[發明專利]超高速電主軸自動換刀裝置及其方法

有效

• 申請號: 201410356911.8
• 申請日: 2014-07-24
• 公開（公告）號: CN104128831A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 肖衍盛
• 申請（專利權）人: 肖衍盛;陳昌永;陳國勇
• 主分類號: B23Q3/155
• 分類號: B23Q3/155
• 代理公司: 北京商專永信知識產權代理事務所(普通合伙) 11400
• 代理人: 高之波;莫莉萍

技術領域

本發明涉及數控加工中心機床領域，特別涉及一種小型加工中心的超高速電主軸自動換刀裝置及自動換刀方法。

背景技術

手機等消費類電子產品的輕金屬結構件，大多采用小型加工中心快速切削成型，超高速電主軸換刀系統的刀具一般采用間隔套作為襯套，且刀刃直徑不能大于間隔套，使得刀具應用受限，同時刀具、間隔套一起高速旋轉時，間隔套容易飛出刀具，從而造成了電主軸的不平衡性，此外，帶間隔套的刀具安裝在刀座上，整個裝配體的累計誤差會增大，容易造成電主軸換刀不準，導致嚴重的撞機事故發生。

發明內容

本發明的目的是要提供一種超高速電主軸自動換刀裝置及其方法，有效地解決了刀具應用多樣性、電主軸運行穩定性以及換刀精度的問題。

根據本發明的一個方面，提供了超高速電主軸自動換刀裝置，包括電主軸、卡鉗和卡鉗安裝座，卡鉗能夠夾緊刀具，并安裝于卡鉗安裝座內，電主軸用于與刀具可拆式連接，并從卡鉗的側方將刀具移入或移出。

其有益效果是：電主軸換刀時，在加工中心坐標移動過程中，電主軸移動至卡鉗處，并將刀具推入卡鉗內夾緊，然后電主軸軸向移動使其與刀具分離，完成卸刀。同時電主軸移動至下一卡鉗處，刀具軸向裝入電主軸，完成裝刀。然后將電主軸側向移出卡鉗，完成換刀。整個換刀過程，電主軸裝、卸刀具都從卡鉗的側方完成，對于刀具的刀刃直徑沒有任何限制，刀具沒有任何形式的間隔套，減少了疊加環節，從而換刀精準、刀具應用種類多，更換刀具的電主軸運行穩定。

在一些實施方式中，卡鉗由兩個彈性夾爪和一個定位座組成，定位座固定于卡鉗安裝座，定位座的兩側分別設有一個彈性夾爪。

其有益效果是：刀具夾持于兩個彈性夾爪之間，利用彈性夾爪的彈性及其回彈記憶性，可以對刀具進行夾緊和精確定位。

在一些實施方式中，彈性夾爪的夾持端由夾持圓弧部、彈性入口部和導向開口部組成，夾持圓弧部用于夾緊刀具，彈性入口部與夾持圓弧部相接，導向開口部與彈性入口部相接。

其有益效果是：刀具從導向開口部推入，利用彈性入口部的彈性及其回彈記憶性，將刀具的刀柄夾緊于夾持圓弧部，由于夾持圓弧部可以四點夾持刀柄，從而保證了刀具夾持的位置度和所需的夾持力。

在一些實施方式中，電主軸包括主軸主體、拉刀氣缸、拉刀桿、彈簧和彈簧夾刀夾頭，主軸主體內設有拉刀氣缸，拉刀桿的一端安裝于拉刀氣缸內，并沿拉刀氣缸運動，彈簧套于拉刀桿，彈簧的一端壓緊于拉刀氣缸，彈簧的另一端壓緊于拉刀桿，拉刀桿的另一端彈性連接于彈簧夾刀夾頭，彈簧夾刀夾頭能夠彈性夾緊每個刀具。

其有益效果是：電主軸采用直連式刀柄，實現直連式自動換刀，克服了采用ISO、BT標準型刀柄或HSK、KM型高速刀柄需要兩次裝夾和定位的間隔夾刀方式，所造成的電主軸不平衡性及系統剛度降低的不足，還克服了ISO、BT標準型刀柄或HSK、KM型高速刀柄與主軸采用錐孔或錐孔加端面配合，切削及切削液容易積聚在配合錐面上，影響配合精度的缺點。

在一些實施方式中，彈簧夾刀夾頭設有導向坡口。

其有益效果是：導向坡口的設置，起到刀具裝入電主軸的導向作用。

在一些實施方式中，拉刀桿設有狀態傳感器。

其有益效果是：狀態傳感器可以識別電主軸上彈簧夾刀夾頭的夾刀和松刀狀態，有利于電主軸準確地進行裝刀和卸刀。

在一些實施方式中，每個卡鉗安裝有吹氣桿。

其有益效果是：換刀時，電主軸移動至卡鉗處，吹氣桿對電主軸上刀具所帶切屑和切削液體進行清潔吹氣，使得電主軸卸刀、裝刀過程準確。

在一些實施方式中，超高速電主軸自動換刀裝置還包括換刀檢查器，換刀檢查器設于卡鉗安裝座的一側。

其有益效果是：能檢查電主軸裝、卸刀是否成功，檢查換刀成功后，機床開始下一步的工作。

在一些實施方式中，超高速電主軸自動換刀裝置還包括刀具長度測量器，刀具長度測量器安裝于換刀檢查器。

其有益效果是：裝刀并移動至刀具長度測量器進行刀具長度測量，為下一步切削加工做好數據測量準備。

根據本發明的另一個方面，提供了超高速電主軸自動換刀方法，包括步驟為：

電主軸移動至卡鉗的前端，吹氣桿開始吹氣清潔，將刀具推入卡鉗夾緊；

電主軸上的彈簧夾刀夾頭松刀，向上軸向移動，直至脫離刀具，并移動至換刀檢查器進行換刀邏輯檢查；

檢查換刀成功后，電主軸上的彈簧夾刀夾頭保持松刀狀態，電主軸移動至下一卡鉗的上端，向下軸向移動，刀具卡入彈簧夾刀夾頭內完成夾刀；