CN104827329B - 一种机床刀库 - Google Patents

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Abstract

一种机床刀库，属于数控机床。本发明包括底座、至少两个刀具存储装置、刀具自动换刀装置和刀具交换输送装置，所有刀具存储装置的刀盘支撑轴由同一台刀盘驱动伺服电机通过减速机传动驱动，导轨副的滑块滑移方向与刀具存储装置的排列方向一致，气缸安装板固定于导轨副的滑块上，并与丝杆副的螺母滑块固连，连杆气缸固定于气缸安装板上，运刀小车固装于连杆气缸的活塞上，由丝杆副的螺母滑块带动运刀小车在与刀具存储交换位置对应的位置和与换刀臂交换刀具的换刀位置之间滑移，由导轨副进行滑移导向，由连杆气缸的活塞运动带动运刀小车在滑移路线和刀具存储交换位置之间进行移动。本发明解决了现有凸轮式刀库的刀具容量有限的问题。

Description

一种机床刀库
技术领域
本发明属于数控机床领域，尤其与一种机床刀库有关。
背景技术
随着机床数控技术的发展，越来越多的数控机床配备自动换刀系统，使用自动换刀系统可以提高数控机床的加工效率。凸轮式刀库是常用的自动换刀系统之一，凸轮式刀库换刀具有预选刀具功能和换刀速度快的特点，为满足加工需求，现有的刀具数量越来越多，针对现有结构较为复杂、面积较大的工件加工需要机床刀库配备更多的刀具，而由于受到机床空间的限制，现有凸轮式刀库刀盘直径也受到限制，导致刀具容量有限，无法满足现有复杂工件加工的需求。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有凸轮式刀库的刀具容量有限的缺陷，提供一种大容量、扩展性好、适用性强且体积较小的凸轮式刀库。
为此，本发明采用以下技术方案：一种机床刀库，包括底座、刀具存储装置和刀具自动换刀装置，所述刀具存储装置包括刀盘、均布于刀盘外缘上的多个刀具夹持机构和刀盘支撑轴，刀盘固定于刀盘支撑轴，刀盘支撑轴通过轴承支撑安装于刀盘立柱上，设定其中一个刀具夹持机构的位置为刀具存储交换位置，刀盘立柱固定于所述的底座，刀具自动换刀装置包括换刀臂和驱动换刀臂换刀动作的凸轮箱，凸轮箱由固定于所述底座的凸轮箱支架支撑安装，其特征是，所述的刀具存储装置至少为两个，所有刀具存储装置的刀盘支撑轴由同一台刀盘驱动伺服电机通过减速机传动驱动，使每一个刀盘上的刀具夹持机构同时旋转到各自的刀具存储交换位置；所述的机床刀库还包括刀具交换输送装置，所述刀具交换输送装置包括运刀小车、连杆气缸、气缸安装板、横梁、丝杆副、导轨副和小车驱动伺服电机，导轨副的导轨安装于横梁，导轨副的滑块滑移方向与所述刀具存储装置的排列方向一致，丝杆通过轴承安装于横梁上，丝杆由固定安装的小车驱动伺服电机驱动旋转，气缸安装板固定于导轨副的滑块上，并与所述的丝杆副的螺母滑块固定连接，连杆气缸固定于气缸安装板上，运刀小车固定安装于连杆气缸的活塞上，由丝杆副的螺母滑块带动运刀小车在与刀具存储交换位置对应的位置和与换刀臂交换刀具的换刀位置之间滑移，由所述导轨副进行滑移导向，由连杆气缸上的活塞运动带动运刀小车在滑移路线和刀具存储交换位置之间进行移动。
作为对上述技术方案的补充和完善，本发明还包括以下技术特征。
每一个所述刀具存储装置还包括一个锁销驱动气缸，所述刀具夹持机构包括定位键、锁销、第一弹簧、第二弹簧、定位套、端盖和夹持爪，夹持爪包括左右分设并在前端配对形成弧形壁夹持腔的两个手爪，两个手爪中部分别通过销轴支撑安装于所述刀盘的一侧端面上，定位键设置于两个手爪之间并位于所述销轴前侧，定位键前端伸入所述的夹持腔中，限制夹持腔的最小内径，并与夹持在夹持腔中的刀柄上的凹槽对应插配对刀柄进行角度定位；刀盘上设置锁销穿装通孔，定位套安装于所述刀盘的另一侧端面上，端盖前侧盖装于定位套，封闭定位套内腔的一端出口，定位套的内腔与所述锁销穿装通孔内腔连接组成用于锁销穿装滑移的锁销穿装腔，锁销穿装于锁销穿装腔，锁销前端从所述锁销穿装通孔伸入两个手爪之间并位于所述销轴后侧，限制两个手爪转动，锁定两个手爪对刀柄的夹持状态，锁销位于锁销穿装腔内的后端设置轴肩，所述锁销穿装腔腔壁上设置与所述轴肩配合的端面靠肩，限制锁销只能在锁销穿装腔内滑移；所述的锁销驱动气缸设置于所述的刀具存储交换位置，其活塞与所述的锁销前端位置对应；所述第一弹簧设置于锁销和端盖之间，支撑锁销伸入两个手爪之间，所述第二弹簧设置于两个手爪之间并位于所述销轴后侧，对两个手爪后端形成支撑作用，为两个手爪提供对刀柄的夹持力，在锁销滑出两个手爪之间时可以被压缩而使手爪能转动，解除对刀柄的夹持。
每一个所述刀具存储装置还包括一个感应开关，所述的刀具夹持机构还包括推杆，所述端盖上设置推杆滑移通孔，所述推杆穿装于所述推杆滑移通孔，推杆前端顶靠于所述锁销，推杆前端设置弹簧靠肩，所述的第一弹簧一端顶靠于该弹簧靠肩，锁销的滑移推动推杆滑移，压缩弹簧，推杆后端从所述推杆滑移通孔伸出，所述感应开关设置于所述的刀具存储交换位置，并位于所述端盖的后侧，与从所述推杆滑移通孔伸出的所述推杆对应，感应开关感应到推杆后，发送信号通知控制系统控制刀具交换动作。
所有所述的刀具存储装置沿刀盘支撑轴的轴向排列，相邻两个刀盘支撑轴之间通过联轴器与连杆固定连接。
所有所述的刀具存储装置沿刀盘的径向排列，相邻两个刀盘支撑轴之间通过传动机构传动连接。
所述的刀具存储装置为两个。
所述本发明的工作过程如下：刀具存储装置收到来自控制系统的换刀指令后，刀盘驱动伺服电机驱动刀盘旋转，使刀盘上装有相应刀具的刀具夹持机构转动到刀具存储交换位置，锁销驱动气缸上的活塞伸出，推动锁销后移，解除锁销对两个手爪的位置锁定，两个手爪可以转动，刀柄可以从夹持腔中脱出，锁销带动推杆后移，推杆后端从所述推杆滑移通孔伸出，感应开关感应到推杆后，发送信号通知控制系统，控制系统指令小车驱动伺服电机驱动运刀小车滑移至与刀具存储交换位置对应的位置，连杆气缸上的活塞伸出，带动运刀小车移动到刀具存储交换位置，取下刀具夹持机构夹持腔中的刀具，取刀完成后，连杆气缸上的活塞缩回，锁销驱动气缸上的活塞缩回，锁销通过第一弹簧复位，两个手爪锁紧，运刀小车完成取刀动作；机床进入换刀动作，运刀小车通过在横梁上移动至换刀位置，同时，机床主轴也将刀具送至换刀位置，换刀臂从起始位置旋转90度到换刀位置，换刀臂两端的机械手爪分别同时抓取运刀小车上的待送刀柄和机床主轴上的待换刀柄，将待送刀柄和待换刀柄都取下后，凸轮箱驱动换刀臂旋转180度，两刀柄位置交换，然后将待送刀柄装入机床主轴，待换刀柄装入运刀小车，收到交换完成信号后，凸轮机构驱动换刀臂旋转90度复位，完成交换刀具动作；检测到换刀臂换刀动作完成后，小车驱动伺服电机反向动作，使运刀小车返回到刀具存储交换位置对应的位置，同时，刀盘转动使所还待换刀具所在刀号的刀具夹持机构到达刀具存储交换位置，锁销驱动气缸上的活塞顶出，解除两个手爪的锁紧状态，连杆气缸上的活塞带动运刀小车移动到刀具存储交换位置，待换刀柄卡入刀具夹持腔内，完成待换刀柄存储，锁销驱动气缸上的活塞缩回，锁销复位，两个手爪锁紧，连杆气缸上的活塞带动运刀小车复位，完成整个换刀过程。
本发明可以达到以下有益效果：通过设置至少两个依次排列并同时转动刀盘的刀具存储装置存储刀具，并通过在横梁上滑移的运刀小车实现换刀臂与各个刀具存储装置之间的对应输送，以尽可能小的占用空间实现了尽可能大的刀具存储容量，并可以视情况增加或减少刀具存储装置，存储容量扩展性好和适用性强，使刀具的存储容量增大。
附图说明
图1是本发明主视方向结构示意图。
图2是图1中的左视方向示意图。
图3是图1中的a处放大图。
图4是图2中的b处放大图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。
如图1~图4所示，本发明包括底座15、两个刀具存储装置、刀具自动换刀装置和刀具交换输送装置，所述刀具存储装置包括刀盘8、均布于刀盘8的外缘上的多个刀具夹持机构、刀盘支撑轴9、一感应开关18和一锁销驱动气缸24，刀盘8固定于刀盘支撑轴9，刀盘支撑轴9通过轴承支撑安装于刀盘立柱12上，设定其中一个刀具夹持机构的位置为刀具存储交换位置，刀盘立柱12固定于所述的底座15，两个刀具存储装置的刀盘支撑轴9由同一台刀盘驱动伺服电机6通过减速机7传动驱动，使每一个刀盘8上的刀具夹持机构同时旋转到各自的刀具存储交换位置，两个刀具存储装置沿刀盘支撑轴9的轴向排列，两个刀盘支撑轴9之间通过联轴器10与连杆11固定连接；所述刀具夹持机构包括定位键25、锁销23、第一弹簧19、第二弹簧28、定位套21、端盖20、夹持爪和推杆22，夹持爪包括左右分设并在前端配对形成弧形壁夹持腔的两个手爪26，两个手爪26的中部分别通过销轴27支撑安装于所述刀盘8的一侧端面上，定位键25设置于两个手爪26之间并位于所述销轴27的前侧，定位键25前端伸入所述的夹持腔中，限制夹持腔的最小内径，并与夹持在夹持腔中的刀柄上的凹槽对应插配对刀柄进行角度定位；刀盘8上设置锁销穿装通孔，定位套21安装于所述刀盘8的另一侧端面上，端盖20的前侧盖装于定位套21，封闭定位套21的内腔的一端出口，定位套21的内腔与所述锁销穿装通孔内腔连接组成用于锁销23穿装滑移的锁销穿装腔，锁销23穿装于锁销穿装腔，锁销23的前端从所述锁销穿装通孔伸入两个手爪26之间并位于所述销轴27的后侧，限制两个手爪26的转动，锁定两个手爪26对刀柄的夹持状态，锁销23位于锁销穿装腔内的后端设置轴肩，所述锁销穿装腔腔壁上设置与所述轴肩配合的端面靠肩，限制锁销23只能在锁销穿装腔内滑移；所述的锁销驱动气缸24设置于所述的刀具存储交换位置，锁销驱动气缸24上的活塞与所述的锁销23的前端位置对应；所述第一弹簧19设置于锁销23和端盖20之间，支撑锁销23伸入两个手爪26之间，所述第二弹簧28设置于两个手爪26之间并位于所述销轴27的后侧，对两个手爪26的后端形成支撑作用，为两个手爪26提供对刀柄的夹持力，在锁销23滑出两个手爪26之间时可以被压缩而使手爪26能转动，解除对刀柄的夹持，所述端盖20上设置推杆滑移通孔，所述推杆22穿装于所述推杆滑移通孔，推杆22的前端顶靠于所述锁销23，推杆22的前端设置弹簧靠肩，所述的第一弹簧19的一端顶靠于该弹簧靠肩，锁销23的滑移推动推杆22滑移，压缩弹簧，推杆22的后端从所述推杆滑移通孔伸出，所述感应开关18设置于所述的刀具存储交换位置，并位于所述端盖20的后侧，与从所述推杆滑移通孔伸出的所述推杆22对应，感应开关18感应到推杆22后，发送信号通知控制系统控制刀具交换动作；刀具自动换刀装置包括换刀臂5和驱动换刀臂5换刀动作的凸轮箱2，凸轮箱2由固定于所述底座15的凸轮箱支架1支撑安装；所述刀具交换输送装置包括运刀小车16、连杆气缸17、气缸安装板4、横梁14、丝杆副、导轨副和小车驱动伺服电机13，导轨副的导轨安装于横梁14，导轨副的滑块滑移方向与所述刀具存储装置的排列方向一致，丝杆3通过轴承安装于横梁14上，丝杆3由固定安装的小车驱动伺服电机13驱动旋转，气缸安装板4固定于导轨副的滑块上，并与所述的丝杆副的螺母滑块固定连接，连杆气缸17固定于气缸安装板4上，运刀小车16固定安装于连杆气缸17的活塞上，由丝杆副的螺母滑块带动运刀小车16在与刀具存储交换位置对应的位置和与换刀臂5交换刀具的换刀位置之间滑移，由所述导轨副进行滑移导向，由连杆气缸17上的活塞运动带动运刀小车16在滑移路线和刀具存储交换位置之间进行移动。
所述本实用新的工作过程如下：刀具存储装置收到来自控制系统的换刀指令后，刀盘驱动伺服电机6驱动刀盘8旋转，使刀盘8上装有相应刀具的刀具夹持机构转动到刀具存储交换位置，锁销驱动气缸24上的的活塞伸出，推动锁销23后移，解除锁销23对两个手爪26的位置锁定，两个手爪26可以转动，刀柄可以从夹持腔中脱出，锁销23带动推杆22后移，推杆22的后端从所述推杆滑移通孔伸出，感应开关18感应到推杆22后，发送信号通知控制系统，控制系统指令小车驱动伺服电机13驱动运刀小车16滑移至与刀具存储交换位置对应的位置，连杆气缸17上的活塞伸出，带动运刀小车16移动到刀具存储交换位置，取下刀具夹持机构夹持腔中的刀具，取刀完成后，连杆气缸17上的活塞缩回，锁销驱动气缸24上的活塞缩回，锁销23通过第一弹簧19复位，两个手爪26锁紧，运刀小车16完成取刀动作；机床进入换刀动作，运刀小车16通过在横梁14上移动至换刀位置，同时，机床主轴也将刀具送至换刀位置，换刀臂5从起始位置旋转90度到换刀位置，换刀臂5的两端的机械手爪分别同时抓取运刀小车16上的待送刀柄和机床主轴上的待换刀柄，将待送刀柄和待换刀柄都取下后，凸轮箱2驱动换刀臂5旋转180度，两刀柄位置交换，然后将待送刀柄装入机床主轴，待换刀柄装入运刀小车16，收到交换完成信号后，凸轮机构驱动换刀臂5旋转90度复位，完成交换刀具动作；检测到换刀臂5换刀动作完成后，小车驱动伺服电机13反向动作，使运刀小车16返回到刀具存储交换位置对应的位置，同时，刀盘8转动使所还待换刀具所在刀号的刀具夹持机构到达刀具存储交换位置，锁销驱动气缸24上的活塞顶出，解除两个手爪26的锁紧状态，连杆气缸17上的活塞带动运刀小车16移动到刀具存储交换位置，待换刀柄卡入刀具夹持腔内，完成待换刀柄存储，锁销驱动气缸24上的活塞缩回，锁销23复位，两个手爪26锁紧，连杆气缸17上的活塞带动运刀小车16复位，完成整个换刀过程。
作为另一种具体实施方式，上述中所述两个刀具存储装置可以沿刀盘8的径向排列，两个刀盘支撑轴9之间通过传动机构传动连接。

Claims (4)

1.一种机床刀库，包括底座、刀具存储装置和刀具自动换刀装置，所述刀具存储装置包括刀盘、均布于刀盘外缘上的多个刀具夹持机构和刀盘支撑轴，刀盘固定于刀盘支撑轴，刀盘支撑轴通过轴承支撑安装于刀盘立柱上，设定其中一个刀具夹持机构的位置为刀具存储交换位置，刀盘立柱固定于所述的底座，刀具自动换刀装置包括换刀臂和驱动换刀臂换刀动作的凸轮箱，凸轮箱由固定于所述底座的凸轮箱支架支撑安装，其特征在于：所述的刀具存储装置至少为两个，每一个所述的刀具存储装置还包括一个锁销驱动气缸，所述刀具夹持机构包括定位键、锁销、第一弹簧、第二弹簧、定位套、端盖和夹持爪，夹持爪包括左右分设并在前端配对形成弧形壁夹持腔的两个手爪，两个手爪中部分别通过销轴支撑安装于所述刀盘的一侧端面上，定位键设置于两个手爪之间并位于所述销轴前侧，定位键前端伸入所述的夹持腔中；刀盘上设置锁销穿装通孔，定位套安装于所述刀盘的另一侧端面上，端盖前侧盖装于定位套，封闭定位套内腔的一端出口，定位套的内腔与所述锁销穿装通孔内腔连接组成用于锁销穿装滑移的锁销穿装腔，锁销穿装于锁销穿装腔，锁销前端从所述锁销穿装通孔伸入两个手爪之间并位于所述销轴后侧，锁定两个手爪对刀柄的夹持状态，锁销位于锁销穿装腔内的后端设置轴肩，所述锁销穿装腔腔壁上设置与所述轴肩配合的端面靠肩；所述的锁销驱动气缸设置于所述的刀具存储交换位置，其活塞与所述的锁销前端位置对应；所述第一弹簧设置于锁销和端盖之间，支撑锁销伸入两个手爪之间，所述第二弹簧设置于两个手爪之间并位于所述销轴后侧，所有刀具存储装置的刀盘支撑轴由同一台刀盘驱动伺服电机通过减速机传动驱动，所述的机床刀库还包括刀具交换输送装置，所述刀具交换输送装置包括运刀小车、连杆气缸、气缸安装板、横梁、丝杆副、导轨副和小车驱动伺服电机，导轨副的导轨安装于横梁，导轨副的滑块滑移方向与所述刀具存储装置的排列方向一致，丝杆通过轴承安装于横梁上，丝杆由固定安装的小车驱动伺服电机驱动旋转，气缸安装板固定于导轨副的滑块上，并与所述的丝杆副的螺母滑块固定连接，连杆气缸固定于气缸安装板上，运刀小车固定安装于连杆气缸的活塞上，由丝杆副的螺母滑块带动运刀小车在与刀具存储交换位置对应的位置和与换刀臂交换刀具的换刀位置之间滑移，由所述导轨副进行滑移导向，由连杆气缸上的活塞运动带动运刀小车在滑移路线和刀具存储交换位置之间进行移动。
2.根据权利要求1所述的一种机床刀库，其特征在于：每一个所述刀具存储装置还包括一个感应开关，所述的刀具夹持机构还包括推杆，所述端盖上设置推杆滑移通孔，所述推杆穿装于所述推杆滑移通孔，推杆前端顶靠于所述锁销，推杆前端设置弹簧靠肩，所述的第一弹簧一端顶靠于该弹簧靠肩，锁销的滑移推动推杆滑移，压缩弹簧，推杆后端从所述推杆滑移通孔伸出，所述感应开关设置于所述的刀具存储交换位置，并位于所述端盖的后侧，与从所述推杆滑移通孔伸出的所述推杆对应，感应开关感应到推杆后，发送信号通知控制系统控制刀具交换动作。
3.根据权利要求2所述的一种机床刀库，其特征在于：所有所述的刀具存储装置沿刀盘支撑轴的轴向排列，相邻两个刀盘支撑轴之间通过联轴器与连杆固定连接。
4.根据权利要求2所述的一种机床刀库，其特征在于：所有所述的刀具存储装置沿刀盘的径向排列，相邻两个刀盘支撑轴之间通过传动机构传动连接。
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