CN102909590A - 可升降车铣复合刀库装置 - Google Patents

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Abstract

一种可升降车铣复合刀库装置，其特征在于：刀盘结构的上、下两个刀盘直径不等，将两个刀盘同心地固定在同一个中心轴上，上端与旋转伺服电机连接，中心轴通过支架把整个刀库装置安装在刀库架上，升降伺服电机安装在刀库架的上端，使刀库装置随滑板沿刀库架上的直线导轨上下移动；电源模块通过直流母线和设备控制总线连接刀库旋转、升降两个数控系统功率模块，两电机、刀库旋转轴光栅尺及各刀库电机编码器分别连接在各自功率模块的输出口上，刀库作业控制程序通过电机编码器和光栅反馈位置信号完成对两伺服电机的旋转、升降作业的全闭环控制。本发明刀盘定位准确。将车刀库与铣刀库分开放置，方便机床系统的刀具管理。且占地面积小，成本较低。

Description

可升降车铣复合刀库装置
技术领域
本发明涉及机械设备制造，一种用于立式车铣中心的可升降的车铣复合刀库装置。
背景技术
目前，应用于立式车铣中心的刀库系统大致有两种形式，第一种车刀库与铣刀库分开放置，车刀库采用盘式结构，可放置若干把车刀夹左右，铣刀库一般采用链式刀库结合机械手的结构；第二种车铣刀库为落地形式，盘式结构，车刀库与铣刀库同时放置在一个刀盘上。
这两种结构各有利弊，第一种结构铣刀库采用链式结构，可放置的刀具工位数多，但铣刀库和车刀库分开放置，占地面积大，且成本非常高，市场接受能力差。第二种车铣刀库由于车刀夹与铣刀柄放置在一个刀盘上，导致刀盘直径较大，容易发生偏载现象，而且这种刀库不能上下升降。
发明内容
本发明的目的是提供一种可升降车铣复合刀库装置,上下两层刀盘的车铣复合刀库装置可以伺服升降，来解决以往第一种刀库成本过高，第二种刀库易发生偏载的问题。
可升降车铣复合刀库装置，包括机床附件头装置的多工位刀夹，分度适配器，在机床中控制系统中设置刀库电路及控制程序，其特征在于刀盘结构的上、下两个刀盘直径不等，将两个刀盘同心地固定在同一个中心轴上，中心轴的上端通过联轴器与旋转伺服电机连接，中心轴通过支架与滑板把合连接，整个刀库装置安装在刀库架上，滑板和丝杠安装在刀库架的竖直直线导轨上，升降伺服电机安装在刀库架的上端，通过连接丝杠来驱动滑板的上下移动，从而使刀库装置随滑板沿刀库架上的直线导轨上下移动；刀库架固定在地面上相对滑枕的位置，成为立式车铣中心机床的一部分；刀库数控系统电源模块连接在机床电柜内部的交流母线上，刀库旋转、升降两个数控系统功率模块和电源模块通过直流母线和设备总线相连，头库旋转、升降两电机分别经电源线连接在各自功率模块的输出口，动力线内均包含电机抱闸线，各刀库电机编码器分别连接在旋转、升降轴功率模块的编码器接口上，刀库旋转轴光栅尺接在旋转功率模块的接口上，刀库作业控制程序通过电机编码器和光栅反馈位置信号完成对两伺服电机的旋转、升降作业的全闭环控制。
应用此刀库的机床滑枕可根据加工的不同需要来选择所需的加工工具。此刀库可伺服旋转，来把需要的加工工具供滑枕抓取。同时，为了防止抓取时滑枕伸出过长，甚至抓不到刀具，此刀库设置了伺服升降功能，当滑枕抓取刀具时，刀库的刀盘可升起，方便滑枕抓取刀具，当滑枕抓取完毕后，刀库的刀盘可落下。
本车铣复合刀库装置的显著特点在于：
1、此车铣复合刀库刀盘可旋转且可升降，且旋转和升降都为伺服机构，定位准确。
2、此车铣复合刀库刀盘分上下两层，将车刀库与铣刀库分开放置，方便机床系统的刀具管理。
3、本车铣复合刀库功能齐全，且占地面积小，成本较低。
附图说明
图1为可升降车铣复合刀库的结构图；
图2为可升降车铣复合刀库的左视图；
图3为可升降车铣复合刀库的俯视图；
图4为刀库升降、旋转电气原理图；
图5是机床控制系统对本刀库装置的作业控制程序框图。
具体实施方式
如图1所示，可升降的车铣复合刀库，包括机床附件头装置的多工位刀夹，分度适配器，其特征在于上刀盘1、下刀盘2两个刀盘结构同心固定在同一个中心轴14上，中心轴14的上端通过联轴器4连接到旋转伺服电机13上。中心轴14通过支架12与滑板11把合连接，整个刀库装置安装在刀库架6上，滑板11和丝杠8安装在刀库架6的直线导轨上，升降伺服电机10安装在刀库架6的上端，通过连接丝杠8，来驱动滑板11的上下移动，从而使刀库装置随滑板11沿刀库架6上的直线导轨上下移动。整个刀库系统安装在刀库架6上，刀库架6用4个地脚垫铁5固定在地面的相对滑枕的位置，成为立式车铣中心机床的一部分。
刀盘装置的上、下两个刀盘直径不等，上刀盘1在360度范围内平均分配了六个工位，可分别放置普通车刀夹、加工用的各种附件头，分度适配器，下刀盘2的直径比上刀盘1的直径大1/3，按照上刀盘6工位数的3倍设计，18个工位，但考虑到上刀盘如果放置直角头等尺寸较大的附件头时，下刀盘上有两个工位需空置以免干涉，所以下刀盘可放置16个刀柄卡具3，可放置用于铣、钻、镗等加工的旋转刀具。刀柄卡具3可根据需要放置的刀柄种类的不同，设计成不同的结构，比如BT刀柄、SK刀柄等。
滑枕11可直接抓取所需刀具。当刀库的刀盘上放置了车刀夹、铣刀柄等加工工具时，整个刀库会发生偏重现象。为放置偏重现象的发生，本刀库设计了配重机构，刀库架6上配重块7连接到强力链条9，通过刀库上方的滚轮15连接到刀库支架12上，以实现给刀盘配重的功能。
机床电控系统的电源模块供给旋转、升降伺服电机动力电源和母线电压，供电部分见图4：用户电网采用TN-C方式供电系统，机床电柜内部交流母线直接接在用户电网上。数控系统电源模块连接在电柜内部的交流母线上。负责对旋转、升降伺服电机控制的两个数控系统功率模块和电源模块通过直流母线相连和驱动母线相连，电源模块负责供给驱动装置提供动力电源和母线电压。头库旋转轴电机BM15经电源线连接在旋转轴功率模块的输出口，动力线内包含电机抱闸线BM15。头库旋转电机BM15编码器和头库旋转轴光栅尺BM15分别连接在旋转轴功率模块的编码器接口上。头库升降轴电机W3采用与头库旋转电机相同的控制连接方式。数控系统功率模块通过电机编码器和光栅反馈位置信号完成对两伺服电机的旋转、升降作业的全闭环控制。
按加工时对各种刀具的需求，机床电控系统加工程序模块中的两个控制程序模块分别控制升降、旋转两伺服电机动作，见图5，如程序自动执行指令“旋转轴需要旋转”、“旋转条件是否满足”、“旋转轴具备旋转条件否？”等，以调整刀盘结构相对滑枕的高度和角度，当头库升降、旋转条件满足并且本身具备旋转升降条件后，头库即可随时旋转升降。
当滑枕11需要抓取刀具3时，旋转伺服电机13将动力传递到中心轴14，使刀盘1、或刀盘2旋转到所需位置，与此同时，升降伺服电机10将动力传递给丝杠8，将整个刀库装置升起到时滑枕下方。当滑枕11抓取刀具3完毕时，刀库装置落下。
综上所述，本发明应用于立式车铣中心的可升降的刀库系统，将车刀库和铣刀库统一起来，采用伺服系统驱动，可实现刀盘旋转和升降的精确定位。此复合刀库装配简单，成本低，适合批量生产。

Claims (1)

1.一种可升降车铣复合刀库装置，包括机床附件头装置的多工位刀夹，分度适配器，在机床中控制系统中设置刀库电路及控制程序，其特征在于刀盘结构的上、下两个刀盘直径不等，将两个刀盘同心地固定在同一个中心轴上，中心轴的上端通过联轴器与旋转伺服电机连接，中心轴通过支架与滑板把合连接，整个刀库装置安装在刀库架上，滑板和丝杠安装在刀库架的竖直直线导轨上，升降伺服电机安装在刀库架的上端，通过连接丝杠来驱动滑板的上下移动，从而使刀库装置随滑板沿刀库架上的直线导轨上下移动；刀库架固定在地面上相对滑枕的位置，成为立式车铣中心机床的一部分；刀库数控系统电源模块连接在机床电柜内部的交流母线上，刀库旋转、升降两个数控系统功率模块和电源模块通过直流母线和设备总线相连，头库旋转、升降两电机分别经电源线连接在各自功率模块的输出口，动力线内均包含电机抱闸线，各刀库电机编码器分别连接在旋转、升降轴功率模块的编码器接口上，刀库旋转轴光栅尺接在旋转功率模块的接口上，刀库作业控制程序通过电机编码器和光栅反馈位置信号完成对两伺服电机的旋转、升降作业的全闭环控制。
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