一种刀具液压机械夹紧头及自动液压换刀装置

摘要

本发明公开的刀具液压机械夹紧头，包括：一安装在平旋盘的滑块上的刀座，该刀座内具有用以安装刀杆夹紧部件的安装孔和与安装孔以及外界连通的加压油孔；一安装在所述刀座安装孔内的刀杆夹紧部件，刀杆夹紧部件与刀座内的安装孔之间具有一液压油池，液压油池与加压油孔连通，当液压油池内的液压油压力发生变换时，刀杆夹紧部件依靠液压油池内的液压油压力的改变而动作，实现夹紧与松开刀杆功能；加压油孔与液压油池连通，其在加压油孔与外界连通的孔口上安装有一依靠液压力而驱动的加压元件，该加压元件具有单向阀功能。本发明能在平旋盘上使用，具有定位精度高、自动加压增压功能，尤其是能实现自动快速换刀，使零件加工实现自动化。

权利要求

1.刀具液压机械夹紧头，包括：

一安装在平旋盘的滑块上的刀座，该刀座内具有用以安装刀杆夹紧部件的安装孔和与所述安装孔以及外界连通的加压油孔；

一安装在所述刀座安装孔内的刀杆夹紧部件，所述刀杆夹紧部件与所述刀座内的安装孔之间具有一液压油池，所述液压油池与所述加压油孔连通，当所述液压油池内的液压油体积发生变换时，所述刀杆夹紧部件依靠液压油池内的液压油体积的改变而动作，实现夹紧与松开刀杆功能；所述加压油孔与所述液压油池连通，其特征在于，在所述加压油孔与外界连通的孔口上安装有一依靠液压力而驱动的加压元件，该加压元件具有单向阀功能；

所述加压油孔与外界连通的孔口位置开设有一加压元件安装孔，所述加压元件至少有一部分是安装在所述加压元件安装孔内；

所述加压元件包括一安装在所述加压元件安装孔内的加压油缸和滑动配置在所述加压油缸的活塞腔内的加压隔离活塞，所述加压隔离活塞内侧的活塞腔与所述加压油孔连通，加压隔离活塞外侧的活塞腔与外界连通；在所述加压隔离活塞外侧的活塞腔与外界连通处安装有一具有单向阀功能的加压接头，该加压接头构成所述加压元件的一部分。

2.如权利要求1所述的刀具液压机械夹紧头，其特征在于，在所述刀座内设置有一与所述液压油池和外界连通的调压油孔，在所述调压油孔与外界连通的孔口上安装有一调压元件。

3.如权利要求2所述的刀具液压机械夹紧头，其特征在于，所述调压油孔与外界连通的孔口位置开设有一调压元件安装孔，所述调压元件至少有一部分是安装在所述调压元件安装孔内。

4.如权利要求2所述的刀具液压机械夹紧头，其特征在于，所述调压元件包括一安装在所述调压元件安装孔内的调压油缸和滑动配置在所述调压油缸的活塞腔内的调压隔离活塞以及驱动所述调压隔离活塞移动的调压螺钉，所述调压隔离活塞内侧的活塞腔与所述调压油孔连通，所述调压螺钉的内端与所述调压隔离活塞的外侧接触。

5.如权利要求1所述的刀具液压机械夹紧头，其特征在于，所述刀杆 夹紧部件为一涨紧刀套，所述涨紧刀套通过一压盖安装在所述刀座的安装孔内，所述涨紧刀套的外环面上设置有一段环向涨紧槽，在所述环向涨紧槽内安装一护套，所述护套与所述刀座内的安装孔之间构成所述的液压油池；在所述涨紧刀套内设置有一直柄刀杆孔，刀杆的直柄部分插入所述直柄刀杆孔中并被所述涨紧刀套夹紧。

6.如权利要求1所述的刀具液压机械夹紧头，其特征在于，所述刀杆夹紧部件包括一滑动配置在所述刀座的安装孔中的活塞和一安装所述刀座上将所述安装孔靠近平旋盘的滑块一端封闭的端盖，所述活塞面向所述端盖的那一面与所述端盖之间的空腔构成所述的液压油池；所述刀杆夹紧部件还包括安装在所述刀座远离平旋盘的那一端上锥形刀座体和固定在所述活塞上的拉杆以及套在所述拉杆上的拉爪，所述锥形刀座体具有一内延伸段和一外延伸段，所述内延伸段的外径小于所述安装孔的内径，在所述内延伸段中开设有一拉爪容置孔，在所述外延伸段中开设有一锥形刀柄孔，所述拉爪容置孔与所述锥形刀柄孔通过一扩径孔连通，该扩径孔的内径大于所述拉爪容置孔的内径；所述锥形刀座体在所述内延伸段的根部设置有一径向端面；所述拉爪放置在所述拉爪容置孔中，该拉爪向外张开的爪部落入到所述的扩径孔中；所述刀杆夹紧部件还包括套在所述锥形刀座体的内延伸段上的弹性元件，所述弹性元件的两端分别与所述锥形刀座体上的径向端面和所述活塞面向锥形刀座体的那一面。

7.如权利要求6所述的刀具液压机械夹紧头，其特征在于，所述弹性元件为多组叠加的蝶形弹簧。

8.自动液压换刀装置，包括权利要求1至7所述的刀具液压机械夹紧头和移动刀库，其特征在于还包括：

一安装在所述移动刀库上的增压油缸，所述增压油缸与机床上的液压系统连接；

一滑动安装在所述移动刀库上的注油接头，所述注油接头在处于换刀位置时，通过一直线运动机构驱动而与所述刀具液压机械夹紧头上的加压接头以公母方式实现对接，在换刀结束后，所述注油接头通过所述直线运动机构驱动而从所述加压接头中退出；所述注油接头与所述增压油缸通过油管连接。

说明书

一种刀具液压机械夹紧头及自动液压换刀装置

技术领域

[0001] 本发明涉及机械加工设备技术领域，特别涉及能够实现自动换刀的刀具液压机械夹紧头及自动液压换刀装置。

背景技术

[0002] 目前已经公开了许多类型用于牢固固定刀具的夹盘。在这些夹盘有一种所谓液压夹盘，该液压夹盘包括一个用于夹紧刀具柄部的可变形圆柱体中心钻孔。一个沟槽径向间隔地围绕上述钻孔延伸并填充有例如油等不可压缩的介质。该夹盘在沟槽和钻孔之间的部分构成一个可沿径向变形的套管。一个加压元件例如螺杆（即螺纹柱塞）与上述油连通以便在推进螺杆时对油施加压力。由于加压的油，上述套管以一种减小其有效直径即减小上述钻孔内壁的有效内径的方式而变形，由此上述壁夹住上述刀具柄部。当收回螺杆而使油减压时，上述套管恢复到其原始形状以便释放刀具柄部，例如美国专利4,387,906；4,677,792和5,127,780以及中国专利CN1344191、CN1347353、CN1668407、CN1033763、CN1245453、CN1849189、CN1942275、CN2912868、CN101157144、CN201108970、CN201728553、CN202356945。

[0003] 上述专利虽然公开了各种采用液压方式固定刀具方式，但是其给油加压或减压的方法基本上都是采用人工来调节螺塞、螺杆或活塞的位置来实现的，因此上述专利公开的技术方案基本都没有实现液压夹头自动换刀的功能，因此无法实现自动换刀，因而无法应用于一些具有多维运动的自动加工设备，例如具有平旋盘的自动加工设备中。再者采用人工操作方式效率也低下。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题之一在于针对现有用于牢固固定刀具的夹盘所存在的无法自动换刀的技术问题而提供一种刀具液压机械夹紧头。

[0005] 本发明所要解决的技术问题之二在于提供一种使用上述刀具液压机械夹紧头的自动液压换刀装置。

[0006] 作为本发明第一方面的刀具液压机械夹紧头，包括：

[0007] 一安装在平旋盘的滑块上的刀座，该刀座内具有用以安装刀杆夹紧部件的安装孔和与所述安装孔以及外界连通的加压油孔；

[0008] 一安装在所述刀座安装孔内的刀杆夹紧部件，；所述刀杆夹紧部件与所述刀座内的安装孔之间具有一液压油池，所述液压油池与所述加压油孔连通，当所述液压油池内的液压油压力发生变换时，所述刀杆夹紧部件依靠液压油池内的液压油压力的改变而动作，实现夹紧与松开刀杆功能；所述加压油孔与所述液压油池连通，其特征在于，[0009] 在所述加压油孔与外界连通的孔口上安装有一依靠液压力而驱动的加压元件，该加压元件具有单向阀功能。

[0010] 在本发明的一个优选实施例中，所述加压油孔与外界连通的孔口位置开设有一加压元件安装孔，所述加压元件至少有一部分是安装在所述加压元件安装孔内。

[0011] 在本发明的一个优选实施例中，所述加压元件包括一安装在所述加压元件安装孔内的加压油缸和滑动配置在所述加压油缸的活塞腔内的加压隔离活塞，所述加压隔离活塞内侧的活塞腔与所述加压油孔连通，加压隔离活塞外侧的活塞腔与外界连通；在所述加压隔离活塞外侧的活塞腔与外界连通处安装有一具有单向阀功能的加压接头，该加压接头构成所述加压元件的一部分。

[0012] 在本发明的一个优选实施例中，在所述刀座内设置有一与所述液压油池和外界连通的调压油孔，在所述调压油孔与外界连通的孔口上安装有一调压元件。

[0013] 在本发明的一个优选实施例中，所述调压油孔与外界连通的孔口位置开设有一调压元件安装孔，所述调压元件至少有一部分是安装在所述调压元件安装孔内。

[0014] 在本发明的一个优选实施例中，所述调压元件包括一安装在所述调压元件安装孔内的调压油缸和滑动配置在所述调压油缸的活塞腔内的调压隔离活塞以及驱动所述调压隔离活塞移动的调压螺钉，所述调压隔离活塞内侧的活塞腔与所述调压油孔连通，所述调压螺钉的内端与所述调压隔离活塞的外侧接触。

[0015] 在本发明的一个优选实施例中，所述刀杆夹紧部件为一涨紧刀套，所述涨紧导套通过一压盖安装在所述刀座的安装孔内，所述涨紧刀套的外环面上设置有一段环向涨紧槽，在所述环向涨紧槽内安装一护套，所述护套与所述刀座内的安装孔之间构成所述的液压油池；在所述涨紧刀套内设置有一直柄刀杆孔，刀杆的直柄部分插入所述直柄刀杆孔中并被所述涨紧刀套夹紧。

[0016] 在本发明的一个优选实施例中，所述刀杆夹紧部件包括一滑动配置在所述刀座的安装孔中的活塞和一安装所述刀座上将所述安装孔靠近平旋盘的滑块一端封闭的端盖，所述活塞面向所述端盖的那一面与所述端盖之间的空腔构成所述的液压油池；所述刀杆夹紧部件还包括安装在所述刀座远离平旋盘的那一端上锥形刀座体和固定在所述活塞上的拉杆以及套在所述拉杆上的拉爪，所述锥形刀座体具有一内延伸段和一外延伸段，所述内延伸段的外径小于所述安装孔的内径，在所述内延伸段中开设有一拉爪容置孔，在所述外延伸段中开设有一锥形刀柄孔，所述拉爪容置孔与所述锥形刀柄孔通过一扩径孔连通该扩径孔的内径大于所述拉爪容置孔的内径；所述锥形刀座体在所述内延伸段的根部设置有一径向端面；所述拉爪放置在所述拉爪容置孔中，该拉爪向外张开的爪部落入到所述的扩径孔中；所述刀杆夹紧部件还包括套在所述锥形刀座体的内延伸段上的弹性元件，所述弹性元件的两端分别与所述锥形刀座体上的径向端面和所述活塞面向锥形刀座体的那一面。

[0017] 在本发明的一个优选实施例中，所述弹性元件为多组叠加的蝶形弹簧[0018] 作为本发明第二方面的自动液压换刀装置，包括上述的刀具液压机械夹紧头和移动刀库，还包括：

[0019] 一安装在所述移动刀库上的增压油缸，所述增压油缸与机床上的液压系统连接；

[0020] 一滑动安装在所述移动刀库上的注油接头，所述注油接头在处于换刀位置时，通过一直线运动机构驱动而与所述刀具液压机械夹紧头上的加压接头以公母方式实现对接，在换刀结束后，所述注油接头通过所述直线运动机构驱动而从所述加压接头中退出；所述注油接头与所述增压油缸通过油管连接。

[0021] 由于采用了如上的技术方案，本发明能够实现刀具液压机械夹紧头中刀具的自动换刀，提高了机床的自动化程度，并具有结构简单、维护成本低的优点。

附图说明

[0022] 图1为本发明实施例1的刀具液压机械夹紧头结构示意图。

[0023] 图2为图1的B-B剖视图。

[0024] 图3为图1的A-A剖视图。

[0025] 图4为本发明实施例2的刀具液压机械夹紧头结构示意图。

[0026] 图5为本发明自动液压换刀装置在更换直柄刀的状态示意图。

[0027] 图6为本发明自动液压换刀装置在更换锥柄刀的状态示意图。

具体实施方式

[0028] 以下结合附图和具体实施方式来详细说明本发明的结构以及工作原理。

[0029] 实施例1

[0030] 参见图1、图2和图3，图中给出的刀具液压机械夹紧头用以夹持直柄刀，其包括一个刀座100，该刀座100具有一体成型的固定法兰110和筒体部120，固定法兰110通过紧固件例如T型螺栓420安装在平旋盘400的滑板410上。

[0031] 该刀座100的中心开设有一轴向贯穿整个刀座100的安装孔130，该安装孔130用以安装涨紧刀套200。

[0032] 在筒体部120上开设有一个加压油孔140和一个调压油孔150，加压油孔140和调压油孔150对称分布在安装孔130的外围并与安装孔130贯通，其中加压油孔140和调压油孔150同轴设置。

[0033] 另外，在筒体部120上还对称挖出用以安装加压元件安装位121和调压元件安装位122，还在筒体部120上的加压元件安装位121位置处开设有一加压元件安装孔123，在加压元件安装孔123的孔底中心钻有一中心加压油孔123a，该中心加压油孔123a与加压油孔140贯通。

[0034] 在筒体部120上的调压元件安装位122位置处开设有一调压元件安装孔124，在调压元件安装孔124的孔底中心钻有一中心调压油孔124a，该中心调压油孔124a与调压油孔150贯通。

[0035] 该实施例的刀具液压机械夹紧头中的加压元件160包括一个加压油缸161、一个加压隔离活塞162、一个调压垫圈163。加压油缸161安装在加压元件安装孔123中，在加压油缸161露出加压元件安装孔123的端部上设置有一接咀164，在该接咀164上安装有一具有单向阀功能的加压接头170。

[0036] 加压油缸161内具有一活塞腔165，并在接咀164中开设有一小油孔164a，该小油孔164a与活塞腔165联通。加压隔离活塞162通过调压垫圈163安装在活塞腔165内，调压垫圈
163用以调节加压隔离活塞162在活塞腔165内的往复行程。在调压垫圈163的中心开设有一孔163a，该孔163a与中心加压油孔123a联通。

[0037] 该实施例的刀具液压机械夹紧头中的调压元件180包括一个调压油缸181、一个调压隔离活塞182、一个调压垫圈183和一个调压螺钉184。调压油缸181安装在调压元件安装孔124中。

[0038] 调压油缸181内具有一活塞腔185并开设有一与活塞腔184同轴的内螺孔186，调压隔离活塞182通过调压垫圈183安装在活塞腔185内，调压螺钉184旋过内螺孔186，内端延伸进活塞腔185顶在调压隔离活塞182上，调压垫圈183和调压螺钉184共同配合用以调节调压隔离活塞182在活塞腔185内的往复行程。在调压垫圈183的中心开设有一孔183a，该孔183a与中心调压油孔124a联通。

[0039] 该实施例的刀具液压机械夹紧头中的涨紧刀套200采用压盖210安装在刀座100的安装孔130内，在涨紧刀套200上配置必要的密封件，压盖210采用螺栓211固定在刀座100上，涨紧刀套200的外环面上设置有一段环向涨紧槽220，在环向涨紧槽220内安装一护套230，该护套230与100刀座内的安装孔110之间构成一个液压油池240；在涨紧导套200内设置有一直柄刀杆孔250，刀杆的直柄部分插入直柄刀杆孔250中并可被涨紧刀套200夹紧。

[0040] 另外在刀座100的筒体部120的端面上对称开设有两个端面键槽121、121a，在每一个端面键槽121、121a配置有两个用以与刀杆上的键槽配合连接的端面键190、190a。

[0041] 该实施例的刀具液压机械夹紧头的工作原理如下：

[0042] 当移动刀库中的注油接头与具有单向阀功能的加压接头170对接且不注油时，具有单向阀功能的加压接头170开通，加压油缸161内的加压隔离活塞162外侧活塞腔内的油通过具有单向阀功能的加压接头170流出，使得加压隔离活塞162外侧活塞腔内的油压下降，加压隔离活塞162向外侧运动，使得加压隔离活塞162内侧活塞腔内的油压同步下降，液压油池240内的压力下降，涨紧导套200松开所夹紧的刀杆，即可取出刀杆。换上新刀杆后，移动刀库中的增压油缸通过注油接头和具有单向阀功能的加压接头170向加压油缸161内的加压隔离活塞162外侧活塞腔内注油，推动加压隔离活塞162向内侧移动，这是加压隔离活塞162内侧活塞腔内的油压同步上升，液压油池240内的压力上升，涨紧导套200夹紧刀杆。

[0043] 该实施例的刀具液压机械夹紧头可通过调压螺钉184对液压油池240内夹紧刀杆的油压进行调节，具体方法是：顺时针拧动调压螺钉184，调压螺钉184将推动调压隔离活塞182向内运动，使液压油池240内的油压增加，反之，反时针拧动调压螺钉184，液压油池240内的油压将推动调压隔离活塞182向外运动，使液压油池240内的油压下降。

[0044] 实施例2

[0045] 参见图4，图中给出的刀具液压机械夹紧头用以夹持锥柄刀，其包括一个刀座300，该刀座300具有一体成型的固定法兰310和筒体部320，固定法兰310通过紧固件例如T型螺栓420安装在平旋盘400的滑板410上。

[0046] 该刀座300的中心开设有一轴向贯穿整个刀座300的安装孔330，在安装孔330靠近平旋盘400的一端盖有一端盖500，该端盖500通过紧固件例如螺栓510安装在固定法兰310上，使安装孔530的固定法兰端封闭。

[0047] 在安装孔530内安装有一活塞600，在活塞600的外环面上配置有密封圈610，使活塞600的外环面与安装通孔530的内孔面之间形成密封。在活塞600的中心开设有一拉杆孔620，在拉杆孔620的外围具有锥形刀座体定位环槽630。

[0048] 活塞600与端盖500之间的空腔构成一液压油池800。另外在刀座300的固定法兰310内开设有油孔（图中未示出），该油孔的内端与液压油池800连通，在该油孔的外端上安装有一具有单向阀功能的加压接头810。

[0049] 图中给出的刀具液压机械夹紧头还具有一锥形刀座体700，该锥形刀座体700从外形来看，具有一个用以安装的法兰部710和一内延伸段和一外延伸段，内延伸段为一筒状部720，外延伸段为头部730。

[0050] 法兰部710通过紧固件例如螺栓711固定在刀座300的筒体部320的端面上并密封。筒状部720朝活塞600方向延伸，并插入到活塞600的锥形刀座体定位环槽630内。

[0051] 该锥形刀座体700具有一中心孔740，中心孔740分为三段，一段位于锥形刀座体700最内端为拉爪容置孔741，一段位于头部730内的锥形刀柄孔743，中间一段为一扩径孔
742，拉爪容置孔741与锥形刀柄孔743通过扩径孔742连通。扩径孔742的内径大于拉爪容置孔741的内径。该锥形刀座体700在筒状部720的根部设置有一径向端面744。在筒状部720上套有一使活塞600复位的复位弹性元件，该复位弹性元件的两端分别与锥形刀座体700上的径向端面744和活塞600面向锥形刀座体700的那一面620接触。该复位弹性元件由若干蝶形弹簧900叠加而成。

[0052] 图中给出的刀具液压机械夹紧头还具有一拉杆910和一个拉爪920，拉爪920绝大部分位于拉爪容置孔741内，拉爪容置孔741靠近活塞600的一端与拉杆910连接，拉爪920向外张开的爪部921落入到扩径孔742中，拉杆,910的另一端插入到活塞600的拉杆孔620内并与活塞600的拉杆孔620螺纹连接，并且拉杆910与活塞600之间也配置有密封圈。在爪部921的内侧设置有用以夹紧刀杆1000上的拉钉1010的夹持部922。

[0053] 上述刀具液压机械夹紧头的工作原理是：

[0054] 当移动刀库中的注油接头与具有单向阀功能的加压接头810对接且不注油时，具有单向阀功能的加压接头810开通，对液压油池800内的油压进行泄压，液压油池800内的油压下降后，若干蝶形弹簧700释能，带动活塞600向平旋盘400方向运动，而活塞600带动拉杆910向平旋盘400方向运动，拉杆910拉动拉爪920也向平旋盘400方向运动，拉爪容置孔741压迫爪部921向内收拢，使得爪部921内侧的夹持部922夹紧刀杆1000上的拉钉1010并带动拉钉1010向平旋盘400方向运动，使得刀杆1000上的锥形刀柄1020进入到锥形刀座体700的锥形刀柄孔743实现紧配合而固定住刀杆1000。若需要换刀，则通过移动刀库中的增压油缸进行注油，通过注油接头与具有单向阀功能的加压接头810向液压油池800内注油，液压油池800内的油压升高，在克服若干蝶形弹簧700的阻力后，推动活塞600向原理平旋盘400方向运动，活塞600也带动拉杆910向原理平旋盘400方向运动，拉杆910推动拉爪920也向远离平旋盘400方向运动，这时拉爪920向外张开，其拉爪920内侧的夹持部922松开刀杆1000上的拉钉1010，同时拉杆910的端部推动刀杆1000向远离平旋盘400方向运动而将刀杆退出。
松刀过程中，若干蝶形弹簧700处于压缩蓄能状态。换上新刀后，移动刀库中的增压油缸停止注油，对液压油池800内的油压进行泄压，按照上述方法重新夹紧刀杆。

[0055] 参见图5，本发明的自动液压换刀装置包括安装的平旋盘400上的实施例1所示的刀具液压机械夹紧头A和移动刀库2000，移动刀库2000与现有的移动刀库结构完全相同。另外该自动液压换刀装置还包括一增压油缸2010和一滑动安装在移动刀库2000上的注油接头2020，增压油缸2010与机床上的液压系统连接，注油接头2020与增压油缸2010通过油管连接。换刀时，移动刀库2000中的刀盘2030转至换刀位置，同时注油接头2020通过一直线运动机构驱动前进而与实施例1中的刀具液压机械夹紧头A上的具有单向阀功能的加压接头170以公母方式实现对接，按照上述实施例1的刀具液压机械夹紧头A工作原理进行换刀。换刀结束后，注油接头2020通过直线运动机构驱动后退而与具有单向阀功能的加压接头170分离，移动刀库2000回转至初始位置。

[0056] 参见图6，本发明的自动液压换刀装置包括安装的平旋盘400上的实施例2所示的刀具液压机械夹紧头B和移动刀库3000，移动刀库3000与现有的移动刀库结构完全相同。另外该自动液压换刀装置还包括一增压油缸3010和一滑动安装在移动刀库3000上的注油接头3020，增压油缸3010与机床上的液压系统连接，注油接头3020与增压油缸3010通过油管连接。换刀时，移动刀库3000中的刀盘3030转至换刀位置，同时注油接头3020通过一直线运动机构驱动前进而与实施例2中的刀具液压机械夹紧头B上的具有单向阀功能的加压接头810以公母方式实现对接，按照上述实施例2的刀具液压机械夹紧头B工作原理进行换刀。换刀结束后，注油接头3020通过直线运动机构驱动后退而与具有单向阀功能的加压接头810分离，移动刀库3000回转至初始位置。