CN107000145A - 数控机床及数控机床的快速换刀方法 - Google Patents

数控机床及数控机床的快速换刀方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107000145A
CN107000145A CN201480083110.7A CN201480083110A CN107000145A CN 107000145 A CN107000145 A CN 107000145A CN 201480083110 A CN201480083110 A CN 201480083110A CN 107000145 A CN107000145 A CN 107000145A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tool
cutter
changing
magazine
control machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201480083110.7A
Other languages
English (en)
Inventor
吕战争
陈宗孟
游天佑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen A&e Intelligent Equipments Co ltd
Original Assignee
Shenzhen A&e Intelligent Equipments Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen A&e Intelligent Equipments Co ltd filed Critical Shenzhen A&e Intelligent Equipments Co ltd
Publication of CN107000145A publication Critical patent/CN107000145A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/155—Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automatic Tool Replacement In Machine Tools (AREA)

Abstract

一种数控机床及数控机床的快速换刀方法。该数控机床包括主轴箱滑板(20)；滑动安装在主轴箱滑板(20)上的主轴箱(30)；固定在主轴箱(30)上的主轴(40)，主轴(40)的一端安装第一刀具(401)；刀库(50)固定在主轴箱(30)滑板(20)上；换刀时，刀库(50)中的第二刀具(402)朝Z轴方向伸出；换刀机构(60)安装在刀库(50)上，包括换刀臂(61)、绕Z轴转动的第一转动机构和沿Z轴运动的第一平移机构(63)，换刀臂(61)的两端设有用于夹持刀具的第一夹持部(6110)和第二夹持部(6111)。本发明能够提高换刀效率。

Description

数控机床及数控机床的快速换刀方法
【技术领域】
本发明涉及加工机床领域，特别是涉及一种数控机床及数控机床的快速换刀方法。
【背景技术】
数控机床是目前产品加工的常用机器。数控机床中的雕铣机是使用小刀具、大功率和高速主轴电机的数控铣床。雕铣机既可以雕刻，也可铣削，是一种高效高精的数控机床。数控机床的适用范围比较广，广泛用于一次完成精密模具和模仁的粗精加工、模具紫铜电极的加工、铝件产品的批量加工、鞋模制造、治具加工以及钟表眼镜行业等。数控机床以其性价比高，加工速度快，加工产品光洁度好的特点，在机床加工业越来越占有重要地位。
近年来，随着数控机床在零件加工行业的广泛应用，对数控机床的换刀速度的要求越来越高，市场对带刀库数控机床的需求量越来越大，其中，直排式刀库以其成本低，简单，快速的特点而最受欢迎，该数控机床的刀库设置在龙门架下方。图1至图8显示了该数控机床的换刀过程，该换刀过程如下：（1）主轴001竖直向上运动到换刀位；（2）刀库002沿水平方向移动到与主轴001同一直线的位置；（3）主轴001再沿水平方向移动到刀库002中的某个空位上方；（4）主轴001竖直向下运动，将主轴001上的刀具003放到该空位中；（5）然后主轴001再竖直向上运动到换刀位；（6）主轴001水平运动到刀库002上所需要的刀具003的位置对应的上方；（7）主轴001竖直向下运动抓住刀具003；（8）主轴001再次竖直向上运动。至此，换刀过程才完成。主轴001才可继续执行加工程序。
在整个换刀过程中，主轴001要重复沿竖直方向和水平方向运动，从而导致整个换刀过程的效率低下。
【发明内容】
本发明主要解决的技术问题是提供一种数控机床及数控机床的快速换刀方法，能够提高换刀效率。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种数控机床，该数控机床包括：主轴箱滑板、主轴箱、主轴、刀库和换刀机构。主轴箱安装在主轴箱滑板上，能相对所述主轴箱滑板沿Z轴方向滑动。主轴的一端固定在主轴箱上，另一端安装有可拆卸的第一刀具。刀库固定在主轴箱滑板上，刀库内安装有若干个朝X轴方向伸出的第二刀具，位于换刀位的所述第二刀具在打刀后能由朝X轴方向旋转至朝Z轴方向伸出。换刀机构安装在所述刀库上，包括换刀臂、第一转动机构和第一平移机构，所述换刀臂呈 “⊥”状，包括沿Z轴方向延伸的转轴和垂直于所述转轴的转臂，所述转臂的两端分别设有第一夹持部和第二夹持部；所述第一转动机构能够驱动所述转轴绕Z轴转动，使得所述第一夹持部和所述第二夹持部分别到达所述第一刀具和第二刀具所在位置并夹持所述第一刀具和第二刀具，或者使得所述第一夹持部和所述第二夹持部分别远离所述第一刀具和第二刀具所在位置并松开对所述第一刀具和第二刀具的夹持；所述第一平移机构能够驱动所述转轴沿Z轴上下移动，以将所述第一刀具和第二刀具从所述主轴和刀库中拔出，或者将所述第一刀具和第二刀具插入所述主轴和刀库中。
其中，还包括底座、龙门架和工作台，所述龙门架呈“∏”状，包括分别固定在底座两端的立柱和横跨所述立柱的横梁，所述横梁的长度方向沿所述X轴方向设置，所述立柱与所述横梁一体铸造成型；所述主轴箱滑板安装所述横梁上；所述工作台位于所述立柱之间，且安装在所述底座上，所述工作台能沿Y轴方向移动。
其中，所述横梁上设有位于XZ平面的第一X轴导轨和位于XY平面上的第二X轴导轨，所述主轴箱滑板的横截面呈“Γ”状，包括平行于XY平面的上滑板和平行于XZ平面的侧滑板，所述侧滑板的内侧设有嵌入所述第一X轴导轨的第一滑块，所述上滑板的内侧设有嵌入所述第二X轴导轨的第二滑块。
其中，所述第一刀具和第二刀具的外周面上设有沿圆周方向延伸的卡槽，所述第一夹持部和第二夹持部为分别卡入所述第一刀具和第二刀具卡槽中的开口卡环。
其中，所述刀库包括刀盘、刀盘转动机构、刀套、打刀机构和刀库支架。所述刀盘设置在所述刀库支架上，其圆周部设有换刀口。所述刀盘转动机构设置在所述刀库支架上，用于将需要更换的第二刀具转动至所述换刀口处。所述刀套转动连接在所述刀盘上，用于装夹所述第二刀具。所述打刀机构安装在所述刀库支架上，在换刀状态下，打刀机构对所述刀套施加沿径向的推力，使得所述刀套由沿X轴方向旋转至沿Z轴方向伸出；换刀完毕后，打刀机构对所述刀套施加沿径向的拉力，使得所述刀套由沿Z轴方向伸出旋转至沿X轴方向伸出。
其中，所述刀库支架的横截面呈“［”状，包括与Y-Z平面平行的底板和与X-Z平面平行的两块侧板；所述刀盘安装在所述底板上，所述打刀机构、所述刀盘转动机构和所述换刀机构均安装在所述侧板上。
其中，所述刀库进一步包括中间支架，所述刀库支架通过中间支架固定到所述主轴箱滑板侧面。
其中，在换刀状态下，所述换刀臂所在平面垂直于所述刀盘所在平面。
其中，在非换刀的状态下，所述换刀臂所在平面平行于所述刀盘所在平面。
其中，所述第一平移机构为液压缸或者气缸，所述液压缸或者气缸与所述换刀臂的转轴连接，从而带动所述换刀臂沿Z轴移动。
其中，所述第一转动机构为第一伺服电机，所述第一伺服电机与所述换刀臂的转轴连接，从而带动所述换刀臂绕所述Z轴转动。
其中，所述数控机床进一步包括Z轴导轨，所述Z轴导轨沿所述Z轴方向设置在所述主轴箱滑板上，所述主轴箱滑动安装在所述Z轴导轨上。所述主轴箱通过第二平移机构传动其在主轴箱滑板上沿Z轴方向移动；所述第二平移机构包括第二伺服电机和第二丝杆，所述第二伺服电机安装在所述主轴箱滑板上，所述第二丝杆的一端与所述第二伺服电机连接，其另一端与所述主轴箱连接，进而通过所述第二伺服电机的转动带动所述主轴箱及所述主轴箱上的所述主轴和所述主轴上的刀具沿所述Z轴导轨滑动。
其中，所述刀库为圆盘式刀库、伞式刀库或斗笠式刀库。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种上述数控机床的快速换刀方法，该换刀方法包括以下步骤：主轴箱沿Z轴方向移动，将安装在主轴上的第一刀具带到换刀位置。刀库对处于换刀位的第二刀具打刀，使得第二刀具转动至沿Z轴方向伸出。所述第一转动机构驱动所述转轴转动至所述转臂的第一夹持部夹持所述第一刀具和所述转臂的第二夹持部夹持所述第二刀具。所述第一平移机构驱动所述转轴沿Z轴向下移动，同时将所述第一刀具从主轴中拔出和将所述第二刀具从所述刀库中拔出。所述第一转动机构驱动所述转轴沿同一方向转动至将所述第一夹持部夹持的第一刀具移动到刀库换刀位的正下方和将所述第二夹持部夹持的第二刀具移动至所述主轴的正下方。所述第一平移机构驱动所述转轴沿Z轴向上移动，以同时将所述第一刀具插入所述刀库中和将所述第二刀具插入所述主轴中。所述第一转动机构驱动所述转轴沿反向转动，使得所述第一夹持部松开夹持第一刀具的和所述第二夹持部松开夹持第二刀具。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过使用换刀机构来进行换刀，换刀过程中，主轴只需要做一次竖直方向的运动，即运动到换刀位即可，无需再做水平方向的运动，从而简化了换刀过程，极大提高了换刀速度，因而能大大提高换刀效率。并且，由于是使用换刀机构进行换刀，因而刀库的大小和类型不再受主轴在水平方向的行程以及龙门柱的间距的限制，因此可以提高刀库的容量。此外，由于刀库固定在主轴箱滑板上，因而其可以随着主轴箱滑板的运动而运动，其与主轴箱滑板上的主轴之间的相对位置保持不变，而换刀机构安装在刀库上，因而，不管主轴运动到哪个位置，换刀机构相对于刀库和主轴之间的位置也不变，使得每次换刀时换刀机构所进行的竖直方向的运动与水平方向的转动都不变，从而进一步简化了换刀过程，提高了换刀效率。
【附图说明】
图1是背景技术数控机床的换刀过程中步骤（1）时的结构示意图；
图2是背景技术数控机床的换刀过程中步骤（2）时的结构示意图；
图3是背景技术数控机床的换刀过程中步骤（3）时的结构示意图；
图4是背景技术数控机床的换刀过程中步骤（4）时的结构示意图；
图5是背景技术数控机床的换刀过程中步骤（5）时的结构示意图；
图6是背景技术数控机床的换刀过程中步骤（6）时的结构示意图；
图7是背景技术数控机床的换刀过程中步骤（7）时的结构示意图；
图8是背景技术数控机床的换刀过程中步骤（8）时的结构示意图；
图9是本发明数控机床实施例的立体结构示意图；
图10是本发明数控机床实施例的主视结构示意图；
图11是本发明数控机床实施例的侧视结构示意图；
图12是图11中主轴箱滑板和刀库的结构示意图；
图13是图9中刀库的结构示意图；
图14是本发明数控机床换刀过程中，主轴运动至换刀位时的结构示意图；
图15是本发明数控机床换刀过程中，抓持臂抓持主轴的刀具和刀库的刀具时的结构示意图；
图16是本发明数控机床换刀过程中，抓持臂将主轴的刀具和刀库的刀具拔出时的结构示意图；
图17是本发明数控机床换刀过程中，主轴的刀具换刀刀库下方、刀库的刀具位于主轴下方时的结构示意图；
图18是本发明数控机床换刀过程中，将主轴的刀具插到刀库上、将刀库的刀具插到主轴上时的结构示意图；
图19是本发明数控机床换刀过程完成、抓持臂复位后的结构示意图；
图20是本发明数控机床的快速换刀方法实施例的流程示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细说明。
请参阅图9至图11，图9是本发明数控机床实施例的立体结构示意图。图10是本发明数控机床实施例的主视结构示意图。图11是本发明数控机床实施例的侧视结构示意图。
一种数控机床，包括主轴箱滑板20、主轴箱30、主轴40、刀库50、换刀机构60，本实施例中的数控机床进一步包括龙门架10、工作台70和底座80。主轴箱30安装在主轴箱滑板20上，并能相对主轴箱滑板20沿Z轴方向滑动。主轴40的一端固定在主轴箱30上，其另一端安装有可拆卸的第一刀具401，该第一刀具401用于实现产品的加工。刀库50固定在主轴箱滑板20上。换刀机构60安装在刀库50上。
其中，龙门架10呈“∏”状，该龙门架10包括固定在底座80两端的立柱12和横跨立柱的横梁11。横梁的长度方向为X轴的方向。该立柱12与横梁11一体铸造成型。工作台70位于立柱12之间，且安装在底座80上，工作台70能沿Y轴方向移动。具体而言，工作台70的移动是通过一个Y轴传动机构71进行驱动，该Y轴传动机构71包括Y轴伺服电机710和Y轴丝杆711，Y轴伺服电机710安装在底座80上，Y轴丝杆711的一端与Y轴伺服电机710接，其另一端与工作台70连接，进而通过Y轴伺服电机710的转动带动工作台70沿着Y轴方向水平滑动。
请结合参阅图12，是图11中主轴箱滑板和刀库的结构示意图。主轴箱滑板20安装在横梁11上。本实施例中，横梁11上设有位于XZ平面的第一X轴导轨110和位于XY平面上的第二X轴导轨111。主轴箱滑板20的横截面呈“Γ”状，包括平行于XY平面的上滑板21和平行于XZ平面的侧滑板22，侧滑板22的内侧设有嵌入第一X轴导轨110的第一滑块220，上滑板21的内侧设有嵌入第二X轴导轨111的第二滑块210。主轴箱滑板20通过一个X轴传动机构24驱动其沿水平方向的运动。该X轴传动机构24包括X轴伺服电机240和X轴丝杆241，X轴伺服电机240安装在横梁11上，X轴丝杆241的一端与X轴伺服电机240连接，其另一端与主轴箱滑板20连接，进而通过X轴伺服电机240传动主轴箱滑板20沿第一X轴导轨110和第二X轴导轨111滑动。
数控机床运作时，第一刀具401插在主轴40的底部，加工过程需要第一刀具401做水平以及竖直方向的运动，才能实现对产品进行加工。由于第一刀具401安装在主轴40上，主轴40安装在主轴箱30上，而主轴箱30安装在主轴箱滑板20上，因而，主轴箱滑板20沿X轴的滑动会带动第一刀具401沿Ｘ轴运动。第一刀具401沿Ｚ轴方向的运动则由主轴箱30带动主轴40在竖直方向的运动来实现。
主轴箱30安装在主轴箱滑板20上，主轴40则安装在主轴箱30上。在主轴箱滑板20上、沿Ｚ轴方向设置有Ｚ轴导轨（图未示）。主轴箱30滑动安装在Ｚ轴导轨上。主轴箱滑板20上还设置有一个第二平移机构200，第二平移机构200用于传动主轴箱30沿Z轴方向移动，进而将主轴40传动至换刀位。本实施例中，第二平移机构200包括第二伺服电机201和第二丝杆202，第二伺服电机201安装在主轴箱滑板20上，第二丝杆202的一端与第二伺服电机201连接，其另一端与主轴箱30连接，进而通过第二伺服电机201的转动带动主轴箱30在Ｚ轴导轨滑动。
请结合参阅图13、图15和图16，图13是图9中刀库的结构示意图。图15是本发明数控机床换刀过程中，抓持臂抓持主轴的刀具和刀库的刀具时的结构示意图。图16是本发明数控机床换刀过程中，抓持臂将主轴的刀具和刀库的刀具拔出时的结构示意图。
数控机床加工程序中，会使用到不同的刀具，因而需要将主轴40上的第一刀具401拔下，再从刀库50中选择需要的第二刀具402插到主轴40上。本发明的数控机床的刀库50安装在主轴箱滑板20上，用于提供第二刀具402及收取第一刀具401。刀库50可以是圆盘式刀库、伞式刀库或斗笠式刀库。刀库50内安装有若干个朝X轴方向伸出的第二刀具402，位于换刀位的第二刀具402在打刀后能由朝X轴方向旋转至朝Z轴方向伸出。该刀库50进一步包括刀盘500、刀盘转动机构（图未示）、刀套501、打刀机构502和刀库支架503。刀盘500设置在刀库支架503上，其圆周部设有换刀口。刀盘转动机构设置在刀库支架503上，用于将需要更换的第二刀具402转动至换刀口处。刀套501转动连接在刀盘500上，用于装夹第二刀具402。打刀机构502安装在刀库支架503上，在换刀状态下，打刀机构502对刀套501施加沿径向的推力，使得刀套501由沿X轴方向旋转至沿Z轴方向伸出。换刀完毕后，打刀机构502对刀套501施加沿径向的拉力，使得刀套501由沿Z轴方向伸出旋转至沿X轴方向伸出。
具体地，刀库支架503的横截面呈“［”状，包括与Y-Z平面平行的底板5030和与X-Z平面平行的两块侧板5031。刀盘501安装在底板5030上，打刀机构502、刀盘转动机构和换刀机构60均安装在侧板5031上。刀库50进一步包括中间支架504，刀库支架503通过中间支架504固定到主轴箱滑板20的侧面。
从刀库50中选择需要的第二刀具402插到主轴40上的过程需要用到换刀机构60。换刀机构60包括换刀臂61、第一转动机构和第一平移机构63。换刀臂61呈 “⊥”状，包括沿Z轴方向延伸的转轴610和垂直于转轴610的转臂611，转臂611的两端分别设有第一夹持部6110和第二夹持部6111。第一转动机构能够驱动转轴610绕Z轴转动，使得第一夹持部6110和第二夹持部6111分别到达第一刀具401和第二刀具402所在位置并夹持第一刀具401和第二刀具402，或者使得第一夹持部6110和第二夹持部6111分别远离第一刀具401和第二刀具402所在位置并松开对第一刀具401和第二刀具402的夹持。第一平移机构63能够驱动转轴610沿Z轴上下移动，以将第一刀具401和第二刀具402从主轴40和刀库50中拔出，或者将第一刀具401和第二刀具402插入主轴40和刀库50中。具体地，第一刀具401和第二刀具402的外周面上设有沿圆周方向延伸的卡槽403，第一夹持部6110和第二夹持部6111为卡入第一刀具401和第二刀具402的卡槽403中的开口卡环。其中，第一转动机构为第一伺服电机，该第一伺服电机与换刀臂61的转轴610连接，从而带动换刀臂61绕Z轴转动。第一平移机构63为液压缸或者气缸，液压缸或者气缸与换刀臂61的转轴610连接，从而带动换刀臂61沿Z轴移动。当然，第一转动机构和第一平移机构63还可以是其他常用的传动机构。
例如，要开始加工的时候，需要先将所需的、在刀库50里的第二刀具402插到主轴40上。首先是主轴40沿Z轴向上运动至换刀位，然后第一转动机构传动换刀臂61绕Z轴转动，使该换刀臂61的转臂611的第一夹持部6110转动到刀库50的换刀口位置处的的第二刀具402处，并夹持该第二刀具402。第一平移机构63传动换刀臂61沿Z轴向下运动，换刀臂61则将该第二刀具402从刀库50中拔出。第一转动机构传动换刀臂61绕Z轴反转，使该换刀臂61的转臂611的第一夹持部6110转动到主轴40正下方。第一平移机构63传动换刀臂61沿Z轴向上运动，从而将第二刀具402插入主轴40中。从而完成换刀操作。
区别于现有技术，本发明通过使用换刀机构60来进行换刀，换刀过程中，主轴40只需要做一次沿Z轴方向的运动，即运动到换刀位即可，无需再做水平方向的运动，从而简化了换刀过程，极大提高了换刀速度，因而能大大提高换刀效率。并且，由于是使用换刀机构60进行换刀，因而刀库50的大小和类型不再受主轴40在水平方向的行程以及龙门柱的间距的限制，因此可以提高刀库50的容量。此外，由于刀库50固定在主轴箱滑板20上，因而其可以随着主轴箱滑板20的运动而运动，其与主轴箱滑板20上的主轴40之间的相对位置保持不变，而换刀机构60安装在刀库50上，因而，不管主轴40运动到哪个位置，换刀机构60相对于刀库50和主轴40之间的位置也不变，使得每次换刀时换刀机构60所进行的Z轴方向的运动与水平方向的转动都不变，从而进一步简化了换刀过程，提高了换刀效率。
本发明的数控机床可以仅将主轴40上的第一刀具401换下置于刀库50中，也可以仅将刀库50中的第二刀具402插到无第一刀具401的主轴40上，还可以同时将主轴40上的第一刀具401和刀库50提供的第二刀具402进行更换。本发明的换刀臂61设置有第一夹持部6110和第二夹持部6111，该两个夹持部可以同时分别夹持主轴40上的第一刀具401和刀库50所提供的第二刀具402，进而实现二者的同步互换。
在换刀状态下，第一夹持部6110和第二夹持部6111分别位于主轴40的第一刀具401和刀库50的第二刀具402的正下方，交换位置后，第一夹持部6110和第二夹持部6111分别位于刀库50的第二刀具402和主轴40的第一刀具401的正下方，在换刀初始状态和换刀结束状态下，换刀臂61所在平面垂直于刀盘500所在平面。换刀状态下，主轴40上的第一刀具401与刀库50所提供的第二刀具402处于同一水平面，且换刀臂61的转轴610位于第一刀具401和第二刀具402的连线的中心，第一夹持部6110和第二夹持部6111相对于转轴601呈中心对称，从而使得第一夹持部6110和第二夹持部6111可以同时位于主轴40的第一刀具401和刀库50所提供的第二刀具402的下方，同时进行拔插动作。并且，换刀臂61只需要在水平面上旋转180°就可以同时到达刀库50和主轴40的下方，使第一夹持部6110和第二夹持部6111互换位置，而无需分别旋转、也无需再调整角度、高度等。整个运作过程非常的快捷。
为了不影响主轴40正常执行加工程序，在非换刀的状态下，主轴40工作时，换刀臂61所在平面平行于刀盘500所在平面。当需要换刀的时候，只需将换刀臂61沿Z轴旋转90°，就可以使换刀臂61的第一夹持部6110和第二夹持部6111分别夹持主轴40的第一刀具401和刀库50所提供的第二刀具402。
请再参阅图9和图10，并结合图11至图16，下面对本实施例的数控机床的换刀过程具体说明：
首先，驱动第二平移机构200中的第二伺服电机201，其通过第二丝杆202带动主轴箱30沿Z轴方向向上滑动，从而使安装在主轴箱30上的主轴40以及主轴40上的第一刀具401也沿Z轴向上滑动至换刀位。如图14所示，是本发明数控机床换刀过程中，主轴运动至换刀位时的结构示意图。
在主轴40到达换刀位的同时，刀盘转动机构将选好的第二刀具402转动到换刀口处，打刀机构502将换刀口处的第二刀具402所在的刀套501沿径向推出，使得第二刀具402由原来朝向X轴方向旋转至沿Z轴方向伸出。此时，第二刀具402与第一刀具401处于同一水平面，且转轴610位于二者连线的中心。
然后，换刀机构60的第一转动机构传动换刀臂61绕Z轴转动90°，使换刀臂61的第一夹持部6110和第二夹持部6111同时夹持第一刀具401和第二刀具402。请参阅图15，是本发明数控机床换刀过程中，抓持臂抓持主轴的刀具和刀库的刀具时的结构示意图。
第一平移机构63传动夹持臂61沿Z轴向下运动，使夹持臂61同时将第一刀具401和第二刀具402拔出。请参阅图16，是本发明数控机床换刀过程中，抓持臂将主轴的刀具和刀库的刀具拔出时的结构示意图。
换刀机构60的第一转动机构传动夹持臂61绕竖直转轴转动180°，使第一刀具401位于刀库50的换刀口的正下方，第二刀具402位于主轴40的正下方。请参阅图17，是本发明数控机床换刀过程中，主轴的刀具换刀刀库下方、刀库的刀具位于主轴下方时的结构示意图。
第一平移机构63再传动夹持臂61竖直向上运动，同时将第一刀具401和第二刀具402分别插入到刀库50和主轴40上。请参阅图18，是本发明数控机床换刀过程中，将主轴的刀具插到刀库上、将刀库的刀具插到主轴上时的结构示意图。
换刀机构60的第一转动机构传动夹持臂61绕Z轴转动90°，使夹持臂61复位，即使所述换刀臂61所在平面与刀盘500所在平面平行，从而不影响主轴40的正常工作。同时，打刀机构502对第一刀具401所在刀套501 施加一个沿径向的拉力，使得刀套501由沿Z轴方向伸出旋转至沿X轴方向伸出，该刀套501里的第一刀具401也由沿Z轴方向伸出旋转至沿X轴方向伸出。请参阅图19，是本发明数控机床换刀过程完成、抓持臂复位后的结构示意图。
请参阅图20，是本发明数控机床的快速换刀方法实施例的流程示意图。该快速换刀方法包括以下步骤：
S10，主轴箱沿Z轴方向移动，将安装在主轴上的第一刀具带到换刀位。
S11，刀库对处于换刀口的第二刀具打刀，使得第二刀具转动至沿Z轴方向伸出。
S12，第一转动机构驱动转轴转动至转臂的第一夹持部夹持第一刀具和转臂的第二夹持部夹持第二刀具。
S13，第一平移机构驱动转轴沿Z轴向下移动，同时将第一刀具从主轴中拔出和将第二刀具从刀库中拔出。
S14，第一转动机构驱动转轴沿同一方向转动至将第一夹持部夹持的第一刀具移动到刀库换刀位的正下方和将第二夹持部夹持的第二刀具移动至主轴的正下方。
S15，第一平移机构驱动转轴沿Z轴向上移动，以同时将第一刀具插入刀库中和将第二刀具插入主轴中。
S16，第一转动机构驱动所述转轴沿反向转动，使得第一夹持部松开夹持第一刀具的和第二夹持部松开夹持第二刀具。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (14)

  1. 一种数控机床，其中，所述数控机床包括：
    主轴箱滑板；
    主轴箱，安装在主轴箱滑板上，能相对所述主轴箱滑板沿Z轴方向滑动；
    主轴，一端固定在主轴箱上，另一端安装有可拆卸的第一刀具；
    刀库，固定在主轴箱滑板上，刀库内安装有若干个朝X轴方向伸出的第二刀具，位于换刀位的所述第二刀具在打刀后能由朝X轴方向旋转至朝Z轴方向伸出；
    换刀机构，安装在所述刀库上，包括换刀臂、第一转动机构和第一平移机构，所述换刀臂呈 “⊥”状，包括沿Z轴方向延伸的转轴和垂直于所述转轴的转臂，所述转臂的两端分别设有第一夹持部和第二夹持部；所述第一转动机构能够驱动所述转轴绕Z轴转动，使得所述第一夹持部和所述第二夹持部分别到达所述第一刀具和第二刀具所在位置并夹持所述第一刀具和第二刀具，或者使得所述第一夹持部和所述第二夹持部分别远离所述第一刀具和第二刀具所在位置并松开对所述第一刀具和第二刀具的夹持；所述第一平移机构能够驱动所述转轴沿Z轴上下移动，以将所述第一刀具和第二刀具从所述主轴和刀库中拔出，或者将所述第一刀具和第二刀具插入所述主轴和刀库中。
  2. 根据权利要求1所述的数控机床，其中，还包括底座、龙门架和工作台，所述龙门架呈“∏”状，包括分别固定在底座两端的立柱和横跨所述立柱的横梁，所述横梁的长度方向沿所述X轴方向设置，所述立柱与所述横梁一体铸造成型；所述主轴箱滑板安装所述横梁上；所述工作台位于所述立柱之间，且安装在所述底座上，所述工作台能沿Y轴方向移动。
  3. 根据权利要求2所述的数控机床，其中，所述横梁上设有位于XZ平面的第一X轴导轨和位于XY平面上的第二X轴导轨，所述主轴箱滑板的横截面呈“Γ”状，包括平行于XY平面的上滑板和平行于XZ平面的侧滑板，所述侧滑板的内侧设有嵌入所述第一X轴导轨的第一滑块，所述上滑板的内侧设有嵌入所述第二X轴导轨的第二滑块。
  4. 根据权利要求1至3任意一项所述的数控机床，其中，所述第一刀具和第二刀具的外周面上设有沿圆周方向延伸的卡槽，所述第一夹持部和第二夹持部为分别卡入所述第一刀具和第二刀具卡槽中的开口卡环。
  5. 根据权利要求1至3任意一项所述的数控机床，其中，所述刀库包括刀盘、刀盘转动机构、刀套、打刀机构和刀库支架；
    所述刀盘设置在所述刀库支架上，其圆周部设有换刀口；
    所述刀盘转动机构设置在所述刀库支架上，用于将需要更换的第二刀具转动至所述换刀口处；
    所述刀套转动连接在所述刀盘上，用于装夹所述第二刀具；
    所述打刀机构安装在所述刀库支架上，在换刀状态下，打刀机构对所述刀套施加沿径向的推力，使得所述刀套由沿X轴方向旋转至沿Z轴方向伸出；换刀完毕后，打刀机构对所述刀套施加沿径向的拉力，使得所述刀套由沿Z轴方向伸出旋转至沿X轴方向伸出。
  6. 根据权利要求5所述的数控机床，其中，所述刀库支架的横截面呈“［”状，包括与Y-Z平面平行的底板和与X-Z平面平行的两块侧板；所述刀盘安装在所述底板上，所述打刀机构、所述刀盘转动机构和所述换刀机构均安装在所述侧板上。
  7. 根据权利要求6所述的数控机床，其中，所述刀库进一步包括中间支架，所述刀库支架通过中间支架固定到所述主轴箱滑板侧面。
  8. 根据权利要求5所述的数控机床，其中，在换刀状态下，所述换刀臂所在平面垂直于所述刀盘所在平面。
  9. 根据权利要求5所述的数控机床，其中，在非换刀的状态下，所述换刀臂所在平面平行于所述刀盘所在平面。
  10. 根据权利要求1至3任意一项所述的数控机床，其中，所述第一平移机构为液压缸或者气缸，所述液压缸或者气缸与所述换刀臂的转轴连接，从而带动所述换刀臂沿Z轴移动。
  11. 根据权利要求1至3任意一项所述的数控机床，其中，所述第一转动机构为第一伺服电机，所述第一伺服电机与所述换刀臂的转轴连接，从而带动所述换刀臂绕所述Z轴转动。
  12. 根据权利要求1至3任意一项所述的数控机床，其中，所述数控机床进一步包括Z轴导轨，所述Z轴导轨沿所述Z轴方向设置在所述主轴箱滑板上，所述主轴箱滑动安装在所述Z轴导轨上；
    所述主轴箱通过第二平移机构传动其在主轴箱滑板上沿Z轴方向移动；所述第二平移机构包括第二伺服电机和第二丝杆，所述第二伺服电机安装在所述主轴箱滑板上，所述第二丝杆的一端与所述第二伺服电机连接，其另一端与所述主轴箱连接，进而通过所述第二伺服电机的转动带动所述主轴箱及所述主轴箱上的所述主轴和所述主轴上的刀具沿所述Z轴导轨滑动。
  13. 根据权利要求1所述的数控机床，其中，所述刀库为圆盘式刀库、伞式刀库或斗笠式刀库。
  14. 一种如权利要求1所述的数控机床的换刀方法，其中，包括如下步骤：
    主轴箱沿Z轴方向移动，将安装在主轴上的第一刀具带到换刀位置；
    刀库对处于换刀位的第二刀具打刀，使得第二刀具转动至沿Z轴方向伸出；
    所述第一转动机构驱动所述转轴转动至所述转臂的第一夹持部夹持所述第一刀具和所述转臂的第二夹持部夹持所述第二刀具；
    所述第一平移机构驱动所述转轴沿Z轴向下移动，同时将所述第一刀具从主轴中拔出和将所述第二刀具从所述刀库中拔出；
    所述第一转动机构驱动所述转轴沿同一方向转动至将所述第一夹持部夹持的第一刀具移动到刀库换刀位的正下方和将所述第二夹持部夹持的第二刀具移动至所述主轴的正下方；
    所述第一平移机构驱动所述转轴沿Z轴向上移动，以同时将所述第一刀具插入所述刀库中和将所述第二刀具插入所述主轴中；
    所述第一转动机构驱动所述转轴沿反向转动，使得所述第一夹持部松开夹持第一刀具的和所述第二夹持部松开夹持第二刀具。
CN201480083110.7A 2014-12-31 2014-12-31 数控机床及数控机床的快速换刀方法 Pending CN107000145A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2014/095885 WO2016106679A1 (zh) 2014-12-31 2014-12-31 数控机床及数控机床的快速换刀方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107000145A true CN107000145A (zh) 2017-08-01

Family

ID=56283953

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480083110.7A Pending CN107000145A (zh) 2014-12-31 2014-12-31 数控机床及数控机床的快速换刀方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN107000145A (zh)
WO (1) WO2016106679A1 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107263753A (zh) * 2017-08-09 2017-10-20 深圳市远洋翔瑞机械有限公司 一种带有刀库自动换刀及自动上下料结构
CN108372594A (zh) * 2018-04-26 2018-08-07 深圳市创世纪机械有限公司 双头单通道玻璃机
CN111230554A (zh) * 2020-03-20 2020-06-05 福建省汇隆数控科技有限公司 一种立式加工中心刀库
CN115194554A (zh) * 2022-07-25 2022-10-18 扬州力创机床有限公司 一种便于更换刀具的降噪型机床
CN115971941A (zh) * 2022-12-13 2023-04-18 健翌精密设备江苏有限公司 一种龙门架式机床换刀装置

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107825600B (zh) * 2017-12-13 2024-05-03 南京曼星忆知科技有限公司 一种氧化锆加工设备
CN107738110A (zh) * 2017-12-13 2018-02-27 沈阳机床（东莞）智能装备有限公司 一种氧化锆加工设备及四轴加工结构
CN108161455A (zh) * 2018-01-11 2018-06-15 莱州市金宏数控设备有限公司 一种五轴联动双台面加工装置
CN108436113A (zh) * 2018-05-09 2018-08-24 惠州市华智能制造机械有限公司 一种可自动更换刀具的主轴功能部件
CN108972062B (zh) * 2018-09-12 2024-05-24 江苏东吉精密科技有限公司 螺栓的六角头冲模的模仁片原料的加工用夹具和加工方法
CN111376109A (zh) * 2018-12-27 2020-07-07 北京精雕科技集团有限公司 一种换刀与加工可同时进行的龙门式数控机床
CN109663961A (zh) * 2018-12-27 2019-04-23 浙江工业大学 一种压气机叶片的多自由度铣削装置
CN109759648B (zh) * 2019-03-05 2024-02-09 泰州驰骏智能设备有限公司 一种翅片管齿成型设备
CN109940707B (zh) * 2019-03-13 2023-12-26 济南品脉数控设备有限公司 一种实木五轴加工中心
CN109968370A (zh) * 2019-04-12 2019-07-05 青岛科技大学 一种新型盾构机换刀末端执行装置
CN110480108B (zh) * 2019-08-20 2024-05-28 南京康尼机电股份有限公司 一种加工双导程异形螺杆自动换刀的数控机床及加工方法
CN110481224A (zh) * 2019-09-19 2019-11-22 深圳市春宥科技有限公司 一种表冠全自动加工雕刻装置
CN110682145B (zh) * 2019-11-22 2024-04-26 江苏北方湖光光电有限公司 一种用于加工中心链式刀库的防撞刀系统
CN114474410A (zh) * 2020-10-28 2022-05-13 东莞市创群精密机械有限公司 一种板材加工中心
CN112537906B (zh) * 2020-11-24 2023-01-06 河北光兴半导体技术有限公司 G8.5基板玻璃换刀装置和其使用方法、及基板玻璃横切机
CN112756666A (zh) * 2021-01-20 2021-05-07 福建工程学院 一种钻削加工用多主轴换刀装置
CN114227302B (zh) * 2022-02-11 2023-05-30 江苏益铨数控科技有限公司 一种机床刀具的支撑机构
CN114749975B (zh) * 2022-06-15 2022-12-06 方冠（常州）数控科技有限公司 卧式机床用双刀位自动换刀装置
CN115647890B (zh) * 2022-12-29 2023-05-02 宁波经纬数控股份有限公司 切割设备及换刀方法
CN116460636B (zh) * 2023-04-21 2023-09-26 冈田智能(江苏)股份有限公司 快速换刀机构、加工中心及用该加工中心的换刀方法
CN116852148A (zh) * 2023-08-02 2023-10-10 冈田智能(江苏)股份有限公司 一种平动式立卧翻转换刀的刀库
CN117260340B (zh) * 2023-11-20 2024-02-09 江苏华力精密机械有限公司 一种数控机床换刀装置
CN118003488A (zh) * 2024-04-09 2024-05-10 福建先达机械有限公司 一种带有直排刀库的智能加工中心及其工作方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1142424A (zh) * 1995-04-07 1997-02-12 丰和工业株式会社 加工中心用的换刀方法及用此换刀方法的装置
CN2813193Y (zh) * 2005-09-02 2006-09-06 协鸿工业股份有限公司 龙门型综合加工机
CN101513686A (zh) * 2009-03-28 2009-08-26 广州市敏嘉制造技术有限公司 五轴多功能螺纹磨削加工中心
CN101585148A (zh) * 2008-05-22 2009-11-25 陈丰田 电脑数控综合加工机同动换刀装置
CN202207914U (zh) * 2011-07-26 2012-05-02 简雪赺 电脑数值控制综合加工机自动换刀机构
JP2012179668A (ja) * 2011-02-28 2012-09-20 Brother Industries Ltd 工作機械及び工具交換方法
CN102717288A (zh) * 2011-03-28 2012-10-10 兄弟工业株式会社 机床和换刀方法
CN102729099A (zh) * 2012-06-15 2012-10-17 宁波市凯博数控机械有限公司 一种直线电机数控雕铣机床
CN202607230U (zh) * 2012-05-22 2012-12-19 昆明台工精密机械有限公司 一种大型龙门式镗铣加工中心
CN203343788U (zh) * 2013-07-04 2013-12-18 北鉅精机股份有限公司 具主轴顶刀量提让功能的自动刀具交换装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102069216A (zh) * 2010-12-18 2011-05-25 林颖 一种自动钻床的刀架结构及其换刀工艺
KR20130128878A (ko) * 2012-05-18 2013-11-27 현대위아 주식회사 자동 공구 교환장치 및 그의 제어방법

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1142424A (zh) * 1995-04-07 1997-02-12 丰和工业株式会社 加工中心用的换刀方法及用此换刀方法的装置
CN2813193Y (zh) * 2005-09-02 2006-09-06 协鸿工业股份有限公司 龙门型综合加工机
CN101585148A (zh) * 2008-05-22 2009-11-25 陈丰田 电脑数控综合加工机同动换刀装置
CN101513686A (zh) * 2009-03-28 2009-08-26 广州市敏嘉制造技术有限公司 五轴多功能螺纹磨削加工中心
JP2012179668A (ja) * 2011-02-28 2012-09-20 Brother Industries Ltd 工作機械及び工具交換方法
CN102717288A (zh) * 2011-03-28 2012-10-10 兄弟工业株式会社 机床和换刀方法
CN202207914U (zh) * 2011-07-26 2012-05-02 简雪赺 电脑数值控制综合加工机自动换刀机构
CN202607230U (zh) * 2012-05-22 2012-12-19 昆明台工精密机械有限公司 一种大型龙门式镗铣加工中心
CN102729099A (zh) * 2012-06-15 2012-10-17 宁波市凯博数控机械有限公司 一种直线电机数控雕铣机床
CN203343788U (zh) * 2013-07-04 2013-12-18 北鉅精机股份有限公司 具主轴顶刀量提让功能的自动刀具交换装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ROBERT QUESADA: "《计算机数控技术应用——加工中心和车削中心》", 31 March 2006 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107263753A (zh) * 2017-08-09 2017-10-20 深圳市远洋翔瑞机械有限公司 一种带有刀库自动换刀及自动上下料结构
CN108372594A (zh) * 2018-04-26 2018-08-07 深圳市创世纪机械有限公司 双头单通道玻璃机
CN111230554A (zh) * 2020-03-20 2020-06-05 福建省汇隆数控科技有限公司 一种立式加工中心刀库
CN115194554A (zh) * 2022-07-25 2022-10-18 扬州力创机床有限公司 一种便于更换刀具的降噪型机床
CN115194554B (zh) * 2022-07-25 2023-05-05 扬州力创机床有限公司 一种便于更换刀具的降噪型机床
CN115971941A (zh) * 2022-12-13 2023-04-18 健翌精密设备江苏有限公司 一种龙门架式机床换刀装置
CN115971941B (zh) * 2022-12-13 2023-10-10 健翌精密设备江苏有限公司 一种龙门架式机床换刀装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016106679A1 (zh) 2016-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107000145A (zh) 数控机床及数控机床的快速换刀方法
CN205147960U (zh) 数控机床
WO2015154634A1 (zh) 一种车铣钻攻综合数控设备
CN101817158B (zh) 一种龙门式立卧数控磨床
KR101518375B1 (ko) 유니버셜죠인트용 요크 가공 장치 및 방법
CN204912965U (zh) 一种大型圆柱体工件两端同时铣削螺纹内孔的卧式车床
CN106926019A (zh) 一种卧式数控加工中心
CN204893598U (zh) 一种锥孔的加工磨床
CN109551016B (zh) 一种用于加工横机基座的数控龙门精铣机
CN210677934U (zh) 一种智能化数控加工中心
CN112589539A (zh) 一种数控立卧复合机
CN213561452U (zh) 一种多头加工中心
CN114670021B (zh) 一种用于种植体加工的数控机床
CN115026336A (zh) 一种用于加工回转体工件内外表面的加工装置及加工方法
CN210209720U (zh) 一种机械加工用工件的修孔装置
CN201493522U (zh) 倒角校直机
CN206936863U (zh) 一种卧式数控加工中心
CN113829065A (zh) 多任务型的工作机械总成
CN201693437U (zh) 一种龙门式立卧数控磨床
CN201769055U (zh) 铣、镗组合机床
CN215033949U (zh) 一种可升降的双工位铣削数控机床
TWI752529B (zh) 多工型之工作機械總成
CN217192915U (zh) 一种模具制造用切割装置
CN217701699U (zh) 一种结构稳定的铜公定位夹具
CN220516296U (zh) 一种用于扬声器相调器磨边装置的自动送料装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170801

RJ01 Rejection of invention patent application after publication