一种换刀装置及具有该换刀装置的机床
技术领域
本发明涉及一种换刀装置及具有该换刀装置的机床。
背景技术
在加工过程中，通常需要加工各种不同大小、种类的孔，例如螺纹孔、通孔等，在加工不同孔时，需要更换不同的刀具，例如钻头、铣刀、丝锥等等。因而，如何方便、快速的更换刀具，对提高生产加工效率、实现自动化等有着重大的意义。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种换刀装置及具有该换刀装置的机床，该换刀装置能够方便地更换刀具。
为实现上述发明目的，一方面，本发明提出了一种换刀装置，其包括传动轴和由所述传动轴带动旋转的刀具组件，所述换刀装置还包括连接于所述传动轴和所述刀具组件之间的连接机构，所述刀具组件包括夹头和与所述夹头相连的刀具，所述传动轴和所述夹头上分别开设有相对应的第一滚珠孔和第二滚珠孔，所述连接机构包括滚珠和活动设置的阶梯轴，所述阶梯轴包括第二轴和直径小于所述第二轴的第三轴，当所述第二轴与所述滚珠接触时，所述滚珠位于所述第一滚珠孔和所述第二滚珠孔之间；当所述第三轴与所述滚珠接触时，所述滚珠位于所述第一滚珠孔或第二滚珠孔内。
进一步地，所述传动轴设置有配接头，所述夹头开设有与所述配接头配接的配接孔，所述第一滚珠孔开设于所述配接头的侧壁上，所述第二滚珠孔开设于所述配接孔的孔壁上。
进一步地，所述滚珠设置于所述第一滚珠孔内，所述第二滚珠孔的直径小于所述滚珠的直径。
进一步地，所述阶梯轴滑动配接在所述传动轴内，所述传动轴开设有限位长孔，所述阶梯轴设置有配接在所述限位长孔内的滑动件。
进一步地，所述连接机构还包括套设在所述传动轴外部的换刀板，所述换刀板与所述滑动件相连。
进一步地，所述连接机构还包括设置于所述传动轴内的弹簧，所述弹簧与所述阶梯轴上端相抵并施加驱动所述阶梯轴向下移动的力。
另一方面，本发明提出了一种机床，所述机床包括如上所述的换刀装置。
进一步地，所述的机床还包括机架以及均安装于所述机架上的换刀平台和三轴滑台，所述三轴滑台位于所述换刀平台上方，所述换刀装置安装于所述三轴滑台上，由所述三轴滑台驱动移动。
进一步地，所述换刀平台包括顶板、安装在所述顶板上的多个刀具座、滑动配接在所述顶板上的顶杆以及驱动所述顶杆升降的直线驱动装置，当所述刀具组件移动至所述刀具座内后，所述顶杆能够顶升所述换刀板。
进一步地，所述换刀平台还包括位于所述顶板下方的下板、连接在所述顶板和所述下板之间的顶杆板，所述顶杆安装于所述顶杆板上，所述直线驱动装置驱动所述顶杆板升降。
相比于现有技术，本发明的优点在于：
1.本发明的换刀装置在传动轴和刀具夹头上分别设置有对应的第一滚珠孔和第二滚珠孔，第一滚珠孔或者第二滚珠孔内设置有滚珠，可通过移动阶梯轴使滚珠移动至第一滚珠孔和第二滚珠孔之间，从而完成刀具夹头和传动轴的固定，也可以通过移动阶梯轴使滚珠松开，从而使得刀具夹头能够方便的从传动轴上卸下，只需通过移动阶梯轴即可方便的更换刀具，操作十分简便，大大提高了换刀效率，不仅方便了手动换刀，同时有利于实现换刀的自动化；
2.本发明的换刀装置设置有套设在传动轴外部的换刀板，通过移动换刀板即可驱动阶梯轴移动，使用更为方便；
3.本发明的机床设置有换刀平台，能够通过顶升顶杆驱动换刀板升降实现自动换刀，有力的提高了换刀的效率。
附图说明
图1是本发明的换刀装置的结构示意图。
图2是本发明的换刀装置的剖面示意图。
图3是图2中I部的放大图。
图4是本发明中传动轴的结构示意图。
图5是本发明中夹头的结构示意图。
图6是本发明的机床的结构示意图。
图7是本发明中阀块的结构示意图。
图8是本发明中换刀平台的主视图。
图9是本发明中刀具座的结构示意图。
图10是本发明中刀具组件与刀具座的连接示意图。
图11是换刀时换刀装置与换刀平台的位置示意图。
具体实施方式
以下结合较佳实施例及其附图对本发明技术方案作进一步非限制性的详细说明。
如图1和图2所示，对应于本发明一种较佳实施例的换刀装置，其包括传动轴1、刀具组件2以及连接传动轴1和刀具组件2的连接机构3，连接机构3用于实现刀具组件2和传动轴1的连接与脱离，传动轴1可通过电机或者气动马达等旋转驱动装置相连，由旋转驱动装置驱动旋转，并将旋转运动传递至刀具组件2。
刀具组件2包括夹头20和与夹头20相连的刀具21。传动轴1至少下端部呈中空的管状，即传动轴1开设有内孔11。传动轴1还设置有凸出至内孔11内的固定件10，固定件10可以是与传动轴1一体成型的，也可以是连接在内孔11内的独立的零部件，本实施例中，固定件10通过螺接的方式连接在传动轴1的内孔11内。
连接机构3还包括滑动配接在内孔11内的阶梯轴30，如图3所示，阶梯轴30包括与内孔11配接的第一轴300、与第一轴300相连的第二轴301和与第二轴301相连的第三轴302，第一轴300、第二轴301和第三轴302的直径依次减小，相邻两轴之间通过锥面过渡。在固定件10和第一轴300之间还设置有弹簧12，弹簧12用于驱动阶梯轴30向下移动，保持刀具组件2的锁定。
传动轴1两侧开设有限位长孔13，阶梯轴30上设置有滑动配接在两个限位长孔13内的滑动件31，本实施例中，滑动件31为沿径向穿设在阶梯轴30上的销轴。进一步参考图4和图5，传动轴1下端设置有配接头14，配接头14的截面形状是异形的(指非圆形的形状)，具体的，本实施例中配接头14的截面呈正六边形；在夹头20上开设有与配接头14适配的配接孔200，配接头14插设在配接孔200内，由于配接头14是非圆形的，因此配接头14和夹头20不会相对转动。
在配接头14的侧壁140上开设有水平设置的第一滚珠孔141，在配接孔200的孔壁201上开设有与第一滚珠孔141对应的第二滚珠孔202。夹头20设置有限位凸台203，配接孔200开设在限位凸台203上，配接头14由限位凸台203定位后，第一滚珠孔141与第二滚珠孔202对准。第一滚珠孔141内设置有滚珠32，第二滚珠孔202的直径小于滚珠32的直径，因而，滚珠32不会完全进入第二滚珠孔202内，而仅仅是部分进入，当阶梯轴30的第二轴301与滚珠32相抵时，滚珠32部分位于第一滚珠孔141内，此时，传动轴1和夹头20相对固定。当向上移动阶梯轴30，使第二轴301与滚珠32脱离接触后，滚珠32可自由滑动至第一滚珠孔141内，传动轴1就能够和夹头20相互脱离，此时，刀具组件2就可以方便的更换。第三轴302与配接头14侧壁之间的距离小于滚珠32的直径，以防止滚珠32从第三轴302和配接头14之间的间隙脱离第一滚珠孔141。
滚珠32主要的作用在于防止夹头20相对传动轴1上下移动，同时也能够起到一定的传递扭力的作用，但是，扭力主要通过配接头14和配接孔200相贴合的侧面予以传递，因而，上述结构能够传递很大的扭力，而不受到滚珠32尺寸、位置等因素的限制。
向上移动阶梯轴30的操作可以通过向上移动滑动件31来完成，如图和图2所示，在传动轴1外部还套设有换刀板33，换刀板33与滑动件31相连，通过移动换刀板33即可移动阶梯轴30实现刀具组件2的拆卸，使用更为方便。
可以理解的是，虽然本实施例中传动轴1插设在夹头20内，但是这不是必须的，配接头14和配接孔200的位置是可以互换的，即将配接头14设置在夹头20上，而将配接孔200开设在传动轴1底部，相应的，阶梯轴30和弹簧12的位置也可以进行适当的调整，同样可以实现刀具组件2和传动轴1的可拆卸连接。
参考图6，图6示出了一种具有上述换刀装置的机床，在图6中，换刀装置的旋转驱动装置4(本实施例中，旋转驱动装置4为电机)和传动轴1之间连接有传动组件41，传动组件41用于将旋转驱动装置4的动力妥善的传递至传动轴1，其结构可以是多样的。
机床包括机架5、安装在机架5上的换刀平台6以及安装在机架5上的三轴滑台7。
换刀装置通过安装架40安装在三轴滑台7上，可以由三轴滑台7带动做X、Y、Z三个轴线方向的运动。在三轴滑台7的下方设置有夹具台70，待清丝的加工件71固定在夹具台70上，本实施例中，如图7所示，加工件71为阀块，其表面需开设多个大小不同的螺纹孔72，需要使用不同大小的丝锥对螺纹孔72清丝，三轴滑台7通过系统预设坐标位置将刀具21移动至指定孔位处清丝，清丝完成后，需要自动更换刀具对另一螺纹孔72清丝。
如图8所示，换刀平台6包括顶板60、下板61、连接在顶板60和下板61之间的连接柱62、滑动配接在连接柱62上的顶杆板63、跟随顶杆板63运动的顶杆64以及驱动顶杆板63做升降运动的直线驱动装置65。
机架5包括位于三轴滑台7下方的台面50，顶板60通过连接杆66固定在台面50上。顶板60上安装有多个刀具座67。如图9所示，本实施例中，夹头20的的外形为正六边形，刀具座67开设有与夹头20的外形适配的安装孔670以及供刀具21穿过的通孔671，参考图10，在顶板60上还能够设置与通孔671对应的第一避让孔600，以避让刀具21；对于更长的刀具，在顶杆板63上也可以设置第二避让孔630予以避让。
在连接柱62上滑动配接有直线轴承68，顶杆板63与直线轴承68相连，从而使得顶杆板63能够沿着连接柱62上下滑动。在顶板60上开设有位于刀具座67外部的导向孔601，顶杆64穿设在导向孔601内，能够沿着导向孔601滑动，顶杆64的底部与顶杆板63相抵或者通过螺栓固定在顶杆板63上，从而能够随着顶杆板63上下移动。
直线驱动装置65固定在下板61上，其设置有一能够伸缩的驱动轴，驱动轴可以通过气动或者电动等方式驱动伸缩，优选的，直线驱动装置65为气缸。驱动轴通过浮动接头651与顶杆板63相连，能够驱动顶杆板63做升降运动。
如图8所示，在顶杆板63上还设置有氮气弹簧69，氮气弹簧69朝向顶板60设置，当顶杆板63向上运动时，氮气弹簧69能够与顶板60相抵，起到缓冲的作用，防止直接撞击造成的损坏。
需要换刀时，如图11所示，先通过三轴滑台7将换刀装置移动至空的刀具座67正上方并将刀具组件2插入至刀具座67内，然后通过直线驱动装置65驱动顶杆64上升，使顶杆64与换刀板33接触并向上顶升换刀板33，使得刀具组件2与传动轴1脱离，此时，刀具组件2即被转移至刀具库67内；然后，三轴滑台7将传动轴1移动至装有刀具组件2’的刀具座67’正上方并将传动轴1插入刀具组件2’的夹头20内，使第一滚珠孔141和第二滚珠孔202对准，在直线驱动组件65驱动顶杆64下降后，滚珠32即可被阶梯轴3推动至第一滚珠孔141和第二滚珠孔202之间，实现刀具组件2与传动轴1的相对固定。
本发明至少包括如下优点：
1.本发明的换刀装置在传动轴和刀具夹头上分别设置有对应的第一滚珠孔和第二滚珠孔，第一滚珠孔或者第二滚珠孔内设置有滚珠，可通过移动阶梯轴使滚珠移动至第一滚珠孔和第二滚珠孔之间，从而完成刀具夹头和传动轴的固定，也可以通过移动阶梯轴使滚珠松开，从而使得刀具夹头能够方便的从传动轴上卸下，只需通过移动阶梯轴即可方便的更换刀具，操作十分简便，大大提高了换刀效率，不仅方便了手动换刀，同时有利于实现换刀的自动化；
2.本发明的换刀装置设置有套设在传动轴外部的换刀板，通过移动换刀板即可驱动阶梯轴移动，使用更为方便；
3.本发明的机床设置有换刀平台，能够通过顶升顶杆驱动换刀板升降实现自动换刀，有力的提高了换刀的效率。
需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
