[發明專利]一種超聲波切割加工刀具自動更換裝置及方法

有效

• 申請號: 201410111117.7
• 申請日: 2014-03-24
• 公開（公告）號: CN103962583B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 張云電;馬中秋
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: B23B19/02
• 分類號: B23B19/02;B23Q3/00;B23Q3/155
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙)33240
• 代理人: 杜軍

1.一種超聲波切割加工刀具自動更換裝置，包括可自動更換的超聲波切割主軸和超聲波聲學系統自動更換裝置；

其特征在于：所述的超聲波切割主軸為將現有的超聲波切割主軸中的內套筒下地表面設有三個與霍爾元件相配合的觸點，內套筒內側壁的下方開有環形槽，環形槽內均勻分布三個擋塊，形成三個相同的鍵槽；法蘭盤下方固定有氣壓板，氣壓板內開有一個環形槽，氣壓板的外側面開有三個直槽與環形槽相通，三個直槽內分別設有一個氣壓鍵，氣壓鍵尾部通過拉伸彈簧與氣壓板中心連接，氣壓板下方開有三個與第三氣管相配合的充氣端口，并與氣壓板內的環形槽相通；

所述的收換刀自動更換裝置包括定位盤、上刀盤、導桿、第三氣管、第一氣管固定盤、第二氣管固定盤、推環架、氣缸、分流器、階梯軸、第一軸承套、槽輪蓋、第二軸承套、槽輪、曲柄、伺服電機、槽輪箱、撥銷、軸承蓋、第一氣泵、下刀盤,、第一氣管、霍爾元件、收換刀位、電動閘閥和第二氣管；

上刀盤上有八個收換刀位，每個收換刀位上都固定設置一個定位盤，定位盤上等角度的分布著三個霍爾元件；每個收換刀位在上刀盤位置的下表面有四個等直徑的螺紋孔，且螺紋孔以收換刀位的中心為中心均勻分布；上刀盤下方有一個與之等直徑的大圓盤，稱為下刀盤，下刀盤上安裝有八個和收換刀位相對應的氣缸，下刀盤上以每個氣缸為中心設有與上刀盤相對應的螺紋孔，上刀盤和下刀盤的螺紋孔通過導桿聯接，導桿上從上到下依次設有第一氣管固定環和第二氣管固定環，第一氣管固定環和第二氣管固定環將環形氣管包在其中，組成一個充氣環，充氣環上表面開有多個出氣孔，每個出氣孔分別通過一根第三氣管引出，充氣環的下表面設有一個充氣端口；第一氣管固定環和第二氣管固定環上都有四個均為分布的通孔，這樣充氣環能在導桿上上下滑動；氣缸輸出軸上固定設置有推環架，氣缸通過輸出軸帶動推環架上下移動，從而帶動充氣環沿著導桿向上滑動，并且充氣環在受重力作用下實現沿著導桿自動向下滑動；下刀盤的中心安裝有第一氣泵，第一氣泵的兩個出氣口分別通過一根第一氣管引出，兩根第一氣管分別接一個分流器的一端；兩個分流器分布在下刀盤的上表面，并對稱的安裝在第一氣泵的兩邊；兩個分流器的另一端分別安裝四根大小一樣的第二氣管，第二氣管采用軟管，每根第二氣管通過電動閘閥連接到充氣盤的充氣端口；下刀盤通過階梯軸和槽輪箱相連接，下刀盤和階梯軸的第一軸肩通過第三螺栓固定，階梯軸的第二軸肩安裝深溝球軸承，深溝球軸承通過第一軸承套的上工作面和第二軸肩固定，第一軸承套下工作面同樣安裝一個深溝球軸承，第一軸承套的下端面和槽輪蓋通過第五螺栓連接，第一軸承套上端面使用軸承蓋封閉，通過第二螺栓連接，第一軸承套下工作面的深溝球軸承的下端面通過第二軸承套和槽輪連接，槽輪通過鎖緊螺母固定在階梯軸末端；槽輪和曲柄的鎖止盤相互配合連接，曲柄上固定設置一個撥銷；伺服電機通過四個第一螺栓連接固定在槽輪箱的下表面，曲柄的下表面有一個深孔，伺服電機的輸出軸通過第一緊定螺釘和曲柄的深孔固定；槽輪箱和槽輪蓋通過螺釘相互固定。

2.一種超聲波切割加工刀具自動更換方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：

步驟一：數控系統將超聲波切割主軸回歸到收換刀位，并且降低主軸的旋轉速度；

步驟二：主軸低速旋轉，當內套筒下端面的觸頭和定位盤上的霍爾元件處與同一個垂直平面后，主軸停止旋轉，緩慢下降至與定位盤接觸；主軸下端面與定位盤接觸后停止，對應定位盤下方的氣缸啟動，推動推環架帶動推環架上的充氣環沿著導桿向上垂直滑動，至第三氣管與氣壓板下端面的充氣端口對接，此時第一氣泵關閉，氣壓板放氣，氣壓板內的氣壓鍵在拉伸彈簧的作用下回縮，主軸上升，使聲學系統和主軸相脫離，卸下聲學系統；氣缸下降，充氣環在重力作用下回歸原位；

伺服電機驅動曲柄轉動，撥銷帶動槽輪旋轉45°后由鎖止盤鎖住，伺服電機停止轉動，槽輪帶動階梯軸旋轉從而帶動下刀盤轉動一個換刀位；主軸下端面與定位盤接觸后停止，對應的定位盤下方的氣缸向上運動，推動推環架帶動推環架上的充氣環沿著導桿向上垂直滑動，至第三氣管與氣壓板下端面的充氣端口對接，此時第一氣泵關閉，在氣缸推力的作用下，帶動聲學系統向上運動，與主軸的內套筒止口相接觸，氣缸停止運動；此時第一氣泵開啟，第一氣泵通過第一氣管、分流器、第二氣管、充氣環、第三氣管，往氣壓板充氣，氣壓鍵在氣壓的作用下，往外推，固定在內套筒的鍵槽內，第一氣泵關閉，充氣停止，氣壓板下端面的充氣端口在內部氣壓的作用下，自動密封，實現聲學系統裝配，氣缸緩慢下降，充氣環回歸原位。