[发明专利]一种微型加工机床的自动换刀装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微型加工机床的自动换刀装置及方法，涉及机械制造加工领域。 

背景技术

加工中心是指备有刀库，具有自动换刀功能，对工件一次装夹后可以进行多道工序加工的数控机床。自动换刀装置是专门为各种加工中心配置，实现其刀具储备及自动交换功能的重要功能部件，是加工中心的重要组成部分。其主要作用在于减少加工过程中的非切削时间，以提高生产率，降低生产成本，进而提升机床乃至整个生产线的生产力。自动换刀装置的换刀速度、可靠性及结构，是衡量自动换刀系统的重要标志。 

常见的自动换刀装置一般由刀库、机械手和驱动装置等组成。目前，国内外采用的刀库形式有转塔式、圆盘式和链式刀库等形式。驱动装置一般由液压、气液机构或凸轮机构组成，液压驱动方式拥有换刀快速的优点，但液压驱动因为使用电磁阀和液压元件，所以可靠性较低。凸轮结构换刀速度快、动作准确，但造价较高。机械手，是自动换刀装置中的核心组成部分，主要完成将主轴上的工作刀具与刀库中的待用刀具两者位置交换的任务。目前，国内外采用的机械手的类型主要有单臂机械手、双臂机械手和带送刀臂、摆刀站和换刀臂的机械手。使用机械手进行刀具交换的自动换刀装置具有换刀时间短、工作平稳、定位准确等优点，但同时带来了结构复杂和造价较高的问题，不适用微型加工中心。 

发明内容

本发明针对现有技术存在的缺陷和不足，提供一种微型加工机床的自动换刀装置及方法。它通过优化的槽轮机构驱动刀盘进行选刀，通过电机带动刀库在导轨上的移动，控制刀库精确运动到换刀位置，最后通过主轴和自动换刀装置间的相对运动完成换刀。 

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案： 

一种微型加工中心的自动换刀装置包括换刀机构、刀库移动机构、主轴拉刀机构、步进电机、直流电机和传感器。其特征在于，所述的换刀机构通过一块托板和所述刀库移动机构相连，而处在机床的加工平面上方，从而在刀库移动机构的带动下左右移动；所述刀库移动机构通过一个横梁被固定在机床的立柱上；所述主轴拉刀机构固定在机床的主轴部件上；这样，通过换刀机构选择刀具，通过刀库移动机构将换刀机构带动到正确的换刀位置，最后通过机床主轴和换刀机构间的相对运动及主轴拉刀机构中拉刀电磁铁的吸合和释放完成换刀动作。

所述的换刀机构由圆盘式刀库、槽轮机构及其起连接作用的刀架组成。所述的槽轮机构的主动拨盘与直流电机输出轴相连，所述的槽轮机构的槽轮与圆盘式刀库相连。这样，通过直流电机带动所述的槽轮机构的主动拨盘匀角速度转动，驱动所述槽轮机构的槽轮间歇转动，从而控制圆盘式刀库进行选刀。所述圆盘式刀库的圆盘上固定有螺钉，用于触发所选刀具对应的传感器，从而达到正确选刀的目的。所述的刀架固定在刀库移动机构的托板上，从而随着托板的移动而移动。 

所述的刀库移动机构由横梁、导轨、框架、托盘、步进电机和传感器组成，框架中有导轨，托盘滑动安装在导轨上，并与步进电机输出轴相连，从而由所述步进电机控制托盘在导轨上左右移动，通过传感器精确定位在换刀位置，刀库移动机构通过横梁固定在机床立柱上。 

所述主轴拉刀机构固定在主轴上，它由夹头、转轴、弹簧、拉杆和电磁铁组成，通过电磁铁的得失电控制主轴松刀或夹紧刀具。在主轴和圆盘式刀库均到达换刀位置后，通过主轴的上下移动和自动换刀装置的左右移动完成换刀。 

本发明采用上述技术方案的优点是：由于采用槽轮机构可以实现精确选刀，结构简单，并提高了可靠性；通过主轴与自动换刀装置间的相对运动进行换刀，取消了机械手，从而使换刀装置结构更加简单、减少了装置的成本。特别适用于微型加工中心。 

附图说明

图1是加工机床结构示意图 

图2是换刀机构俯视图

图3是换刀机构仰视图

图4是换刀机构坐视图

图5是刀库移动机构结构示意图

图6是主轴拉刀机构结构示意图

图7是换刀过程示意图。

具体实施方式

本发明的优选实施例结合附图详述如下： 

实施例一：