主轴带出式换刀装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911376687.8 (22)申请日 2019.12.27 (71)申请人 邵武市振达机械制造有限责任公司 地址 354000 福建省南平市邵武市城南工 业园区 （莲富路） (72)发明人 杨华孙天福 (74)专利代理机构 福州市博深专利事务所(普 通合伙) 35214 代理人 柯玉珊 (51)Int.Cl. B24B 41/047(2006.01) B24B 45/00(2006.01) (54)发明名称 一种主轴带出式换刀装置 (57)摘要 本发明提供的一种主轴带出式。

2、换刀装置， 包 括换刀机构和刀架； 所述换刀机构包括驱动机 构、 刀盘和主轴； 所述刀架设置于所述刀盘上； 所 述驱动机构分别与所述刀盘和主轴连接； 所述主 轴在驱动机构的作用下带动所述刀架上下移动 以实现刀架的带出与归位， 并能够驱动带出的刀 架上的刀具的转动。 本装置减少了日常自动换刀 系统所需的三维运动换刀， 以二维平面运动替 代， 节约了机构成本， 提高了机构可靠性。 适应于 刀具作立式切削运动的一般性自动化加工设备。 权利要求书1页 说明书6页 附图6页 CN 111015510 A 2020.04.17 CN 111015510 A 1.一种主轴带出式换刀装置， 其特征在于， 包括。

3、换刀机构和刀架； 所述换刀机构包括驱动机构、 刀盘和主轴； 所述刀架设置于所述刀盘上； 所述驱动机构分别与所述刀盘和主轴连接； 所述主轴在驱动机构的作用下带动所述刀架上下移动以实现刀架的带出与归位， 并能 够驱动带出的刀架上的刀具的转动。 2.根据权利要求1所述的一种主轴带出式换刀装置， 其特征在于， 所述刀架包括多个； 多个所述刀架间隔设置于所述刀盘上。 3.根据权利要求2所述的一种主轴带出式换刀装置， 其特征在于， 还包括转轴； 所述转轴的一端与所述驱动机构连接； 所述刀盘与所述转轴的另一端固定连接， 在所述转轴的作用下所述刀盘可相对于所述 主轴移动。 4.根据权利要求1至3中任一项所述的。

4、一种主轴带出式换刀装置， 其特征在于， 还包括 导柱； 所述导柱可上下移动的设置于所述刀盘上适配的孔中， 其一端位于所述刀盘的下方且 与所述刀架固定连接； 所述刀盘上与所述刀架对应的位置设有用于所述主轴上下移动的让位孔。 5.根据权利要求4的一种主轴带出式换刀装置， 其特征在于， 所述导柱包括多个； 多个所述导柱绕设于所述让位孔。 6.根据权利要求4的一种主轴带出式换刀装置， 其特征在于， 还包括复位弹簧； 所述复位弹簧套设于所述导柱上； 所述复位弹簧的一端与所述刀盘连接； 所述复位弹簧的另一端与所述导柱的另一端连 接。 7.根据权利要求1至3中任一项所述的一种主轴带出式换刀装置， 其特征在于。

5、， 还包括 离合器； 所述离合器的主动端与所述主轴上靠近所述刀架的一端连接； 所述离合器的从动端与所述刀架上的刀具连接。 8.根据权利要求4所述的一种主轴带出式换刀装置， 其特征在于， 还包括主轴轴承座； 所述主轴可转动设置在所述主轴轴承座上适配的孔中； 在所述主轴下降时， 所述主轴轴承座的下端面与所述导柱的另一端接触， 从而将所述 刀架推出所述刀盘。 9.根据权利要求4所述的一种主轴带出式换刀装置， 其特征在于， 所述刀架上设有用于 套设刀具的孔； 所述孔的四周设有用于拖住刀具的台面； 所述台面随着所述导柱的移动可与所述刀架上的刀具分离。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111015510。

6、 A 2 一种主轴带出式换刀装置 技术领域 0001 本发明涉及机械加工设备技术领域， 尤其涉及一种主轴带出式换刀装置。 背景技术 0002 石材磨光是石材加工过程的一道非常重要的加工工序， 几乎所有石材都必须进行 磨光后才能成为用材。 以前， 石材的磨光都采用人工进行磨光， 但是人工磨光的劳动强度 大， 且生产环境很差， 随着劳动力成本的提高， 机器自动磨光已经逐渐替代人工。 石材自动 磨光的机器主要是通过刀具的高速旋转来打磨石材的表面。 由于对石材的不同位置以及不 同的打磨工序， 往往需要不同的刀具来完成， 换刀是加工过程常需要的非加工工序， 目前换 刀的方式有两种， 一种是人工手动换刀，。

7、 人工手动换刀不但效率低， 还存在一定的安全隐 患， 不利于自动化生产。 另一种换刀方式为机器自动换刀， 机器自动换刀大大缩短了非磨削 时间， 提高的了生产效率。 但是， 就目前的自动换刀装置来看， 结构都较为复杂且换刀时间 长， 先是需要机械手从刀库中选择需要的刀具， 再将相应刀具装夹在主轴上， 最后撤出机械 手， 整个换刀过程才算结束。 此类换刀系统需要大量的机构协同才能完成， 不适合石材磨削 加工， 而且整套刀盘运动机构制造成本昂贵。 发明内容 0003 本发明所要解决的技术问题是： 本发明提供一种主轴带出式换刀装置， 实现自动 换刀的同时达到简化机构的目的。 0004 为了解决上述技术。

8、问题， 本发明采用的技术方案为： 一种主轴带出式换刀装置， 包 括换刀机构和刀架； 0005 所述换刀机构包括驱动机构、 刀盘和主轴； 0006 所述刀架设置于所述刀盘上； 0007 所述驱动机构分别与所述刀盘和主轴连接； 0008 所述主轴在所述驱动机构的作用下带动所述刀架上下移动以实现刀架的带出与 归位， 并能够驱动带出的刀架上的刀具的转动。 0009 本发明的有益效果在于： 本发明提供的一种主轴带出式换刀装置， 包括换刀机构 和刀架； 所述换刀机构包括驱动机构、 刀盘和主轴； 将所述刀架位移至主轴下方， 主轴下降 将所述刀架带出刀盘并与所述刀具连接， 通过主轴的旋转使刀具进入加工状态。 。

9、该机构减 少了日常自动换刀系统所需的三维运动换刀， 以二维平面运动替代， 节约了机构成本， 提高 了机构可靠性。 适应于刀具作立式切削运动的一般性自动化加工设备。 附图说明 0010 图1所示为本发明实施例的一种主轴带出式换刀装置的第一结构图； 0011 图2所示为本发明实施例的一种主轴带出式换刀装置的俯视图； 0012 图3所示为本发明实施例的一种主轴带出式换刀装置的第一加工过程图； 说明书 1/6 页 3 CN 111015510 A 3 0013 图4所示为本发明实施例的一种主轴带出式换刀装置的第二加工过程图； 0014 图5所示为本发明实施例的一种主轴带出式换刀装置的第三加工过程图； 。

10、0015 图6所示为本发明实施例的一种主轴带出式换刀装置的第四加工过程图； 0016 标号说明： 0017 1、 刀架； 2、 刀盘； 3、 主轴； 4、 转轴； 5、 导柱； 6、 复位弹簧； 7、 离合器的活动端； 8、 离合 器的从动端； 9、 主轴轴承座； 10、 刀具。 具体实施方式 0018 为详细说明本发明的技术内容、 所实现目的及效果， 以下结合实施方式并配合附 图予以说明。 0019 请参照图1至图6， 一种主轴带出式换刀装置， 包括换刀机构和刀架； 0020 所述换刀机构包括驱动机构、 刀盘和主轴； 0021 所述刀架设置于所述刀盘上； 0022 所述驱动机构分别与所述刀盘。

11、和主轴连接； 0023 所述主轴在所述驱动机构的作用下带动所述刀架上下移动以实现刀架的带出与 归位， 并能够驱动带出的刀架上的刀具的转动。 0024 从上述描述可知， 本发明的有益效果在于： 本发明提供的一种主轴带出式换刀装 置， 包括换刀机构和刀架； 所述换刀机构包括驱动机构、 刀盘和主轴； 将所述刀架位移至主 轴下方， 主轴下降将所述刀架带出刀盘并与所述刀具连接， 通过主轴的旋转使刀具进入加 工状态。 该机构减少了日常自动换刀系统所需的三维运动换刀， 以二维平面运动替代， 节约 了机构成本， 提高了机构可靠性。 适应于刀具作立式切削运动的一般性自动化加工设备。 0025 进一步的， 所述刀。

12、架包括多个； 0026 多个所述刀架间隔设置于所述刀盘上。 0027 由上述描述可知， 多个刀架设置在一个刀盘上， 实现一个刀盘可放置多把不同的 刀具， 提高通用性。 0028 进一步的， 还包括转轴； 0029 所述转轴的一端与所述驱动机构连接； 0030 所述刀盘与所述转轴的另一端固定连接， 在所述转轴的作用下所述刀盘可相对于 所述主轴移动。 0031 由上述描述可知， 通过所述转轴的转动带动转盘上的刀架转动， 实现根据加工需 要将所需刀具对应的刀架移动至所述主轴对应的位置上， 由主轴的上下移动从刀盘上带出 相应的刀架。 通过转盘的转动实现工作时不同刀具的切换， 该结构简单， 且换刀过程为。

13、平面 运动， 减少了换刀时刀具与主轴相撞的概率。 0032 进一步的， 还包括导柱； 0033 所述导柱可上下移动的设置于所述刀盘上适配的孔中， 其一端位于所述刀盘的下 方且与所述刀架固定连接； 0034 所述刀盘上与所述刀架对应的位置设有用于所述主轴上下移动的让位孔。 0035 由上述描述可知， 利用导柱在刀盘上移动实现刀架在刀盘上的上下移动， 导柱对 所述刀架起到了导向作用， 保证刀架移动的可靠性。 说明书 2/6 页 4 CN 111015510 A 4 0036 进一步的， 所述导柱包括多个； 0037 多个所述导柱绕设于所述让位孔。 0038 由上述描述可知， 多个导柱的设置能够保证。

14、刀架移动的稳定性。 0039 进一步的， 还包括复位弹簧； 0040 所述复位弹簧套设于所述导柱上； 0041 所述复位弹簧的一端与所述刀盘连接； 所述复位弹簧的另一端与所述导柱的另一 端连接。 0042 由上述描述可知， 复位弹簧的作用是在所述主轴上移时， 复位弹簧给与导柱一个 向上的力， 从而实现刀架的自动归位。 0043 进一步的， 还包括离合器； 0044 所述离合器的主动端与所述主轴上靠近所述刀架的一端连接； 0045 所述离合器的从动端与所述刀架上的刀具连接。 0046 由上述描述可知， 通过离合器将主轴的旋转扭矩传递到刀架上的刀具， 实现刀具 的旋转。 离合器的设置很巧妙的实现了。

15、当主轴下移时， 刀具被带出刀盘的时候又能进入旋 转的工作状态； 当主轴上移时， 主轴又能与刀具脱离， 保证刀具在归位过程停止旋转。 0047 进一步的， 还包括主轴轴承座； 0048 所述主轴可转动设置在所述主轴轴承座上适配的孔中； 0049 在所述主轴下降时， 所述主轴轴承座的下端面与所述导柱的另一端接触， 从而将 所述刀架推出所述刀盘。 0050 由上述描述可知， 主轴轴承座起到了推板的作用， 在主轴下移时， 能够通过主轴轴 承座将导柱向下推移， 实现主轴将刀架从刀盘上带出。 0051 进一步的， 所述刀架上设有用于套设刀具的孔； 0052 所述孔的四周设有用于拖住刀具的台面； 0053 。

16、所述台面随着所述导柱的移动可与所述刀架上的刀具分离。 0054 由上述描述可知， 当所述刀具接触到待加工的石材表面时， 所述主轴继续推动导 柱下移， 台面与刀具分离， 直至主轴与刀具接触使得刀具进入状态， 所述主轴才停止下移。 刀具工作时， 刀具与刀架处于分离状态， 使得刀具在高速旋转下避免与刀架摩擦， 提高刀具 的使用寿命。 0055 本装置的工作原理： 通过刀盘的旋转实现根据加工需要将所需刀具对应的刀架移 动至所述主轴对应的位置上， 通过主轴的下移， 推动导柱向下移动， 由于刀架固定在所述导 柱的另一端， 故导柱一同带动刀架向下移动； 当下移过程中， 刀架上的刀具的工作端与待加 工的石材表。

17、面接触时， 刀架上的刀具与刀架分离， 直到主轴一端的离合器的主动端与刀具 上的离合器的从动端咬合时， 主轴停止下移， 刀具进入工作状态。 当加工完成或需要更换刀 具时， 主轴上移， 离合器的主动端和从动端相互脱离， 导柱在复位弹簧的作用下向上移动， 实现刀架自动归位于刀盘中。 其中， 对石材表面加工时， 所述驱动装置带动主轴和刀盘一起 在石材表面移动， 实现对石材表面全面的加工打磨。 0056 请参照图1至图6， 本发明的实施例一为： 一种主轴带出式换刀装置， 包括换刀机构 和刀架1； 0057 所述换刀机构包括驱动机构、 刀盘2和主轴3； 说明书 3/6 页 5 CN 111015510 A。

18、 5 0058 所述刀架1设置于所述刀盘2上； 0059 所述驱动机构分别与所述刀盘2和主轴3连接； 0060 所述主轴3在所述驱动机构的作用下带动所述刀架1上下移动以实现刀架1的带出 与归位， 并能够驱动带出的刀架1上的刀具10的转动。 0061 其中， 所述驱动机构内包括用于驱动所述转盘2运动的第一电机和用于驱动所述 主轴3旋转的第二电机； 还包括用于驱动所述主轴3的上下移动的气压缸或液压缸。 所述气 压缸或液压缸由外部动力驱动工作， 如气体压缩机或液压泵， 气压缸或液压缸的工作原理 和具体管路连接属于成熟的现有技术， 故在此不做过多赘述。 0062 其中， 所述主轴3与第二电机的输出轴之。

19、间可采用移动式扭矩传动机构连接。 具体 的， 所述第二电机的输出轴上设有花键段， 在所述主轴3与第二电机输出轴连接的一端设有 用于与所述花键配合的花键槽， 且所述主轴3与所述第二电机的输出轴可滑动连接， 花键只 提供了所述主轴3的周向定位； 用于驱动所述主轴3上下移动的气压缸的工作端或液压缸的 工作端与所述主轴3上的轴承座固定连接， 通过气压缸的工作端或液压缸的工作端的伸缩 来实现所述主轴3在所述第二电机的输出轴上滑移， 从而实现所述主轴3的上下移动。 由于 气压缸的工作端或液压缸的工作端是与所述主轴3上的轴承座固定连接， 故所述主轴3的旋 转运动和主轴的上下移动互不干涉， 可同时进行。 00。

20、63 请参照图3至图6， 具体的， 还包括导柱5； 0064 所述导柱5可上下移动的设置于所述刀盘2上适配的孔中， 其一端位于所述刀盘2 的下方且与所述刀架1固定连接； 0065 所述刀盘2上与所述刀架1对应的位置设有用于所述主轴3上下移动的让位孔。 0066 其中， 在刀盘2上用于所述导柱5移动的孔的位置设有法兰盘， 在法兰盘的轴线位 置加工出用于所述导柱5上下移动的孔， 所述刀盘2上的该孔的直径大于导柱5的直径。 这样 可以降低刀盘2的加工精度和加工难度， 法兰盘内孔的加工相比于直接在刀盘2上加工相同 精度要求的孔要简单容易的多； 而且， 运动件的接触部位往往较容易磨损， 故零件磨损后只 。

21、需将法兰盘进行跟换， 刀盘仍可继续使用， 大大的节省了维护成本。 具体的， 所述法兰盘与 刀盘2通过螺钉固定连接。 0067 其中， 所述导柱5的一端与所述刀架1通过螺母将其固定连接； 具体的， 在所述导柱 5的一端预先加工出螺纹段， 在所述刀架1对应位置上加工出适配的通孔， 导柱5的螺纹段穿 过刀架1上的通孔后通过螺母将所述刀架1进行固定。 0068 请参照图3至图6， 具体的， 所述导柱5包括多个； 0069 多个所述导柱5绕设于所述让位孔。 0070 优选的， 多个所述导柱5等间距的设置于与所述让位孔的虚拟轴线同轴的虚拟圆 上； 具体的， 所述导柱5为两个。 0071 请参照图3至图6，。

22、 具体的， 还包括复位弹簧6； 0072 所述复位弹簧6套设于所述导柱5上； 0073 所述复位弹簧6的一端与所述刀盘2连接； 所述复位弹簧6的另一端与所述导柱5的 另一端连接。 0074 其中， 在所述导柱的另一端设置有双螺母用于对复位弹簧6进行轴向定位； 0075 其中， 所述复位弹簧6在所述导柱5的行程内全程处于受压状态， 保证复位弹簧6能 说明书 4/6 页 6 CN 111015510 A 6 够始终为刀架1提供向上的恢复力， 确保刀架1能够归位。 0076 请参照图3至图6， 具体的， 还包括离合器； 0077 所述离合器的主动端7与所述主轴3上靠近所述刀架1的一端连接； 0078。

23、 所述离合器的从动端8与所述刀架1上的刀具10连接。 0079 其中， 所述离合器的主动端7和离合器的从动端8分别固定在主轴3和刀具10上。 0080 优选的， 所述离合器采用牙嵌式离合器。 0081 其中， 在所述离合器的主动端7和所述离合器的从动端8咬合前， 主轴3的转速较 低， 确保咬合的平顺性； 由于刀具10进入加工状态前， 刀具10的工作端与石材的表面是接触 的， 低转速的连接启动也避免刀具10从静止状态突然升至高速旋转状态， 造成崩刀的现象。 0082 请参照图3至图6， 具体的， 还包括主轴轴承座9； 0083 所述主轴3可转动设置在所述主轴轴承座9上适配的孔中； 0084 在所。

24、述主轴3下降时， 所述主轴轴承座9的下端面与所述导柱5的另一端接触， 从而 将所述刀架1推出所述刀盘2。 0085 其中， 所述主轴3通过轴承与所述主轴轴承座9可转动连接； 优选的， 所述轴承采用 向心推力轴承， 能够承载一定的轴向力。 0086 请参照图3至图6， 具体的， 所述刀架1上设有用于套设刀具10的孔； 0087 所述孔的四周设有用于拖住刀具10的台面； 0088 所述台面随着所述导柱5的移动可与所述刀架1上的刀具10分离。 0089 其中， 刀具10的顶部的直径大于所述刀架1上用于刀具10滑移的孔的直径， 防止在 刀架1归位过程中刀具10从刀架上脱离出。 0090 请参照图1和图。

25、2， 本发明的实施例二为： 本实施例在实施例一的基础上请参照图1 和图2， 具体的， 所述刀架1包括多个； 0091 多个所述刀架1间隔设置于所述刀盘2上。 0092 优选的， 多个所述刀架1等间距的设置于与所述转盘2的虚拟轴线同轴的虚拟圆 上； 且不同所述刀架1之间的间距应布置合理， 避免刀盘2上不工作的刀具10与主轴3发生干 涉。 0093 请参照图1和图2， 具体的， 还包括转轴4； 0094 所述转轴4的一端与所述驱动机构连接； 0095 所述刀盘2与所述转轴4的一端固定连接， 在所述转轴4的作用下所述刀盘2可相对 于所述主轴3移动。 0096 其中， 所述刀盘2与所述转轴4通过键实现。

26、周向定位； 通过轴端端盖实现刀盘2与所 述转轴4实现轴向定位， 具体的， 所述轴端端盖通过螺钉固定在所述转轴4的一端。 0097 其中， 所述转轴4由第一电机驱动， 所述转轴4与第一电机的输出轴通过连轴器连 接， 实现周向定位； 所述转轴4通过轴肩与外部垫板、 壳体的配合实现轴向定位。 0098 综上所述， 本发明提供的一种主轴带出式换刀装置， 包括换刀机构和刀架； 所述换 刀机构包括刀盘和主轴； 将所述刀架位移至主轴下方， 主轴下降， 通过离合器将主轴的旋转 扭矩传递到刀架上的刀具， 实现刀具的旋转。 离合器的设置很巧妙的实现了当主轴下移时， 刀具被带出刀盘的时候又能进入旋转的工作状态； 当。

27、主轴上移时， 主轴又能与刀具脱离， 保 证刀具在归位过程停止旋转。 其次， 导柱与复位弹簧的配合使用， 保证在主轴上移后复位弹 说明书 5/6 页 7 CN 111015510 A 7 簧给与导柱一个向上的力， 从而实现刀架的自动归位。 进一步的， 通过所述转轴的转动带动 转盘上的刀架转动， 实现根据加工需要将所需刀具对应的刀架移动至所述主轴对应的位置 上， 由主轴的上下移动从刀盘上带出相应的刀架。 通过转盘的转动实现工作时不同刀具的 切换， 该结构简单， 且换刀过程为平面运动， 相比于日常自动换刀系统所需的三维运动换刀 结构， 减少了换刀时刀具与主轴相撞的概率。 本装置结构简单， 节约了机构。

28、制造成本， 提高 了机构可靠性， 适应于刀具作立式切削运动的一般性自动化加工设备。 0099 以上所述仅为本发明的实施例， 并非因此限制本发明的专利范围， 凡是利用本发 明说明书及附图内容所作的等同变换， 或直接或间接运用在相关的技术领域， 均同理包括 在本发明的专利保护范围内。 说明书 6/6 页 8 CN 111015510 A 8 图1 说明书附图 1/6 页 9 CN 111015510 A 9 图2 说明书附图 2/6 页 10 CN 111015510 A 10 图3 说明书附图 3/6 页 11 CN 111015510 A 11 图4 说明书附图 4/6 页 12 CN 111015510 A 12 图5 说明书附图 5/6 页 13 CN 111015510 A 13 图6 说明书附图 6/6 页 14 CN 111015510 A 14 。