一种超精密切削加工用立式自动换刀系统

技术领域

本申请精密加工系统技术领域，具体涉及一种超精密切削加工用立式自动换刀系统。

背景技术

针对目前缺少超精密切削加工用的自动换刀系统，为提高超精密切削加工过程的加工效率、缩短换刀时间、确保加工精度，研制了一种超精密切削加工用立式自动换刀系统，可以实现刀具的精确定位和快速换刀。

发明内容

本申请针对背景技术中的问题提供一种超精密切削加工用立式自动换刀系统。

本申请通过下述技术方案实现：

一种超精密切削加工用立式自动换刀系统，包括：

基座，所述基座上设置有第一配合部；

第一驱动件，所述第一驱动件连接于所述基座；

转台，所述转台连接于所述第一驱动件，所述第一驱动件能够带动所述转台做线性运动；

第二驱动件，所述第二驱动件连接于所述基座，所述第二驱动件与所述转台传动配合以使所述转台中的第一部件能够相对于第二部件转动；

刀盘，所述刀盘与所述第一部件连接，所述刀盘上配置有刀具和第二配合部，当所述转台被所述第一驱动件带动，且被第二驱动件带动后，所述第二配合部能够与所述第一配合部形成配合以限制所述转台相对于所述第一驱动件转动。

本申请提供的一种超精密切削加工用立式自动换刀系统，将基座连接于加工设备后，通过第一驱动件带动转台动作，基座上的第一配合部和刀盘上的第二配合部得以分离，从而转台中的第一部件能够在第二驱动件的带动下相对于第二部件做旋转运动，转台带动刀盘进行转动，刀盘上不同位置的刀具便能够与待加工件位置对应，实现刀具定位的目的；待刀具的位置确定后，通过第一驱动件带动转台动作以使第一配合部和第二配合部相配合，此时第一部件在周向上被限位，即第一部件不能相对于第二部件自由转动，从而刀具能够进行正常的加工工作。其中，本申请中转台的第一部件通过第二驱动件带动转动后，再通过第一驱动件带动转台使得第一配合部和第二配合部相配合，转台在加工过程中承受的扭矩通过第一配合部和第二配合部分担，第二驱动件仅提供转动调节的作用，基本不分担转台承受的扭矩，能够保证第二驱动件的使用寿命，且第二驱动件与转台之间传动结构基本不受力，能够确保该传动结构的结构完整性，保证刀具的位置调节精度，从而确保加工设备的加工精度；同时本申请提供的超精密切削加工用立式自动换刀系统结构相对简单，控制简易，能够使其具有较高的换刀效率，从而能够提升加工设备整体的加工效率。

在一些可选的实施例中，所述第一配合部和第二配合部被配置为能够相互啮合的齿盘。

在一些可选的实施例中，所述第一驱动件被配置为气缸。

在一些可选的实施例中，所述转台包括：

转台基座，所述转台基座与所述第一驱动件连接；

转筒，所述转筒套设于所述转台基座并能够相对于所述转台基座自由转动，所述刀盘与所述转筒连接；

从动件，所述从动件设置于所述转筒并与所述第二驱动件传动配合以在所述第二驱动件的驱动下带动所述转筒在所述转台基座上转动。

在一些可选的实施例中，所述从动件被配置为齿圈，所述从动件套设于所述转筒形成紧配合，其中，所述第二驱动件通过驱动齿轮带动所述齿圈转动。

在一些可选的实施例中，所述转筒与所述转台基座之间配置有轴承。

在一些可选的实施例中，所述基座上设置有传感器，所述传感器用于检测所述转台在线性方向上的位置。

在一些可选的实施例中，所述传感器被配置为光电感应器。

在一些可选的实施例中，所述第一驱动件与所述转台之间配置有预紧弹簧。

在一些可选的实施例中，所述预紧弹簧被配置为当第一配合部和第二配合部相配合时其能够提供的预紧力不小于100N。

本申请与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本申请提供的一种超精密切削加工用立式自动换刀系统，将基座连接于加工设备后，通过第一驱动件带动转台动作，基座上的第一配合部和刀盘上的第二配合部得以分离，从而转台中的第一部件能够在第二驱动件的带动下相对于第二部件做旋转运动，转台带动刀盘进行转动，刀盘上不同位置的刀具便能够与待加工件位置对应，实现刀具定位的目的；待刀具的位置确定后，通过第一驱动件带动转台动作以使第一配合部和第二配合部相配合，此时第一部件在周向上被限位，即第一部件不能相对于第二部件自由转动，从而刀具能够进行正常的加工工作。其中，本申请中转台的第一部件通过第二驱动件带动转动后，再通过第一驱动件带动转台使得第一配合部和第二配合部相配合，转台在加工过程中承受的扭矩通过第一配合部和第二配合部分担，第二驱动件仅提供转动调节的作用，基本不分担转台承受的扭矩，能够保证第二驱动件的使用寿命，且第二驱动件与转台之间传动结构基本不受力，能够确保该传动结构的结构完整性，保证刀具的位置调节精度，从而确保加工设备的加工精度；同时本申请提供的超精密切削加工用立式自动换刀系统结构相对简单，控制简易，能够使其具有较高的换刀效率，从而能够提升加工设备整体的加工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：

图1为本申请实施例提供的超精密切削加工用立式自动换刀系统结构示意图；

图2为本申请实施例提供的超精密切削加工用立式自动换刀系统部分内部结构示意图；

图3为本申请实施例提供的超精密切削加工用立式自动换刀系统剖面结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-外壳，2-挡圈，3-刀片刀杆，4-刀杆压块，5-刀柄，6-电气接口，7-气路接口，8-基座，9-第二驱动件，10-支撑架，11-驱动齿轮，12-盖板，13-第一配合部，14-第二配合部，15-刀盘，16-齿圈，17-转筒，18-传感器，19-转台基座，20-导向杆，21-第一驱动件，22-预紧弹簧。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本申请作进一步的详细说明，本申请的示意性实施方式及其说明仅用于解释本申请，并不作为对本申请的限定。

如图1～图3所示，本申请实施例提供一种超精密切削加工用立式自动换刀系统，该超精密切削加工用立式自动换刀系统包括基座8、第一驱动件21、转台、第二驱动件9和刀盘15。

基座8可以被构造为板件，例如基座8可以被配置为钢板或其他结构强度与钢板相当或更好的板件以保证基座8与加工设备连接后具有较好的连接强度；基座8整体可以呈方板，在接近基座8边沿的位置可以开设若干连接孔，通过该连接孔可以采用螺栓与加工设备进行连接以保证基座8与加工设备的连接稳定性，同时采用多个螺栓进行连接也能够保证基座8在加工设备上定位精确，例如基座8的四个角点位置各开设一个连接孔，在每两个角点位置中部开设一个连接孔；基座8上设置有第一配合部13，其中，基座8上还设置有支撑架10，支撑架10在基座8板面法向上的高度高于第一驱动件21和第二驱动件9，第一驱动件21和第二驱动件9能够被容纳于支撑架10所涵盖的空间内。

第一驱动件21连接于基座8，第一驱动件21具体连接于基座8其中一个板面的中部，第一驱动件21可以采用例如螺栓与基座8形成固定连接。

转台连接于第一驱动件21，转台具体连接在第一驱动件21的运动端，从而第一驱动件21能够带动所述转台做线性运动，其中，转台可以与第一驱动件21的运动端直接连接，转台也可以通过中间传动结构与第一驱动件21的运动端间接连接；例如，转台在第一驱动件21的带动下做线性运动，若第一驱动件21的运动端的运动类型为线性运动，转台便可以与第一驱动件21的运动端之间连接，若第一驱动件21的运动端的运动类型为旋转运动，转台便可以通过例如摇杆等运动变换机构与第一驱动件21的运动端连接。

第二驱动件9连接于基座8，第二驱动件9与所述转台传动配合以使所述转台中的第一部件能够相对于第二部件转动。

刀盘15与第一部件连接，从而刀盘15能够与第一部件一起相对于第二部件旋转；刀盘15上配置有刀具和第二配合部14，其中，根据需要可以在刀盘15上配置2～8个刀具，实际实施时，刀盘15的形状可以被构造为圆盘状，各个刀具与刀盘15可拆卸连接，各个刀具呈圆周排布且排布中心与刀盘15的圆心重合；当转台被第一驱动件21带动，且被第二驱动件9带动后，第二配合部14能够与第一配合部13形成配合以限制转台相对于第一驱动件21转动，从而刀盘15上的刀具能够呈相对固定的状态以对待加工件进行加工。

本申请实施例提供的一种超精密切削加工用立式自动换刀系统，将基座8连接于加工设备后，通过第一驱动件21带动转台动作，基座8上的第一配合部13和刀盘15上的第二配合部14得以分离，从而转台中的第一部件能够在第二驱动件9的带动下相对于第二部件做旋转运动，转台带动刀盘15进行转动，刀盘15上不同位置的刀具便能够与待加工件位置对应，实现刀具定位的目的；待刀具的位置确定后，通过第一驱动件21带动转台动作以使第一配合部13和第二配合部14相配合，此时第一部件在周向上被限位，即第一部件不能相对于第二部件自由转动，从而刀具能够进行正常的加工工作。其中，本申请中转台的第一部件通过第二驱动件9带动转动后，再通过第一驱动件21带动转台使得第一配合部13和第二配合部14相配合，转台在加工过程中承受的扭矩通过第一配合部13和第二配合部14分担，第二驱动件9仅提供转动调节的作用，基本不分担转台承受的扭矩，能够保证第二驱动件9的使用寿命，且第二驱动件9与转台之间传动结构基本不受力，能够确保该传动结构的结构完整性，保证刀具的位置调节精度，从而确保加工设备的加工精度；同时本申请提供的超精密切削加工用立式自动换刀系统结构相对简单，控制简易，能够使其具有较高的换刀效率，从而能够提升加工设备整体的加工效率。

在一些可选的实施例中，第一配合部13和第二配合部14被配置为能够相互啮合的齿盘。

本申请实施例中，通过将第一配合部13和第二配合部14设置为齿盘，当两者相互啮合后能够形成较好的相互限制，从而确保刀盘15与基座8的相对稳定性，进而使得刀具具有较好的位置稳定性，保证加工过程中的加工精度。其中，齿盘上的齿可以为直齿或者锥齿，实际实施时，齿盘上的齿可以配置为锥齿，当第一配合部13和第二配合部14相互靠近以使第一配合部13和第二配合部14相互接触时能够起到定位作用，相较于直齿不会出现相互干涉而导致刀盘15不能沿转台旋转中心轴方向运动的情况；换句话说，锥齿相较于直齿允许一定的对位误差，控制精度要求相对较低，控制更加方便，能够提升系统整体的换刀效率。另外，可以通过增加齿盘上的齿数、调整齿距来实现齿盘的多角度定位。

在一些可选的实施例中，第一驱动件21被配置为气缸，实际实施时，第一驱动件21能够提供的拉力不小于400N。

本申请实施例中，气缸相较于其他的驱动结构具有响应快速、节省能源的优点，同时本申请实施例中转台的工作状态仅仅为两个，即第一配合部13与第二配合部14配合时以及第一配合部13和第二配合部14相互分离时，因而可直接采用气缸来带动转台运动，气缸控制起来更加容易，可以通过控制气体的流入和流出来实现精确的位置控制和速度控制，适用于精密的工艺要求，能够提升系统整体的换刀效率。

在一些可选的实施例中，转台可以包括转台基座19、转筒17和从动件。转台基座19与第一驱动件21连接，转台基座19具体可以被构造为圆柱体，转台基座19具体与第一驱动件21的运动端固定连接以保证转台基座19与第一驱动件21相对状态的稳定；转筒17套设于转台基座19并能够相对于转台基座19自由转动，也就是说，所述的第一部件被配置为转筒17，所述的第二部件被配置为转台基座19；刀盘15与转筒17连接。从动件设置于转筒17并与第二驱动件9传动配合以在第二驱动件9的驱动下带动转筒17在转台基座19上转动。

其中，基座8上还可以设置导向杆20，转台基座19与导向杆20轴孔滑动配合，导向杆20能够为转台基座19起到导向作用，保证转台基座19运动方向的准确性。

在一些可选的实施例中，从动件可以被配置为齿圈16，从动件套设于转筒17形成紧配合，其中，第二驱动件9通过驱动齿轮11带动齿圈16转动。

本申请实施例中，通过将从动件配置为齿圈16且使第二驱动件9通过驱动齿轮11带动从动件转动，能够允许第一驱动件21和齿圈16呈左右排布的形式，相较于将第二驱动件9直接通过联轴器等与从动件同轴连接，左右排布的形式能够减小换刀系统的整体长度，空间利用更加合理，结构更加简单，制作装配更加方便。

在一些可选的实施例中，转筒17与转台基座19之间配置有轴承，其中，该轴承可以被配置为径向轴承。

本申请实施例中，通过在转筒17与转台基座19之间配置轴承，能够提高转筒17与转台基座19的转动流畅性，从而转筒17能够快速、准确的响应第二驱动件9以进行转动，继而保证刀具的位置精度，例如，第二驱动件9被配置为电机时，若向电机发送N个脉冲，则转筒17能够转动与N个脉冲相对应的角度，这将有利于刀具的位置控制。

在一些可选的实施例中，基座8上设置有传感器18，传感器18用于检测转台在线性方向上的位置。

本申请实施例中，通过传感器18的设置能够实时检测转台的位置，避免出现第一配合部13与第二配合部14撞击的问题，保证结构运动的安全性。同时，通过传感器18的反馈也能为判断第一配合部13与第二配合部14是否相配合提供依据，确保刀具与待加工件相对位置的准确性，保证加工过程中的安全性。

在一些可选的实施例中，传感器18被配置为光电感应器。

本申请实施例中，光电传感器18具有较高的检测精度，有利于确定刀具的准确位置；同时光电传感器18为非接触式传感器18，适用于本申请中转台需要运动的场合；并且光电传感器18响应相对迅速，能够提升换刀系统整体的换刀效率。

在一些可选的实施例中，第一驱动件21与转台之间配置有预紧弹簧22。具体的，预紧弹簧22一端可以与基座8固定连接或者与第一驱动件21的固定端连接，预紧弹簧22另一端与转台连接，预紧弹簧22可以提供一定的预紧力，从而保证加工过程中转台在所述线性方向上的状态稳定性，即保证刀具与待加工件的相对位置准确性。实际实施时，预紧弹簧22可以被配置为当第一配合部13和第二配合部14相配合时其能够提供的预紧力不小于100N。

在一些可选的实施例中，基座8上还连接有外壳1，外壳1内用于容纳第一驱动件21、第二驱动件9以及转台，其中，外壳1上还通过盖板12连接有挡圈2，挡圈2内用于容纳从动件以及第二驱动件9上的驱动齿轮11。外壳1上还开设有电气接口6以及气路接口7。通过外壳1和挡圈2的设置，能够对换刀系统内的结构起到保护作用，保证换刀系统的使用寿命。

在一些可选的实施例中，刀具可以包括刀杆压块4、刀柄5以及刀片刀杆3，刀柄5与刀盘15固定连接，刀杆压块4连接于刀柄5的端部，刀片刀杆3连接于刀杆压块4。

以上所述的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施方式而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。