CN104625824A - 机床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及能够维持刀柄的通用性地使用车削刀具的机床。机床包括保持主轴的主轴头、驱动主轴绕轴线旋转的驱动源、收纳刀具的刀库、设于主轴的主轴齿轮以及设于刀库的传递齿轮，该传递齿轮通过与主轴齿轮啮合而向刀库传递主轴的旋转，在主轴头上设有限制部，该限制部通过与主轴齿轮卡合而限制主轴的旋转，限制部具有与主轴齿轮卡合的卡合齿轮和限制该卡合齿轮的旋转的限制机构。限制机构限制卡合齿轮的旋转而使主轴不能旋转，机床能够使用通常的刀柄来用车削刀具进行加工。

Description

机床

技术领域

本发明涉及具有刀库的机床。

背景技术

机床用安装于主轴上的刀具加工固定于工作台上的工件。刀具借助刀柄被收纳于刀库。主轴通过上升、下降而在其与刀库之间交换刀具。刀具通过刀库的旋转而移动到交换位置。

日本公开特许公报2012年061526号所记载的机床具有在主轴的驱动下旋转的刀库。刀库具有设于旋转轴上的刀库齿轮。主轴在下端部具有主轴齿轮。主轴齿轮在主轴上升时与刀库齿轮啮合。主轴的旋转借助主轴齿轮和刀库齿轮向刀库传递。

刀包括旋转刀具和车削刀具。旋转刀具通过与主轴一同旋转来加工工件。车削刀具加工旋转的工件。在将车削刀具安装于主轴上时，需要使主轴不能旋转。日本公开特许公报2012年213826号所记载的机床用保持主轴的主轴头固定车削刀具。主轴头具有销。车削刀具在刀柄的外周设有凸缘。凸缘具有能与销卡合的孔。通过使销与孔卡合而将车削刀具不能旋转地固定于主轴头。车削刀具的刀柄不同于旋转刀具的刀柄，且具有复杂的形状。因此，刀柄的通用性差，不能容易地使用车削刀具。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种能够维持刀柄的通用性地使用车削刀具的机床。

技术方案1的机床包括保持主轴的主轴头、驱动上述主轴绕轴线旋转的驱动源、收纳刀具的旋转式的刀库、设于上述主轴的主轴齿轮以及设于上述刀库的传递齿轮，该传递齿轮通过与上述主轴齿轮啮合而向上述刀库传递上述主轴的旋转，其中，在上述主轴头上设有限制部，该限制部通过与上述主轴齿轮卡合而限制上述主轴的旋转；该限制部包括与上述主轴齿轮卡合的卡合齿轮和限制该卡合齿轮旋转的限制机构。

对于机床而言，在将车削刀具安装于主轴时，使卡合齿轮与主轴齿轮卡合，限制机构限制卡合齿轮的旋转，从而使主轴不能旋转。因此，机床能够维持刀柄的通用性地使用车削刀具。

在技术方案2的机床中，上述卡合齿轮是不能绕轴线旋转的非旋转齿轮；该机床具有通过使该非旋转齿轮移动而使该非旋转齿轮接近、远离上述主轴齿轮的机构。

对于机床而言，在将车削刀具安装于主轴时，使非旋转齿轮与主轴齿轮卡合而使主轴不能旋转。在将旋转刀具安装于主轴时，使非旋转齿轮远离主轴齿轮，旋转刀具能够旋转。因此，机床能够维持刀柄的通用性地使用车削刀具和旋转刀具这两种刀具。

在技术方案3的机床中，上述主轴齿轮和上述非旋转齿轮为斜齿轮。

主轴齿轮和非旋转齿轮为斜齿轮，因此，主轴齿轮和非旋转齿轮以较小的齿隙可靠地啮合，刀库的旋转定位精度变高。

在技术方案4的机床中，上述卡合齿轮是能够绕轴线旋转的旋转齿轮；上述限制机构具有凹部和销，该凹部设于供上述旋转齿轮安装的轴部，该销在驱动部的驱动下向接近、远离上述凹部的方向移动，在接近上述凹部时能与上述凹部卡合。

在将车削刀具安装于主轴时，驱动部驱动销，销与在旋转齿轮的轴部设置的凹部卡合。旋转齿轮的旋转因销和凹部的卡合而受到限制。主轴齿轮的旋转受到旋转齿轮限制，因此主轴不能旋转。机床能够以简单的结构使用车削刀具和旋转刀具。

在技术方案5的机床中，上述轴部具有大径部，该大径部的直径大于轴部的其他部分的直径，上述凹部设于上述大径部的外周面。

在将车削刀具安装于主轴时，驱动部驱动销，销与设于旋转齿轮的轴部的大径部的凹部卡合。旋转齿轮的旋转因销和凹部的卡合而受到限制。用技术方案5的轴部的大径部卡合销时的限制旋转的力大于用技术方案4的轴部卡合销时的限制旋转的力。因此，机床能够可靠地限制主轴的旋转。

在技术方案6的机床中，上述轴部具有大径部，该大径部的直径大于轴部的其他部分的直径，上述凹部设于上述大径部的端面。

机床能够获得与技术方案5相同的效果。

附图说明

图1是机床的侧视图。

图2是机床的立体图。

图3是主轴头和刀库的纵剖视图。

图4是刀库的传递机构的纵剖视图。

图5是主轴头的凸轮的立体图。

图6是限制装置的立体图。

图7是限制装置的纵剖视图。

图8是实施方式2的限制装置的大径部凹部未与销卡合时的纵剖视图。

图9是实施方式2的限制装置的大径部凹部与销卡合时的纵剖视图。

图10是大径部凹部的横剖视图。

图11是实施方式3的限制装置的大径部凹部未与销卡合时的纵剖视图。

图12是实施方式3的限制装置的大径部凹部与销卡合时的纵剖视图。

具体实施方式

说明本发明的实施方式。以下的说明中所使用的方向(前后、左右、上下)用箭头示于各图中。

实施方式1

如图1、图2所示，机床包括基座1、XY轴移动装置2、工作台3、Z轴移动装置4、刀库5和控制装置6。XY轴移动装置2设于基座1的上表面。工作台3装配于XY轴移动装置2之上。工作台3在XY轴移动装置2的驱动下沿左右(X轴方向)、前后(Y轴方向)移动。基座1具有立柱7。立柱7在XY轴移动装置2的后方朝上方延伸。立柱7在上部具有框架8。框架8在立柱7的左右两侧朝前方延伸。框架8在前端部支承刀库5。控制装置6装配于立柱7的后部。Z轴移动装置4设于立柱7的前部。如图3所示，Z轴移动装置4在前部设有主轴头10。主轴头10在Z轴移动装置4的驱动下沿上下方向(Z轴方向)移动。主轴头10在内部支承有主轴11，在上部装配有主轴马达12(相当于驱动源)。主轴11借助联轴器14与主轴马达12相连结。主轴11在主轴马达12的驱动下以上下方向的轴线为中心旋转。

主轴11在下端部借助刀柄21安装有刀具20。主轴11具有固定于其下端部外周的主轴齿轮13。主轴齿轮13为斜齿轮。

刀库5具有外壳50。外壳50以使下部朝后方倾斜的方式固定于框架8。刀库5具有旋转轴52。旋转轴52贯通外壳50的中心部而朝前方突出。

旋转轴52与圆板状的支承部51相连结。支承部51配置于外壳50的前方，在旋转轴52的驱动下旋转。支承部51在外周部具有多个臂54。臂54能够以轴53为中心进行转动。臂54具有两岔形状(日文：二股形状)的端部。刀具20借助刀柄21保持于臂54的端部。刀具20与支承部51一同旋转。

如图3、图4所示，外壳50在内部具有传递机构60。传递机构60向支承部51传递主轴11的旋转。传递机构60包括三根旋转轴61、66、67。旋转轴61、66、67彼此平行。外壳50借助滚珠花键64支承旋转轴61。设于旋转轴61前端部的弹性构件65朝后对旋转轴61施力。旋转轴61能够克服弹性构件65的作用而在滚珠花键64内朝前方移动。旋转轴61朝外壳50的后方突出。旋转轴61在突出部的外周具有传递齿轮62，在突出端的中央部具有接触件63。传递齿轮62为斜齿轮，如后述那样与主轴11的主轴齿轮13啮合。在主轴11的驱动下，旋转轴61与滚珠花键64一同旋转。滚珠花键64在外周具有齿轮64a。

外壳50的中央部支承旋转轴66。旋转轴66在后部具有小径齿轮66a，且在前部具有大径齿轮66b。大径齿轮66b与滚珠花键64的齿轮64a啮合。外壳50的上部支承旋转轴67。旋转轴67在前部具有小径齿轮67a，且在后部具有大径齿轮67b。大径齿轮67b与旋转轴66的小径齿轮66a啮合。小径齿轮67a与齿轮52a啮合。齿轮52a设于旋转轴52的后端部。

如图5所示，主轴头10在前表面具有凸轮70。凸轮70设于主轴头10的前端面。凸轮70具有凸轮槽71。凸轮槽71具有倾斜部71a和平坦部71b。平坦部71b在倾斜部71a的上方沿上下方向延伸。倾斜部71a以其上端与平坦部71b的下端相连接，且其下端以朝后方倾斜的方式延伸。凸轮槽71与接触件63卡合。接触件63在弹性构件65的作用下始终与凸轮槽71卡合。

在主轴头10上升时，接触件63与倾斜部71a卡合。此时，旋转轴61朝后方移动。因此，主轴11从臂54的两岔部分通过，两岔部分保持装配于主轴11上的刀柄21且自主轴11拆下刀柄21。

在主轴头10上升时，主轴齿轮13与传递齿轮62啮合。主轴11在主轴马达12的驱动下旋转。主轴齿轮13在主轴11的驱动下旋转。主轴齿轮13的旋转通过传递齿轮62传递到旋转轴61，旋转轴61旋转。旋转轴61的旋转借助旋转轴66、67传递到旋转轴52，支承部51旋转。臂54随着支承部51的旋转而旋转。接着，保持了要安装于主轴11上的刀具20的臂54位于主轴11的下方。主轴11与主轴头10一同下降而安装刀具20。

接触件63因主轴头10的下降而与平坦部71b卡合。旋转轴61克服弹性构件65的作用而朝前方移动。传递齿轮62脱离主轴齿轮13。

如图6、图7所示，主轴头10具有限制装置80(限制部)。限制装置80配置于主轴头10的后部。限制装置80具有非旋转齿轮81(卡合齿轮)、轴82和支承体85。轴82沿上下方向延伸且在外周具有凹凸82b。凹凸82b沿轴向延伸。非旋转齿轮81装配于轴82的下端部。轴82在上部具有大径部82a。支承体85在内部具有容纳室85a。大径部82a被收纳于容纳室85a。大径部82a的直径大于轴82的其他部分的直径。轴82贯通支承体85的下部而朝下方突出。支承体85的下部具有供轴82通过的贯通孔，在贯通孔的内周面上形成有能与设于轴82外周的凹凸82b嵌合的凹凸85b。因此，轴82能够上下移动，但不能旋转。轴82的凹凸82b和设于贯通孔内周面的凹凸85b相当于限制机构。大径部82a隔着安装于其外周面的密封构件87与容纳室85a的侧壁面接触。

弹性构件86朝下方对大径部82a施力。弹性构件86配置在容纳室85a的上壁和大径部82a之间。容纳室85a在上部连接抽吸空气的吸引器88。在吸引器88工作时，大径部82a朝上方运动。非旋转齿轮81克服弹性构件86的作用而上升，进而与主轴齿轮13啮合。使主轴齿轮13与非旋转齿轮81啮合，从而主轴齿轮13不能旋转。因此，主轴11因主轴齿轮13而不能旋转。在吸引器88不工作时，弹性构件86朝下方对大径部82a施力。因此，主轴齿轮13脱离非旋转齿轮81，因此主轴齿轮13和主轴11能够旋转。

在将车削刀具安装于主轴11时，吸引器88工作，主轴齿轮13与非旋转齿轮81啮合。因此，主轴11因主轴齿轮13而不能旋转。机床无需将刀柄21设计成复杂的形状即可限制主轴11的旋转。

在将旋转刀具安装于主轴11时，吸引器88不工作。在弹性构件86的作用下，主轴齿轮13脱离非旋转齿轮81。使主轴齿轮13脱离非旋转齿轮81，从而主轴齿轮13和主轴11能够旋转。因此，旋转刀具能够加工工件。主轴齿轮13和非旋转齿轮81为斜齿轮。主轴齿轮13和非旋转齿轮81以较小的齿隙可靠地啮合。

对于限制装置80而言，也可以使用朝上方施力的弹性构件来代替弹性构件86，使用供给压缩空气的供给器来代替吸引器88。在该情况下，弹性构件配置在容纳室85a的下壁和大径部82a之间。非旋转齿轮81在弹性构件的作用下上升，非旋转齿轮81因供给器的工作而下降。对于限制装置80而言，也可以使用滚珠丝杠机构、曲柄机构等而使非旋转齿轮81沿上下方向运动。主轴齿轮13、传递齿轮62和非旋转齿轮81也可以是平齿轮、人字齿轮。

实施方式2

如图8所示，实施方式2的机床具有限制装置90。限制装置90具有旋转齿轮91(卡合齿轮)、轴92和支承体95。轴92具有同轴的大径部92a。大径部92a的直径大于轴92的其他部分的直径。大径部92a被收纳在设于支承体95的容纳室95a中。容纳室95a在大径部92a的上下分别具有轴承94。各轴承94支承轴92。轴92能够绕上下方向的轴线旋转。轴92的下端部朝支承体95的下方突出。旋转齿轮91装配于轴92的下端部。旋转齿轮91与轴92一同旋转。大径部92a在外周面具有多个凹部92b。支承体95将销96支承在与凹部92b相对应的位置。销96能够在前后方向的孔95b内滑动。销96在后部具有大径部96a。大径部96a的直径大于销96的其他部分的直径。大径部96a隔着其外周的密封构件97与孔95b的内周抵接。密封构件97在大径部96a的区域密封孔95b的内部。弹性构件98朝后方对销96施力。弹性构件98设于大径部96a的前部和孔95b前端的台阶部95c之间。孔95b在大径部96a的后部借助连接管95d与压缩机99相连接。

在将旋转刀具安装于主轴11时，销96在弹性构件98的作用下朝后方移动。如图8所示，销96不与凹部92b卡合。因此，主轴11能够旋转。

在将车削刀具安装于主轴11时，压缩机99向孔95b供给压缩空气。压缩空气作用于大径部96a。销96克服弹性构件98的作用朝前方移动，与凹部92b卡合。旋转齿轮91的旋转因销96与凹部92b的卡合而受到限制。主轴齿轮13的旋转受到旋转齿轮91限制，因此主轴11不能旋转。销96和凹部92b为限制机构。

在交换刀具时，在主轴11旋转到原点位置之后交换刀具。凹部92b均等地设于大径部92a的周向上。如下这样决定凹部92b的数量。以旋转齿轮91的齿数为分母计算主轴齿轮13和旋转齿轮91的齿数比。此时，分母的数即为凹部92b的数量。在主轴齿轮13的齿数为100，旋转齿轮91的齿数为40时，以旋转齿轮91的齿数为分母的齿数比为5/2。分母为2，因此，凹部92b的数量为2。在主轴齿轮13旋转一周时，旋转齿轮91旋转5/2周。在主轴齿轮13旋转两周时，旋转齿轮91旋转五周。在主轴齿轮13旋转三周时，旋转齿轮91旋转15/2周。在主轴齿轮13的齿数为100，旋转齿轮91的齿数为80时，以旋转齿轮91的齿数为分母的齿数比为5/4。分母的数为4，因此，凹部92b的数量为4。如图10所示，在大径部92a的周向上以90°的间隔设置凹部92b。

限制装置90也可以不使用弹性构件98，而是用压缩机99供给压缩空气和抽吸空气，来产生正压和负压，从而使销96沿前后方向运动。限制装置90也可以使用滚珠丝杠机构、曲柄机构等来使销96沿前后方向运动。

实施方式3

如图11所示，实施方式3的机床具有限制装置90A。限制装置90A包括旋转齿轮91A(卡合齿轮)、轴92A和支承体95A。轴92A具有同轴的大径部92Aa和中径部92Ac。大径部92Aa的直径大于中径部92Ac的直径。中径部92Ac的直径大于轴92A的除大径部92Aa和中径部92Ac之外的部分的直径。大径部92Aa、中径部92Ac被收纳在设于支承体95A的容纳室95Aa中。容纳室95Aa在大径部92Aa的上方和中径部92Ac的下方分别具有轴承94。两轴承94支承轴92A。轴92A能够绕上下方向的轴线旋转。轴92A的下端部朝支承体95A的下方突出。旋转齿轮91A装配于轴92A的下端部。旋转齿轮91A与轴92A一同旋转。大径部92Aa在下端面具有多个凹部92Ad。支承体95A将销101支承在与凹部92Ad相对应的位置。销101能够在上下方向的孔100内滑动。销101在下部具有大径部101a。大径部101a的直径大于销101的其他部分的直径。大径部101a隔着其外周的密封构件102与孔100的内周抵接。密封构件102在大径部101a的区域密封孔100的内部。弹性构件103朝下方对销101施力。弹性构件103设于大径部101a的上部和孔100上端的台阶部100a之间。孔100在大径部101a的下部借助连接管104与压缩机99相连接。

在将旋转刀具安装于主轴11时，销101在弹性构件103的作用下朝下方移动。如图11所示，销101不与凹部92Ad卡合，因此，主轴11能够旋转。在将车削刀具安装于主轴11时，压缩机99向孔100供给压缩空气。压缩空气作用于大径部101a。销101克服弹性构件103的作用而朝上方移动，进而与凹部92Ad卡合。通过销101与凹部92Ad卡合而限制旋转齿轮91A的旋转。主轴齿轮13不能旋转，因此，主轴11不能旋转。销101和凹部92Ad为限制机构。

对于限制装置90A而言，也可以不使用弹性构件103，而是用压缩机99供给压缩空气和抽吸空气，来产生正压和负压，从而使销101沿上下方向运动。限制装置90A也可以使用滚珠丝杠机构、曲柄机构等来使销101沿上下方向运动。

Claims (6)

1.一种机床，其包括保持主轴(11)的主轴头(10)、驱动上述主轴绕轴线旋转的驱动源(12)、收纳刀具(20)的旋转式的刀库(5)、设于上述主轴的主轴齿轮(13)以及设于上述刀库的传递齿轮(62)，该传递齿轮通过与上述主轴齿轮啮合而向上述刀库传递上述主轴的旋转，该机床的特征在于，

在上述主轴头上设有限制部(80、90、90A)，该限制部通过与上述主轴齿轮卡合而限制上述主轴的旋转；

该限制部包括与上述主轴齿轮卡合的卡合齿轮(81、91、91A)和限制该卡合齿轮旋转的限制机构(85b、82b、92b、96、92Ad、101)。

2.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，

上述卡合齿轮是不能绕轴线旋转的非旋转齿轮(81)；

该机床具有通过使该非旋转齿轮移动而使该非旋转齿轮接近、远离上述主轴齿轮的机构(86、88)。

3.根据权利要求1或2所述的机床，其特征在于，

上述主轴齿轮和上述非旋转齿轮为斜齿轮。

4.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，

上述卡合齿轮是能够绕轴线旋转的旋转齿轮(91、91A)；

上述限制机构由凹部(92b、92Ad)和销(96、101)构成，

该凹部设于供上述旋转齿轮安装的轴部，

该销在驱动部(98、103、99)的驱动下向接近、远离上述凹部的方向移动，在接近上述凹部时能与上述凹部卡合。

5.根据权利要求4所述的机床，其特征在于，

上述轴部具有大径部(92a)，该大径部的直径大于轴部的其他部分的直径，上述凹部(92b)设于上述大径部的外周面。

6.根据权利要求4所述的机床，其特征在于，

上述轴部具有大径部(92Aa)，该大径部的直径大于轴部的其他部分的直径，上述凹部(92Ad)设于上述大径部的端面。