CN107498359A - 一种快速换刀数控精雕刀库机及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种快速换刀数控精雕刀库机及其使用方法，包括底座，所述底座顶端中部安装有Y轴导轨，且底座顶端两侧连接有龙门横梁，所述龙门横梁前端设置有X轴滑板，X轴滑板上设有Z1、Z2和Z3轴滑板，且Z轴滑板上方设连接有Z轴伺服电机，所述伺服电机分别在Z1、Z2和Z3滑板上，通过系统控制伺服电机驱动滚珠丝杆可单独或同时上下移动，X轴右侧设有X轴伺服电机，通过系统控制伺服电机驱动滚珠丝杆X轴滑板上的Z轴在X导轨导向上移动工作。该快速换刀数控精雕刀库机的刀架不影响Z轴加工行程空间，能够远离防止机床在加工产品中的废屑及异物飞到刀库刀柄上，提高刀具的使用寿命及刀柄精确度，且可通过一个电机同时带动多个刀盘实现动作功能。

Description

一种快速换刀数控精雕刀库机及其使用方法

技术领域

本发明涉及数控机床CNC精雕机技术领域，具体为一种快速换刀数控精雕刀库机及其使用方法。

背景技术

刀库系统是提供自动化加工过程中所需之储刀及换刀需求的一种装置；其自动换刀机构及可以储放多把刀具的刀库，改变了传统以人为主的生产方式，藉由电脑程式的控制，可以完成各种不同的加工需求，如铣削、钻孔、搪孔、攻牙等，刀库也是精雕机上不可缺少的一部分。

常用的精雕机刀库安装在龙门横梁下面，存在影响Z轴加工行程空间，防水防屑处理效果不好，导致主轴刀具寿命短比较容易损坏，一个刀库需一个驱动来实现动作功能的现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速换刀数控精雕刀库机及其使用方法，以解决上述背景技术中提出常用的精雕机刀库安装在龙门横梁下面，存在影响Z轴加工行程空间，防水防屑处理效果不好，导致主轴刀具寿命短比较容易损坏，及工作台夹具安装高度的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种快速换刀数控精雕刀库机，包括底座，所述底座顶端中部安装有Y轴导轨，且底座顶端两侧连接有龙门横梁，所述龙门横梁右侧连接有X轴伺服电机前端设置有Z轴滑板，且Z轴滑板上方连接有Z轴伺服电机，且Z轴滑板下方安装有主轴，所述Y轴导轨前端安装有工作台，且工作台下端连接有气缸，所述Y轴导轨后方外侧安装有刀库底板，且刀库底板后方设有Y轴伺服电机，所述刀库底板上方两侧均安装有刀库立板，且刀库立板上方设置有刀库连接机台，所述刀架连接机台后端设有伺服电机，且刀架连接机台上方连接有减速机，所述减速机上端安装有转轴，且转轴顶端连接有刀盘，所述减速机左侧安装有连轴器。

优选的，所述Y轴导轨设有工作台连接底板及刀库底板，Y轴伺服电机驱动工作台Y轴导轨滑动工作，气缸驱动刀库底板在Y轴导轨上工作。

优选的，所述Z轴滑板设有3个，且其均匀分布于X轴滑板侧端面上， Z1轴、Z2轴和Z3轴及每个轴上设有主轴，刀库连接机台上方均匀分布设有3个刀盘，并且之间的距离分别相对应Z1轴、Z2轴和Z3轴上主轴。

优选的，所述刀库连接机台上均匀分布有3个减速机和转轴，且3个减速机对应与3个转轴和刀盘相连接，并且相邻的减速机之间均安装有连轴器。

优选的，所述刀盘上3个刀盘相对应的Z1轴Z2轴和Z3轴由伺服电机，由一个驱动同步使3个刀盘同时工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该快速换刀数控精雕刀库机的刀架不影响Z轴加工行程空间，能够远离防止机床在加工产品中的废屑及异物飞到刀库刀柄上，提高刀具的使用寿命及刀柄精确度，且可通过一个电机同时带动多个刀盘实现动作功能。本新型刀库结构的底座安装在Y轴工作台同一导轨上，不会影响工作台上加工的产品夹具以及Z轴加工行程空间，且刀库底板后端平面与Y轴导轨后端平面齐平，起到了保护刀库里面的刀具远离切削液、切削油、工件碎屑等，避免出现刀具被切削液等侵蚀而造成损坏的情况。

附图说明

图1为本发明一种快速换刀数控精雕刀库机及其使用方法的结构示意图；

图2为本发明一种快速换刀数控精雕刀库机及其使用方法的主视结构示意图；

图3为本发明一种快速换刀数控精雕刀库机及其使用方法的刀架俯视结构示意图。

图4为本发明一种快速换刀数控精雕刀库机及其使用方法的刀架爆破结构示意图。

图中：1、主轴，2、刀库立板，3、工作台，4、Y轴导轨，5、气缸，6、Z轴滑板，7、Z伺服电机，8、龙门横梁，9、X轴伺服电机，10、刀库连接机台，11、刀库底板，12、底座，13、转轴，14、刀盘，15、减速机，16、连轴器，17、伺服电机，18、Y伺服电机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种快速换刀数控精雕刀库机，包括底座12，底座12顶端中部安装有Y轴导轨4，且底座12顶端两侧连接有龙门横梁8，龙门横梁8前端设置有X轴滑板，X轴滑板上设有Z1、Z2和Z3轴滑板，且Z轴滑板6上方设连接有Z轴伺服电机7，Z轴伺服电机7分别在Z1、Z2和Z3滑板上，通过系统控制Z轴伺服电机7驱动滚珠丝杆可单独或同时上下移动，X轴右侧设有X轴伺服电机9，通过系统控制X轴伺服电机9驱动滚珠丝杆X轴滑板上的Z轴在X导轨导向上移动工作，且Z轴滑板6侧面下方设有主轴抱夹，主轴抱夹主要固定安装主轴1在Z轴滑板6上工作；

龙门横梁8右侧连接有X轴伺服电机9前端设置有Z轴滑板6，且Z轴滑板6上方连接有Z轴伺服电机7，且Z轴滑板6下方安装有主轴1，主轴1都带有通过系统命令控制可自动换主轴上的刀柄刀头；

Y轴导轨4前端安装有工作台3，且工作台3下端连接有气缸5，工作台3下方后端设有伺服电机17，通过系统控制伺服电机17驱动滚珠丝杆传动工作台3在Y轴导轨4导向前后工作，且工作台3下端Y轴导轨4中间凹槽设有气缸5，气缸5固定在底座12凹槽内一侧，气缸5活塞杆轴端连接刀库底板11；

Y轴导轨4后方外侧安装有刀库底板11，且刀库底板11后方设有Y轴伺服电机18，刀库底板11上方两侧均安装有刀库立板2，且刀库立板2上方设置有刀库连接机台10，刀架连接机台10上方连接有减速机15，且减速机15的轴后方设有伺服电机17，伺服电机17安装在电机固定板上，再由电机固定板将伺服电机17一起安装在刀库连接机台10上，减速机15由伺服电机17驱动一同步带轮带动另一同步带轮，减速机15为3个，减速机15之间安装的位置及中心距与主轴Z1、Z2、Z3轴中心轴一致，减速机15之间连接由第一个减速机15输出从动轴连接第二个减速机15输入主动轴，每两减速机15中间设有连轴器16对接，第二个减速机15与第三减速机15，同样由第二个减速机15的从动轴与第三个减速机15主动轴中间设连轴器16对接；

减速机15上端输出法兰轴设有转轴13，且转轴13顶端连接有刀盘14，工作台3固定在工作台连接板上表面上，工作台连接板通过螺丝固定在Y轴导轨4的滑块上，工作台3的前后移动是由Y轴伺服电机18驱动，Y轴伺服电机18通过螺丝固定在Y轴导轨4中间凹槽里面的固定电机座，电机座一端设置有滚珠丝杠，滚珠丝杆另端连接凹槽里面上有的轴承座，滚珠丝杆上的滚动螺母设置与工作台连接板通过配件用螺丝连接，伺服电机17通过连轴器16与丝杆轴端连接，由机床系统给予伺服电机17脉冲命令发出动力，通过电机轴端连接连轴器16，在由连轴器16带动滚珠丝杆，丝杆螺母连接工作台连接板，电机正反转工作台3在通过滑块在Y轴导轨4上导向前后移动工作台3移动范围设置在Y轴导轨4前端部分；

减速机15上端安装有转轴13，且转轴13顶端连接有刀盘14，减速机15左侧安装有连轴器16，刀库底板11通过螺丝固定在Y轴导轨4的滑块上，上方两侧均安装有刀库立板2，且刀库立板2上方设置有刀库连接机台10，刀库连接机台10后端设有伺服电机17上方连接有减速机15转轴13，且3个减速机15对应与3个转轴13和刀盘14相连接，并且相邻的减速机15之间均安装有连接器16，此结构使得与刀盘连接机台10连接的伺服电机17驱动同步带轮带动同步带传动同步轮，同步轮设置在减速机15的主动轴上，再由减速机15连接连轴器16同时控制3个刀盘14，令3个刀盘14同步实现动作功能，且刀库底板11通过气缸5驱动与Y轴导轨4为导向滑动结构，此结构使得刀库底板11以便将刀盘14移动至换刀位置对应主轴下方，方便进行换刀动作，且刀库底板11回位到后端上方的刀盘14远离工件加工位置，避免切削液或者工件碎屑等撞击到刀具上对刀柄刀具造成损坏，龙门横梁8前端设置有X轴滑板，Z轴滑板6设有3个，且其均匀分布于X轴滑板侧端面上；

Z1轴、Z2轴和Z3轴及每个轴上设有主轴1，刀库连接机台10上方均匀分布设有3个刀盘14，并且之间的距离分别相对应Z1轴、Z2轴和Z3轴上主轴1，此结构使得每个主轴1都能对准相对应的刀盘14上的刀柄，不会造成错位的情况，X轴右侧设有X轴伺服电机9，通过系统控制X轴伺服电机9驱动滚珠丝杆X轴滑板上的Z轴在X导轨导向左右移动，且Z轴滑板6侧面下方设有主轴抱夹，主要固定安装主轴1在Z轴滑板6上。

本实施例的工作原理：在使用该快速换刀数控精雕刀库机时，先将本新型刀库结构的底座12摆放在平稳的地面上，然后将工件夹持在工作台3上，通过气缸5改变工作台3的Y轴位置，将工作台3沿着Y轴导轨4移动至雕刻刀1下方，通过X轴伺服电机9来改变Z轴滑板6在龙门横梁8上的X轴位置，通过Z伺服电机7改变雕刻刀1的Z轴位置以便对工件进行加工，当需要换刀时，Z1轴、Z2轴和Z3轴回原点（Z轴最高位置），工作台3回原点（Y轴最前端），X轴移到换刀设定位置（机床系统参数设定），通过气缸5将工作台3移动至Y轴导轨4前端，即气缸5打开将刀库底板11带动刀盘14往工作台3方向移到气缸5限位设定位，通过Y伺服电机18将刀库底板11移动至雕刻刀1下方，令Z1轴、Z2轴和Z3轴往下到换刀安全设定位置后3个主轴松刀，然后Z1轴、Z2轴和Z3轴再次往上移回到设定安全高度，通过X轴伺服电机9调整雕刻刀1的位置，令每个雕刻刀1都对准对应的刀架14，通过伺服电机17控制减速机15和转轴13令刀架14转动到需要的刀位，即伺服电机17驱动刀盘14转动，转到要换对应的刀号，此时伺服电机17通过连接器16同步控制3个刀架14，再通过Z轴滑板6上的Z伺服电机7控制雕刻刀1的高度，使Z轴往下移动到换刀设定高度位置，主轴1、2、3同时抓刀后Z轴抬到原点位置，换好刀后，刀库底板11回位刀库通过连杆结构关闭，主动启动正常加工产品，从而完成一系列工作。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种快速换刀数控精雕刀库机，包括底座（12），其特征在于：所述底座（12）顶端中部安装有Y轴导轨（4），且底座（12）顶端两侧连接有龙门横梁（8），所述龙门横梁（8）右侧连接有X轴伺服电机（9）前端设置有Z轴滑板（6），且Z轴滑板（6）上方连接有Z轴伺服电机（7），且Z轴滑板（6）下方安装有主轴（1），所述Y轴导轨（4）前端安装有工作台（3），且工作台（3）下端连接有气缸（5），所述Y轴导轨（4）后方外侧安装有刀库底板（11），且刀库底板（11）后方设有Y轴伺服电机（18），所述刀库底板（11）上方两侧均安装有刀库立板（2），且刀库立板（2）上方设置有刀库连接机台（10），所述刀架连接机台（11）后端设有伺服电机（17），且刀架连接机台（10）上方连接有减速机（15），所述减速机（15）上端安装有转轴（13），且转轴（13）顶端连接有刀盘（14），所述减速机（15）左侧安装有连轴器（16）。

2.根据权利要求1所述的一种快速换刀数控精雕刀库机及其使用方法，其特征在于：所述Y轴导轨（4）设有工作台连接底板及刀库底板（11），Y轴伺服电机（18）驱动工作台Y轴导轨（4）滑动工作，气缸（5）驱动刀库底板（11）在Y轴导轨（4）上工作。

3.根据权利要求1所述的一种快速换刀数控精雕刀库机及其使用方法，其特征在于：所述Z轴滑板（6）设有3个，且其均匀分布于X轴滑板侧端面上， Z1轴、Z2轴和Z3轴及每个轴上设有主轴（1），刀库连接机台（10）上方均匀分布设有3个刀盘（14），并且之间的距离分别相对应Z1轴、Z2轴和Z3轴上主轴（1）。

4.根据权利要求1所述的一种快速换刀数控精雕刀库机及其使用方法，其特征在于：所述刀库连接机台（10）上均匀分布有3个减速机（15）和转轴（13），且3个减速机（15）对应与3个转轴（13）和刀盘（14）相连接，并且相邻的减速机（15）之间均安装有连轴器（16）。

5.根据权利要求1所述的一种快速换刀数控精雕刀库机及其使用方法，其特征在于：所述刀盘（14）上3个刀盘（14）相对应的Z1轴Z2轴和Z3轴由伺服电机（17），由一个驱动同步使3个刀盘（14）同时工作。

6.一种快速换刀数控精雕刀库机的使用方法，其特征在于：所述刀盘（14）所对应的Z1轴Z2轴和Z3轴起始处于原点，z轴处于最高位置；所述工作台（3）回原点位置，处于Y轴的最前端；X轴移动换到位置。

7.一种快速换刀数控精雕刀库机的使用方法，其特征在于：所述气缸（5）打开，使刀库底板（11）带动刀盘（14）往工作台（3）方向移动，直至气缸（5）移动至限定设定位置。

8.一种快速换刀数控精雕刀库机的使用方法，其特征在于：所述刀盘（14）所对应的Z1轴Z2轴和Z3往下直至换刀安全限定位置，随后3个主轴（1）松刀，Z1轴Z2轴和Z3轴再次往上移回到设定安全高度。

9.一种快速换刀数控精雕刀库机的使用方法，其特征在于：所述伺服电机（17）驱动刀盘（14）转动，转动到要换刀的对应位置，z轴往下移动到换刀设定的高度。

10.一种快速换刀数控精雕刀库机的使用方法，其特征在于：所述主轴（1）同时抓力，z轴抬升至原点位置，刀库底板（11）回位，刀库通过连杆结构关闭。

11.一种快速换刀数控精雕刀库机的使用方法，其特征在于：所述Z伺服电机（7）、X轴伺服电机（9）、Y伺服电机（18）以及伺服电机（17）正常驱动，从而带动设备工作。