一种便于更换刀头的数控机床

技术领域

本发明属于数控机床技术领域，具体为一种便于更换刀头的数控机床。

背景技术

数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床，能够根据已编好的程序，使机床动作并加工零件。数控机床综合了机械、自动化、计算机、微电子等技术，解决了复杂、精密、小批量零件的加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床。因此数控机床不仅具有对加工对象适应性强、加工精度高等特点，而且能够保证稳定的加工质量，提高生产效率。

数控机床加工的过程中，对刀失误、切削刀具进给量过大、主轴转速过快都会使切削刀具断裂，为了继续工作就必须更换新的切削刀具。现有的刀柄更换切削刀具的方式较为烦琐，如弹簧刀柄需要放在特定的刀架台上，再使用轴承扳手用力卸下螺帽，取出弹簧刀柄中的弹簧夹套以及切削刀具才能更换，换刀过程较为烦琐。其次，加工过程中需要更换不同规格的切削刀具，这就需要与之相匹配的弹簧夹套对其进行夹紧，使得加工成本升高。最后，现有刀柄底部留有夹紧切削刀具的孔洞，然而刀柄使用的环境中杂质较多，闲置时易进入杂质，再次使用时需清理干净，否则切削刀具与夹紧套之间会因为杂质产生空隙，致使夹紧力不够，切削刀具在加工工件时会发生滑动，从而使生产出的工件尺寸和加工误差不符合生产要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种便于更换刀头的数控机床，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种便于更换刀头的数控机床，包括拉柄，所述拉柄的下部固定连接有上刀身，所述上刀身的下表面固定连接有法兰，所述法兰曲面的中部开设有V形槽，所述法兰的前后两侧开设有对称的驱动键槽，所述法兰的下表面固定连接有下刀身，所述下刀身的中部安装有切削刀具，所述上刀身的内部固定安装有电源，所述法兰的中部固定连接有第一永磁体，所述第一永磁体的形状是圆柱体，所述第一永磁体的曲面上固定连接有第一线圈，所述第一线圈的的长度与第一永磁体高度相等。

优选的，所述下刀身侧面的上部活动套接有按压开关，所述下刀身的内部固定安装有四个等圆周排列的第二永磁体，所述第二永磁体的形状是圆柱体，所述第二永磁体的曲面上固定连接有第二线圈，所述第二线圈的长度与第二永磁体的高度相等，所述第二永磁体的下方开设有液压腔，所述液压腔的内部活动套接有永磁活塞，前后两组所述液压腔的底部均开设有第一油路，所述第一油路的下端设置有限位装置，所述第一油路的下端活动套接有上主柱塞，所述上主柱塞的一端固定连接有上夹紧块，所述上夹紧块的一侧固定连接有橡胶垫，所述上主柱塞的两侧安装有与上夹紧块固定连接的上副柱塞，所述上副柱塞的中部固定连接有与下刀身固定连接的上拉紧弹簧，一侧与另一侧所述液压腔的底部均开设有第二油路，所述第二油路的下端设置有限位装置，所述第二油路的下端活动套接有下主柱塞，所述下主柱塞的一端固定连接有下夹紧块，所述下主柱塞的两侧安装有与下夹紧块固定连接的下副柱塞，所述下副柱塞的中部固定连接有与下刀身固定连接的下拉紧弹簧。

优选的，所述限位装置设置有四组，所述限位装置由拉伸弹簧、T形块、槽板、复位弹簧组成，所述拉伸弹簧的两端均固定安装有T形块，所述T形块的外侧安装有槽板，所述槽板外侧固定连接有两个与下刀身固定连接的复位弹簧，所述拉伸弹簧安装在上主柱塞和下主柱塞的内部，所述槽板上开设有与不同切削刀具的直柄相匹配槽位。

优选的，所述切削刀具由连接块、限位槽、刀具主体组成，所述刀具主体的上方固定连接有连接块，所述刀具主体的中部开设有限位槽。

优选的，所述第一油路的下端为E字形，所述第一油路下端的中部活动套接有上主柱塞，所述第一油路下端的两侧均活动套接有上副柱塞，所述第二油路的下端为E字形，所述第二油路下端的中部活动套接有下主柱塞，所述第二油路下端的两侧均活动套接有下副柱塞，所述第一油路与第二油路均充满液压油。

优选的，所述第二永磁体的下端与永磁活塞上端的磁极相同。

优选的，所述上拉紧弹簧的一端与上夹紧块固定连接，所述上拉紧弹簧的另一端与下刀身固定连接，所述下拉紧弹簧的一端与下夹紧块固定连接，所述下拉紧弹簧的另一端与下刀身固定连接。

优选的，所述连接块由可被磁铁吸附的金属材料制成，所述第一永磁体和第二永磁体都由娇顽磁场大的磁性材料制成。

本发明的有益效果如下：

1、本发明通过第一线圈和第一永磁体的设置，更换新的切削刀具时，一直按压按压开关，第一线圈通电，使第一永磁体的吸附切削刀具能力减弱，切削刀具可以被轻易取下。之后将新的切削刀具放入刀柄，松开按压开关，第一线圈断电，第一永磁体吸附新切削刀具，完成切削刀具的更换。这与现有刀柄更换切削刀具相比节约了时间，操作也更加简单。

2、本发明通过上夹紧块和下夹紧块的设置，两个上夹紧块之间的夹紧行程可变，两个下夹紧块之间的夹紧行程同样可变，且最大行程都大于最大规格切削刀具直柄的直径，通过液压油的挤压力改变行程大小，从而达到夹紧不同规格切削刀具的目的，同时现有刀柄在更换不同直柄的切削刀具时，需要更换相对应的弹簧夹套才能压紧切削刀具，而本发明无需更换部件就可以夹紧不同直径的切削刀具。

3、本发明通过上夹紧块和下夹紧块的设置，刀柄闲置时，通过第二永磁体与永磁活塞之间的斥力，推动液压腔内的液压油使两个上夹紧块紧密贴合，两个下夹紧块也同样紧密贴合，从而达到阻止杂质进入刀柄的目的，避免了再次使用刀柄加工工件时因杂质带来的加工误差。

4、本发明通过限位装置的设置，可以根据第一油路和第二油路中的液压油的状态不同，起到不同的效果。当液压油因永磁活塞下移使其压力增大时，同时推动T形块向外伸展与槽板接触并拉伸拉伸弹簧；当液压油推动上主柱塞和下主柱塞向内运动时，T形块外侧倾斜面挤压槽板倾斜面并使复位弹簧压缩，移动到下一槽位时，复位弹簧恢复原长使槽板复位，以此重复直至移动到目标槽位，此过程不会影响上主柱塞和下主柱塞向内移动的过程，到达目标槽位后，切削刀具受到较大的侧向力时，上主柱塞或者下主柱塞有向外移动的趋势，然而T形块外侧竖直面与槽板上槽位的竖直面接触，槽板会抵住T形块从而使上主柱塞或者下主柱塞无法向外移动，被限制上主柱塞和下主柱塞不会向外运动，从而使切削刀具不会发生偏转。当液压油因永磁活塞上移压力减小时，T形块受到的压力减小，拉伸弹簧会拉动T形块向中心移动不与槽板接触，从而不会阻碍上拉紧弹簧拉动上夹紧块和下拉紧弹簧拉动下夹紧块向外运动。

附图说明

图1为本发明外观结构示意图；

图2为本发明结构俯视示意图；

图3为本发明图2中A-A截面半剖示意图；

图4为本发明图2中B-B截面半剖示意图；

图5为本发明正视示意图；

图6为本发明图5中C-C截面剖视示意图；

图7为本发明图5中D-D截面剖视示意图；

图8为本发明图6中E处放大示意图；

图9为本发明切削刀具结构示意图。

图中：1、拉柄；2、上刀身；3、法兰；4、下刀身；5、切削刀具；501、连接块；502、限位槽；503、刀具主体；6、电源；7、V形槽；8、驱动键槽；9、第一线圈；10、第二永磁体；11、第二线圈；12、永磁活塞；13、第一油路；14、上主柱塞；15、上夹紧块；16、第一永磁体；17、液压腔；18、第二油路；19、下主柱塞；20、下夹紧块；21、上拉紧弹簧；22、上副柱塞；23、橡胶垫；24、下拉紧弹簧；25、下副柱塞；26、按压开关；27、限位装置；2701、拉伸弹簧；2702、T形块；2703、槽板；2704、复位弹簧。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图9所示，本发明实施例提供了一种便于更换刀头的数控机床，包括拉柄1，拉柄1的下部固定连接有上刀身2，上刀身2的下表面固定连接有法兰3，法兰3曲面的中部开设有V形槽7，法兰3的前后两侧开设有对称的驱动键槽8，法兰3的下表面固定连接有下刀身4，下刀身4的中部安装有切削刀具5，上刀身2的内部固定安装有电源6，法兰3的中部固定连接有第一永磁体16，第一永磁体16的形状是圆柱体，第一永磁体16的曲面上固定连接有第一线圈9，第一线圈9的的长度与第一永磁体16高度相等。

其中，下刀身4侧面的上部活动套接有按压开关26，下刀身4的内部固定安装有四个等圆周排列的第二永磁体10，第二永磁体10的形状是圆柱体，第二永磁体10的曲面上固定连接有第二线圈11，第二线圈11的长度与第二永磁体10的高度相等，第二永磁体10的下方开设有液压腔17，液压腔17的内部活动套接有永磁活塞12，前后两组液压腔17的底部均开设有第一油路13，第一油路13的下端设置有限位装置27，第一油路13的下端活动套接有上主柱塞14，上主柱塞14的一端固定连接有上夹紧块15，上夹紧块15的一侧固定连接有橡胶垫23，上主柱塞14的两侧安装有与上夹紧块15固定连接的上副柱塞22，上副柱塞22的中部固定连接有与下刀身4固定连接的上拉紧弹簧21，一侧与另一侧液压腔17的底部均开设有第二油路18，第二油路18的下端设置有限位装置27，第二油路18的下端活动套接有下主柱塞19，下主柱塞19的一端固定连接有下夹紧块20，下主柱塞19的两侧安装有与下夹紧块20固定连接的下副柱塞25，下副柱塞25的中部固定连接有与下刀身4固定连接的下拉紧弹簧24。

其中，限位装置27由拉伸弹簧2701、T形块2702、槽板2703、复位弹簧2704组成。拉伸弹簧2701的两端均固定安装有T形块2702，T形块2702的外侧安装有槽板2703，槽板2703外侧固定连接有两个与下刀身4固定连接的复位弹簧2704，拉伸弹簧2701安装在上主柱塞14和下主柱塞19的内部，所述槽板2703上开设有与不同切削刀具5的直柄相匹配槽位。其作用是第一油路13和第二油路18中的液压油的状态不同，限位装置27起到不同的效果。当液压油因永磁活塞12下移使其压力增大时，同时推动T形块2702向外伸展与槽板2703接触并拉伸拉伸弹簧2701。当液压油推动上主柱塞14和下主柱塞19向内运动时，T形块2702外侧倾斜面挤压槽板2703倾斜面并使复位弹簧2704压缩，移动到下一槽位时，复位弹簧2704恢复原长使槽板复位，以此重复直至移动到目标槽位。此过程不会影响上主柱塞14和下主柱塞19向内移动的过程。到达目标槽位后，切削刀具5受到较大的侧向力的作用时，上主柱塞14或者下主柱塞19有向外移动的趋势，然而T形块2702外侧竖直面与槽板2703上槽位的竖直面接触，槽板2703会抵住T形块2702从而使上主柱塞14或者下主柱塞19无法向外移动。被限制上主柱塞14和下主柱塞19不会向外运动，从而使切削刀具5不会发生偏转。当液压油因永磁活塞12上移压力减小时，T形块2702受到的压力减小，拉伸弹簧2701会拉动T形块2702向中心移动不与槽板2703接触，从而不会阻碍上拉紧弹簧21拉动上夹紧块15和下拉紧弹簧24拉动下夹紧块20向外运动。

其中，切削刀具5由连接块501、限位槽502、刀具主体503组成。刀具主体503的上方固定连接有连接块501，刀具主体503的中部开设有限位槽502，限位槽502的深度和槽板2703上槽位之间的距离相等，尺寸大的切削刀具5的限位槽502深度大，尺寸小的切削刀具5的限位槽502深度小，其作用是在两个下夹紧块20夹紧切削刀具5时，下夹紧块20会进入限位槽502中，从而增大接触面积，使得两个下夹紧块20之间的夹紧效果更佳，同时使夹紧后的切削刀具5无法发生相对于刀柄的转动运动。

其中，第一油路13的下端为E字形，第一油路13下端的中部活动套接有上主柱塞14，第一油路13下端的两侧均活动套接有上副柱塞22，第二油路18的下端为E字形，第二油路18下端的中部活动套接有下主柱塞19，第二油路18下端的两侧均活动套接有下副柱塞25，第一油路13与第二油路18均充满液压油，其作用是上夹紧块15和下夹紧块20受到的压力足够大，能够夹紧切削刀具5；同时能够拉伸上拉紧弹簧21和下拉紧弹簧24。

其中，第二永磁体10的下端与永磁活塞12上端的磁极相同，其作用是第二线圈11断电时，永磁活塞12挤压液压腔17内的液压油，使上主柱塞14、上副柱塞22、下主柱塞19、下副柱塞25向内运动。

其中，上拉紧弹簧21的一端与上夹紧块15固定连接，上夹紧块15设置有两个，所述下夹紧块20也设置有两个，上夹紧块15在下夹紧块20的上方，其作用是保证夹紧的切削刀具5的中心线与刀柄的中心线在同一直线上，上拉紧弹簧21的另一端与下刀身4固定连接，下拉紧弹簧24的一端与下夹紧块20固定连接，下拉紧弹簧24的另一端与下刀身4固定连接，其作用是上夹紧块15不受到压力时，因上拉紧弹簧21的拉力向外运动；下夹紧块20不受到压力时，因下拉紧弹簧24的拉力向外运动。

其中，连接块501由可被磁铁吸附的金属材料制成，第一永磁体16和第二永磁体10都由娇顽磁场(指已磁化的磁性材料失去磁性而必须加的与原磁化方向相反的外磁场强度，该磁场称为矫顽磁场)大的磁性材料制成，第一线圈9产生的磁场强度比第一永磁体16的娇顽磁场的强度弱，其作用是连接块501可以被第一永磁体16紧紧吸附，而第一永磁体16的吸附能力被第一线圈9产生的磁场削弱时可以轻松取下连接块501，但是第一永磁体16不会因第一线圈9产生的磁场而消磁；第二线圈11产生的磁场强度比第二永磁体10的娇顽磁场的强度弱，其作用是第二永磁体10不会因第二线圈11产生的磁场而消磁。

其中，电源6、按压开关26、第一线圈9、由导线串联；电源6、按压开关26、前后两侧的第二线圈11、由导线串联；电源6、按压开关26、左右两侧的第二线圈11、由导线串联，三者之间为并联关系，本发明只有在换刀时才需要第一线圈9和第二线圈11通电，通电时产生的热量以及磁场同时使第一永磁体16和第二永磁体10的磁性削弱但不消磁，断电后第一永磁体16和第二永磁体10的磁性恢复至原有强度；本发明在进行切削工作和闲置时，第一线圈9和第二线圈11处于断电状态不消耗电源6的电量，增加了电源6以及刀柄的使用寿命。

工作原理及使用流程：

使用闲置状态的刀柄时，按压按压开关26，第一线圈9通电，第一线圈9的温度升高同时产生削弱第一永磁体16的吸附能力的磁场，同时第二线圈11通电，第二线圈11的温度升高同时产生削弱第二永磁体10磁性的磁场，使得与永磁活塞12之间的斥力减弱，因上拉紧弹簧21和下拉紧弹簧24都处于伸长状态，永磁活塞12斥力减弱后，第一油路13和第二油路18中的液压油压力减小，四组拉伸弹簧2701两端的T形块2702被拉伸弹簧2701的拉力向拉伸弹簧2701中心移动，使得T形块2702的外侧不会被槽板2703抵挡，伸长状态的上拉紧弹簧21和下拉紧弹簧24在恢复原长过程中，上拉紧弹簧21带动上夹紧块15向外移动，下拉紧弹簧24带动下夹紧块20向外移动，上主柱塞14以及上副柱塞22挤压液压油向外运动，下主柱塞19以及下副柱塞25挤压液压油向外运动，液压油将进入液压腔17，永磁活塞12上移，当上主柱塞14、上副柱塞22、下主柱塞19、下副柱塞25不在移动时，上夹紧块15和下夹紧块20贴合下刀身4，两个上夹紧块15之间的距离比切削刀具5直径大，两个下夹紧块20之间的距离比切削刀具5直径大，将切削刀具5放入刀柄，限位槽502与下夹紧块20对齐，连接块501顶部与法兰3接触。松开按压开关26，第一线圈9断电，第一线圈9的温度降低同时产生的磁场消失，第一永磁体16的吸附能力恢复，紧紧吸附连接块501，使其无法掉落，同时，第二线圈11断电，第二线圈11的温度降低同时产生的磁场消失，第二永磁体10磁场恢复，与永磁活塞12之间的斥力增大，向下挤压液压腔17内的液压油同时液压油压力增大，第一油路13里的液压油推动T形块2702与槽板2703接触，T形块2702挤压槽板2703向两侧运动，使得T形块2702可以运动到下一槽位，直至运动到与所夹紧切削刀具5相匹配的槽位；同时，推动前后两组上主柱塞14和前后四组上副柱塞22发生向内运动，上主柱塞14和上副柱塞22同时带动前后两组的上夹紧块15向内运动，与上夹紧块15连接的四根上拉紧弹簧21同时被拉伸，同时第二油路18里的液压油推动左右两侧的下主柱塞19和前后四组下副柱塞25向内运动，下主柱塞19和下副柱塞25同时带动前后两组的下夹紧块20做向内运动，与下夹紧块20连接的四根下拉紧弹簧24被拉伸，直至两个下夹紧块20和两个上夹紧块15把切削刀具5夹紧，将刀柄放置在数控机床的驱动装置上，即可使用。

当切削刀具5需要更换时，按压按压开关26，第一线圈9通电，第一永磁体16吸附能力减弱，同时第二线圈11通电，永磁活塞12受到的斥力减小，第一油路13和第二油路18中的液压油压力减小，四组拉伸弹簧2701两端的T形块2702被拉伸弹簧2701的拉力向拉伸弹簧2701中心移动，使得T形块2702的外侧不会被槽板2703抵挡，伸长状态的上拉紧弹簧21和下拉紧弹簧24恢复原长时，会带动两组上夹紧块15和两组下夹紧块20向外运动，切削刀具5被轻松取下，将新的切削刀具5放入刀柄，限位槽502与下夹紧块20对齐，松开按压开关26，上夹紧块15和下夹紧块20向内运动，直至把切削刀具5夹紧，至此完成换刀操作。

刀柄不使用时，可按压按压开关26，第一线圈9通电，第一永磁体16吸附能力减弱，第二线圈11通电，上夹紧块15和下夹紧块20向外运动，取下切削刀具5，松开按压开关26，上夹紧块15和下夹紧块20向内运动，直至接触，使刀柄底部密封，杂质无法进入。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。