CN220197004U - 一种自动换刀装置及自动化机床 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种自动换刀装置及自动化机床，自动换刀装置用于刀具的更换，自动换刀装置包括壳体、移动件和夹持件，壳体设置有第一容纳腔和与第一容纳腔连通的通孔；移动件安装于第一容纳腔；夹持件滑动设置于通孔，夹持件的一端与移动件连接，另一端设置有夹持部，移动件用于带动夹持件在第一容纳腔内滑动，以使夹持部松开或夹紧刀具，以实现刀具的更换。通过自动换刀装置中移动件带动夹持件在壳体内滑动，使得夹持部松开或夹紧刀具，即可实现刀具的更换，进而使得自动化机床在加工工件的过程中，不需要停机以将自动换刀装置拆下，实现了不停机自动换刀，便于自动化机床自动连续加工工件，提高加工效率，而且不需要人工手动换刀，节省人力成本。

Description

一种自动换刀装置及自动化机床

技术领域

本申请涉及自动化机床技术领域，尤其涉及一种自动换刀装置及自动化机床。

背景技术

在利用自动化机床加工产品的过程中，需要频繁切换多把刀具。切换时，需要将刀把从机床主轴上取下，手动将刀具从刀把上拆卸下来，并将需要更换的新刀具安装在刀把上，再将刀把安装到主轴上面。人工手动换刀的方式，作业强度大，人力成本高，而且换刀时需暂停机床，不能连续自动作业，影响加工效率。

实用新型内容

本申请提供了一种自动换刀装置及自动化机床，能够实现不停机自动换刀，提高加工效率。

本申请第一方面提供一种自动换刀装置，用于刀具的更换，自动换刀装置包括壳体、移动件和夹持件，壳体设置有第一容纳腔和与第一容纳腔连通的通孔；移动件安装于第一容纳腔；夹持件滑动设置于通孔，夹持件的一端与移动件连接，另一端设置有夹持部，移动件用于带动夹持件在第一容纳腔内滑动，以使夹持部松开或夹紧刀具，以实现刀具的更换。

可选地，通孔具有锥形段，夹持部包括沿其周向分布的多个瓣体，多个瓣体的外壁与锥形段的内壁抵接；其中，多个瓣体用于在移动件带动夹持件沿进入第一容纳腔的方向滑动时相互靠近，以夹紧刀具，多个瓣体还用于在移动件带动夹持件沿伸出第一容纳腔的方向滑动时相互远离，以松开刀具。

可选地，移动件设置有配合孔，夹持件包括与夹持部连接的连接部，夹持件通过连接部与移动件连接，夹持件设置连接孔和夹持孔，连接孔设置于连接部，夹持孔设置于夹持部，配合孔、连接孔和夹持孔三者之间互通；壳体还包括第二容纳腔，自动换刀装置还包括推料件，推料件滑动设置于第二容纳腔并与配合孔滑动配合，推料件用于在夹持部松开刀具时沿靠近夹持部的方向移动，以将刀具顶出。

可选地，推料件的至少一端设置有限位凸起，限位凸起用于在推料件顶出刀具时与移动件限位抵接。

可选地，壳体的侧壁设置有与第一容纳腔连通的流体通道，流体通道用于供流体通过，自动换刀装置还包括弹性件，沿移动件在第一容纳腔内的移动方向，弹性件设置于移动件与第一容纳腔的内壁之间；其中，弹性件用于在流体经流体通道进入第一容纳腔以带动移动件移动时被压缩，以在流体经流体通道排出时松开弹力以使移动件带动夹持件缩回第一容纳腔，进而使夹持部夹紧刀具。

可选地，流体通道为气体通道，气体通道用于供高压气体通过。

可选地，壳体包括可拆卸连接的第一部分和第二部分，第一部分和第二部分围成第一容纳腔，通孔设置于第二部分。

本申请第二方面提供一种自动化机床，包括机床主轴和连接于机床主轴的如上所述的自动换刀装置，机床主轴能够通过自动换刀装置夹紧或松开刀具，并使用刀具加工工件。

可选地，自动化机床还包括刀具安装座和用于固定工件的工作台，刀具安装座设置于工作台，刀具安装座用于提供待使用的刀具以供机床主轴带动自动换刀装置夹紧取用，刀具安装座还用于供机床主轴带动自动换刀装置松开的刀具放置。

可选地，壳体的侧壁设置有与第一容纳腔连通的气体通道，自动化机床还包括供气装置，供气装置包括驱动件和供气件，供气件上设置供气接头，供气接头具有抵接面，抵接面设置有供气孔，驱动件用于带动供气接头靠近或远离壳体，以使抵接面与壳体的侧壁贴合，进而使供气孔与气体通道连通；供气件用于输出高压气体通过气体通道通入第一容纳腔，以推动移动件在第一容纳腔中移动。

本申请的有益效果在于：

本申请提供的自动换刀装置及自动化机床，通过自动换刀装置中移动件带动夹持件在壳体内滑动，使得夹持部松开或夹紧刀具，即可实现刀具的更换，进而使得自动化机床在加工工件的过程中，不需要停机以将自动换刀装置拆下，实现了不停机自动换刀，便于自动化机床自动连续加工工件，提高加工效率，而且不需要人工手动换刀，节省人力成本。

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的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请所提供自动换刀装置在一种具体实施例中的结构示意图；

图2为图1的剖视图，其中，夹持部夹紧刀具；

图3为图2去除刀具后的示意图；

图4为图3去除推料件后的示意图；

图5为图4去除移动件、夹持件和弹性件后的示意图；

图6为图1的剖视图，其中，夹持部松开刀具；

图7为本申请所提供机床主轴、自动换刀装置和供气装置在一种具体实施中的结构示意图；

图8为本申请所提供机床主轴通过自动换刀装置进行更换刀具过程中的结构示意图；

图9为图8中剖视图的一部分。

附图标记：

10-自动换刀装置；

1-壳体；

11-第一容纳腔；

12-通孔；

121-锥形段；

13-第二容纳腔；

14-流体通道；

15-第一部分；

16-第二部分；

2-移动件；

21-配合孔；

3-夹持件；

31-夹持部；

311-瓣体；

312-夹持孔；

32-连接部；

321-连接孔；

4-推料件；

41-限位凸起；

5-弹性件；

20-刀具；

20-1-第一刀具；

20-2-第二刀具；

30-机床主轴；

40-刀具安装座；

50-工作台；

60-供气接头；

61-供气孔；

70-驱动件。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

需要注意的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

请一并参阅图1和图7，本申请实施例提供一种自动换刀装置10，用于刀具20的更换。自动换刀装置10可以与自动化机床的机床主轴30连接，机床主轴30通过自动换刀装置10夹紧或松开刀具20，并使用刀具20加工工件。刀具20可以是铣刀、镗刀等。

如图1-6所示，该种自动换刀装置10包括壳体1、移动件2和夹持件3，壳体1设置有第一容纳腔11和与第一容纳腔11连通的通孔12；移动件2安装于第一容纳腔11；夹持件3滑动设置于通孔12，夹持件3的一端与移动件2连接，另一端设置有夹持部31，移动件2用于带动夹持件3在第一容纳腔11内滑动，以使夹持部31松开或夹紧刀具20，以实现刀具20的更换。

请参阅图8，自动换刀装置10安装于机床主轴30，刀具20包括第一刀具20-1和第二刀具20-2，第一刀具20-1和第二刀具20-2是种类不同的刀具，或者第一刀具20-1和第二刀具20-2是同一种类但尺寸不同的刀具。产品在被刀具加工过程中，涉及更换刀具的场景，即将第一刀具20-1更换为第二刀具20-2，自动换刀装置10在将与其连接的第一刀具20-1更换为第二刀具20-2的过程中，机床主轴30带动自动换刀装置10将第一刀具20-1移动至第一刀具20-1的放置位置，移动件2带动夹持件3滑动，以使夹持件3沿通孔12的内壁滑动，进而使夹持件3的夹持部31松开第一刀具20-1，第一刀具20-1与夹持部31脱离，使第一刀具20-1安放于其放置位置；然后，机床主轴30带动自动换刀装置10移动至第二刀具20-2的放置位置，移动件2带动夹持件3滑动，以使夹持部31夹紧第二刀具20-2，此时，可以使用第二刀具20-2加工工件。

本实施例提供的自动换刀装置10，通过移动件2带动夹持件3在壳体1内滑动，使得夹持部31松开或夹紧刀具20，即可实现刀具20的更换，进而使得使用该种自动换刀装置10的自动化机床在加工工件的过程中，不需要停机以将自动换刀装置10拆下，实现了不停机自动换刀，便于自动化机床自动连续加工工件，提高加工效率，而且不需要人工手动换刀，节省人力成本。

具体地，通孔12具有锥形段121，夹持部31包括沿其周向分布的多个瓣体311，多个瓣体311的外壁与锥形段121的内壁抵接；其中，多个瓣体311用于在移动件2带动夹持件3沿进入第一容纳腔11的方向滑动时相互靠近，以夹紧刀具20，多个瓣体311还用于在移动件2带动夹持件3沿伸出第一容纳腔11的方向滑动时相互远离，以松开刀具20。

如图5所示，沿远离第一容纳腔11的方向，锥形段121的截面积逐渐增大。

在夹紧刀具20时，移动件2带动夹持件3沿进入第一容纳腔11的方向滑动(图2中的方向A)，各个瓣体311与锥形段121的接触面积逐渐增大，使得相邻瓣体311之间的间隙逐渐缩小，以夹紧刀具20。

在松开刀具20时，移动件2带动夹持件3沿伸出第一容纳腔11的方向滑动(图6中的方向B)，各个瓣体311与锥形段121的接触面积逐渐减小，使得相邻瓣体311之间的间隙逐渐增大，以松开刀具20。

本实施例中，夹持部31设置多个瓣体311与通孔12的锥形段121抵接，移动件2带动夹持件3滑动的过程中，通过多个瓣体311夹紧或松开刀具20，结构简单，便于制造。

更具体地，如图5所示，锥形段121位于通孔12远离第一容纳腔11的一端。

为了在夹持部31松开刀具20后，保证刀具20完全脱离夹持部31，具体地，如图3-4，移动件2设置有配合孔21，夹持件3包括与夹持部31连接的连接部32，夹持件3通过连接部32与移动件2连接，夹持件3设置连接孔321和夹持孔312，连接孔321设置于连接部32，夹持孔312设置于夹持部31，配合孔21、连接孔321和夹持孔312三者之间互通；壳体1还包括第二容纳腔13，自动换刀装置10还包括推料件4，推料件4滑动设置于第二容纳腔13并与配合孔21滑动配合，推料件4用于在夹持部31松开刀具20时沿靠近夹持部31的方向移动，以将刀具20顶出。

在松开刀具20时，移动件2带动夹持件3沿伸出第一容纳腔11的方向滑动(图6中的方向B)，以使夹持部31松开刀具20，同时推料件4沿靠近夹持部31的方向移动(图6中的方向B)，推料件4将刀具20顶出，使刀具20与夹持部31完全脱离。

在夹紧刀具20时，移动件2带动夹持件3沿进入第一容纳腔11的方向滑动(图2中的方向A)，以使夹持部31夹紧刀具20，此过程中，由于推料件4与配合孔21滑动配合，在刀具20伸入夹持孔312的过程中，推料件4很容易被刀具20顶回第二容纳腔13，避免推料件4在刀具20夹紧过程中对刀具20形成干涉。

本实施例中，在夹持部31松开刀具20后，推料件4能够将刀具20顶出，使刀具20完全脱离夹持部31，以避免刀具20不能从夹持部31顺利脱离，例如在工件加工过程中，会向刀具20与工件之间的位置喷射冷却液，存在冷却液进入夹持部31的可能；在冷却液进入夹持部31后，会使得刀具20难以顺利脱离，此时可以通过推料件4将刀具20顶出。

而且，本实施例提供的自动换刀装置10，通过移动件2带动夹持件3在壳体1内滑动，以使夹持件3的夹持部31松开或夹紧刀具20，同时通过推料件4可以将刀具20顶出，使刀具20与夹持部31完全脱离，即移动件2和推料件4能够形成对刀具20的双重作用，以确保在松开刀具20后，刀具20与夹持部31完全脱离。

具体地，如图2所示，推料件4的至少一端设置有限位凸起41，限位凸起41用于在推料件4顶出刀具20时与移动件2限位抵接，防止推料件4脱离配合孔21。

在一种具体实施例中，壳体1的侧壁设置有与第一容纳腔11连通的流体通道14，流体通道14用于供流体通过，自动换刀装置10还包括弹性件5，沿移动件2在第一容纳腔11内的移动方向，弹性件5设置于移动件2与第一容纳腔11的内壁之间；其中，弹性件5用于在流体经流体通道14进入第一容纳腔11以带动移动件2移动时被压缩，以在流体经流体通道14排出时松开弹力以使移动件2带动夹持件3缩回第一容纳腔11，进而使夹持部31夹紧刀具20。

在松开刀具20的过程中，流体经流体通道14进入第一容纳腔11，以推动移动件2在第一容纳腔11内移动(移动件2的移动方向如图6中的方向B)，移动件2带动夹持件3沿伸出第一容纳腔11的方向滑动，弹性件5被压缩，夹持部31松开刀具20。

在夹紧刀具20的过程中，流体经流体通道14排出，此时，在弹性件5的弹性恢复力的作用下，带动移动件2在第一容纳腔11内移动(移动件2的移动方向如图2中的方向A)，移动件2带动夹持件3沿进入第一容纳腔11的方向滑动，以使夹持部31夹紧刀具20，而且在弹性件5的弹力作用下，使得夹持部31持续夹紧刀具20。

其中，移动件2与第一容纳腔11的内壁密封配合，使得流体通入第一容纳腔11后，完全作用于移动件2，防止流体泄露。

另外，第二容纳腔13与第一容纳腔11连通，流体通道14与第二容纳腔13连通，推料件4与配合孔21密封配合。在松开刀具20时，流体经流体通道14排入，流体对移动件2和推料件4同时施加推力，使得移动件2和推料件4均沿图6中的方向B移动，进而带动夹持部31松开刀具20，推料件4顶出刀具20。在夹紧刀具20时，流体经流体通道14排出，刀具20伸入夹持孔312，将推料件4顶回第二容纳腔13，在弹性件5的弹力作用下，使得移动件2沿图2中的方向A移动，进而带动夹持部31夹紧刀具20。

在一种具体实施例中，流体通道14为气体通道，气体通道用于供高压气体通过。

采用高压气体来驱动移动件2移动，相比于采用液压方式，不存在漏液等风险，而且结构相对简单。

在一种具体实施例中，如图5所示，壳体1包括可拆卸连接的第一部分15和第二部分16，第一部分15和第二部分16围成第一容纳腔11，通孔12设置于第二部分16。

第一部分15和第二部分16可拆卸连接，便于移动件2、夹持件3、推料件4和弹性件5的安装和更换。

本申请实施例第二方面提供一种自动化机床，如图7所示，自动化机床包括机床主轴30和连接于机床主轴30的以上任一实施例所述的自动换刀装置10，机床主轴30能够通过自动换刀装置10夹紧或松开刀具20，并使用刀具20加工工件。

该种自动化机床，通过自动换刀装置10中移动件2带动夹持件3在壳体1内滑动，使得夹持部31松开或夹紧刀具20，即可实现刀具20的更换，进而使得自动化机床在加工工件的过程中，不需要停机以将自动换刀装置10拆下，实现了不停机自动换刀，便于自动化机床自动连续加工工件，提高加工效率，而且不需要人工手动换刀，节省人力成本。

在自动化机床加工工件的过程中，需要频繁切换多把刀具20，为提高刀具20的更换便利性，如图8所示，自动化机床还包括刀具安装座40和用于固定工件的工作台50，刀具安装座40设置于工作台50，刀具安装座40用于提供待使用的刀具20以供机床主轴30带动自动换刀装置10夹紧取用，刀具安装座40还用于供机床主轴30带动自动换刀装置10松开的刀具20放置。

本实施例中，需要更换刀具20时，机床主轴30带动自动换刀装置10移动至工作台50的刀具安装座40，自动换刀装置10可以将松开的刀具20放置于刀具安装座40，并从刀具安装座40上取用待使用的刀具20，使得在加工过程中，便于及时地更换刀具20。

在一种具体实施例中，如图9所示，壳体1的侧壁设置有与第一容纳腔11连通的气体通道，自动化机床还包括供气装置，供气装置包括驱动件70和供气件，供气件上设置供气接头60，供气接头60具有抵接面，抵接面设置有供气孔61，驱动件70用于带动供气接头60靠近或远离壳体1，以使抵接面与壳体1的侧壁贴合，进而使供气孔61与气体通道连通；供气件用于输出高压气体通过气体通道通入第一容纳腔11，以推动移动件2在第一容纳腔11中移动。

其中，抵接面与壳体1的侧壁仿形，以使两者能够紧密配合，避免通气过程中出现漏气。

驱动件70具体可以为气缸等。

具体地，请参阅图8-9，对第一刀具20-1更换为第二刀具20-2的过程进行举例说明：机床主轴30带动夹持有第一刀具20-1的自动换刀装置10移动至刀具安装座40上方，然后驱动件70驱动供气接头60靠近壳体1，以使抵接面与壳体1的侧壁贴合，进而使供气孔61与气体通道连通，此时供气件输出高压气体，并排入第一容纳腔11，高压气体推动移动件2，移动件2克服弹性件5的弹力使弹性件5被压缩，移动件2带动夹持件3沿伸入第一容纳腔11的方向滑动，以将第一刀具20-1松开，推料件4将第一刀具20-1推入刀具安装座40对应的安装孔内；之后，机床主轴30带动自动换刀装置10移动到第二刀具20-2上方，并带动自动换刀装置10向下移动，使第二刀具20-2伸入夹持孔312，第二刀具20-2将推料件4顶回第二容纳腔13，驱动件70驱动供气接头60远离壳体1，高压气体经气体通道排出，在弹性件5的作用下，移动件2带动夹持件3沿进入第一容纳腔11的方向滑动，使夹持部31夹紧第二刀具20-2，完成刀具更换，此时供气接头60与自动换刀装置10分离，不影响机床主轴30带动自动换刀装置10移动和旋转。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动换刀装置，用于刀具的更换，其特征在于，包括：

壳体，设置有第一容纳腔和与所述第一容纳腔连通的通孔；

移动件，所述移动件安装于所述第一容纳腔；

夹持件，所述夹持件滑动设置于所述通孔，所述夹持件的一端与所述移动件连接，另一端设置有夹持部，所述移动件用于带动所述夹持件在所述第一容纳腔内滑动，以使所述夹持部松开或夹紧所述刀具，以实现所述刀具的更换。

2.根据权利要求1所述的自动换刀装置，其特征在于，所述通孔具有锥形段，所述夹持部包括沿其周向分布的多个瓣体，多个所述瓣体的外壁与所述锥形段的内壁抵接；

其中，多个所述瓣体用于在所述移动件带动所述夹持件沿进入所述第一容纳腔的方向滑动时相互靠近，以夹紧所述刀具，多个所述瓣体还用于在所述移动件带动所述夹持件沿伸出所述第一容纳腔的方向滑动时相互远离，以松开所述刀具。

3.根据权利要求1所述的自动换刀装置，其特征在于，所述移动件设置有配合孔，所述夹持件包括与所述夹持部连接的连接部，所述夹持件通过所述连接部与所述移动件连接，所述夹持件设置连接孔和夹持孔，所述连接孔设置于所述连接部，所述夹持孔设置于所述夹持部，所述配合孔、所述连接孔和所述夹持孔三者之间互通；

所述壳体还包括第二容纳腔，所述自动换刀装置还包括推料件，所述推料件滑动设置于所述第二容纳腔并与所述配合孔滑动配合，所述推料件用于在所述夹持部松开所述刀具时沿靠近所述夹持部的方向移动，以将所述刀具顶出。

4.根据权利要求3所述的自动换刀装置，其特征在于，所述推料件的至少一端设置有限位凸起，所述限位凸起用于在所述推料件顶出所述刀具时与所述移动件限位抵接。

5.根据权利要求1所述的自动换刀装置，其特征在于，所述壳体的侧壁设置有与所述第一容纳腔连通的流体通道，所述流体通道用于供流体通过，所述自动换刀装置还包括弹性件，沿所述移动件在所述第一容纳腔内的移动方向，所述弹性件设置于所述移动件与所述第一容纳腔的内壁之间；

其中，所述弹性件用于在流体经所述流体通道进入所述第一容纳腔以带动所述移动件移动时被压缩，以在流体经所述流体通道排出时松开弹力以使所述移动件带动所述夹持件缩回所述第一容纳腔，进而使所述夹持部夹紧所述刀具。

6.根据权利要求5所述的自动换刀装置，其特征在于，所述流体通道为气体通道，所述气体通道用于供高压气体通过。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的自动换刀装置，其特征在于，所述壳体包括可拆卸连接的第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分围成所述第一容纳腔，所述通孔设置于所述第二部分。

8.一种自动化机床，其特征在于，包括机床主轴和连接于所述机床主轴的如权利要求1-7中任一项所述的自动换刀装置，所述机床主轴能够通过所述自动换刀装置夹紧或松开刀具，并使用所述刀具加工工件。

9.根据权利要求8所述的自动化机床，其特征在于，所述自动化机床还包括刀具安装座和用于固定工件的工作台，所述刀具安装座设置于所述工作台，所述刀具安装座用于提供待使用的所述刀具以供所述机床主轴带动所述自动换刀装置夹紧取用，所述刀具安装座还用于供所述机床主轴带动所述自动换刀装置松开的所述刀具放置。

10.根据权利要求8所述的自动化机床，其特征在于，所述壳体的侧壁设置有与所述第一容纳腔连通的气体通道，所述自动化机床还包括供气装置，所述供气装置包括驱动件和供气件，所述供气件上设置供气接头，所述供气接头具有抵接面，所述抵接面设置有供气孔，所述驱动件用于带动所述供气接头靠近或远离所述壳体，以使所述抵接面与所述壳体的侧壁贴合，进而使所述供气孔与所述气体通道连通；所述供气件用于输出高压气体通过所述气体通道通入所述第一容纳腔，以推动所述移动件在所述第一容纳腔中移动。