數控機床復合回轉部件刀具交換及檢測系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種數控機床復合回轉部件刀具交換及檢測系統，提供一種在回轉部件間進行流體介質傳輸、并把刀具交換的位置信息反饋給控制系統的裝置。本發明采用以下的技術方案：包括刀具交換單元和刀具檢測單元，滑板上安轉帶有動力輸入軸的旋轉內套，旋轉內套端部與主軸箱體連接；滑板箱體內孔和旋轉內套之間設置兩個環形導流槽，滑板箱體帶有與環形導流槽相通的接口，環形導流槽通過各自的旋轉內套導流孔分別與主軸箱體的油壓缸、油壓缸端蓋相通。本系統設計有液壓油、壓縮空氣等流體介質在相對回轉運動的部件間的傳輸結構；本系統在回轉部件上實現增壓缸打刀功能；本系統通過氣壓傳感器檢測刀具交換時的氣壓變化，進而檢測到刀具位置。
【專利說明】
數控機床復合回轉部件刀具交換及檢測系統
技術領域
[0001]本發明是一種數控機床復合回轉部件相對轉動時刀具交換以及刀具定位檢測裝置。
【背景技術】
[0002]數控機床特別是加工中心主軸內部設計有刀具自動夾緊機構，機床采用錐柄刀具，錐部的尾端安裝有拉釘，工作時主軸拉桿依靠蝶形彈簧的彈力控制拉刀爪拉緊拉釘，使刀具在主軸錐孔內定位及夾緊。換刀時，安裝在主軸箱并位于主軸拉桿上方的增壓缸動作，克服蝶形彈簧的彈力推動拉桿下降，使拉刀爪松開拉釘，刀具在主軸錐孔中完全松開，由機械手進行刀具交換。
[0003]常規增壓缸由增壓器及油壓缸兩部分組合成一體，增壓器為油壓缸油液增壓，由油壓缸活塞推動主軸拉桿而實現換刀動作。為保證機械手取走刀具時刀柄完全松開，增壓缸都設計有油壓缸活塞行程檢測裝置，缸體外部裝有兩個行程開關，用以檢測油壓缸活塞行程的上限與下限，刀柄完全松開時行程開關發訊給系統，機械手取走刀具，保證換刀動作合理有序，更主要是保證刀具及設備安全。
[0004]—般加工中心主軸箱固定于床身或僅沿床身導軌作直線移動，這種情況可采用帶有電氣檢測行程開關的增壓缸進行換刀，此時增壓缸的氣路、電路等管線可通過拖鏈連接到外部。但當主軸箱也需要進行回轉運動時，主軸與主軸箱即構成復合回轉運動，這時對在主軸箱上安裝常規增壓打刀缸提出了挑戰，因為主軸箱自身也回轉，增壓缸上的氣路、電路等管線無法簡單通過拖鏈連接到外部。所以，要實現有復合回轉運動的加工中心能順利進行刀具交換必須采用新的設計方案。
【發明內容】
[0005]為了解決數控加工中心主軸與主軸箱復合回轉時進行刀具自動交換而產生的，提供一種在回轉部件間進行流體介質傳輸、并把刀具交換的位置信息反饋給控制系統的方法，解決復合回轉部件間信息傳遞的難題。
[0006]為實現上述目的，本發明采用以下的技術方案。
[0007]—種數控機床復合回轉部件刀具交換及檢測系統，包括刀具交換單元和刀具檢測單元，滑板上安轉帶有動力輸入軸的旋轉內套，旋轉內套端部與主軸箱體連接；
滑板箱體內孔和旋轉內套之間設置兩個環形導流槽，滑板箱體帶有與環形導流槽相通的接口，環形導流槽通過各自的旋轉內套導流孔分別與主軸箱體的油壓缸、油壓缸端蓋相通。
[0008]根據所述的數控機床復合回轉部件刀具交換及檢測系統，滑板箱體的兩個接口分別與氣源輸入管、增壓器連接，氣源輸入管上安裝有氣壓傳感器。
[0009]根據所述的數控機床復合回轉部件刀具交換及檢測系統，滑板箱體和旋轉內套之間設置有多個密封圈，密封圈分布在環形導流槽的上側和下側； 旋轉內套的豎直通孔與主軸箱體的豎直通孔相通，上述豎直通孔之間安裝接口密封圈，主軸箱體的豎直通孔與主軸箱體的接口接通。
[0010]根據所述的數控機床復合回轉部件刀具交換及檢測系統，環形導流槽的上側和下側均分布至少兩個O型密封圈。
[0011 ]根據所述的數控機床復合回轉部件刀具交換及檢測系統，主軸箱體的接口分別通過連接氣管、壓力油管I與油壓缸端蓋、油壓缸連接，油壓缸設置有復位彈簧；
油壓缸復位時，油壓缸端蓋環形導流槽與油壓缸活塞桿的徑向導氣孔不相遇，油壓缸伸出時，油壓缸端蓋環形導流槽與油壓缸活塞桿的徑向導氣孔相遇。
[0012]根據所述的數控機床復合回轉部件刀具交換及檢測系統，油壓缸活塞桿的空腔安有調整螺桿，油壓缸活塞桿的徑向導氣孔與調整螺桿導氣孔連接，油壓缸活塞桿的徑向導氣孔活動范圍兩側分布密封圈。
[0013]1、本系統設計有液壓油、壓縮空氣等流體介質在相對回轉運動的部件間的傳輸結構。旋轉內套安裝于滑板內孔，且旋轉內套回轉，在旋轉內套外表面加工兩道用O型密封圈徑向密封的環形導流槽，并與滑板內孔相配合，使導流槽成為密封空間。對應兩個導流槽位置在滑板外表面加工傳輸螺孔與導流槽相通。在旋轉內套端面加工兩個導流孔，分別與兩個導流槽連通，而旋轉內套端面導流孔再與主軸箱上的導流孔連通。當主軸箱回轉時，液壓油、壓縮空氣等流體介質就可以由滑板外部傳輸到主軸箱內。
[0014]2、本系統在回轉部件上實現增壓缸打刀功能。增壓缸分拆為增壓器與油壓缸兩部分，油壓缸安裝于回轉的主軸箱上，而增壓器固定于滑板上，增壓器產生的壓力油通過導流槽、導流孔、導流管傳輸到油壓缸而實現打刀功能。
[0015]3、本系統通過氣壓傳感器檢測刀具交換時的氣壓變化，進而檢測到刀具位置。換刀時，增壓器里壓力油被注入油壓缸下腔，油壓缸活塞桿伸出推動拉刀桿，當拉刀桿到達設計位置時活塞桿的出氣孔即與油壓缸端蓋的環形導流槽相通，壓縮氣體外泄，氣路壓力降低，氣壓傳感器將信號傳給系統，這時刀柄完全松開，機械手取走刀具。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明的主傳動、打刀缸及檢測結構示意圖。
[0017]圖2為本發明的外部管路安裝連接示意圖。
[0018]附圖中:1、動力輸入軸;2、動力輸入同步帶輪;3、主軸箱回轉同步帶輪;4、旋轉內套；5、滑板;6、密封圈；7、接口密封圈；8、錐齒輪；9、主軸箱體；10、同步帶輪；11、油壓缸;12、油壓缸活塞桿;13、復位彈簧;14、油壓缸端蓋;15、調整螺桿;16、主軸拉桿；17、主軸單元;18、氣壓傳感器;19、氣源輸入管；20、連接氣管;21、壓力油管I ;22、增壓器；23、壓力油管Π。
【具體實施方式】
[0019]以下對本發明的數控機床復合回轉部件刀具交換系統的控制及檢測方法的【具體實施方式】進行說明。
[0020]第I
【發明內容】
實施方式
如附圖1、2所示，主軸箱體9與旋轉內套4由螺釘緊固成一體，旋轉內套4通過兩端的圓錐滾子軸承、主軸箱回轉同步帶輪3而固定于滑板5的內孔中。旋轉內套4由主軸箱回轉同步帶輪3驅動，帶動主軸箱體9回轉。旋轉內套4外圓面加工有兩道導流環槽，導流槽間及兩側由密封圈6密封。在兩導流槽中心位置對應的滑板5上加工一個進油螺紋孔、一個進氣螺紋孔，分別與兩個導流環槽接通。旋轉內套4與主軸箱體9的配合端面分別加工有兩個豎直孔，也分別與兩個導流環槽接通。主軸箱體9與旋轉內套4的兩個豎直孔之間通過接口密封圈7密封。主軸箱體9右側外表面加工有兩個螺紋孔，分別與主軸箱體9的兩個豎直孔連接，一個出油螺紋孔、一個出氣螺紋孔。如附圖2，出油螺紋孔通過接頭、油管連接到油壓缸11下腔，出氣螺紋孔通過接頭、氣管連接到油壓缸端蓋14上的進氣孔。
[0021]機器工作時，主軸箱回轉同步帶輪3驅動主軸箱體9與旋轉內套4于滑板5的內孔回轉，主軸動力由動力輸入同步帶輪2、動力輸入軸1、錐齒輪8等傳遞到主軸單元18。刀具交換時，系統發出信號，增壓器22工作，壓力油由壓力油管Π及管接頭進入滑板5—旋轉內套4導流環槽一旋轉內套4豎直孔一主軸箱體9豎直孔一主軸箱體9垂直孔一壓力油管22—油壓缸11下腔。壓縮空氣的傳輸與壓力油的傳輸基本相同，氣體由氣源輸入管19及管接頭進入滑板5—旋轉內套4導流環槽一旋轉內套4豎直孔一主軸箱體9豎直孔一主軸箱體9垂直孔一連接氣管20,最后進入油壓缸端蓋14。
[0022]通過以上路徑，在主軸箱體9與主軸復合回轉時，壓力油及壓縮空氣由靜止外部傳送到回轉的油壓缸內，實現了液壓油、壓縮空氣等流體介質在復合回轉運動的部件間的傳輸。
[0023]第2
【發明內容】
實施方式
如附圖1、2，把增壓缸分拆為增壓器22與油壓缸11兩部分，增壓器22固定于滑板5，油壓缸11安裝于回轉的主軸箱體9上，油壓缸活塞桿12、調整螺桿15、主軸拉桿16保持同軸。系統發出刀具交換信號后，增壓器22產生的壓力油通過上文提到的路徑傳輸到油壓缸11的下腔，在壓力油的作用下，油壓缸活塞桿12帶動調整螺桿15推動主軸拉桿16，克服蝶形彈簧的拉力使拉刀爪松開拉釘，刀具在主軸錐孔中完全松開，實現打刀功能，由機械手進行刀具交換。
[0024]機械手把新刀具放入主軸錐孔后，系統發出信號，電磁閥換向，增壓器22的活塞回程，油路壓力下降，在復位彈簧13的作用下，油壓缸活塞桿12回程復位，油液回流。主軸拉桿16依靠蝶形彈簧的作用力控制拉刀爪拉緊拉釘，使新刀具在主軸錐孔內定位及夾緊。可以看出，油壓缸11雖然隨主軸箱體9回轉，但采用以上增壓器與油壓缸分開的方法，并結合第一
【發明內容】
即可順利完成刀具交換動作。
[0025]第3
【發明內容】
實施方式
如圖1所示，調整螺桿15軸向加工有出氣內孔，在其端部與軸向垂直加工有徑向出氣孔。調整螺桿15固定于油壓缸活塞桿12的內螺紋孔中，在內螺紋孔的滑孔底部加工有徑向導氣孔。油壓缸端蓋14的上部加工有壓縮空氣導入孔，與油壓缸端蓋14的環形導流槽相貫通。
[0026]在刀具在主軸錐孔定位并夾緊的狀態中，油壓缸活塞桿12在復位彈簧13的作用下復位回程，此時油壓缸端蓋14的環形導流槽與油壓缸活塞桿12的徑向導氣孔之間保持固定距離。如附圖1、2，壓縮空氣的傳輸由氣源輸入管19及管接頭進入滑板5—旋轉內套4導流環槽一旋轉內套4豎直孔一主軸箱體9豎直孔一主軸箱體9垂直孔一連接氣管20—油壓缸端蓋14內孔導流環槽，因油壓缸端蓋14的環形導流槽與油壓缸活塞桿12的徑向導氣孔之間保持固定距離，油壓缸端蓋14的進氣孔與油壓缸活塞桿12的徑向導氣孔不會對接，且兩孔之間有O型密封圈相隔離，壓縮空氣不會進入油壓缸活塞桿12內孔，此時壓縮空氣被密封，氣路壓力不會下降，氣壓傳感器18把壓力正常信號反饋到系統，取刀具機械手不工作。
[0027]刀具交換過程中，必須保證機械手取走刀具時刀柄完全松開。需要換刀時，增壓器23壓力油被注入油壓缸11下腔，油壓缸活塞桿12推動主軸拉桿16。油壓缸活塞桿12伸出過程中，油壓缸端蓋14的進氣孔與油壓缸活塞桿12的徑向導氣孔之間的距離逐漸縮短，油壓缸活塞桿12到達設計行程后，推動主軸拉桿16完全松開刀具。在行程末端，油壓缸端蓋14的進氣孔與油壓缸活塞桿12的徑向導氣孔對接，壓縮氣體由油壓缸端蓋14的進氣孔一油壓缸活塞桿12的徑向導氣孔一調整螺桿15內孔一調整螺桿15徑向孔而排出，氣路壓力隨之降低，氣壓傳感器18動作，把油壓缸打刀到位信號反饋到系統，系統控制機械手取走刀具。
【主權項】
1.一種數控機床復合回轉部件刀具交換及檢測系統，其特征在于:包括刀具交換單元和刀具檢測單元，滑板(5)上安轉帶有動力輸入軸(I)的旋轉內套(4)，旋轉內套(4)端部與主軸箱體連接； 滑板箱體內孔和旋轉內套(4)之間設置兩個環形導流槽，滑板箱體帶有與環形導流槽相通的接口，環形導流槽通過各自的旋轉內套(4)導流孔分別與主軸箱體(9)的油壓缸(11)、油壓缸端蓋(14)相通。2.根據權利要求1所述的數控機床復合回轉部件刀具交換及檢測系統，其特征在于:滑板箱體的兩個接口分別與氣源輸入管(19)、增壓器(22)連接，氣源輸入管(19)上安裝有氣壓傳感器(18)。3.根據權利要求1所述的數控機床復合回轉部件刀具交換及檢測系統，其特征在于:滑板箱體和旋轉內套(4)之間設置有多個密封圈(6)，密封圈(6)分布在環形導流槽的上側和下側； 旋轉內套(4)的豎直通孔與主軸箱體(9)的豎直通孔相通，上述豎直通孔之間安裝接口密封圈(7 )，旋轉內套(4)的豎直通孔與主軸箱體(9 )的接口接通。4.根據權利要求3所述的數控機床復合回轉部件刀具交換及檢測系統，其特征在于:環形導流槽的上側和下側均分布至少兩個O型密封圈。5.根據權利要求1所述的數控機床復合回轉部件刀具交換及檢測系統，其特征在于:主軸箱體(9)的接口分別通過連接氣管(20)、壓力油管1(21)與油壓缸端蓋(14)、油壓缸(11)連接，油壓缸(11)設置有復位彈簧(13); 油壓缸(11)復位時，油壓缸端蓋(14)環形導流槽與油壓缸活塞桿(12)的徑向導氣孔不相遇，油壓缸(11)伸出時，油壓缸端蓋(14)環形導流槽與油壓缸活塞桿(12)的徑向導氣孔相遇。6.根據權利要求5所述的數控機床復合回轉部件刀具交換及檢測系統，其特征在于:油壓缸活塞桿(12)的空腔安有調整螺桿(15)，油壓缸活塞桿(12)的徑向導氣孔與調整螺桿(15)導氣孔連接，油壓缸活塞桿(12)的徑向導氣孔活動范圍兩側分布密封圈。
【文檔編號】B23B25/06GK106041139SQ201610575451
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月21日
【發明人】陳增哲, 孫艷華, 王欣, 郭文波, 黃勇超, 王剛
【申請人】山東魯南機床有限公司