CN102717287B - 刀库及使用该刀库的数控机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种刀库和使用该刀库的数控机床。该刀库包括：刀架；若干刀具，分别设置于刀架上；第一防护罩，与刀架相对固定；第二防护罩，与第一防护罩转动连接；传动机构，用于控制第二防护罩相对第一防护罩转动，以使刀库在打开状态和关闭状态之间切换，其中在打开状态下，第一防护罩和第二防护罩设置成允许从刀架取放刀具，在关闭状态下，第一防护罩和第二防护罩设置成将刀具收容于第一防护罩和第二防护罩所形成的容置空间内。通过上述方式，本发明刀库在关闭状态时能有效防护刀具不受加工过程中的切削液/碎屑等因素的影响。

Description

刀库及使用该刀库的数控机床

技术领域

本发明涉及一种刀库和使用该刀库的数控机床，特别是涉及一种应用在自动换刀数控机床上的刀库和该数控机床。

背景技术

自动换刀数控机床多采用刀库式自动换刀系统进行刀具更换。目前，刀库式自动换刀系统大多由刀库和刀具交换机构组成。刀库包括刀架和容纳在刀架中的若干刀具。数控机床包括安装刀具并带动刀具旋转的主轴、临近主轴的操作台和控制主轴及其他元件动作的操作系统。换刀时，由刀具交换机构从刀库和主轴上分别取出刀具并进行交换，然后将从刀库取出的刀具装入主轴，同时将从主轴取出的刀具放至刀库。

采用上述刀库式自动换刀系统更换刀具时，因刀库安装位置较远离数控机床的加工区域，故必须设置刀具更换机构才能够更换刀具。因此，换刀工序复杂、效率较低。

为了提高数控机床更换刀具的效率，可省略上述刀具交换机构，将刀库直接安装在操作台的侧边，通过控制操作系统将主轴直接对准刀库进行换刀。如此设置，可简化换刀工序，并提高效率。然而，因刀库靠近操作台设置，数控机床加工过程中产生的切削液和碎屑会飞溅至刀架中容纳的刀具上，在切削液和碎屑的冲击下，刀架中容纳的刀具的安装角度可能会改变，从而导致数控机床不能正常换刀。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种刀库和使用该刀库的数控机床，能够有效阻止加工过程中的切削液/碎屑干扰刀具。

本发明实施例公开了一种刀库，包括：刀架；若干刀具，分别设置于刀架上；第一防护罩，与刀架相对固定；第二防护罩，与第一防护罩转动连接；传动机构，用于控制第二防护罩相对第一防护罩转动，以使刀库在打开状态和关闭状态之间切换，其中在打开状态下，第一防护罩和第二防护罩设置成允许从刀架取放刀具，在关闭状态下，第一防护罩和第二防护罩设置成将刀具收容于第一防护罩和第二防护罩所形成的容置空间内；所述第一防护罩包括相互连接的方形壳体和第一扇形圆柱面壳体，所述第二防护罩包括第二扇形圆柱面壳体，所述方形壳体收容所述刀架，并使得所述刀具从所述方形壳体部分外露，所述第一扇形圆柱面壳体和所述第二扇形圆柱面壳体以同轴心方式转动连接；第一、二扇形圆柱面壳体均包括两扇形侧面和连接两扇形侧面的弧面；第一扇形圆柱面壳体设置于方形壳体的一侧，第二扇形圆柱面壳体的弧面位于第一扇形圆柱面壳体的弧面之外，以使刀库处于关闭状态时第二扇形圆柱面壳体与第一扇形圆柱面壳体在刀具的上方形成弧面形的防护罩；其中，所述第一扇形圆柱面壳体的轴心处设置有轴承，所述第二扇形圆柱面壳体的轴心处设置有转轴，进而通过所述转轴和所述轴承实现转动连接。

本发明实施例还公开了一种应用上述刀库的数控机床。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的刀库设置相对刀具具有打开和关闭状态的第一防护罩和第二防护罩，刀库的整体结构简单，并且可直接安装至数控机床操作台的侧边；更换刀具时只需使刀库处于打开状态即可，且数控机床加工过程中刀库的关闭状态能有效防护刀具不受加工过程中的切削液/碎屑等因素的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例刀库的立体图；

图2是图1所示刀库的第一防护罩的立体图；

图3是图1所示刀库的主视图；

图4是图3所示刀库的A-A向剖面图；

图5是图3所示刀库的B-B向剖面图；

图6是图4所示转接块的立体图；

图7是图4所示支架的立体图；

图8是图4所示动力装置的立体图。

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，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种刀库，包括：刀架；若干刀具，分别设置于刀架上；第一防护罩，与刀架相对固定；第二防护罩，与第一防护罩转动连接；传动机构，用于控制第二防护罩相对第一防护罩转动，以使刀库在打开状态和关闭状态之间切换，其中在打开状态下，第一防护罩和第二防护罩设置成允许从刀架取放刀具，在关闭状态下，第一防护罩和第二防护罩设置成将刀具收容于第一防护罩和第二防护罩所形成的容置空间内。本实施例的刀库设置相对刀具具有打开和关闭状态的第一防护罩和第二防护罩，刀库的整体结构简单，并且可直接安装至数控机床操作台的侧边；更换刀具时只需使刀库处于打开状态即可，且数控机床加工过程中刀库的关闭状态能有效保护刀具不受加工过程中的切削液/碎屑等因素的影响。

参阅图1，本发明实施例刀库100包括刀架1、若干刀具2、第一防护罩3、第二防护罩4和传动机构5。

刀具2设置于刀架1上。本实施例中，刀架1设置若干用于固定刀具2的容置孔(未图示)，刀具2通过容置孔设置于刀架1上且一部分露出刀架1。实际应用中，刀架1固定刀具2的固定方式不应受此限制，例如，在刀架1上设置夹嘴，刀具2通过夹嘴夹持固定至刀架1等等。

第一防护罩3固定至刀架1，第二防护罩4转动连接至第一防护罩3。本实施例中，第一防护罩3通过螺钉311连接至刀架1。实际应用中第一防护罩3和刀架1之间的固定方式不应受此限制，例如，在第一防护罩3和刀架1上分别设置互相匹配的卡持机构使二者相对固定，或二者可通过一体设计实现相对固定。

传动机构5用于控制第二防护罩4相对第一防护罩3转动从而使刀库100在打开和关闭状态之间切换。在图1所示的打开状态下，刀具2从刀库100外露，因此第一防护罩3和第二防护罩4被设置成允许从刀架1取放刀具2。在关闭状态下，第一防护罩3和第二防护罩4形成一个容置空间将刀具2收容在其中。

本实施例的刀库100设置相对刀具2具有打开和关闭状态的第一防护罩3和第二防护罩4，刀库100的整体结构简单，并且可直接安装至数控机床操作台(未图示)的侧边；更换刀具时只需使刀库100处于打开状态即可，且数控机床加工过程中刀库100的关闭状态能有效保护刀具2不受加工过程中的切削液/碎屑等因素的影响。同时，刀库100的打开和关闭仅需使第二防护罩4相对第一防护罩3转动即可，设计简单，第二防护罩4可采用轻质、防腐蚀、结构强度高的材料制成，从而使得在刀库100启闭时能耗较低。

请一并参照图2-5，第一防护罩3包括相互连接的方形壳体31和第一扇形圆柱面壳体32。刀架1收容于方形壳体31中且刀具2的一部分露出刀架1和方形壳体31。方形壳体31和刀架1的形状相互匹配且二者通过螺钉311进行固定连接。如此以来，方形壳体31具有的平坦的表面，使刀库100通过方形壳体31方便连接至使用该刀库100的数控机床(未图示)。而且，因方形壳体31的形状和刀架1的外形相互匹配能够有效控制刀库100的体积和成本。

刀架1大致呈长方体状，包括间隔设置的上板11、下板13以及支撑于上板11和下板13之间的垫块12。上板11和下板13分别设置多个一一对应的容置孔(未图示)。刀具2通过上板11和下板13的容置孔设置于刀架1上且一部分露出刀架1。

实际应用中，第一防护罩3的形状不应受此限制，例如，第一防护罩3可以设置为收容刀架1的整体扇形圆柱形或者整体方形等等。

第二防护罩4包括第二扇形圆柱面壳体41。第一扇形圆柱面壳体32和第二扇形圆柱面壳体41同轴心方式转动连接，具体请参图1、图4和图5。第一扇形圆柱面壳体32的轴心处设置有轴承321，第二扇形圆柱面壳体41的轴心处设置有转轴42，转轴42连接至轴承321，进而通过转轴42和轴承321的配合实现第一防护罩3和第二防护罩4的转动连接。

第一扇形圆柱面壳体32和第二扇形圆柱面壳体41均包括两扇形侧面(未图示)和连接所述两扇形侧面的弧面(未图示)，其中，两扇形圆柱面壳体的弧面互相匹配，且第二扇形圆柱面壳体41的弧面位于第一扇形圆柱面壳体32的弧面之外。扇形圆柱面壳体的弧面能够使得加工过程中的切削液/碎屑能够从第二防护罩4上滑落，避免切削液/碎屑在第二防护罩4上堆积，使第二防护罩4的打开或关闭困难，导致无法更换刀具，对数控系统造成恶劣影响。

为了美观及节省成本，本发明实施例在第一防护罩3、第二防护罩4的两端分别采用一转轴42和一轴承321配合。实际应用中，安装至第二防护罩4两端轴心的转轴42可以为共用一较长的转轴。

传动机构5安装至刀库100的一端。请一并参照图6-图8，传动机构5包括同心固定至转轴42的齿轮51、与齿轮51啮合的齿条52、动力装置53、连接动力装置53和齿条52的转接块55、支架56以及挡条54。其中，动力装置53通过支架56固定至第一防护罩3。挡条54用于使齿条52与齿轮51保持良好的啮合状态。齿条52竖直设置，动力装置53通过转接块55驱动齿条52上/下移动，进而带动齿轮51沿顺时针/逆时针方向转动，以使转轴42相对轴承321转动，进而控制第二防护罩4相对第一防护罩3转动，从而实现在刀库100在打开状态和关闭状态之间进行切换。实际应用中，齿条52也可根据需要横置或者斜置。其中，第二扇形圆柱面壳体41的弧面结构能够使得齿轮51在转动时力臂均衡，受力均匀，齿轮51磨损较小，增加产品的寿命。

本实施例中，动力装置53为一气缸。实际应用中，动力装置53可以是任何能驱动齿条52发生位移的动力装置，同时采用数控系统对动力装置53进行控制，在交换刀具2时控制该动力装置53运转，使第二防护罩4打开，在刀具2交换完毕时关闭第二防护罩4。例如动力装置53为气缸时，数控系统可通过控制空气压缩机来实现对气缸的控制，以达到开启或关闭第二防护罩4的目的，从而实现刀库防护罩启闭的全自动化和与数控机床的同步化。

同时，传动机构5也可包括同心固定至转轴42的齿轮51、与齿轮51啮合的链条、步进电机；通过步进电机带动链条以驱动齿轮51，达到开启或关闭刀库100的目的。步进电机能够达到更高的控制精度，能够与数控系统更好的同步，也可出于成本考虑采用普通电机。

请一并参照图1和图4，本发明实施例刀库100还包括设置在第一防护罩3上用于减小第二防护罩4相对第一防护罩3转动至刀库100的打开状态(图4所示)或关闭状态(未图示)时产生的冲击力的缓冲机构61、62。图4所示为减小第二防护罩4转动至刀库100的打开状态的缓冲力的缓冲机构61。实际应用中，使用者很容易联想到将缓冲机构6应用至第二防护罩4转动至刀库100的关闭状态到达的第一防护罩3的位置上，如图1所示的缓冲机构62。缓冲机构61、62的具体结构可以为一整块弹性缓冲材料，也可以为带有弹簧元件的机构等等。

区别于现有技术。本发明实施例的刀库100设置相对刀具2具有打开和关闭状态的第一防护罩3和第二防护罩4，刀库100的整体结构简单，并且可直接安装至数控机床操作台(未图示)的侧边；更换刀具时只需使刀库100处于打开状态即可，且数控机床加工过程中刀库100的关闭状态有效保护刀具2不受加工过程中的切削液/碎屑等因素的影响。

本发明还提供一种应用上述刀库100的数控机床。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种刀库，其特征在于，所述刀库包括：

刀架；

刀具，设置于所述刀架上；

第一防护罩，与所述刀架相对固定；

第二防护罩，与所述第一防护罩转动连接；

传动机构，用于控制所述第二防护罩相对所述第一防护罩转动，以使所述刀库在打开状态和关闭状态之间切换，其中在所述打开状态下，所述第一防护罩和所述第二防护罩设置成允许从所述刀架取放所述刀具，在所述关闭状态下，所述第一防护罩和所述第二防护罩设置成将所述刀具收容于所述第一防护罩和所述第二防护罩所形成的容置空间内；

所述第一防护罩包括相互连接的方形壳体和第一扇形圆柱面壳体，所述第二防护罩包括第二扇形圆柱面壳体，所述方形壳体收容所述刀架，并使得所述刀具从所述方形壳体部分外露，所述第一扇形圆柱面壳体和所述第二扇形圆柱面壳体以同轴心方式转动连接；

所述第一、二扇形圆柱面壳体均包括两扇形侧面和连接所述两扇形侧面的弧面；所述第一扇形圆柱面壳体设置于所述方形壳体的一侧，所述第二扇形圆柱面壳体的弧面位于所述第一扇形圆柱面壳体的弧面之外，以使所述刀库处于所述关闭状态时所述第二扇形圆柱面壳体与所述第一扇形圆柱面壳体在所述刀具的上方形成弧面形的防护罩；

其中，所述第一扇形圆柱面壳体的轴心处设置有轴承，所述第二扇形圆柱面壳体的轴心处设置有转轴，进而通过所述转轴和所述轴承实现转动连接。

2.如权利要求1所述的刀库，其特征在于，所述传动机构包括同心固定于所述转轴上的齿轮、与所述齿轮啮合的齿条以及用于传动所述齿条以使所述转轴相对所述轴承转动的动力装置。

3.如权利要求2所述的刀库，其特征在于，所述齿条竖直设置，所述动力装置带动所述齿条上/下移动，进而带动齿轮沿顺时针/逆时针方向旋转，从而使第二防护罩相对第一防护罩打开/关闭。

4.如权利要求2所述的刀库，其特征在于，所述动力装置为气缸。

5.如权利要求2所述的刀库，其特征在于，所述传动机构进一步包括用于将所述动力装置固定至所述第一防护罩的支架。

6.如权利要求2所述的刀库，其特征在于，所述传动机构进一步包括用于使所述齿条与所述齿轮保持啮合状态的挡条。

7.如权利要求1所述的刀库，其特征在于，所述传动机构包括同心固定于所述转轴上的齿轮、与所述齿轮啮合的链条以及用于带动所述链条以驱动齿轮的电机。

8.如权利要求1所述的刀库，其特征在于，所述刀库进一步包括设置在所述第一防护罩上的用于减小所述第二防护罩相对所述第一防护罩转动时产生的冲击力的缓冲机构。

9.如权利要求1所述的刀库，其特征在于，所述刀架包括间隔设置的上板和下板以及支撑于所述上板和下板之间的垫块，所述上板和所述下板分别设置相互对应的多个用于插置所述刀具的容置孔。

10.一种数控机床，其特征在于，所述数控机床包括如权利要求1-9任意一项所述的刀库。