[实用新型]超高速电主轴自动换刀装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及数控加工中心机床领域，特别涉及一种小型加工中心的超高速电主轴自动换刀装置及自动换刀方法。

背景技术

手机等消费类电子产品的轻金属结构件，大多采用小型加工中心快速切削成型，超高速电主轴换刀系统的刀具一般采用间隔套作为衬套，且刀刃直径不能大于间隔套，使得刀具应用受限，同时刀具、间隔套一起高速旋转时，间隔套容易飞出刀具，从而造成了电主轴的不平衡性，此外，带间隔套的刀具安装在刀座上，整个装配体的累计误差会增大，容易造成电主轴换刀不准，导致严重的撞机事故发生。

实用新型内容

本实用新型的目的是要提供一种超高速电主轴自动换刀装置，有效地解决了刀具应用多样性、电主轴运行稳定性以及换刀精度的问题。

根据本实用新型的一个方面，提供了超高速电主轴自动换刀装置，包括电主轴、卡钳和卡钳安装座，卡钳能够夹紧刀具，并安装于卡钳安装座内，电主轴用于与刀具可拆式连接，并从卡钳的侧方将刀具移入或移出。

其有益效果是：电主轴换刀时，在加工中心坐标移动过程中，电主轴移动至卡钳处，并将刀具推入卡钳内夹紧，然后电主轴轴向移动使其与刀具分离，完成卸刀。同时电主轴移动至下一卡钳处，刀具轴向装入电主轴，完成装刀。然后将电主轴侧向移出卡钳，完成换刀。整个换刀过程，电主轴装、卸刀具都从卡钳的侧方完成，对于刀具的刀刃直径没有任何限制，刀具没有任何形式的间隔套，减少了叠加环节，从而换刀精准、刀具应用种类多，更换刀具的电主轴运行稳定。

在一些实施方式中，卡钳由两个弹性夹爪和一个定位座组成，定位座固定于卡钳安装座，定位座的两侧分别设有一个弹性夹爪。

其有益效果是：刀具夹持于两个弹性夹爪之间，利用弹性夹爪的弹性及其回弹记忆性，可以对刀具进行夹紧和精确定位。

在一些实施方式中，弹性夹爪的夹持端由夹持圆弧部、弹性入口部和导向开口部组成，夹持圆弧部用于夹紧刀具，弹性入口部与夹持圆弧部相接，导向开口部与弹性入口部相接。

其有益效果是：刀具从导向开口部推入，利用弹性入口部的弹性及其回弹记忆性，将刀具的刀柄夹紧于夹持圆弧部，由于夹持圆弧部可以四点夹持刀柄，从而保证了刀具夹持的位置度和所需的夹持力。

在一些实施方式中，电主轴包括主轴主体、拉刀气缸、拉刀杆、弹簧和弹簧夹刀夹头，主轴主体内设有拉刀气缸，拉刀杆的一端安装于拉刀气缸内，并沿拉刀气缸运动，弹簧套于拉刀杆，弹簧的一端压紧于拉刀气缸，弹簧的另一端压紧于拉刀杆，拉刀杆的另一端弹性连接于弹簧夹刀夹头，弹簧夹刀夹头能够弹性夹紧每个刀具。

其有益效果是：电主轴采用直连式刀柄，实现直连式自动换刀，克服了采用ISO、BT标准型刀柄或HSK、KM型高速刀柄需要两次装夹和定位的间隔夹刀方式，所造成的电主轴不平衡性及系统刚度降低的不足，还克服了ISO、BT标准型刀柄或HSK、KM型高速刀柄与主轴采用锥孔或锥孔加端面配合，切削及切削液容易积聚在配合锥面上，影响配合精度的缺点。

在一些实施方式中，弹簧夹刀夹头设有导向坡口。

其有益效果是：导向坡口的设置，起到刀具装入电主轴的导向作用。

在一些实施方式中，拉刀杆设有状态传感器。

其有益效果是：状态传感器可以识别电主轴上弹簧夹刀夹头的夹刀和松刀状态，有利于电主轴准确地进行装刀和卸刀。

在一些实施方式中，每个卡钳安装有吹气杆。

其有益效果是：换刀时，电主轴移动至卡钳处，吹气杆对电主轴上刀具所带切屑和切削液体进行清洁吹气，使得电主轴卸刀、装刀过程准确。

在一些实施方式中，超高速电主轴自动换刀装置还包括换刀检查器，换刀检查器设于卡钳安装座的一侧。

其有益效果是：能检查电主轴装、卸刀是否成功，检查换刀成功后，机床开始下一步的工作。

在一些实施方式中，超高速电主轴自动换刀装置还包括刀具长度测量器，刀具长度测量器安装于换刀检查器。

其有益效果是：装刀并移动至刀具长度测量器进行刀具长度测量，为下一步切削加工做好数据测量准备。

其中，本实用新型超高速电主轴自动换刀装置的换刀方法，包括步骤为：

电主轴移动至卡钳的前端，吹气杆开始吹气清洁，将刀具推入卡钳夹紧；

电主轴上的弹簧夹刀夹头松刀，向上轴向移动，直至脱离刀具，并移动至换刀检查器进行换刀逻辑检查；

检查换刀成功后，电主轴上的弹簧夹刀夹头保持松刀状态，电主轴移动至下一卡钳的上端，向下轴向移动，刀具卡入弹簧夹刀夹头内完成夹刀；