CN106181520A - 具有刀库交换装置的卧式加工中心 - Google Patents

Abstract

一种具有刀库交换装置的卧式加工中心，包含框体和基座，所述基座的上表面设有加工台，所述加工台设有对待加工工件进行夹紧的夹具，所述框体内设有两条横向导轨，一加工座可横向移动的设置于横向导轨，所述加工座设有两条竖向导轨，一主轴台可竖向移动的设置于竖向导轨，所述主轴台的中部设有供刀具固定旋转的刀夹，所述框体内设有旋转刀库，所述旋转刀库和主轴台之间设有刀库交换装置，所述框体的外侧还设有控制箱；由此，本发明构造简单，整体体积小巧，方便安装，通过连杆机构的配合运动实现了刀杆的快速进出和刀具的稳定定位，且传动更加精确，运行更加平稳。

Description

具有刀库交换装置的卧式加工中心

技术领域

本发明涉及卧式机床的技术领域，尤其涉及一种具有刀库交换装置的卧式加工中心。

背景技术

如今数控机床行业发展到现在，在主体结构和性能上已经日益成熟。主轴转速30000转以上的加工中心已经越来越多。刀库的发展也有了相对固定的模式，出现了适用不同需求的多种类型的刀库。而在刀臂式刀库、单盘式刀库、斗笠式刀库、链式刀库等多种刀库中，刀臂式刀库结构相对简单，价格低廉，非常适合刀库容量要求不是太大的小型加工中心适用。

以往刀库的体积也变得更大，达不到高速机床刀库精简、小巧的要求，也使得安装难度大大增加。在数控机床长期高速工作下，刀套与刀盘之间的定位精度容易发生变化，换刀装置的钩爪部位容易发热变形，导致刀臂式刀库的整体精度下降，使零件产品的加工精度达不到要求，从而影响加工的质量与可靠性。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种具有刀库交换装置的卧式加工中心，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有刀库交换装置的卧式加工中心，其结构紧凑，装卸便利，夹刀可靠，使用寿命长，刀库刚性好，承载力大。

为解决上述问题，本发明公开了一种具有刀库交换装置的卧式加工中心，包含框体和基座，其特征在于：

所述基座的上表面设有加工台，所述加工台设有对待加工工件进行夹紧的夹具，所述框体内设有两条横向导轨，一加工座可横向移动的设置于横向导轨，所述加工座设有两条竖向导轨，一主轴台可竖向移动的设置于竖向导轨，所述主轴台的中部设有供刀具固定旋转的刀夹，所述框体内设有旋转刀库，所述旋转刀库和主轴台之间设有刀库交换装置，所述框体的外侧还设有控制箱，所述刀库交换装置包括驱动箱和中心轴，所述中心轴从驱动箱内向外延伸，其自由端设有夹刀杆组件，所述驱动箱内设有驱动中心轴进行转动的驱动组件，所述夹刀杆组件包含呈180度对称设置的第一夹刀杆和第二夹刀杆。

其中：所述驱动组件包含伺服电机、主动齿轮、第一被动齿轮和传动齿轮组件，所述伺服电机平行设置于中心轴的一侧，主动齿轮连接于伺服电机的输出轴，所述第一被动齿轮设置于一中间轴并啮合于主动齿轮，所述传动齿轮组件包含分别设于中间轴和中心轴上的齿轮对，从而利用伺服电机将动力传递给中心轴，进而实现第一夹刀杆和第二夹刀杆的相对转动和刀具的替换。

其中：该第一夹刀杆和第二夹刀杆均包含杆体、盖体和卡爪，所述杆体的前端一侧向前延伸出弯曲指状的夹爪，以向杆体的前端另一侧前方形成供刀具的杆部进出的开口，所述杆体的中部形成一个倒梯形的凹槽，所述盖体盖合于所述杆体上，所述盖体的中部形成一个倒梯形的凹槽，所述卡爪设置于杆体和盖体的前端之间且可在两者之间移动，所述卡爪的前端形成向所述开口伸缩以开闭所述开口的爪部，所述容置空间内设有驱动卡爪进行自动伸缩的驱动机构。

其中：所述驱动机构为四连杆平衡机构，所述四连杆平衡机构包含设置于所述容置空间内的第一前连杆、第一后连杆、第二前连杆和第二后连杆，所述第一前连杆和第二前连杆的前端铰接于卡爪的后端，后端分别铰接于第一后连杆和第二后连杆的前端，所述第一后连杆和第二后连杆的后端铰接于所述容置空间的后端中部，所述第一后连杆和第二后连杆的前端铰接部之间设有驱动两个连杆铰接部向内缩入的弹性件。

其中：所述盖体和杆体内倒梯形的凹槽底部设有弹性耐磨层。

其中：还包含定位测量组件，所述定位测量组件包含设置于驱动箱底部的红外检测器和第一夹刀杆和第二夹刀杆上表面的红外发射器。

其中：所述定位测量组件包含第一夹刀杆和第二夹刀杆内凸缘内侧的碰撞检测器，该碰撞检测器检测到卡爪的接触信号以准确判断卡爪是否完成对刀杆的包围夹紧。

通过上述结构可知，本发明的具有刀库交换装置的卧式加工中心具有如下效果：

1、传动装置构造简单，整体体积小巧，方便安装，提高加工的质量和可靠性，具有安全稳定性。

2、通过连杆机构的配合运动，即实现了刀杆的快速进出和刀具的稳定定位，且传动更加精确，运行更加平稳。

本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。

附图说明

图1显示了本发明的具有刀库交换装置的卧式加工中心的结构示意图。

图2显示了本发明刀库交换装置的结构示意图。

图3显示了本发明夹刀杆的结构示意图。

图4显示了本发明夹刀杆的内部剖视图。

附图标记：

101、框体；102、基座；103、加工台；104、夹具；105、横向导轨；106、加工座；107、竖向导轨；108、主轴台；109、刀具；110、旋转刀库；111、刀库交换装置；112、控制箱；11、驱动箱；12、第一夹刀杆；13、第二夹刀杆；14、伺服电机；15、主动齿轮；16、第一被动齿轮；17、传动齿轮组件；18、中心轴；19、杆体；20、盖体；21、夹爪；22、卡爪；23、第一前连杆；24、第一后连杆；25、第二前连杆；26、第二后连杆；27、弹性件；28、凸缘。

具体实施方式

参见图1至图4，显示了本发明的具有刀库交换装置的卧式加工中心，包含框体101和基座102，所述基座102的上表面设有加工台103，所述加工台103设有对待加工工件进行夹紧的夹具104，所述框体101内设有两条横向导轨105，一加工座106可横向移动的设置于横向导轨105，所述加工座106设有两条竖向导轨107，一主轴台108可竖向移动的设置于竖向导轨107，所述主轴台108的中部设有供刀具109固定旋转的刀夹。

所述框体101内的一侧设有旋转刀库110，所述旋转刀库110又选为圆盘式旋转刀库，所述旋转刀库110的周缘上间隔设有多个待更换的刀具，所述旋转刀库110和主轴台108之间设有刀库交换装置111，所述框体101的外侧还设有控制箱112，所述控制箱112提供控制指令。

参见图2，本发明的刀库交换装置111包括驱动箱11和中心轴18，所述中心轴18从驱动箱11内向外延伸，其自由端设有夹刀杆组件，所述驱动箱11内设有驱动中心轴18进行转动的驱动组件，其中，所述夹刀杆组件包含呈180度对称设计的第一夹刀杆12和第二夹刀杆13，所述驱动组件包含伺服电机14、主动齿轮15、第一被动齿轮16和传动齿轮组件17，为提高空间利用率，所述伺服电机14平行设置于中心轴18的一侧，主动齿轮15连接于伺服电机14的输出轴，所述第一被动齿轮16设置于一中间轴并啮合于主动齿轮15，所述传动齿轮组件17包含分别设于中间轴和中心轴18上的齿轮对，从而利用伺服电机14将动力传递给中心轴18，进而实现第一夹刀杆12和第二夹刀杆13的相对转动，通过相对设置的第一夹刀杆12和第二夹刀杆13，实现刀库和主轴台上刀具的替换。

参见图3和图4，显示了本发明中第一夹刀杆12和第二夹刀杆13的一个优选实施例，该第一夹刀杆12和第二夹刀杆13的结构相同，均包含杆体19、盖体20和卡爪22，所述杆体19的前端一侧向前延伸出弯曲指状的夹爪21，以向杆体19的前端另一侧前方形成供刀具的杆部进出的开口，所述杆体19的中部形成一个倒梯形的凹槽，所述盖体20盖合于所述杆体19上，两者之间可通过螺栓等紧箍件进行固定，所述盖体20的中部形成一个倒梯形的凹槽，两个凹槽形成一个鱼肚状的容置空间，所述卡爪22设置于杆体19和盖体20的前端之间且可在两者之间移动，所述卡爪22的前端形成可向所述开口伸缩以开闭所述开口的爪部，由此，通过卡爪22的伸缩运动，实现第一夹刀杆12和第二夹刀杆13对刀具的卡紧和松开操作，所述容置空间内设有驱动卡爪22进行自动伸缩的驱动机构，为避免卡爪22从杆体19和盖体20的前端脱出，所述盖体20的前端设有向下延伸的凸缘28，所述卡爪22设有对应的台阶部，从而对卡爪22的位置进行限位。

其中，所述驱动机构可利用图中所示的四连杆平衡机构实现，所述四连杆平衡机构包含设置于所述容置空间内的第一前连杆23、第一后连杆24、第二前连杆25和第二后连杆26，所述第一前连杆23和第二前连杆25的前端铰接于卡爪22的后端，后端分别铰接于第一后连杆24和第二后连杆26的前端(后可将两两连杆之间的铰接部称为连杆铰接部)，所述第一后连杆24和第二后连杆26的后端铰接于所述容置空间的后端中部，所述第一后连杆24和第二后连杆26的前端铰接部之间设有驱动两个连杆铰接部向内缩入的弹性件27，所述弹性件27优选为拉力螺旋弹簧，以提供在两连杆铰接部之间的弹性回复力，由此，所述弹性件27的常态下将第一后连杆24和第二后连杆26的前端向内拉紧，从而通过两连杆铰接部的靠近，驱动卡爪22向前移动，以对夹爪21的开口进行封闭，而在主轴带动夹刀杆组件中的其中一个夹刀杆靠近待更换刀具的刀杆时，刀杆接触卡爪，依靠旋转力，刀杆将卡爪向后驱动以使刀具进入夹爪21内，然后卡爪伸出，从而将刀具定位于夹爪21内。

如上所述，将刀具从夹爪21内取出的状态与之相反且类似。

由此，所述四连杆平衡机构能实现从卡爪22后端两侧的平衡驱动和移动，其动作更为协调，使用寿命更长。

其中，所述盖体20和杆体19内倒梯形的凹槽底部设有弹性耐磨层，以在连杆铰接部向外张开时提供弹性耐磨支撑。

为实现第一夹刀杆12和第二夹刀杆13的准确定位，本发明还可包含定位测量组件，所述定位测量组件包含设置于驱动箱11底部的红外检测器和第一夹刀杆12和第二夹刀杆13上表面的红外发射器，由此，当第一夹刀杆12和第二夹刀杆13位于准确位置时，红外检测器能检测到红外发射器的信号并发送定位信号，所述定位测量组件包含第一夹刀杆12和第二夹刀杆13内凸缘28内侧的碰撞检测器，该碰撞检测器能检测到卡爪22的接触信号，从而准确判断卡爪22是否完成对刀杆的包围夹紧。

综上，本发明具有如下优点：

1、传动装置构造简单，整体体积小巧，方便安装，提高加工的质量和可靠性，具有安全稳定性。

2、通过连杆机构的配合运动，即实现了刀杆的快速进出和刀具的稳定定位，且传动更加精确，运行更加平稳。

显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。

Claims (7)

1.一种具有刀库交换装置的卧式加工中心，包含框体和基座，其特征在于：

所述基座的上表面设有加工台，所述加工台设有对待加工工件进行夹紧的夹具，所述框体内设有两条横向导轨，一加工座可横向移动的设置于横向导轨，所述加工座设有两条竖向导轨，一主轴台可竖向移动的设置于竖向导轨，所述主轴台的中部设有供刀具固定旋转的刀夹，所述框体内设有旋转刀库，所述旋转刀库和主轴台之间设有刀库交换装置，所述框体的外侧还设有控制箱，所述刀库交换装置包括驱动箱和中心轴，所述中心轴从驱动箱内向外延伸，其自由端设有夹刀杆组件，所述驱动箱内设有驱动中心轴进行转动的驱动组件，所述夹刀杆组件包含呈180度对称设置的第一夹刀杆和第二夹刀杆。

2.如权利要求1所述的卧式加工中心，其特征在于：所述刀库交换装置包括驱动箱和中心轴，所述中心轴从驱动箱内向外延伸，其自由端设有夹刀杆组件，所述驱动箱内设有驱动中心轴进行转动的驱动组件，所述夹刀杆组件包含呈180度对称设置的第一夹刀杆和第二夹刀杆，所述驱动组件包含伺服电机、主动齿轮、第一被动齿轮和传动齿轮组件，所述伺服电机平行设置于中心轴的一侧，主动齿轮连接于伺服电机的输出轴，所述第一被动齿轮设置于一中间轴并啮合于主动齿轮，所述传动齿轮组件包含分别设于中间轴和中心轴上的齿轮对，从而利用伺服电机将动力传递给中心轴，进而实现第一夹刀杆和第二夹刀杆的相对转动和刀具的替换。

3.如权利要求2所述的卧式加工中心，其特征在于：该第一夹刀杆和第二夹刀杆均包含杆体、盖体和卡爪，所述杆体的前端一侧向前延伸出弯曲指状的夹爪，以向杆体的前端另一侧前方形成供刀具的杆部进出的开口，所述杆体的中部形成一个倒梯形的凹槽，所述盖体盖合于所述杆体上，所述盖体的中部形成一个倒梯形的凹槽，所述卡爪设置于杆体和盖体的前端之间且可在两者之间移动，所述卡爪的前端形成向所述开口伸缩以开闭所述开口的爪部，所述容置空间内设有驱动卡爪进行自动伸缩的驱动机构。

4.如权利要求3所述的卧式加工中心，其特征在于：所述驱动机构为四连杆平衡机构，所述四连杆平衡机构包含设置于所述容置空间内的第一前连杆、第一后连杆、第二前连杆和第二后连杆，所述第一前连杆和第二前连杆的前端铰接于卡爪的后端，后端分别铰接于第一后连杆和第二后连杆的前端，所述第一后连杆和第二后连杆的后端铰接于所述容置空间的后端中部，所述第一后连杆和第二后连杆的前端铰接部之间设有驱动两个连杆铰接部向内缩入的弹性件。

5.如权利要求4所述的卧式加工中心，其特征在于：所述盖体和杆体内倒梯形的凹槽底部设有弹性耐磨层。

6.如权利要求4所述的卧式加工中心，其特征在于：还包含定位测量组件，所述定位测量组件包含设置于驱动箱底部的红外检测器和第一夹刀杆和第二夹刀杆上表面的红外发射器。

7.如权利要求6所述的卧式加工中心，其特征在于：所述定位测量组件包含第一夹刀杆和第二夹刀杆内凸缘内侧的碰撞检测器，该碰撞检测器检测到卡爪的接触信号以准确判断卡爪是否完成对刀杆的包围夹紧。