一種便于更換切割刀具的機(jī)械加工用數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)

萬(wàn)志強(qiáng)，王江平，張青，劉丹

（1.安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院；2.蕪湖工望機(jī)械科技有限公司，安徽 蕪湖 241000）

機(jī)械加工是改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、位置和性質(zhì)等，使其成為成品或者半成品的過(guò)程，按加工方式上的差別可分為切削加工和壓力加工，在進(jìn)行機(jī)械加工的切削加工時(shí)常常會(huì)使用切割數(shù)控機(jī)床，利用切割數(shù)控機(jī)床快速便捷的對(duì)工件進(jìn)行切割。但是，現(xiàn)有的機(jī)械加工用數(shù)控機(jī)床在使用的過(guò)程中仍存在不足之處，不能方便的對(duì)切割刀具進(jìn)行拆卸更換，使用的便利性較低，不便于對(duì)切割刀具進(jìn)行維護(hù)，且在加工過(guò)程中出現(xiàn)切割刀具故障時(shí)，不能快速的對(duì)刀具進(jìn)行更新，影響后續(xù)的加工效率。本設(shè)計(jì)目的在于提供一種便于更換切割刀具的機(jī)械加工用數(shù)控機(jī)床，以解決以上提出的目前市場(chǎng)上現(xiàn)有的機(jī)械加工用數(shù)控機(jī)床不能方便的對(duì)切割刀具進(jìn)行拆卸更換，在加工過(guò)程中出現(xiàn)切割刀具故障時(shí)，不能快速的對(duì)刀具進(jìn)行更新的問(wèn)題。

1 技術(shù)設(shè)計(jì)方案

一種便于更換切割刀具的機(jī)械加工用數(shù)控機(jī)床，包括工作臺(tái)、電機(jī)和液壓缸，工作臺(tái)的內(nèi)部軸承連接有轉(zhuǎn)桿，且轉(zhuǎn)桿的外側(cè)鍵連接有半齒輪，電機(jī)的輸出端與轉(zhuǎn)桿的下端連接，半齒輪的右方嚙合連接有全齒輪，且全齒輪鍵連接在刀架下端的外側(cè)，刀架軸承連接在工作臺(tái)的上方，且刀架上方的外側(cè)安裝有安裝架，安裝架的內(nèi)部設(shè)置有切割刀具本體。該便于更換切割刀具的機(jī)械加工用數(shù)控機(jī)床利用齒塊實(shí)現(xiàn)切割刀具本體和調(diào)節(jié)齒輪之間的聯(lián)動(dòng)，并利用絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)調(diào)節(jié)桿移動(dòng)，調(diào)節(jié)棘爪和棘齒之間的位置，利用棘爪和棘齒對(duì)調(diào)節(jié)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行限定，從而對(duì)切割刀具本體進(jìn)行鎖定，快速的實(shí)現(xiàn)切割刀具本體的拆卸和安裝。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，便于更換切割刀具的機(jī)械加工用數(shù)控機(jī)床具有的優(yōu)點(diǎn)是：（1）利用齒塊實(shí)現(xiàn)切割刀具本體和調(diào)節(jié)齒輪之間的聯(lián)動(dòng)，并利用絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)調(diào)節(jié)桿移動(dòng)，調(diào)節(jié)棘爪和棘齒之間的位置，利用棘爪和棘齒對(duì)調(diào)節(jié)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行限定，從而對(duì)切割刀具本體進(jìn)行鎖定，快速的實(shí)現(xiàn)切割刀具本體的拆卸和安裝。（2）半齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)全齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)1/4，從而控制刀架轉(zhuǎn)動(dòng)1/4 面，對(duì)不同方位的安裝架的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而對(duì)切割刀具本體進(jìn)行更新，此設(shè)計(jì)不會(huì)影響數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行，且可方便的對(duì)切割刀具本體進(jìn)行更換。

2 實(shí)例說(shuō)明

一種便于更換切割刀具的機(jī)械加工用數(shù)控機(jī)床，如圖1 所示：包括工作臺(tái)1、轉(zhuǎn)桿2、半齒輪3、電機(jī)4、全齒輪5、刀架6、調(diào)節(jié)桿7、安裝架8、滑塊801、壓縮彈簧802、卡座803、絲桿9、齒塊10、卡塊11、液壓缸12、切割刀具本體13、調(diào)節(jié)齒輪14、棘齒15、棘爪16、轉(zhuǎn)軸17 和渦旋彈簧18，工作臺(tái)1 的內(nèi)部軸承連接有轉(zhuǎn)桿2，且轉(zhuǎn)桿2 的外側(cè)鍵連接有半齒輪3，電機(jī)4 的輸出端與轉(zhuǎn)桿2 的下端連接，半齒輪3 的右方嚙合連接有全齒輪5，且全齒輪5 鍵連接在刀架6 下端的外側(cè)，刀架6 軸承連接在工作臺(tái)1 的上方，且刀架6 上方的外側(cè)安裝有安裝架8，安裝架8 的內(nèi)部設(shè)置有切割刀具本體13，且切割刀具本體13 的外側(cè)安裝有齒塊10，齒塊10 的外側(cè)嚙合連接有調(diào)節(jié)齒輪14，且調(diào)節(jié)齒輪14 的內(nèi)側(cè)連接有棘齒15，棘齒15 的外側(cè)貼合設(shè)置有棘爪16，且棘爪16焊接連接在轉(zhuǎn)軸17 的外側(cè)，轉(zhuǎn)軸17 通過(guò)渦旋彈簧18 與調(diào)節(jié)桿7 連接，調(diào)節(jié)桿7 的內(nèi)部螺紋連接有絲桿9，且絲桿9 軸承連接在安裝架8 上，液壓缸12 螺栓固定在工作臺(tái)1 的上方，且液壓缸12 的下端安裝有卡塊11。

圖1 一種便于更換切割刀具的機(jī)械加工用數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)示意圖

半齒輪3 和全齒輪5 的大小相同，且半齒輪3 的齒數(shù)是全齒輪5 齒數(shù)的1/4，此設(shè)計(jì)可帶動(dòng)刀架6 一次轉(zhuǎn)動(dòng)1/4 面，方便快速的對(duì)安裝架8 的位置進(jìn)行更換。

圖3 安裝架和切割刀具本體連接處結(jié)構(gòu)示意圖

刀架6 與工作臺(tái)1 構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，且刀架6 的俯剖面為圓形結(jié)構(gòu)，并且刀架6 的外側(cè)等角度的分布有安裝架8，此設(shè)計(jì)可穩(wěn)定的控制刀架6 轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)不同方位的安裝架8 的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)。

安裝架8 包括滑塊801、壓縮彈簧802 和卡座803，且安裝架8 的外端固定安裝有滑塊801，并且滑塊801 的下側(cè)連接有壓縮彈簧802，同時(shí)安裝架8 的上側(cè)焊接連接有卡座803，此設(shè)計(jì)可控制安裝架8 上下往復(fù)移動(dòng)，從而控制切割刀具本體13 上下往復(fù)移動(dòng)，利用切割刀具本體13 對(duì)工件進(jìn)行切割。

滑塊801 的俯剖面為“工”字形結(jié)構(gòu)，且滑塊801通過(guò)壓縮彈簧802 與刀架6 構(gòu)成彈性結(jié)構(gòu)，此設(shè)計(jì)可保證安裝架8 穩(wěn)定的豎直移動(dòng)，避免安裝架8 與刀架6 脫離連接。

圖6 半齒輪和全齒輪連接處結(jié)構(gòu)示意圖

齒塊10 等間距的分布在切割刀具本體13 和調(diào)節(jié)齒輪14 的連接處，且調(diào)節(jié)齒輪14 的中心線與調(diào)節(jié)桿7 的中心線相互重合，并且調(diào)節(jié)桿7 的俯剖面為“T”形結(jié)構(gòu)，同時(shí)調(diào)節(jié)桿7 與安裝架8 為滑動(dòng)連接，此設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)切割刀具本體13 和調(diào)節(jié)齒輪14 之間的聯(lián)動(dòng)，通過(guò)鎖定調(diào)節(jié)齒輪14 便可鎖定切割刀具本體13。

3 工作原理

在使用該便于更換切割刀具的機(jī)械加工用數(shù)控機(jī)床時(shí)，首先，使用者先將圖1 所示的整個(gè)裝置平穩(wěn)的放置到工作區(qū)域內(nèi)，利用數(shù)控機(jī)床對(duì)工件進(jìn)行切割，若在加工過(guò)程中，切割刀具本體13 出現(xiàn)損害需要對(duì)切割刀具本體13 進(jìn)行更新時(shí)，將液壓缸12 打開(kāi)，液壓缸12 控制卡塊11 上移，解除卡塊11 與卡座803 的連接，便可將電機(jī)4 外接電源，控制電機(jī)4 帶動(dòng)轉(zhuǎn)桿2 轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)桿2 帶動(dòng)半齒輪3 轉(zhuǎn)動(dòng)，半齒輪3 帶動(dòng)全齒輪5 轉(zhuǎn)動(dòng)1/4，新的安裝架8 上的完整的切割刀具本體13 移動(dòng)到切割區(qū)，停止電機(jī)4 的工作，并控制液壓缸12 帶動(dòng)卡塊11 下移，將卡塊11 卡進(jìn)對(duì)應(yīng)位置的卡座803 內(nèi)，需要對(duì)工件進(jìn)行切割時(shí)，便可持續(xù)控制液壓缸12 帶動(dòng)卡塊11 下移，同步推動(dòng)安裝架8 下移，結(jié)合圖2 所示，安裝架8 通過(guò)“工”字形的滑塊801 在刀架6 內(nèi)豎直移動(dòng)，并對(duì)壓縮彈簧802進(jìn)行擠壓，使得壓縮彈簧802 開(kāi)始蓄力，而安裝架8 帶動(dòng)切割刀具本體13 下移對(duì)工件進(jìn)行切割，切割之后，控制液壓缸12 帶動(dòng)卡塊11 連同卡座803 和安裝架8 上移，此時(shí)壓縮彈簧802 也同步推動(dòng)安裝架8 上移復(fù)位，帶動(dòng)切割刀具本體13 上移，根據(jù)上述步驟，控制切割刀具本體13 上下運(yùn)動(dòng)對(duì)工件進(jìn)行切割。

圖2 刀架結(jié)構(gòu)示意圖

而工作人員可對(duì)磨損的切割刀具本體13 拆卸，根據(jù)圖5 所示，轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿9，絲桿9 帶動(dòng)外側(cè)螺紋連接的調(diào)節(jié)桿7 后移，調(diào)節(jié)桿7 的俯剖面為“T”形結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)桿7后端左右兩側(cè)的凸出部分在安裝架8 內(nèi)滑動(dòng)，保證調(diào)節(jié)桿7 穩(wěn)定水平后移，調(diào)節(jié)桿7 帶動(dòng)棘爪16 后移，結(jié)合圖4 所示，解除棘爪16 對(duì)棘齒15 的卡合，此時(shí)便可將切割刀具本體13 拉出，接著反向轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿9，絲桿9 帶動(dòng)調(diào)節(jié)桿7 前移，將棘爪16 復(fù)位與棘齒15 卡合，此時(shí)便可將新的切割刀具本體13 從下向上推入安裝架8，切割刀具本體13 左側(cè)的齒塊10 帶動(dòng)嚙合連接的調(diào)節(jié)齒輪14 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)節(jié)齒輪14 內(nèi)側(cè)安裝的棘齒15 便可撥動(dòng)棘爪16 通過(guò)轉(zhuǎn)軸17 轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸17 端部的渦旋彈簧18 同步轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行蓄力，使得切割刀具本體13 順利上移，安裝完畢之后，同時(shí)切割刀具本體13 的移動(dòng)，從而停止調(diào)節(jié)齒輪14 的轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)渦旋彈簧18 帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸17 反轉(zhuǎn)復(fù)位，從而帶動(dòng)棘爪16 反轉(zhuǎn)復(fù)位，利用棘爪16 對(duì)棘齒15 進(jìn)行鎖定限位，從而穩(wěn)固的完成切割刀具本體13 的安裝。

圖4 圖3 中的A 處放大結(jié)構(gòu)示意圖

圖5 安裝架結(jié)構(gòu)示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

所設(shè)計(jì)的一種便于更換切割刀具的機(jī)械加工用數(shù)控機(jī)床利用齒塊實(shí)現(xiàn)切割刀具本體和調(diào)節(jié)齒輪之間的聯(lián)動(dòng)，可以解決目前市場(chǎng)上現(xiàn)有的機(jī)械加工用數(shù)控機(jī)床不能方便的對(duì)切割刀具進(jìn)行拆卸更換，在加工過(guò)程中出現(xiàn)切割刀具故障時(shí)，不能快速的對(duì)刀具進(jìn)行更新的問(wèn)題。該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。