CN106312649B - 多主轴同步换刀机构及配置该换刀机构的加工中心 - Google Patents

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Abstract

一种多主轴同步换刀机构及配置该换刀机构的加工中心，它主要由套筒式刀具链库、滑台、夹爪组成；其特征在于：在加工中心的机体上安装有套筒式刀具链库和安装有刀具夹爪排的二维或三维滑台；另外还公开三种配置该换刀机构的加工中心，该加工中心可同时多个主轴同时参于加工，其效率高、换刀时间短、制造方便。

Description

多主轴同步换刀机构及配置该换刀机构的加工中心
技术领域
本发明涉及一种自动换刀机构，尤其是一种多主轴加工中心的自动换刀机构；本发明还涉及配置该换刀机构的多主轴加工中心。
背景技术
随着国家装备制造业的振兴与发展，数控机床作为机床工业的主流产品，已成为实现装备制造业现代化的关键设备。随着个性化、模块式及快速变化的市场要求，其对高效、高可靠性、通用性强的数控机床的需求也越来越大。目前市面上的加工中心基本都是单主轴结构，其虽然能够适应多种零件的加工，但其对于一些中小零件的大批量加工而言，效率相对较低，因为同一时间内仅一把刀参于加工，为了解决这个问题，客户就需要采购多台设备来弥补产能的不足，这就无形中增加了场地、人员等，经济效益比较低。
然而组合机床，虽然可以多主轴同时参于切削，提高效率，但其通用性差，换型成本高，周期长，并且调整与维护也麻烦。
然而制约多主轴加工中心轴数及速度的最大障碍是其自动换刀机构，因此发明一种高效、允许主轴数多的自动换刀机构迫在眉前。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效、刀库容量大的可进行多主轴自动换刀的机构；另外本发明的目的还提供三种配置该换刀机构的加工中心。
为了达到上述的发明目的，本发明所采用的技术方案为：它主要由套筒式刀具链库、滑台、夹爪组成；其特征在于：在加工中心的机体上安装有一个Y向滑台和Z向滑台组成的二维滑台或X向滑台、Y向滑台、Z向滑台组成的三维滑台，当加工中心的主轴单元可X向移动时装二维滑台，当加工中心的主轴单元无X向移动时装三维滑台；X向滑台、Y向滑台、Z向滑台的其中一个滑台的滑板上安装有与主轴单元排平行的刀具夹爪排，刀具夹爪排的夹爪总数量等于多主轴加工中心主轴单元数的两倍；加工中心的机体上安装有一个套筒式刀具链库，该套筒式刀具链库主要由套筒和链条组成；刀具夹爪排与主轴单元轴线垂直，套筒式刀具链库的套筒轴线与主轴单元轴线相平行，X向、Y向、Z向滑台可由汽缸、油缸或电机驱动，也可混合驱动。
为方便描述，本发明中以面对人的左右方向为X向，面对人前后的方向为Y向，面对人上下的方向为Z向；并且为方便区分，换刀机构的三维滑台定义为X向滑台、Y向滑台、Z向滑台，加工中心的三维滑台定义为X轴滑台、Y轴滑台、Z轴滑台。
作为上述技术方案的进一步改进，所述的三维滑台中的X向、Y向、Z向滑台可一维、二维或三维用加工中心的X轴、Y轴、Z轴滑台代替，该结构可有效降低换刀装置的成本，但换刀时间会增长，其特别适合于加工时间较长，对换刀时间要求不高或对性价比要求高的场合。
作为上述技术方案的进一步改进，所述的刀具夹爪排可由多排组成，其适用具有多排主轴的加工中心换刀，从而提高效率。
第一种配置上述换刀机构的加工中心的特征在于：机体采用龙门结构，龙门的开口宽度大于换刀机构宽度，能保证换刀机构在龙门中Y向顺利移动；主轴模块固定安装在机体的上方，主轴模块在Y向上安装有一排或一排以上主轴单元，每排各装有两个或两个以上主轴单元，每排主轴单元间的间距相等；每个主轴单元的安装刀具相同； X轴、Y轴、Z轴滑台安装在主轴模块的下方，并均采用数控伺服驱动。
第二种配置上述换刀机构的加工中心的特征在于：机体采用龙门结构，龙门的开口宽度大于换刀机构宽度，能保证换刀机构在龙门中Y向顺利移动；主轴模块安装在Z轴滑台，主轴模块在Y向上安装有一排或一排以上主轴单元，每排各装有两个或两个以上主轴单元，每排主轴单元间的间距相等；每个主轴单元的安装刀具相同； X轴、Y轴滑台安装在主轴模块的下方，并均采用数控伺服驱动。
第三种配置上述换刀机构的加工中心的特征在于：机体采用龙门结构，龙门的开口宽度大于换刀机构宽度，能保证换刀机构在龙门中Y向顺利移动；主轴模块安装在Z轴滑台，主轴模块在Y向上安装有一排或一排以上主轴单元，每排各装有两个或两个以上主轴单元，每排主轴单元间的间距相等；每个主轴单元的安装刀具相同；Z轴滑台按在X轴滑台上，X轴滑台安装在龙门的横梁上，Y轴滑台安装在主轴模块的下方，X轴、Y轴、Z轴滑台均采用数控伺服驱动。
本发明的有益效果是：1.它可同时对多个主轴单元进行同步换刀，从而使加工中心的效率成倍增长；2.由于成排刀具夹爪总数量等于多主轴加工中心主轴数的两倍，这样换刀机构换刀时就不用先将主轴上的刀取完后回去刀库换好刀后，再来主轴单元装刀；它可由换刀机先取好下一把刀，再X向错个位直接进行主轴单元取刀，取完刀后，再直接进行换新刀，从而缩短换刀时间，提高效率；3. 成排刀具夹爪可由多排组成，它可适用具有多排主轴的加工中心换刀，从而使效率较传统一排式多主轴加工中心成倍提高；4.刀库采用套筒式刀具链库，其装刀容量特别大，可方便弯曲多排排列，占用空间小。5.配置该换刀机构的三种加工中心制造方便、加工效率高，是批量产品加工的利器。
附图说明
图1是本发明第一实施例的侧面结构示意图。
图2是本发明第一实施例的正面结构示意图。
图3是套筒式刀具链库的其本结构示意图。
图4是套筒式刀具链库的结构示意图。
图5是刀具夹爪排的结构示意图。
图6是本发明第二实施例的侧面结构示意图。
图7是双排刀具夹爪排的结构示意图。
图8是本发明第三实施例的侧面结构示意图。
图9是本发明第三实施例的正面结构示意图。
图中：1为机体，2为横向滑台，3为纵向滑台，4为上下滑台，5为工件安装台，6为工件，7为主轴模块，8为重载主轴单元，9为高速主轴单元，10为精密主轴单元，11为可调式多轴器，12为端面铣刀，13为钻头，14为精镗刀，15为上下料虚拟位。
具体实施方式
实施例1：参照图1、2所示，本实施例机体采用龙门结构，龙门2的开口宽度大于换刀机构宽度，能保证换刀机构在龙门2中Y向顺利移动；主轴模块安装在Z轴滑台9，主轴模块在Y向上安装有一排共10个主轴单元3，每排主轴单元3间的间距相等；每个主轴单元3的安装刀具相同；Z轴滑台9按在X轴滑台7上，X轴滑台7安装在龙门2的横梁上，Y轴滑台8安装在主轴模块的下方，X轴、Y轴、Z轴滑台7、8、9均采用数控伺服驱动。
参照图3、4所示，本实施例的套筒式刀具链库10主要由套筒11、钢珠12、弹簧13、链条14组成，工作时刀柄15套入套筒11中，钢珠12通过弹簧13压住刀柄15，刀柄15就被固定住了。
参照图5所示，本实施例的刀具夹爪排19由20个夹爪16组成，在对主轴单元3换刀时，其中右边一个用于装刀，左边一个用于取刀。
参照图1~5所示本实施例换刀机构主要采用二维滑台和套筒式刀具链库组成；其二维滑台由Y向滑台5、Z向滑台6组成；Y向滑台5、Z向滑台6均采用直线轴承17和无杆汽缸18组成； Z向滑台6上安装有与主轴单元3排平行的刀具夹爪排19，刀具夹爪排19的夹爪16总数量等于多主轴加工中心主轴单元3数的两倍；刀具夹爪排19与主轴单元3轴线垂直，套筒式刀具链库10的套筒11轴线与主轴单元轴线相平行。
当加工中心在进行切削工作时，刀具夹爪排19就会到套筒式刀具链库10中取到下一次要换的刀，Z向滑台6下移，此时套筒式刀具链库10再转到要收加的空刀位上；当加工中心要进行换刀时，加工中心的X轴滑台7移动至相对刀具夹头排19的收刀夹爪位（即空刀夹爪位），同时Z轴滑台9至卸刀位；换刀机构的Y向滑台5向前至顶，使刀具夹爪16卡住刀柄15，加工中心主轴单元3松刀，Z轴滑台9上移100毫米，X轴滑台7移至新刀接收位，Z轴滑台9下移100毫米，主轴单元3锁刀，换刀机构的Y向滑台5退回；此时加工中心就可以直接进行加工，而换刀机构继续把接收来的刀具放回套筒式刀具链库10中，接着再把下一次要换的刀取出。
实施例2：参照图6、7所示，本实施例与第一实施例区别在加工中心的Z轴滑台9直接安装在龙门2的横梁上，而X轴滑台7安装在Y轴滑台8上；由于Z轴滑台9直接安装在龙门2的横梁上，其刚性相对实施例1就更强，从而使本实施例更有条件安装双排主轴单元3，从而使加工效率成倍提高。
另外由于加工中心的主轴单元3的X向不能移动，故此本实施例中换刀机构相对实施例1增加了X向滑台4；由于本实施例为双排主轴单元，为使换刀机构运行更可靠，本实施例中换刀机构的Y向滑台5采用数控伺服电机驱动，X向滑台4与Y向滑台6还是采用无杆汽缸驱动。
实施例3：参照图8、9所示，本实施例与第一、第二实施例区别在加工中心的主轴单元3直接固定安装在机体1的上部，该结构相对前两个实施例，其主轴刚性就更强，从而使本实施例安装了三排主轴单元3，从而使加工效率再度提高。
另外为节省设备的造价，本实施例中换刀机构的刀具夹爪排19直接固定在加工中心的工件安装台上，从而利用加工中心的X轴、Y轴、Z轴滑台取替换刀机构的X向、Y向、Z向滑台的工作，从而节约成本。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员，在本发明的领域内所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (4)

1.一种多主轴同步换刀机构，它主要由套筒式刀具链库、滑台、夹爪组成；其特征在于：在加工中心的机体上安装有一个Y向滑台和Z向滑台组成的二维滑台或X向滑台、Y向滑台、Z向滑台组成的三维滑台，当加工中心的主轴单元可X向移动时装二维滑台，当加工中心的主轴单元无X向移动时装三维滑台；X向滑台、Y向滑台、Z向滑台的其中一个滑台的滑板上安装有与主轴单元排平行的刀具夹爪排，刀具夹爪排的夹爪总数量等于多主轴加工中心主轴单元数的两倍；当加工中心主轴为多排时，刀具夹爪排可由多排组成；加工中心的机体上安装有一个套筒式刀具链库，该套筒式刀具链库主要由套筒和链条组成；刀具夹爪排与主轴单元轴线垂直，套筒式刀具链库的套筒轴线与主轴单元轴线相平行，X向和Z向滑台采用汽缸驱动，Y向滑台采用数控伺服电机驱动；当加工中心的加工时间较长，对换刀时间要求不高或对性价比要求高的场合时，上述的三维滑台中的X向、Y向、Z向滑台可一维、二维或三维用加工中心的X轴、Y轴、Z轴滑台代替。
2.一种配置权利要求1所述的多主轴同步换刀机构的加工中心，其特征在于：机体采用龙门结构，龙门的开口宽度大于换刀机构宽度，能保证换刀机构在龙门中Y向顺利移动；主轴模块固定安装在机体的上方，主轴模块在Y向上安装有一排或一排以上主轴单元，每排各装有两个或两个以上主轴单元，每排主轴单元间的间距相等；每个主轴单元的安装刀具相同； X轴、Y轴、Z轴滑台安装在主轴模块的下方，并均采用数控伺服驱动。
3.一种配置权利要求1所述的多主轴同步换刀机构的加工中心，其特征在于：机体采用龙门结构，龙门的开口宽度大于换刀机构宽度，能保证换刀机构在龙门中Y向顺利移动；主轴模块安装在Z轴滑台，主轴模块在Y向上安装有一排或一排以上主轴单元，每排各装有两个或两个以上主轴单元，每排主轴单元间的间距相等；每个主轴单元的安装刀具相同； X轴、Y轴滑台安装在主轴模块的下方，并均采用数控伺服驱动。
4.一种配置权利要求1所述的多主轴同步换刀机构的加工中心，其特征在于：机体采用龙门结构，龙门的开口宽度大于换刀机构宽度，能保证换刀机构在龙门中Y向顺利移动；主轴模块安装在Z轴滑台，主轴模块在Y向上安装有一排或一排以上主轴单元，每排各装有两个或两个以上主轴单元，每排主轴单元间的间距相等；每个主轴单元的安装刀具相同；Z轴滑台按在X轴滑台上，X轴滑台安装在龙门的横梁上，Y轴滑台安装在主轴模块的下方，X轴、Y轴、Z轴滑台均采用数控伺服驱动。
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