式刀盘；17、刀爪；
38.2、刀库支架；
39.21、连接臂；22、门桥；23、第一滑轨；24、x轴传送机构；
40.3、换刀库；
41.31、滑座；32、第二滑轨；33、z轴传送机构；34、机头铸件；35、主轴。
具体实施方式
42.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式对本技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本技术，但并不用于限定本技术。
43.另外，在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
44.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。但注明直接连接则说明连接地两个主体之间并不通过过渡结构构建连接关系，只通过连接结构相连形成一个整体。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
45.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
46.参照图1，图1为本技术一些实施例中的一种摆臂式换刀装置摆臂运行示意图。
47.根据本技术的一些实施例，本技术提供了一种摆臂式换刀装置。一种摆臂式换刀装置，包括摆臂结构1、一端与摆臂结构1铰链连接的刀库支架2、滑动连接于该刀库支架2下的换刀库3。
48.摆臂结构1的设置使其可以同时承载多个刀爪17，提高运行效率，换刀库3用于抓取该摆臂结构1上的刀爪17，刀库支架2将抓取后的刀爪17推送至轨道尽头，进行下一步骤工序，实现快速换刀的工作，提高了效率。
49.参照图2，图2为本技术一些实施例中的一种摆臂式换刀装置正面示意图。
50.根据本技术的一些实施例，可选地，该摆臂结构1包括摆臂11、气缸12、刀盘电机15、圆盘式刀盘16和刀爪17，该刀库支架2与该摆臂11一端铰接，该摆臂11另一端转动连接有该圆盘式刀盘16，该刀盘电机15与该圆盘式刀盘16传动连接，该圆盘式刀盘16上环形设置有若干刀爪17，该气缸12固定端与该刀库支架2铰接。
51.摆臂11铰接在刀库支架2上，使其可以摆动，气缸12固定端与该刀库支架2铰接，为气缸12的运行提供支撑力，刀盘电机15驱动该圆盘式刀盘16转动,竖直设置的该圆盘式刀盘16相较于平放设置的刀盘更能节省空间，圆盘式刀盘16上环形设置有若干刀爪17，在转动过程中，到达固定位置的刀爪17被换刀库3抓取走，空缺的刀爪17位置填入新的刀爪17继续运行,由此循环进行换刀工作。
52.参照图3，图3为本技术一些实施例中的换刀库和圆盘式刀盘位置结构示意图。
53.该换刀库3包括滑座31、第二滑轨32、z轴传送机构33和机头铸件34，该x轴传送机构24的丝杆上螺接有该滑座31，该滑座31上侧与该第一滑轨23滑动连接，该滑座31下侧设置有该第二滑轨32，该第二滑轨32两轨道间安装有该z轴传送机构33，该z轴传送机构33的丝杆上螺接有该机头铸件34，该机头铸件34通过该第二滑轨32与该滑座31滑动连接，该机头铸件34一端设置有主轴35；该主轴35外圈大小与该刀爪17内圈相适配；该刀爪17转至该主轴35处时与x轴平行；该滑座31与机头铸件34相对侧均设有凹槽，两个凹槽大小与该z轴传送机构33大小相适配。
54.x轴传送机构24为螺接在丝杆上的该滑座31提供动力，使其可以沿x轴移动，滑座31下侧设置的第二滑轨32，用于固定机头铸件34位置，防止在移动过程中机头铸件34产生倾斜和偏移，并且滑座32与机头铸件34滑动连接，滑座31起到了支撑作用，z轴传送机构33为螺接在丝杆上的该机头铸件34提供动力，使其可以沿z轴移动，机头铸件34一端设置的主轴35用于取下圆盘式刀盘16上固定的刀爪17，z轴传送机构33、机头铸件34和主轴35三者的配合，可以实现将刀爪17从圆盘式刀盘16上取下，并将刀爪17移动到刀库支架2上的过程；该主轴35外圈大小与该刀爪17内圈相适配，有利于该主轴35在移动过程中，准确的插入刀爪17内圈，将刀爪17取下时不会移位和摇晃，并能稳定的送至下一程序；该刀爪17与x轴平行要求摆臂11摆动的角度正确和圆盘式刀盘16的旋转的角度正确，使得该主轴35可以顺利抓住刀爪17，并且不产生移位，有利于下一步程序的进行；相对的两凹槽形成空腔，该空腔用于放置z轴传送机构33，此设置有利于节省空间，使得整个换刀库3的结构更为紧凑，同时也更加美观。
55.参考图4，图4为本技术一些实施例中的一种摆臂式换刀装置仰视示意图。
56.根据本技术的一些实施例，可选的，根据本技术的一些实施例，可选地，该刀库支架2包括连接臂21、门桥22、第一滑轨23和x轴传送机构24，该门桥22一端固定有该连接臂21，该连接臂21与该摆臂11铰链连接，该门桥22下沿x轴方向设置有该第一滑轨23，该第一滑轨23两轨道间安装有该x轴传送机构24。
57.该连接臂21向下倾斜设置，用于固定摆臂11位置，相较于未设置连接臂21的换刀装置，该摆臂11的可摆动角度更大，整体结构更加稳固且不影响圆盘式刀盘16的旋转活动，该门桥22下设置的第一滑轨23用来固定滑座31位置，防止在移动过程中滑座31产生倾斜和偏移，设置于第一滑轨23两轨道间的x轴传送机构24用于推动滑座31进行往复运动，并且门桥22起到了支撑作用，从而实现不断运送刀爪17的功能。
58.参考图5，图5为本技术一些实施例中的换刀库结构示意图；
59.该连接臂21上固定有轴承14，该轴承14内嵌套连接有传动轴13，该传动轴13一端与摆臂11固定连接，该传动轴13另一端安装有该气缸12。
60.此固定结构可令连接臂21在固定位置的情况下，通过轴承14一端与气缸12活动端的连接，带动摆臂11沿弧线转动，从而实现快速换刀的功能。
61.参考图6，图6为本技术一些实施例中的传动轴结构示意图。
62.该轴承14为圆锥滚子轴承。
63.圆锥滚子轴承属于分离型轴承，指滚动体为圆锥滚子的径向推力式滚动轴承，主要用于承受以径向载荷为主的径向与轴向联合载荷，与角接触球轴承相比、承载能力大，极
限转速低能够承受一个方向的轴向载荷，能够限制轴或外壳一个方向的轴向位移。
64.请再次参照图1-6，图1为本技术一些实施例中的一种摆臂式换刀装置示意图；图2为本技术一些实施例中的一种摆臂式换刀装置正面示意图；图3为本技术一些实施例中的换刀库和圆盘式刀盘位置结构示意图；图4为本技术一些实施例中的一种摆臂式换刀装置仰视示意图；图5为本技术一些实施例中的换刀库结构示意图；图6为本技术一些实施例中的传动轴结构示意图。
65.当该换刀装置开始运行时，气缸12启动，活动端缩起，带动摆臂11拉直，此时连接臂21与摆臂11处于同一直线上，在转动连接在摆臂11上的圆盘式刀盘16上填装刀爪15，填装完成后，气缸12再次启动，将活动端推出，带动摆臂11以传动轴14为圆心转动，直至一刀爪17横向与x轴平行时，z轴传送机构33推动机头铸件34沿第二滑轨32滑动，带动固定于机头铸件34一侧的主轴35移动，主轴35准确的插入刀爪17内圈，抓住刀爪，将刀爪17从圆盘式刀盘16上卸下，而后x轴传送机构24带动滑座31沿第一滑轨23滑动，移至该门桥2的另一侧，将刀爪17送至下一道程序，刀爪17送达之后，z轴传送机构33驱动机头铸件34沿第二滑轨32缩回，x轴传送机构33驱动滑座31向摆臂11一侧移动，此时刀盘电机15驱动圆盘式刀盘16转至下一个刀爪17，主轴35再次伸出抓取新的刀爪17，从而实现重复换刀的工作。
66.x轴传送结构与z轴传送结构：该x轴传送机构与z轴传送机构均包括伺服电机与丝杠，该x轴传送机构的伺服电机启动，驱动该滑座沿丝杠移动；该z轴传送机构的伺服电机启动，驱动该机头铸件沿丝杠移动。
67.圆锥滚子轴承：圆锥滚子轴承属于分离型轴承，指滚动体为圆锥滚子的径向推力式滚动轴承，有小锥角和大锥角两种。小锥角主要承受以径向载荷为主的径向和轴向联合载荷，常成双使用，反向安装，内外座圈可分别安装，在安装使用中可调整径向和轴向游隙；大锥角主要承受以轴向载荷为主的轴向和径向联合载荷，一般不单独用来承受纯轴向载荷，当成对配置(同名端相对安装)时可用以承受纯径向载荷，该类轴承按所装滚子的列数分为单列、双列和四列圆锥滚子轴承等不同的结构型式。圆锥滚子轴承主要用于承受以径向载荷为主的径向与轴向联合载荷，与角接触球轴承相比、承载能力大，极限转速低，圆锥滚子轴承能够承受一个方向的轴向载荷，能够限制轴或外壳一个方向的轴向位移。
68.应该理解的是，本技术所公开的实施例不限于这里所公开的特定处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的此类特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。
69.说明书中提到的“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、或特性包括在本技术的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语或“实施例”并不一定均指同一个实施例。
70.此外，所描述的特征或特性可以任何其他合适的方式结合到一个或多个实施例中。在上面的描述中，提供一些具体的细节，例如厚度、数量等，以提供对本技术的实施例的全面理解。然而，相关领域的技术人员将明白，本技术无需上述一个或多个具体的细节便可实现或者也可采用其他方法、组件、材料等实现。