[發明專利]加工中心主軸不停轉無機械手自動換刀裝置

有效

• 申請號: 201610288167.1
• 申請日: 2016-05-04
• 公開（公告）號: CN105690163B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 殷振;張磊;曹自洋;錢蜜;汪幫富;齊芳娟;伯潔;楊鑫銘;劉嵚昀;吳雷
• 申請（專利權）人: 蘇州科技大學
• 主分類號: B23Q3/157
• 分類號: B23Q3/157
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于數控加工裝置領域，具體涉及數控加工中心的主軸不停轉快速自動換刀裝置。

背景技術

電主軸、高速絲杠和直線電動機的發展應用極大地提高了切削效率，為了配合機床的高效率，作為加工中心的重要部件之一的自動換刀裝置（ATC）的高速化也相應成為高速加工中心的重要技術內容。 隨著切削速度的提高，切削時間的不斷縮短，對換刀時間的要求也在逐步提高，換刀的速度已成為高水平加工中心的一項重要指標。

衡量換刀速度的方法主要有三種： 1. 刀對刀換刀時間2. 位置對位置換刀時間3. 切削對切削換刀時間。由于切削對切削換刀時間基本上就是加工中心兩次切削之間的時間，反映了加工中心換刀所占用的輔助時間，因此切削對切削換刀時間應是衡量加工加工中心效率的直接標準。機床的換刀通常都是主軸停止旋轉后進行，但是從機床主軸停止到重新啟動達到額定轉速亦需要一定的時間，其實質也是一個時間的浪費，為了降低或消除從機床主軸停止到重新啟動達到額定轉速所需要的輔助時間，本發明提供了一種加工中心主軸不停轉無機械手自動換刀裝置，旨在減少加工輔助時間，提高機床的利用率。

發明內容

本發明提供了一種加工中心主軸不停轉無機械手自動換刀裝置，適用于無機械手的數控加工中心換刀，旨在減少數控加工中的切削對切削的換刀時間，減少加工輔助時間，提高機床的利用率。

加工中心主軸不停轉無機械手自動換刀裝置，其特征在于：包括主軸、刀柄、刀庫和數控系統。

主軸包括主軸旋轉驅動裝置、與刀柄同軸連接的內錐孔、調整主軸轉速的調速系統、主軸周向位置的實時檢測與調整系統；內錐孔設置在主軸的最前端；調速系統、實時檢測與調整系統和主軸旋轉驅動裝置與數控系統相連接。

刀柄包括與主軸同軸連接的外錐柄、設置在外錐柄下方的刀體、套設在刀體上的軸承，套設在軸承外圈上用來被刀夾夾持的凹槽、A嚙合裝置和刀具；外錐柄設置在刀柄的最上端，軸承、凹槽和A嚙合裝置依次設置在刀體的中部，刀具設置在刀體的下端。

刀庫包括多個刀位和刀位換位裝置、每個刀位包括用來夾持刀具的刀夾、驅動刀具旋轉的刀具驅動電機、刀具周向位置的實時檢測與調整系統、與刀具嚙合的B嚙合裝置；刀位換位裝置根據加工程序需要用來更換刀具的刀位，刀夾通過夾持刀柄上的凹槽來夾持刀具。刀具驅動電機與B嚙合裝置相連接，當需要刀具旋轉時，刀具驅動電機驅動B嚙合裝置旋轉；當刀具裝入刀位后，刀位中的B嚙合裝置與刀柄上的A嚙合裝置相嚙合。

數控系統通過電纜和主軸的調速系統、實時檢測與調整系統、主軸驅動裝置、以及刀庫刀位中的刀具驅動電機、刀具周向位置的實時檢測與調整系統、刀位換位裝置相連接通訊。

所述套設在刀體上的軸承的外圈和用來被刀夾夾持的凹槽制作成兩個獨立的零件或者整體的一體化結構。

主軸的主軸周向位置的實時檢測與調整系統實時監測主軸上的刀具的周向位置，并保持在換刀時，主軸上的刀具的周向位置和刀庫刀位中的B嚙合裝置的周向位置一致。

刀庫刀位中刀具周向位置的實時檢測與調整系統實時監測刀位中刀具的周向位置，并保持在換刀時，刀庫刀位中的B嚙合裝置的周向位置和主軸旋轉的周向位置一致。

更進一步的，主軸的轉速在0-200000轉/分之間。

更進一步的，刀庫中驅動刀具旋轉的刀具驅動電機可驅動刀具轉速在0-200000轉/分之間。

更進一步的，主軸上安裝有失速報警與系統加工暫停裝置。

更進一步的，刀庫中驅動刀具旋轉的刀具驅動電機安裝有失速報警與系統加工暫停裝置。

更進一步的，A嚙合裝置和B嚙合裝置的嚙合對為齒輪對、蝸輪蝸桿、橡膠輪對。

加工中心主軸不停轉無機械手自動換刀過程：

（1） 主軸上的刀具放回到刀庫中的空刀位中（卸刀）；

1）主軸上的刀具以一定的轉速完成一個工步的加工后，主軸和刀具一起返回到換刀點，刀具和主軸繼續旋轉，保持上一個工步加工中所使用的轉速；刀庫中的刀位換位裝置提前將將要進行卸刀的空刀位更換至換刀點，并提前啟動驅動刀具旋轉的刀具驅動電機，驅動與刀具嚙合的B嚙合裝置達到和主軸及刀具同樣的的轉速，且刀庫的刀夾與刀柄上的凹槽保持同樣高度的對齊狀態，刀柄上的A嚙合裝置與刀庫中的B嚙合裝置也保持對齊狀態，且通過數控系統以及主軸與刀庫刀位中的周向位置的實時檢測與調整系統保證刀具和主軸的周向位置與刀庫中B嚙合裝置的周向位置一致；