阅读说明：本技术 一种用于数控车床的高效换刀机构 (Efficient tool changing mechanism for numerical control lathe ) 是由 刘义考 龙吉业 李永芳 张俊华 刘峰 于 2020-11-06 设计创作，主要内容包括：本发明涉及数控机床技术领域,公开了一种用于数控车床的高效换刀机构,包括安装座,安装座的上端中部安装有驱动螺杆,且安装座的上端位于驱动螺杆的两侧对应设置有滑轨,滑轨的上端滑动有滑座,滑座的上端安装有驱动座,驱动座的上表面安装有刀座,刀座的上表面中部设置有中心座,刀座的上表面位于中心座的外侧呈矩形分布有多个刀具。本发明相对于传统采用螺栓固定刀具,此方式更加快捷,稳定,减少了刀具维修或拆卸的时间,进一步提高了换刀效率,同时也能增强刀具工作的稳定性,避免刀具工作时产生晃动而影响零件的加工质量,而且直接调节刀座转动角度,即可实现机床的换刀操作,此方式更加快捷。(The invention relates to the technical field of numerical control machines and discloses an efficient tool changing mechanism for a numerical control lathe, which comprises an installation seat, wherein a driving screw is installed in the middle of the upper end of the installation seat, slide rails are correspondingly arranged on two sides of the driving screw at the upper end of the installation seat, a slide seat is arranged at the upper end of each slide rail in a sliding manner, a driving seat is installed at the upper end of each slide seat, a tool apron is installed on the upper surface of each driving seat, a center seat is arranged in the middle of the upper surface of each tool apron, and a plurality of tools are distributed on the outer side of each. Compared with the traditional mode of fixing the cutter by bolts, the mode is faster and more stable, the time for maintaining or disassembling the cutter is reduced, the cutter changing efficiency is further improved, the working stability of the cutter can be enhanced, the phenomenon that the machining quality of parts is affected due to shaking generated when the cutter works is avoided, the cutter changing operation of a machine tool can be realized by directly adjusting the rotating angle of the cutter holder, and the mode is faster.)

一种用于数控车床的高效换刀机构

技术领域

本发明涉及数控机床技术领域，具体是一种用于数控车床的高效换刀机构。

背景技术

数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床，数控机床在作业时，工件的机械加工过程中，刀具加工一定数量的工件后，就会发生磨损，再继续加工产品，会使得产品的质量达不到要求，此时就需要对刀具进行更换，而现有的换刀装置要么采用人工换刀，要么采用自动换刀装置，而自动换刀装置有转塔式换刀装置、带盘式刀库的主轴直接换刀装置和带链式刀库的换刀机械手换刀装置。

但是现有的人工换刀则费时费力，使得加工效率低，而自动换刀机构结构过于复杂，且换刀工序过于繁琐，同时在刀具更换后，刀具稳定性有待提高，所有如何能实现快速对刀具进行更换和维修，且确保刀具的牢固性是我们必须重视的问题。因此，本领域技术人员提供了一种用于数控车床的高效换刀机构，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于数控车床的高效换刀机构，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于数控车床的高效换刀机构，包括安装座，所述安装座的上端中部安装有驱动螺杆，且安装座的上端位于驱动螺杆的两侧对应设置有滑轨，所述滑轨的上端滑动有滑座，所述滑座的上端安装有驱动座，所述驱动座的上表面安装有刀座，且驱动座的后侧面一侧连接有换刀电机，所述刀座的上表面中部设置有中心座，且刀座的上表面位于中心座的外侧呈矩形阵列有多个定位销，所述刀座的上表面位于中心座的外侧呈矩形分布有多个刀具，所述中心座的上端面设置有插座，所述插座的上表面中部开设有中心螺孔，所述中心座的上端位于中心螺孔的外侧安装有压座，所述压座的下表面对应定位销处分布有多个压筒，且压座的上表面安装有定位螺帽，所述驱动座的上表面中部开设有开口，且驱动座的上表面位于开口的外侧转动连接有下齿圈，所述驱动座的内部位于开口的正下方安装有齿轮，所述齿轮的上表面中部垂直连接有转向杆，所述换刀电机的输出端位于驱动座的内部连接有转杆。

作为本发明进一步的方案：所述转杆的外表面对应齿轮的外表面处安装有驱动外齿，所述转向杆的顶端设置有定位螺杆，且转向杆的上端位于定位螺杆的下方安装有固定轴，所述齿轮的下端与驱动座的内部转动连接，且齿轮外表面的齿牙与驱动外齿相吻合，所述齿轮的外侧与转杆通过驱动外齿齿合连接。

作为本发明再进一步的方案：所述转杆的一端与驱动座的内壁转动连接，且转杆的另一端贯穿驱动座与换刀电机的输出端相连接。

作为本发明再进一步的方案：所述刀具的上表面对应定位销处开设有定位孔，所述定位孔的内径与定位销的外径相适配，所述刀具与刀座通过定位销和定位孔插合固定，所述压筒的内径大于定位销的外径，所述压座的中部开设有插槽，且插槽的内径与插座的外径相适配，所述压座与中心座通过插座和插槽相卡合。

作为本发明再进一步的方案：所述刀座、中心座和插座为一体式，且中心螺孔贯穿刀座、中心座和插座并位于其中心处，所述转向杆的外表面设置有螺纹，所述驱动座与刀座通过转向杆和中心螺孔螺纹连接，所述中心座的一侧面中部开设有固定孔，所述转向杆的外侧面对应固定孔处开设有螺纹。

作为本发明再进一步的方案：所述刀座的下表面对应下齿圈处安装有上齿圈，所述上齿圈与刀座固定连接，且上齿圈与下齿圈表面的齿牙相适配，所述刀座的下表面与驱动座的上表面通过上齿圈和下齿圈相齿合。

作为本发明再进一步的方案：所述定位螺帽的下端一体连接有固定板，且固定板的下表面对应定位螺杆处开设有内螺孔，所述转向杆上端的固定轴贯穿中心螺孔延伸至其上端口且平行，所述固定轴的外径小于中心螺孔的内径，所述转向杆顶端的定位螺杆延伸出转向杆上端口，且定位螺杆与定位螺帽螺纹连接。

作为本发明再进一步的方案：所述驱动螺杆的一端连接有调节电机，且驱动螺杆的一端外侧面位于调节电机的一侧处设置有固定座，所述驱动螺杆的另一端以及两个所述滑轨的一端均安装有挡板，所述驱动螺杆的一端贯穿固定座与调节电机的输出端相连接，且驱动螺杆的另一端与挡板转动连接。

作为本发明再进一步的方案：所述滑座的下表面中部对应驱动螺杆处安装有滑动套筒，且滑座的下表面位于滑动套筒的两侧对应滑轨处开设有滑槽，所述滑槽和滑轨均为T型结构，且滑槽与滑轨滑动连接，所述滑动套筒与挡板螺纹连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计的一种用于数控车床的高效换刀机构，在实际操作时，利用刀座和压座的配合，先将刀具利用定位销和定位孔安装在刀座上进行限位固定，再利用压座以及其下表面的压筒配合，来对刀具进行一步固定，由此，当压座固定完成时，其下表面的压筒刚好套在定位销上端且与刀具上表面挤压接触，相对于传统采用螺栓固定刀具，此方式更加快捷，稳定，减少了刀具维修或拆卸的时间，进一步提高了换刀效率，同时也能增强刀具工作的稳定性，避免刀具工作时产生晃动而影响零件的加工质量，此外直接调节刀座转动角度，即可实现机床的换刀操作，此方式更加快捷，而且配合驱动螺杆的配合，可以方便在换刀时，对刀座进行直线移动，避免换刀时，刀具影响到加工零件，操作简捷，省时省力。

附图说明

图1为一种用于数控车床的高效换刀机构的结构示意图；

图2为一种用于数控车床的高效换刀机构的分解图；

图3为一种用于数控车床的高效换刀机构中刀座与压座的结构示意图；

图4为一种用于数控车床的高效换刀机构中驱动座与转向杆的结构示意图；

图5为一种用于数控车床的高效换刀机构中转杆与转向杆的连接示意图；

图6为一种用于数控车床的高效换刀机构中滑座与安装座的结构示意图。

图中：1、安装座；2、滑座；3、驱动座；4、刀座；5、刀具；6、压座；7、固定板；8、定位螺帽；9、驱动螺杆；10、换刀电机；31、转杆；32、下齿圈；33、齿轮；34、转向杆；35、开口；36、固定轴；37、定位螺杆；38、驱动外齿；41、定位销；42、定位孔；43、中心螺孔；44、插座；45、压筒；46、固定孔；47、中心座；48、上齿圈；91、滑轨；92、调节电机；93、固定座；94、挡板；95、滑动套筒；96、滑槽。

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。

请参阅图1～6，本发明实施例中，一种用于数控车床的高效换刀机构，包括安装座1，安装座1的上端中部安装有驱动螺杆9，且安装座1的上端位于驱动螺杆9的两侧对应设置有滑轨91，滑轨91的上端滑动有滑座2，滑座2的上端安装有驱动座3，驱动座3的上表面安装有刀座4，且驱动座3的后侧面一侧连接有换刀电机10，刀座4的上表面中部设置有中心座47，且刀座4的上表面位于中心座47的外侧呈矩形阵列有多个定位销41，刀座4的上表面位于中心座47的外侧呈矩形分布有多个刀具5，中心座47的上端面设置有插座44，插座44的上表面中部开设有中心螺孔43，中心座47的上端位于中心螺孔43的外侧安装有压座6，压座6的下表面对应定位销41处分布有多个压筒45，压座6的上表面安装有定位螺帽8。

驱动座3的上表面中部开设有开口35，且驱动座3的上表面位于开口35的外侧转动连接有下齿圈32，驱动座3的内部位于开口35的正下方安装有齿轮33，齿轮33的上表面中部垂直连接有转向杆34，换刀电机10的输出端位于驱动座3的内部连接有转杆31，转杆31的外表面对应齿轮33的外表面处安装有驱动外齿38，转向杆34的顶端设置有定位螺杆37，且转向杆34的上端位于定位螺杆37的下方安装有固定轴36，齿轮33的下端与驱动座3的内部转动连接，且齿轮33外表面的齿牙与驱动外齿38相吻合，齿轮33的外侧与转杆31通过驱动外齿38齿合连接，转杆31的一端与驱动座3的内壁转动连接，且转杆31的另一端贯穿驱动座3与换刀电机10的输出端相连接，通过外接控制器可以控制换刀电机10工作，进而由换刀电机10带动转杆31转动，进而转杆31通过驱动外齿38驱动齿轮33转动，进而齿轮33会带动转向杆34转动，由转向杆34来带动刀座4转动，依此根据刀座4的转动来带动刀具5转动至指定位置，便于对数控机床进行更换刀具5。

刀具5的上表面对应定位销41处开设有定位孔42，定位孔42的内径与定位销41的外径相适配，刀具5与刀座4通过定位销41和定位孔42插合固定，压筒45的内径大于定位销41的外径，压座6的中部开设有插槽，且插槽的内径与插座44的外径相适配，压座6与中心座47通过插座44和插槽相卡合，定位螺帽8的下端一体连接有固定板7，且固定板7的下表面对应定位螺杆37处开设有内螺孔，转向杆34上端的固定轴36贯穿中心螺孔43延伸至其上端口且平行，固定轴36的外径小于中心螺孔43的内径，转向杆34顶端的定位螺杆37延伸出转向杆34上端口，且定位螺杆37与定位螺帽8螺纹连接，在需要对刀座4上的刀具5进行更换时，通过转动定位螺帽8，将其由定位螺杆37拧下，从而带动固定板7远离压座6，然后将压座6由插座44上拆除，进而方便将需要维修或者更换的刀具5由刀座4上取下，再将新的刀具5放入至刀座4上，利用刀具5上的定位孔42插接到刀座4上的定位销41上，从而实现对刀具5的限位，更换完成后，将压座6卡到插座44上，此时，其下端的压筒45会卡在定位销41上端，再利用定位螺杆37将固定板7和定位螺帽8拧在压座6上，从而进一步对压座6产生挤压力，使得压座6带动压筒45下压，当压座6完全与插座44卡合后，其下端的压筒45则刚好套在定位销41上端并压在刀具5上表面，从而可以进一步的对刀具5进行固定，确保其稳定性，避免工作时刀具5出现晃动。

刀座4、中心座47和插座44为一体式，且中心螺孔43贯穿刀座4、中心座47和插座44并位于其中心处，即中心螺孔43由刀座4下表面中部一直延伸至插座44上表面中部，且中心螺孔43上端位于插座44内的内壁上并未有螺纹，转向杆34的外表面设置有螺纹，方便转向杆34与刀座4、中心座47和插座44相固定，驱动座3与刀座4通过转向杆34和中心螺孔43螺纹连接，利用中心座47的一侧面中部开设有固定孔46，转向杆34的外侧面对应固定孔46处开设有螺纹孔，在转向杆34与刀座4、中心座47和插座44相固定后，利用螺栓贯穿固定孔46与转向杆34表面的螺纹孔相连接，可以进一步提高转向杆34与刀座4的牢固性。

刀座4的下表面对应下齿圈32处安装有上齿圈48，上齿圈48与刀座4固定连接，且上齿圈48与下齿圈32表面的齿牙相适配，刀座4的下表面与驱动座3的上表面通过上齿圈48和下齿圈32相齿合，利用上齿圈48和下齿圈32可以进一步加强刀座4与驱动座3的连接牢固性，并且在换刀电机10带动转杆31转动，再由驱动外齿38带动齿轮33转动，进而来带动转向杆34和刀座4转动时，刀座4的下表面则通过上齿圈48和下齿圈32与驱动座3进行转动，既不影响刀座4的转动效率，也不影响其牢固性，操作简捷。

驱动螺杆9的一端连接有调节电机92，且驱动螺杆9的一端外侧面位于调节电机92的一侧处设置有固定座93，驱动螺杆9的另一端以及两个滑轨91的一端均安装有挡板94，驱动螺杆9的一端贯穿固定座93与调节电机92的输出端相连接，且驱动螺杆9的另一端与挡板94转动连接，滑座2的下表面中部对应驱动螺杆9处安装有滑动套筒95，且滑座2的下表面位于滑动套筒95的两侧对应滑轨91处开设有滑槽96，滑槽96和滑轨91均为T型结构，且滑槽96与滑轨91滑动连接，滑动套筒95与挡板94螺纹连接，通过外接控制器控制调节电机92工作，方便利用调节电机92带动驱动螺杆9转动，进而驱动螺杆9会通过滑动套筒95带动滑座2移动，并且滑座2移动的同时，利用其下表面的滑槽96和滑轨91的辅助，可以提高其移动式的稳定性，因此，在滑座2移动时，会带动驱动座3移动，进而可以带动刀座4移动，方便对刀座4上的刀具5进行更换或者维修时，进行位置调节。

本发明的工作原理是：本发明在工作时，先通过拧下定位螺帽8，然后将压座6由插座44上拆除，从而方便将多个刀具5呈矩形依次安装到刀座4上，并利用定位孔42和定位销41的作用将刀具5进行限位，然后再将压座6卡在插座44上，利用压座6下表面的压筒45压套在定位销41上端，再将固定板7和定位螺帽8拧到定位螺杆37上，当固定板7下压使得压座6完全与插座44卡合后，压座6下表面的压筒45则刚好套在定位销41上端并与刀具5上表面相接触，从而进一步对刀具5进行固定，避免其工作时发生晃动，需要对刀具5进行拆除或者维修时，可以采用相同步骤进行操作；

在刀具5安装完成后，通过外接控制器控制换刀电机10工作，由换刀电机10带动转杆31转动，再由驱动外齿38带动齿轮33转动，进而来带动转向杆34和刀座4转动，换刀电机10的转动圈数可以根据刀座4转动角度来设定，例如，顺时针命名刀座4上刀具5的数量，当刀座4上的第一个刀具5工作完成后，需要换刀时，转动九十度来更换第二个刀具5，则控制换刀电机10转动一圈，需要转动一百八十度来换第三个刀具5时，则转动两圈，即换刀电机10每转动一圈，则会带动刀座4转动九十度，由于刀座4上的刀具5呈矩形设计，如图1所示，依此为例，当只有四个刀具5时，需要换前两个刀具5时，换刀电机10只需正向转动一圈，换第一个刀具5，正向转动两圈，换第二个刀具5，当需要换第三个刀具5时，可以反向转动两圈，当换第四个刀具5时，只需要反向转动一圈，若有六个刀具5时，其控制方法一致，依此推类；

在刀座4上的刀具5换刀时，可以控制调节电机92工作，利用调节电机92带动驱动螺杆9转动，进而驱动螺杆9会通过滑动套筒95带动滑座2移动，从而来带动刀座4前后直线移动，方便再换刀时，将刀座4后移，避免刀具5转动换刀时，对加工物件造成影响。

换刀电机10和调节电机92均采用LAFERT系列的伺服电机。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。