CN103406774B - 一种数控铣床用锁刀座 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控铣床用锁刀座，包括座体，所述座体由竖直的卧式装卸板、水平地连接在卧式装卸板上边缘的立式装卸板、以及水平地连接在卧式装卸板下边缘的固定板构成，所述卧式装卸板中间设有与刀柄适配的定位孔，定位孔的内侧面上设有与刀柄的定位键槽适配的定位凸起，所述立式装卸板的中间设有可容纳刀柄的保持套，保持套的旁侧设有锁止结构。本发明的锁刀座方便立式和卧式装卸刀具的转换，并且可准确控制刀柄的锁紧力。

Description

一种数控铣床用锁刀座

技术领域

本发明涉及一种数控铣床的辅助装置，尤其是涉及一种数控铣床用锁刀座，其可用于刀具的卧式和立式装卸。

背景技术

数控铣床在运行过程中需要用到各种规格的刀具，而刀具通常是在机下先固定安装到相应的刀柄上，以便数控铣床的自动换刀，提高工作效率，并且可避免在主轴上换刀对主轴精度的影响。为此，数控铣床一般都需要配置相应的刀具桌，以便存放刀具等相关配件以及各种小五金工具，同时在刀具桌上设置相应的锁刀座，锁刀座的主要作用在于定位刀柄，以便将刀具安装到刀柄上或者从刀柄上拆除刀具。对于强力刀柄而言，需要通过扳手夹紧刀具，因而其通常是采用立式装卸方式，而后拉式刀柄是通过刀柄尾端的螺钉夹紧刀具的，因而采用卧式装卸方式。

例如，在中国专利文献上公开的“一种上压式强力锁刀座”，公告号为CN201455675U，包括锁刀架本体，锁刀架本体上设置有立式刀座和卧式刀座，卧式刀座的两端活动连接有上支架，在卧式刀座与上支架连接处的上方设置有限位销子，上支架的横梁上设置有紧固螺钉，紧固螺钉的上端是手杆，紧固螺钉的下端配置有垫块，在卧式装卸刀具时，先将数控刀柄放置在卧式刀座的卡槽中，再将垫块通过手杆及紧固螺钉放置到数控刀柄的键槽处，将数控刀柄牢牢压住；当数控刀柄在需要立式装卸刀具时，先将数控刀柄放置在立式刀座内，然后将上支架上的限位销子拔出，即可将整个上支架回转放平，这样就可避免刀柄在立式装卸刀具时与卧式刀座产生干涉现象。然而，上述锁刀座仍然存在入如下问题：在需要进行立式装卸刀具时，需要将卧式刀座上的上支架放平，而一旦需要回到卧式装卸刀具时，又需要将上支架重新竖起固定，因而其操作程序复杂，不利于提高工作效率。此外，装卸刀具时，其锁紧力完全凭操作人员的经验控制，因而对操作人员的技术要求较高，并且容易因锁紧力过小使刀具在切削时松动，或者因锁紧力过大使刀具的拆卸困难。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的锁刀座所存在的立式和卧式装卸刀具转换不方便以及锁紧力控制困难的问题，提供一种数控铣床用锁刀座，其锁刀座方便立式和卧式装卸刀具的转换，并且可准确控制刀柄的锁紧力。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种数控铣床用锁刀座，包括座体，所述座体由竖直的卧式装卸板、水平地连接在卧式装卸板上边缘的立式装卸板、以及水平地连接在卧式装卸板下边缘的固定板构成，所述卧式装卸板中间设有与刀柄适配的定位孔，定位孔的内侧面上设有与刀柄的定位键槽适配的定位凸起，所述立式装卸板的中间设有可容纳刀柄的保持套，保持套的旁侧设有锁止结构。

数控铣床常见的刀柄有两种，一种是强力刀柄，其包括一个与机床主轴连接的本体，设置在本体内的夹头、以及螺纹连接在本体上的锁紧螺母，本体的侧面设有用于定位的键槽，当用扳手拧紧锁紧螺母时，即可使夹头夹紧刀具；另一种是后拉式刀柄，其通过转动刀柄尾端的螺钉即可夹紧刀具。由于强力刀柄在装卸刀具时需要用到扳手，并且其扭矩较大，因而适合采用立式装卸模式，而后拉式刀柄由于是用螺丝刀夹紧刀具的，因此其适合采用卧式装卸模式。本发明的锁刀座整体呈横向放置的U形，其竖直的卧式装卸板用于后拉式刀柄的卧式装卸刀具，而上部水平的立式装卸板则用于强力刀柄的立式装卸刀具，这样，在立式和卧式装卸刀具时，可避免相互产生干涉，从而可方便地转换装卸模式，并且锁刀座的整体结构十分简单，便于加工制造。而保持套则可确保强力刀柄在装卸刀具时的稳定性，避免因扳手的扭力使刀柄产生倾斜。

作为优选，所述锁止结构包括设置在立式装卸板上表面位于保持套旁侧的至少一个锁头座，锁头座的上部设有U型槽，U型槽内设有转动轴，一锁头转动连接在转动轴上。

平时，锁头处于向外打开的状态，当刀柄被放入到保持套中，即可转动锁头，使锁头的头部卡到刀柄两侧的键槽内，从而使刀柄得以可靠地定位，防止其产生转动。而装卸完成时，只需向上提取刀柄，即可带动锁头向外翻转打开，从而方便地将刀柄取出。

作为优选，所述锁头上设有锁头把手，从而方便操作人员向内转动锁头以锁止刀柄。

作为优选，在卧式装卸板一侧竖直边缘上连接有加强板，加强板的上边缘连接立式装卸板，加强板的下边缘连接固定板，所述锁头与转动轴连接一端向外延伸形成第一摆臂，加强板上设有轴承座，轴承座上设有与转动轴上下对应的摆动轴，摆动轴与一第二摆臂的一端转动连接，一同步连杆两端分别与第一摆臂和第二摆臂的悬空端铰接，第二摆臂和第一摆臂相互平行且长度相等，第二摆臂与摆动轴连接一端向内延伸形成压杆，保持套伸出立式装卸板下表面部分的外侧面上设有沿轴向布置的上滑动座和下滑动座，一竖直的滑杆滑动连接在上、下滑动座上，滑杆上设有位于上、下滑动座之间的凸环，一复位弹簧套设在滑杆上，复位弹簧的上端抵靠凸环，复位弹簧的下端抵靠下滑动座，滑杆伸出下滑动座的端部设有横向的过渡杆，过渡杆的内端位于保持套下方，过渡杆的外端设有向下抵接压杆的触头。

在此方案中，加强板可起到类似加强筋的作用，使整个锁刀座具有良好的稳定性。而锁头则通过一套连杆机构实现自动翻转。依靠同步连杆的自重，使第一摆臂和第二摆臂向下转动，而相应的锁头则向上转动，从而形成向外打开的状态，此时的复位弹簧使滑杆上移。当需要安装刀具而将刀柄***到保持套内时，刀柄的下端接触过渡杆的内端，从而带动滑杆竖直下移，此时过渡杆外端的触头抵靠压杆，进而带动第二摆臂向上转动，与此同时，第一摆臂在同步连杆的作用下同步地向上转动，并带动锁头向下转动，锁头即可自动卡入到刀柄的定位用键槽内。当向上提取刀柄时，刀柄可推动锁头并通过第一摆臂、同步连杆、第二摆臂使压杆同步地向上转动复位，复位弹簧则推动滑杆并带动过渡杆上移复位。由于第二摆臂和第一摆臂相互平行且长度相等，因此可实现同步、同角度的摆动，从而使压杆和锁头可实现同步、同角度的摆动，通过合理设计触头在过渡杆上的位置，可使触头对压杆的作用力臂小于锁头端部的转动半径，进而使触头较小的上下移动可形成较大的压杆摆动角度，相应地，锁头也同步地形成一个较大的摆动角度，从而可避免手柄在***到保持套内时与锁头产生干涉。

作为前述优选方案的一种替代方案，所述保持套枢接在立式装卸板上，保持套伸出立式装卸板上表面部分的外侧面上设有贴靠立式装卸板上表面的挡环，所述锁止结构包括设置在挡环上的锁头座，锁头座的上部设有U型槽，U型槽内设有转动轴，一锁头转动连接在转动轴上，锁头上设有锁头把手，保持套伸出立式装卸板下表面部分的外侧面上设有轴向布置的定位槽，定位槽的径向深度沿圆周方向由一侧至另一侧逐步减小至零，在卧式装卸板一侧竖直边缘上连接有加强板，加强板的上边缘连接立式装卸板，加强板的下边缘连接固定板，加强板上设有横向的定位油缸，定位油缸穿过加强板的活塞杆端部抵靠定位槽底面，定位油缸远离活塞杆的腔体通过管路与一个竖直设置的增压油缸上远离活塞杆的腔体连通，增压油缸竖直向上的活塞杆上设有卡环，增压油缸的活塞杆位于卡环上面的部分套设有若干配重环。

在此方案中，保持套上的定位槽的横截面大致呈三角形，其具有一个径向的侧面和一个倾斜的底面，保持套通过轴承等与立式装卸板构成枢接，并通过挡环在轴向上定位，而定位油缸的活塞杆则可避免保持套的转动。由于锁止结构中的锁头座设置在保持套上，这样当刀柄放入保持套中时，锁止结构使刀柄与保持套相互连接成一体，并可使刀柄随同保持套一起转动。增压油缸的活塞杆上的配重环使增压油缸产生一个定值的压力，并通过管路传输到定位油缸内，使定位油缸的活塞杆紧紧地抵靠保持套外侧面的定位槽，由液压原理可知，当增压油缸的横截面小于定位油缸的横截面时，配重环所产生的压力会得到放大，从而可减小配重环的重量，有利于配重环的放置。当用扳手拧紧刀柄上的锁紧螺母时，保持套受到刀柄传递过来的扭矩，定位槽倾斜的底面对定位油缸活塞杆产生一个向外的推力，当扳手的扭矩大于设定值时，定位槽底面对定位油缸活塞杆产生的推力将大于定位油缸的压力，从而使定位油缸活塞杆向外移动，而保持套则产生转动，从而可有效地确保刀柄的锁紧扭矩保持在一个合适的设定值上。而当需要从刀柄上拆卸刀具时，保持套所受的扭矩方向相反，此时定位槽的侧面即可阻止保持套的反向转动，从而可确保刀具的顺利拆卸。当我们调整配重环的数量和重量时，即可方便准确地改变增压油缸的压力，从而改变安装刀具时的最大锁紧扭矩，以适应不同规格尺寸刀具的安装。

作为优选，所述保持套的内侧设有弹性的缓冲套，从而可避免刀柄的磨损。

作为优选，在定位油缸的活塞杆端部设有滚轮，滚轮抵靠定位槽底面。定位油缸活塞杆端部的滚轮可有效地降低活塞杆对定位槽底面的磨损。

因此，本发明的锁刀座方便立式和卧式装卸刀具的转换，并且可准确控制刀柄的锁紧力。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是本发明的另一种结构示意图。

图3是本发明的第三种结构示意图。

图4是图3中保持套在定位槽处的横向剖视图。

图中：2、座体21、卧式装卸板211、定位孔212、定位凸起22、立式装卸板221、保持套222、挡环223、定位槽224、缓冲套225、上滑动座226、下滑动座227、滑杆228、凸环229、复位弹簧23、固定板24、加强板241、摆动轴242、轴承座51、锁头座511、U型槽52、锁头53、转动轴54、锁头把手55、第一摆臂56、第二摆臂57、同步连杆58、压杆59、过渡杆591、触头61、定位油缸611、滚轮62、增压油缸621、卡环63、配重环。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示的一种数控铣床用锁刀座，包括一个可固定在相应的刀具桌的桌面上的座体2，座体由竖直的卧式装卸板21、水平地连接在卧式装卸板上边缘的立式装卸板22、以及水平地连接在卧式装卸板下边缘的固定板23构成，从而使座体在整体上呈横向放置的U形，卧式装卸板中间设置与刀柄适配的定位孔211，定位孔的内侧面上设有与刀柄的定位键槽适配的定位凸起212，以用于后拉式刀柄的卧式装卸刀具。立式装卸板的中间设置可容纳刀柄的保持套221，同时在保持套的旁侧设置锁止结构。这样，当需要立式安装刀具时，我们可将刀柄***保持套内，然后用锁止结构使刀柄定位，即可用扳手将刀具锁紧。我们知道，刀柄在夹持刀具的前端和与机床主轴连接的尾端之间具有一个夹持环，而前端的侧面具有两个延伸至夹持环的键槽，由于卧式装卸刀具时，刀柄夹持刀具的前端深入卧式装卸板的定位孔内，而操作人员只需拧紧外露的刀柄尾端的螺钉即可完成刀具的安装，因而刀柄前端侧面的键槽可轻易地卡位在定位突起上。而立式装卸刀具时，刀柄与机床主轴连接的尾端深入立式装卸板的保持套内，因此刀柄上的键槽外露在保持套外，我们需要用相应的锁止结构将刀柄定位。

为了在立式装卸刀具时使刀柄定位，我们可采用如下的两种方案：

第一种方案，我们可将锁止结构设置在立式装卸板上，以便利用锁止结构将刀柄直接定位，具体地，如图1所示，锁止结构包括设置在立式装卸板上表面位于保持套旁侧的锁头座51，锁头座的上部设置U型槽511，U型槽内设有转动轴53，转动轴上转动连接一个锁头52，锁头的头部与刀柄的键槽适配。平时，锁头处于向外打开的状态，当刀柄被放入到保持套中，即可转动锁头，使锁头的头部卡到刀柄侧面的键槽内，从而使刀柄得以可靠地定位，防止其产生转动。而装卸完成后，只需向上提拉刀柄，即可带动锁头向外翻转打开，从而方便地将刀柄取出。当然，我们还可在锁头上设置一个锁头把手54，以方便锁头的转动。

此外，我们可通过一套连杆机构实现锁头的自动翻转，以进一步方便对刀柄的锁止定位，提高工作效率。具体地，如图2所示，我们可先在卧式装卸板一侧竖直边缘上连接一块加强板24，加强板的上边缘连接立式装卸板，加强板的下边缘连接固定板，锁头52与转动轴连接一端向外延伸形成第一摆臂55，并且锁头与第一摆臂之间形成一个夹角，当第一摆臂处于水平状态时，锁头处于上翻的打开状态。另外，在加强板的内侧面上设置轴承座242，轴承座上设置与转动轴上下对应的摆动轴241，一第二摆臂56的一端转动连接在摆动轴上，同时，一同步连杆57的两端分别与第一摆臂和第二摆臂的悬空端铰接，第二摆臂和第一摆臂相互平行且长度相等，从而使第一、第二摆臂可同步同角度地摆动。进一步地，第二摆臂与摆动轴连接一端向内延伸形成压杆58，保持套伸出立式装卸板下表面部分的外侧面上设置沿轴向布置的上滑动座225和下滑动座226，一竖直的滑杆227滑动连接在上、下滑动座上，滑杆上设置位于上、下滑动座之间的凸环228，一复位弹簧229套设在滑杆上，复位弹簧的上端抵靠凸环，复位弹簧的下端抵靠下滑动座，从而使滑杆在复位弹簧的推动下自动上移至凸环与上滑动座接触，滑杆伸出下滑动座的端部再设置一根横向的过渡杆59，过渡杆的内端位于保持套下方，过渡杆的外端设有向下抵接压杆的触头591。当需要安装刀具而将刀柄***到保持套内时，刀柄的下端接触过渡杆的内端，从而带动滑杆克服复位弹簧的弹力竖直下移，此时过渡杆外端的触头向下推动压杆，进而带动第二摆臂向上转动，并通过同步连杆的作用下带动第一摆臂同步地向上转动，相应地，锁头则向下转动并自动卡入到刀柄侧面的定位用键槽内。当向上提取刀柄时，刀柄可推动锁头并通过第一摆臂、同步连杆、第二摆臂使压杆同步地向上转动复位，复位弹簧则推动滑杆并带动过渡杆上移复位。通过合理设计触头在过渡杆上的位置，可使触头对压杆的作用力臂小于锁头端部的转动半径，进而使触头较小的上下移动可形成较大的压杆摆动角度，相应地，锁头也同步地形成一个较大的摆动角度，从而可确保当刀柄下端与过渡杆接触时，刀柄上的键槽已位于锁头的旁侧，当刀柄继续下移较小的行程时，锁头即可快速地转动并卡位到刀柄的键槽内。反之，当刀柄上提时，过渡杆的上移速度则要慢于锁头向外打开的速度，因而可避免与锁头产生干涉。

需要说明的是，我们可在保持套的两侧设置两套锁止结构，以便对刀柄两侧的定位键槽同时卡位，使刀柄的定位更可靠，受力更均匀。当然，此时需在卧式装卸板另一侧竖直边缘上连接一块加强板，并相应地设置另一套连杆机构，以实现两套锁止机构对保持套的自动锁止。可以理解的是，当锁头通过一套连杆机构自动翻转时，我们可不在锁头上设置锁头把手，或者仍然在锁头上设置锁头把手，以确保锁头的转动。

第二种方案，我们可先将保持套通过轴承枢接在立式装卸板上，然后将锁止结构设置在保持套上，以便利用锁止结构将刀柄定位在保持套上，再通过相应的定扭矩结构使保持套定位。

具体地，如图3所示，我们可在保持套伸出立式装卸板上表面部分的外侧面上设置一个挡环222，挡环的下表面贴靠在立式装卸板上表面，锁止结构包括设置在挡环上的锁头座51，锁头座的上部设置U型槽511，U型槽内设有转动轴53，转动轴上转动连接一个锁头52，锁头的头部与刀柄的键槽适配，锁头上设置锁头把手54。这样，当刀柄被放入到保持套中，即可转动锁头，使锁头的头部卡到刀柄两侧的键槽内，从而使刀柄得以可靠地定位在保持套上。与前一方案相类似地，我们可在保持套的两侧设置两套锁止结构，以便对刀柄两侧的定位键槽同时卡位。此外，我们需要在保持套伸出立式装卸板下表面部分的外侧面上设置轴向布置的定位槽223，如图4所示，定位槽的横截面大致呈三角形，定位槽包括一个基本成径向延伸的限位侧面以及一个由限位侧面底边倾斜地延伸至保持套外表面的底面，从而使定位槽在径向上的深度沿圆周方向由限位侧面一侧至另一侧逐步减小至零。如图3所示，定扭矩结构包括连接在卧式装卸板一侧竖直边缘上的加强板24，加强板的上边缘连接立式装卸板，加强板的下边缘连接固定板，加强板上设置一个横向的定位油缸61，定位油缸的活塞杆向内穿过加强板，并且使活塞杆的端部抵靠在保持套的定位槽底面上，从而可避免保持套的转动。此外，我们还需在桌面上固定地设置一个竖直的增压油缸62，增压油缸竖直向上的活塞杆上设置卡环621，并且在增压油缸的活塞杆位于卡环上面的部分套设若干配重环63，从而使增压油缸产生相应的油压。当然，我们还需在与定位油缸之间设置连接用的管路，管路的一端连通增压油缸上远离活塞杆的下部腔体，管路的另一端连通定位油缸上远离活塞杆的后部腔体，从而使增压油缸的油压可传递到定位油缸上，进而使定位油缸的活塞杆可紧紧地抵靠保持套的定位槽，避免保持套的转动。当用扳手拧紧刀柄上的锁紧螺母以安装刀具时，保持套受到刀柄传递过来的扭矩，定位槽倾斜的底面对定位油缸活塞杆产生一个向外的推力，当扳手的扭矩大于设定值时，定位槽底面对定位油缸活塞杆产生的推力将大于定位油缸的压力，从而使定位油缸活塞杆向外移动，而保持套则产生转动，从而可有效地确保刀柄的锁紧扭矩保持在一个合适的设定值上。而需要拆卸刀具时，扳手反向转动，由于定位槽的侧面大致成径向，因而活塞杆的端部无法向外移动，从而可避免保持套的转动。此外，我们还可在定位油缸的活塞杆端部设置一个滚轮611，以减少其对定位槽底面的磨损。而配重环的重量可根据不同的刀具所需要的夹紧扭矩来设定，这样，当安装不同规格的刀具时，可选取相应重量的配重环。

进一步地，我们还可在保持套的内侧设置弹性的缓冲套224，缓冲套可用橡胶制成，从而避免装卸刀具时对刀柄的磨损。

Claims (2)

1.一种数控铣床用锁刀座，包括座体，其特征是，所述座体由竖直的卧式装卸板、水平地连接在卧式装卸板上边缘的立式装卸板、以及水平地连接在卧式装卸板下边缘的固定板构成，所述卧式装卸板中间设有与刀柄适配的定位孔，定位孔的内侧面上设有与刀柄的定位键槽适配的定位凸起，所述立式装卸板的中间设有可容纳刀柄的保持套，保持套的旁侧设有锁止结构，所述保持套枢接在立式装卸板上，保持套伸出立式装卸板上表面部分的外侧面上设有贴靠立式装卸板上表面的挡环，所述锁止结构包括设置在挡环上的锁头座，锁头座的上部设有U型槽，U型槽内设有转动轴，一锁头转动连接在转动轴上，锁头上设有锁头把手，保持套伸出立式装卸板下表面部分的外侧面上设有轴向布置的定位槽，定位槽的径向深度沿圆周方向由一侧至另一侧逐步减小至零，在卧式装卸板一侧竖直边缘上连接有加强板，加强板的上边缘连接立式装卸板，加强板的下边缘连接固定板，加强板上设有横向的定位油缸，定位油缸穿过加强板的活塞杆端部抵靠定位槽底面，定位油缸远离活塞杆的腔体通过管路与一个竖直设置的增压油缸上远离活塞杆的腔体连通，增压油缸竖直向上的活塞杆上设有卡环，增压油缸的活塞杆位于卡环上面的部分套设有若干配重环，所述保持套的内侧设有弹性的缓冲套。

2.根据权利要求1所述的一种数控铣床用锁刀座，其特征是，在定位油缸的活塞杆端部设有滚轮，滚轮抵靠定位槽底面。