CN118617169A - 一种换刀机构的安全防护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换刀机构的安全防护装置，涉及数控机床技术领域，包括机床主轴，机床主轴内部设置有贯通的轴向空间，轴向空间内设有拉杆，机床主轴的端部设置有用于刀柄固定的底套，底套内侧开设有锥孔且锥孔与轴向空间连通；拉杆朝向底套的一端环形布设有多个弧形拉爪，弧形拉爪中间端与拉杆转动连接且其底部设置有贴合拉钉内侧的内弧贴面；底套朝向机床主轴的一端设置有外扩圆槽以方便弧形拉爪的端部可滑入至外扩圆槽内。本发明中内弧贴面与拉钉之间为面接触，这使得拉钉的受力更加均匀，保护刀具的同时也延长了其使用寿命，弧形拉爪的合拢和张开可控性更高并且弧形拉爪采用可拆卸的结构，方便受损后快速进行更换，使用便捷。

Description

一种换刀机构的安全防护装置

技术领域

本发明涉及数控机床技术领域，尤其涉及一种换刀机构的安全防护装置。

背景技术

数控机床的换刀机构是一种在工业生产加工过程中，在对工件进行加工时，通过快速更换刀具从而完成不同的车、削、镗等加工动作的方式，这是提高对工件的加工效率的辅助装置。其中，可更换的刀具一般包括拉钉、刀柄和刀具本体。

现有的换刀机构方式如专利公告号为CN105935893B的中国专利提出的一种加工中心自动换刀的拉刀机构及其自动换刀方法，包括主轴、设有拉钉的刀柄和用于夹紧或松开刀柄的夹紧装置，拉钉上设有定位装置，定位装置包括依次设置在拉钉上的限位块和限位凹槽，夹紧装置包括固定在主轴内的拉钉锥套、套设在拉钉锥套内的拉套和使拉套上下移动的驱动装置，拉套上设有若干个通孔，通孔内设有用于卡住定位装置的滚珠，拉钉锥套内还设有用于滚珠向拉套外侧弹出的环形锥面，所述主轴上还设有在夹紧装置夹紧刀柄时用于固定刀柄的锥度头，锥度头的内壁与刀柄的外壁相适配。

上述夹持手段是当滚珠受到拉钉锥套内壁的挤压向拉套内侧露出，此时滚珠将置于限位凹槽内并将限位块卡住，拉钉就不能被拔出，从而实现固定刀柄。虽然滚珠固定方式简单便捷，但是滚珠与拉钉之间为点接触，由于加工过程中刀具需要承受外力，刀具的受力最终都转移到了滚珠的点接触位置上，点接触使得拉钉容易受损，出现裂痕、凹陷甚至锻炼，这严重影响了换刀机构的使用安全性。

发明内容

本发明的目的是提供一种换刀机构的安全防护装置，具有稳定夹持、更换便捷。

本发明是通过以下技术方案得以实现的：

一种换刀机构的安全防护装置，包括机床主轴，所述机床主轴内部设置有贯通的轴向空间，所述轴向空间内设有拉杆，所述机床主轴的端部设置有用于刀柄固定的底套，所述底套内侧开设有锥孔且所述锥孔与所述轴向空间连通；所述拉杆朝向所述底套的一端环形布设有多个弧形拉爪，所述弧形拉爪中间端与所述拉杆转动连接且其底部设置有贴合拉钉内侧的内弧贴面；所述底套朝向所述机床主轴的一端设置有外扩圆槽以方便所述弧形拉爪的端部可滑入至外扩圆槽内。

进一步设置为：所述弧形拉爪包括压头端、转动端和引导端，所述转动端与所述拉杆转动配合，所述压头端的内侧设置有内弧贴面且所述压头端的外侧还设置有顶角；当拉钉被夹紧时，所述顶角提供了推动压头端紧贴拉钉的贴合力；当拉钉被松开时，所述顶角可伸入至所述外扩圆槽的空间内。

进一步设置为：述拉杆的端部设置有外支持圈和内支持圈，所述引导端位于由所述外支持圈和所述内支持圈之间形成的环形槽内。

进一步设置为：所述转动端内穿设有定位螺栓，所述定位螺栓固定在所述外支持圈的外壁上。

进一步设置为：当拉钉被夹紧时，所述引导端和所述顶角同时对内弧贴面形成支撑。

进一步设置为：所述外支持圈周侧外壁呈弧面，所述内支持圈的周侧外壁呈平面。

进一步设置为：所述底套与所述机床主轴之间采用螺纹连接，所述底套和所述机床主轴之间设置有密封垫片。

进一步设置为：所述外扩圆槽的边沿设置有圆弧角。

进一步设置为：所述外支持圈与所述轴向空间内壁之间间距在2-5mm。

进一步设置为：所述弧形拉爪为四个且呈环形分布。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

（1）弧形拉爪上设置有内弧贴面，刀具固定时，内弧贴面与拉钉之间为面接触，这使得拉钉的受力更加均匀，保护刀具的同时也延长了其使用寿命；

（2）弧形拉爪的合拢和张开可控性更高，夹持时的内弧贴面通过引导端和顶角提供支持力，松开时的顶角在自身张力的作用下会伸入至外扩圆槽内，弧形拉爪在换刀过程中不会出现其他类似钢球的抖动或者晃动，从而避免了与拉钉产生碰撞；

（3）弧形拉爪采用可拆卸的结构，方便受损后快速进行更换，使用便捷。

附图说明

图1是本发明的剖视图一；

图2是本发明的剖视图二；

图3是图2中A部局部放大图。

附图标记：1、机床主轴；2、弧形拉爪；3、拉杆；4、底套；5、锥孔；6、轴向空间；7、外扩圆槽；8、外支持圈；9、内支持圈；10、定位螺栓；11、密封垫片；12、圆弧角；21、内弧贴面；22、压头端；23、转动端；24、引导端；25、顶角。

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。

参照图1、图2和图3，为本发明公开的一种换刀机构的安全防护装置，包括安装于数控机床内的机床主轴1，机床主轴1内部设置有贯通的轴向空间6，轴向空间6内设有拉杆3。数控机床内还设置有控制拉杆3沿着轴向空间6移动的驱动装置，该驱动装置安装在数控机床内且结构为现有技术，加工时，拉杆3收入至机床主轴1内，更换刀具时，拉杆3部分会从机床主轴1内伸出。

机床主轴1的自由端可拆卸设置有用于固定刀柄的底套4，底套4内侧开设有锥孔5，锥孔5的锥度与刀柄的锥度保持一致，锥孔5与轴向空间6直接连通。为了便于底套4的更换，底套4与机床主轴1之间采用螺纹连接，底套4为外螺纹，机床主轴1的端部为内螺纹，底套4和机床主轴1之间设置有密封垫片11。将密封垫片11套在底套4上从而实现两者的密封和锁紧。

拉杆3朝向底套4的一端环形布设有多个弧形拉爪2，弧形拉爪2的端部伸入至锥孔5内。弧形拉爪2为四个且呈环形分布在拉杆3上，弧形拉爪2在轴向空间6和锥孔5内移动。

拉杆3的端部设置有外支持圈8和内支持圈9，外支持圈8周侧外壁呈弧面，内支持圈9的周侧外壁呈平面，外支持圈8与轴向空间6内壁之间间距在2-5mm。

弧形拉爪2包括压头端22、转动端23、引导端24和顶角25，压头端22、转动端23、引导端24和顶角25采用一体设置且形状类似“L”，弧形拉爪2采用钢材制作使其具备高强度韧性。转动端23与拉杆3转动配合，转动端23内穿设有定位螺栓10，定位螺栓10穿过转动端23后固定在外支持圈8的外壁上。引导端24侧面呈三角状，引导端24位于外支持圈8和内支持圈9之间形成的环形槽内。压头端22的内侧设置有内弧贴面21，内弧贴面21的弧度与拉钉的外表面弧度匹配。压头端22远离引导端24的一侧还设置有顶角25，顶角25与压头端22呈钝角设置，顶角25端部为弧面。

底套4朝向机床主轴1的一端设置有外扩圆槽7，外扩圆槽7方便弧形拉爪2的顶角25收纳在其内部中。当顶角25位于轴向空间6内时，可参照图2，四个弧形拉爪2之间的最小内径等于拉钉的外径，当顶角25位于外扩圆槽7内时，可参照图1，四个弧形拉爪2之间的最小内径大于拉钉的最大外径。外扩圆槽7的边沿设置有圆弧角12，圆弧角12便于顶角25进出外扩圆槽7，减少移动过程中的干扰。

当数控机床工作时，拉钉、刀柄和刀具本体被固定在换刀机构内，此时，四个弧形拉爪2合拢，引导端24和顶角25同时对内弧贴面21形成支撑，内弧贴面21与拉钉外表面紧紧贴合，拉钉夹持并且锁死，此时拉钉和刀柄被包裹且为面接触，刀具夹持稳定。

当数控机床不工作时，刀具需要更换，此时，拉杆3伸出从而带动弧形拉爪2向下移动，弧形拉爪2移动中其顶角25伸入至外扩圆槽7的空间内，四个弧形拉爪2会张开，从而方便刀具的更换。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种换刀机构的安全防护装置，其特征在于：包括机床主轴（1），所述机床主轴（1）内部设置有贯通的轴向空间（6），所述轴向空间（6）内设有拉杆（3），所述机床主轴（1）的端部设置有用于刀柄固定的底套（4），所述底套（4）内侧开设有锥孔（5）且所述锥孔（5）与所述轴向空间（6）连通；

所述拉杆（3）朝向所述底套（4）的一端环形布设有多个弧形拉爪（2），所述弧形拉爪（2）中间端与所述拉杆（3）转动连接且其底部设置有贴合拉钉内侧的内弧贴面（21）；

所述底套（4）朝向所述机床主轴（1）的一端设置有外扩圆槽（7）以方便所述弧形拉爪（2）的端部可滑入至外扩圆槽（7）内。

2.根据权利要求1所述的一种换刀机构的安全防护装置，其特征在于：所述弧形拉爪（2）包括压头端（22）、转动端（23）和引导端（24），所述转动端（23）与所述拉杆（3）转动配合，所述压头端（22）的内侧设置有内弧贴面（21）且所述压头端（22）的外侧还设置有顶角（25）；

当拉钉被夹紧时，所述顶角（25）提供了推动压头端（22）紧贴拉钉的贴合力；

当拉钉被松开时，所述顶角（25）可伸入至所述外扩圆槽（7）的空间内。

3.根据权利要求2所述的一种换刀机构的安全防护装置，其特征在于：所述拉杆（3）的端部设置有外支持圈（8）和内支持圈（9），所述引导端（24）位于由所述外支持圈（8）和所述内支持圈（9）之间形成的环形槽内。

4.根据权利要求3所述的一种换刀机构的安全防护装置，其特征在于：所述转动端（23）内穿设有定位螺栓（10），所述定位螺栓（10）固定在所述外支持圈（8）的外壁上。

5.根据权利要求3所述的一种换刀机构的安全防护装置，其特征在于：所述外支持圈（8）周侧外壁呈弧面，所述内支持圈（9）的周侧外壁呈平面。

6.根据权利要求1所述的一种换刀机构的安全防护装置，其特征在于：当拉钉被夹紧时，所述引导端（24）和所述顶角（25）同时对内弧贴面（21）形成支撑。

7.根据权利要求1所述的一种换刀机构的安全防护装置，其特征在于：所述底套（4）与所述机床主轴（1）之间采用螺纹连接，所述底套（4）和所述机床主轴（1）之间设置有密封垫片（11）。

8.根据权利要求1所述的一种换刀机构的安全防护装置，其特征在于：所述外扩圆槽（7）的边沿设置有圆弧角（12）。

9.根据权利要求4所述的一种换刀机构的安全防护装置，其特征在于：所述外支持圈（8）与所述轴向空间（6）内壁之间间距在2-5mm。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的一种换刀机构的安全防护装置，其特征在于：所述弧形拉爪（2）为四个且呈环形分布。