CN115555894B - 智能加工中心 - Google Patents

Abstract

本发明公开了智能加工中心，包括机床本体、加工台、主轴和刀库，所述刀库内部同一轴线上安装有可以转动的换刀机构和刀盘，且刀盘的外边缘固定有若干个刀具夹持机构，离换刀机构最近的一个刀具夹持机构相距换刀机构的距离与主轴相距换刀机构的距离相等；所述换刀机构包括有套筒、用于带动套筒伸缩的电动推杆、用于拆装刀具的刀夹以及驱动套筒转动换刀的驱动电机，所述套筒与刀夹之间连杆进行连接，且刀夹关于套筒的轴心线中心对称。本发明中的刀具夹持机构分布在圆形的刀盘外侧，夹持着不同的刀具，刀盘可以转动，进而变换不同刀具的位置，相比传统的链式结构，转动换刀速度更快，进而可以有效缩短换刀时间，有利于提高加工效率。

Description

智能加工中心

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，尤其是智能加工中心。

背景技术

数控加工中心是由机械设备与数控***组成的适用于加工复杂零件的高效率自动化机床。它把铣削、镗削、钻削、攻螺纹和切削螺纹等功能集中在一台设备上，使其具有多种加工工序工艺手段。加工中心按照主轴加工时的空间位置分类有：卧式和立式加工中心。

数控加工中心是从数控铣床发展而来的，与数控铣床的最大区别在于数控加工中心具有自动交换加工刀具的能力，通过在刀库上安装不同用途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现多种加工功能，然而现有的刀库多为链式结构，传动速度慢，导致换刀耗时时间较长，进而影响加工效率。

为此，我们提出智能加工中心解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供智能加工中心，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

智能加工中心，包括机床本体、加工台、主轴和刀库，所述刀库内部同一轴线上安装有可以转动的换刀机构和刀盘，且刀盘的外边缘固定有若干个刀具夹持机构，离换刀机构最近的一个刀具夹持机构相距换刀机构的距离与主轴相距换刀机构的距离相等；

所述换刀机构包括有套筒、用于带动套筒伸缩的电动推杆、用于拆装刀具的刀夹以及驱动套筒转动换刀的驱动电机，所述套筒与刀夹之间连杆进行连接，且刀夹关于套筒的轴心线中心对称。

在进一步的实施例中，所述刀夹的内壁对称开设有深槽，且深槽的内部转动安装有滚轴，并且两个滚轴之间的距离小于刀具尾端的外直径，所述滚轴靠近深槽深处的一侧连接有支架，该支架可在深槽内部滑动，且支架与刀夹之间通过弹片进行连接。

在进一步的实施例中，所述支架的前后两端均转动连接有齿轮一，该齿轮一的外侧啮合连接有齿轮二，且齿轮二远离齿轮一的一侧啮合连接有齿条，所述齿条靠近刀夹内部的一端安装有压块。

在进一步的实施例中，所述刀具夹持机构包括有固定架和对称分布在固定架内部的夹棒，该夹棒的两端对称连接有卷杆，且卷杆之间通过牵引绳进行连接，并且牵引绳可缠绕在卷杆外表面。

在进一步的实施例中，所述夹棒包括有外筒、贯穿外筒内部并与卷杆相固定的芯杆、套接在外筒外表面的防滑套以及连接在外筒与芯杆之间的若干个弹簧二。

在进一步的实施例中，所述固定架的内壁对称安装有滑轨，且滑轨的两端均安装有弹簧一，所述卷杆与芯杆通过螺栓进行连接，且卷杆远离芯杆的一端安装有轴承，并且轴承的外侧安装有限位滑块，该限位滑块可在滑轨内部滑动。

在进一步的实施例中，所述固定架与刀盘之间通过安装板进行连接，且固定架的外部两侧对称安装有调节结构。

在进一步的实施例中，所述调节结构包括有贯穿固定架的螺杆，该螺杆伸出固定架的一端外侧螺纹套接有螺母，且螺杆伸入固定架的一端安装有绕杆，并且绕杆与牵引绳的中间相固定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中的主轴在需要换刀时，通过机床本体内部的移动结构移动至靠近刀库的最近位置，此时主轴的轴心点与套筒的轴心点之间的距离和靠近套筒最近的一个刀具夹持机构的中心点与套筒的轴心点之间的距离相等，并且等于套筒轴心点与刀夹中心点之间的距离，从而使得套筒在转动时，两侧的刀夹可以同时完成分别从主轴和刀具夹持机构上取下刀具，再经过°转换以后，又可以同时完成分别将刀具固定在主轴和刀具夹持机构，进而快速实现主轴和刀具夹持机构之间的刀具互换。

2、本发明中的刀具夹持机构分布在圆形的刀盘外侧，夹持着不同的刀具，刀盘可以转动，以便于对靠近换刀机构的刀具夹持机构进行更换，进而变换不同刀具的位置，方便将不同的刀具换到主轴上，刀盘转动方便，相比传统的链式结构，转动换刀速度更快，进而可以有效缩短换刀时间，有利于提高加工效率。

3、本发明中的刀夹在接触刀具以后，可以挤压滚轴和弹片的作用下，卡入刀夹内部，而滚轴和弹片复位以后，就可以对刀具进行限位，进而实现自动夹紧刀具，有效防止刀具在跟随换刀机构转换位置时甩脱的问题，同时滚轴被挤压转动时，利用齿轮一、齿轮二和齿条的传动，带动压块向刀夹中间移动，可以压紧刀具，进而防止刀具在抽拉过程中相对刀夹滑动的问题；

4、本发明中的刀具夹持机构在***刀具时，两个夹棒可以相向转动，距离缩小，进而实现锁紧刀具，使得刀具在刀具夹持机构内部可以固定更加稳固，进而有效防止刀盘在转动时，刀具滑脱被甩出的问题，而在抽出刀具时，两个夹棒可以相背转动，距离扩大，进而松开刀具，便于刀具更顺畅的抽出，使用起来更加方便。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图；

图2为本发明机床本体与刀库侧视截面结构示意图；

图3为本发明换刀机构截面结构示意图；

图4为本发明刀夹截面结构示意图；

图5为本发明图4中A处局部放大结构示意图；

图6为本发明刀具夹持机构结构示意图；

图7为本发明刀具夹持机构内部截面结构示意图；

图8为本发明夹棒截面结构示意图。

图中：1、机床本体；2、加工台；3、主轴；4、刀库；5、换刀机构；51、套筒；52、电动推杆；53、连杆；54、刀夹；541、深槽；542、滚轴；543、支架；544、弹片；545、齿轮一；546、齿轮二；547、齿条；548、压块；55、驱动电机；6、刀盘；7、刀具夹持机构；71、固定架；711、滑轨；712、弹簧一；72、夹棒；721、外筒；722、芯杆；723、防滑套；724、弹簧二；73、卷杆；731、轴承；732、限位滑块；733、螺栓；74、牵引绳；75、安装板；76、调节结构；761、螺杆；762、螺母；763、绕杆。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，智能加工中心，包括机床本体1、安装在机床本体1底部的可移动的加工台2，安装在机床本体1侧壁的可移动主轴3和设置在机床本体1后侧用于存储更换刀具的刀库4，其中，加工台2和主轴3均属现有公开技术，加工台2和主轴3如何实现移动以及主轴3如何卡紧刀具，本方案不作进一步描述，刀库4内部同一轴线上安装有可以转动的换刀机构5和刀盘6，且刀盘6的外边缘固定有若干个刀具夹持机构7，用于夹持不同功能的刀具，为了方便更换不同的刀具，离换刀机构5最近的一个刀具夹持机构7相距换刀机构5的距离与主轴3相距换刀机构5的距离相等，刀盘6与刀库4内壁之间可以通过电机以及减速器进行连接，通过电机带动刀盘6旋转，即可对靠近换刀机构5最近的刀具夹持机构7进行更换，换刀速度更快。

请参阅图3，换刀机构5包括有套筒51、用于带动套筒51伸缩的电动推杆52、用于拆装刀具的刀夹54以及驱动套筒51转动换刀的驱动电机55，套筒51与刀夹54之间连杆53进行连接，且刀夹54关于套筒51的轴心线中心对称，驱动电机55与刀库4内壁相固定，驱动电机55可以带动套筒51转动，进而通过连杆53带动两个刀夹54旋转，其中一个刀夹54卡在主轴3上的刀具外侧时，另一个刀夹54刚好卡住刀具夹持机构7上的刀具外侧，此时在电动推杆52的伸长作用下，两侧的刀夹54可以同时拔出主轴3和刀具夹持机构7上的刀具，然后再在驱动电机55的作用下旋转，对调两个刀具的位置，电动推杆52回缩，即可将刀具重新安装在主轴3和刀具夹持机构7中，实现刀具的快速更换。

请参阅图4，考虑到刀夹54在抓取刀具时，稳固性不佳，使得刀具容易从刀夹54进口处脱出，刀夹54的内壁对称开设有深槽541，且深槽541的内部转动安装有滚轴542，并且两个滚轴542之间的距离小于刀具尾端的外直径，以便于刀具可以卡入刀夹54之中，为了方便刀夹54的卡入，滚轴542靠近深槽541深处的一侧连接有支架543，该支架543可在深槽541内部滑动，且支架543与刀夹54之间通过弹片544进行连接，使得刀具在接触滚轴542时，可以挤压滚轴542，进而压缩弹片544缩短，滚轴542的距离逐渐增大，便于刀具卡入，并且在刀具卡入以后，滚轴542可以在弹片544的作用下复位，进而卡在刀具外侧，有效防止刀具脱出的问题，同时滚轴542可以相对支架543转动，进而利用滚动作用替代滑动作用，减小卡入时的摩擦，使得刀夹54在转动到刀具位置时，利用转动推力的作用，实现自动卡入锁紧的效果。

请参阅图5，为了进一步提高刀夹54抓取刀具的稳固性，支架543的前后两端均转动连接有齿轮一545，齿轮一545与滚轴542同轴固定，相对支架543可以转动，该齿轮一545的外侧啮合连接有齿轮二546，且齿轮二546远离齿轮一545的一侧啮合连接有齿条547，齿条547靠近刀夹54内部的一端安装有压块548，齿条547和压块548可以在刀夹54内部伸缩，当刀具在卡入刀夹54时，推动滚轴542向刀夹54内侧转动，同时带动齿轮一545转动，齿轮一545与齿轮二546啮合，使得齿轮二546相对齿轮一545反向转动，齿轮二546即可带动齿条547向刀夹54内侧移动，以便于带动压块548压紧刀具，进而提高夹持稳固性，有效防止在抽拉刀具时，刀具相对刀夹54打滑的问题，反之同理可得，当刀具需要脱出刀夹54时，滚轴542向刀夹54外侧转动，即可带动齿条547和压块548缩回，便于松开刀具。

请参阅图6-7，考虑到刀具夹持机构7分布在刀盘6的外边缘，刀盘6在转动时，刀具在离心力的作用下可能会被甩出，因此需要提高刀具夹持机构7对刀具的夹持稳固性，刀具夹持机构7包括有固定架71和对称分布在固定架71内部的夹棒72，该夹棒72的两端对称连接有卷杆73，且卷杆73之间通过牵引绳74进行连接，并且牵引绳74可缠绕在卷杆73外表面，使得刀具夹持机构7在***刀具时，两个夹棒72可以相向转动，带动牵引绳74绕在卷杆73上，进而使得两个夹棒72之间的距离被拉近，进而实现锁紧刀具，使得刀具在刀具夹持机构7内部可以固定更加稳固，而在抽出刀具时，两个夹棒72可以相背转动，牵引绳74从卷杆73上散下，两个夹棒72之间的距离扩大，进而松开刀具，便于刀具更顺畅的抽出，使用起来更加方便。

请参阅图8，为了进一步提高夹棒72夹持刀具的稳固性，夹棒72包括有外筒721、贯穿外筒721内部并与卷杆73相固定的芯杆722、套接在外筒721外表面的防滑套723以及连接在外筒721与芯杆722之间的若干个弹簧二724，其中，防滑套723可以有效防止刀具与夹棒72之间打滑，使得刀具在***时，可以利用摩擦力带动夹棒72转动，夹棒72在夹紧刀具时，靠近刀具的一侧外筒721压缩弹簧二724，进而利用弹簧二724的弹性反作用力作用，使得外筒721夹紧刀具。

请参阅图7-8，为了进一步夹棒72的使用效果，固定架71的内壁对称安装有滑轨711，且滑轨711的两端均安装有弹簧一712，卷杆73与芯杆722通过螺栓733进行连接，便于拆卸组装，且卷杆73远离芯杆722的一端安装有轴承731，并且轴承731的外侧安装有限位滑块732，卷杆73可以在轴承731内部转动，而保持限位滑块732不动，该限位滑块732可在滑轨711内部滑动，进而对夹棒72的位置进行限定，并且限位滑块732与弹簧一712相固定，便于利用弹簧一712的弹性作用，对夹棒72进行牵引，使得牵引绳74可以绷紧，便于更好地实现对夹棒72收放。

请参阅图6-7，考虑到实际使用情况，不同的加工中心所需的刀具的数量不同，因此刀盘6上可以固定不同数量的刀具夹持机构7，固定架71与刀盘6之间通过安装板75进行连接，安装板75通过螺丝与刀盘6进行固定，便于拆装。

请参阅图7，考虑到实际使用过程中，牵引绳74在长时间使用以后，容易变松垮，因此在固定架71的外部两侧对称安装有调节结构76，用于调节牵引绳74的张进度，调节结构76包括有贯穿固定架71的螺杆761，该螺杆761伸出固定架71的一端外侧螺纹套接有螺母762，且螺杆761伸入固定架71的一端安装有绕杆763，并且绕杆763与牵引绳74的中间相固定，转动螺杆761可以带动绕杆763卷绕牵引绳74，进而使得松垮的牵引绳74可以重新张紧，同时也可以利用调节结构76对两个夹棒72的初始间距进行调整，以适用于不同尺寸的刀具。

工作原理：将被加工件放置在加工台2上，主轴3上安装刀具，机床本体1工作，主轴3上的刀具对被加工件进行加工，需要换刀时，通过机床本体1内部的移动结构移动至靠近刀库4的最近位置，启动换刀机构5，换刀机构5逆时针转动90°，使得两个刀夹54分别卡住主轴3和刀具夹持机构7上的刀具，刀具自动卡入刀夹54内部，并且卡紧锁死，然后启动电动推杆52，电动推杆52带动刀夹54抽出刀具，换刀机构5再逆时针转动180°，使得两个刀具位置对调，然后电动推杆52回缩，带动刀具分别***主轴3和刀具夹持机构7中，换刀机构5再顺时针回转90°，完成换刀。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.智能加工中心，包括机床本体（1）、加工台（2）、主轴（3）和刀库（4），其特征在于：所述刀库（4）内部同一轴线上安装有可以转动的换刀机构（5）和刀盘（6），且刀盘（6）的外边缘固定有若干个刀具夹持机构（7），离换刀机构（5）最近的一个刀具夹持机构（7）相距换刀机构（5）的距离与主轴（3）相距换刀机构（5）的距离相等；

所述换刀机构（5）包括有套筒（51）、用于带动套筒（51）伸缩的电动推杆（52）、用于拆装刀具的刀夹（54）以及驱动套筒（51）转动换刀的驱动电机（55），所述套筒（51）与刀夹（54）之间连杆（53）进行连接，且刀夹（54）关于套筒（51）的轴心线中心对称；

所述刀具夹持机构（7）包括有固定架（71）和对称分布在固定架（71）内部的夹棒（72），该夹棒（72）的两端对称连接有卷杆（73），且卷杆（73）之间通过牵引绳（74）进行连接，并且牵引绳（74）可缠绕在卷杆（73）外表面；所述夹棒（72）包括有外筒（721）、贯穿外筒（721）内部并与卷杆（73）相固定的芯杆（722）、套接在外筒（721）外表面的防滑套（723）以及连接在外筒（721）与芯杆（722）之间的若干个弹簧二（724）；所述固定架（71）的内壁对称安装有滑轨（711），且滑轨（711）的两端均安装有弹簧一（712），所述卷杆（73）与芯杆（722）通过螺栓（733）进行连接，且卷杆（73）远离芯杆（722）的一端安装有轴承（731），并且轴承（731）的外侧安装有限位滑块（732），该限位滑块（732）可在滑轨（711）内部滑动；所述固定架（71）与刀盘（6）之间通过安装板（75）进行连接，且固定架（71）的外部两侧对称安装有调节结构（76）；所述调节结构（76）包括有贯穿固定架（71）的螺杆（761），该螺杆（761）伸出固定架（71）的一端外侧螺纹套接有螺母（762），且螺杆（761）伸入固定架（71）的一端安装有绕杆（763），并且绕杆（763）与牵引绳（74）的中间相固定。

2.根据权利要求1所述的智能加工中心，其特征在于：所述刀夹（54）的内壁对称开设有深槽（541），且深槽（541）的内部转动安装有滚轴（542），并且两个滚轴（542）之间的距离小于刀具尾端的外直径，所述滚轴（542）靠近深槽（541）深处的一侧连接有支架（543），该支架（543）可在深槽（541）内部滑动，且支架（543）与刀夹（54）之间通过弹片（544）进行连接。

3.根据权利要求2所述的智能加工中心，其特征在于：所述支架（543）的前后两端均转动连接有齿轮一（545），该齿轮一（545）的外侧啮合连接有齿轮二（546），且齿轮二（546）远离齿轮一（545）的一侧啮合连接有齿条（547），所述齿条（547）靠近刀夹（54）内部的一端安装有压块（548）。