CN107791071B

CN107791071B - 一种可自动调整间距的数控机床及其多主轴、多刀库结构

Info

Publication number: CN107791071B
Application number: CN201710886168.0A
Authority: CN
Inventors: 杨光; 罗正光
Original assignee: Dongguan Haosheng Industrial Co ltd
Current assignee: Dongguan Haosheng Industrial Co ltd
Priority date: 2017-09-26
Filing date: 2017-09-26
Publication date: 2020-10-20
Anticipated expiration: 2037-09-26
Also published as: CN107791071A

Abstract

本发明涉及一种可自动调整间距的数控机床及其多主轴、多刀库结构。该结构包括多个主轴，每个主轴上安装一个刀库，所述刀库内安装多个刀具；控制单元，根据输入参数确定相邻主轴轴间距的设定值，并且向驱动机构输出控制信号；驱动机构，在所述控制信号的控制下，带动所述多个主轴各自独立运动，以调整相邻主轴的轴间距达到所述设定值。应用本发明的数控机床可以根据基于工件相邻加工位置的间距所计算的输入参数，自动控制调整该机床的多个主轴及其刀库之间的间距，从而使各个刀库位置与各个加工位置准确匹配，有利于执行并行的加工作业，本发明可以显著提高数控机床的自动化程度和工作效率。

Description

一种可自动调整间距的数控机床及其多主轴、多刀库结构

技术领域

本发明涉及数控机床领域，具体为一种可自动调整间距的数控机床及其多主轴、多刀库结构。

背景技术

数控机床是实现精细机械加工的基础性设备，对实现智能制造具有重要的意义。主轴和刀库则是数控机床当中必需的部件，其中，刀库当中安装多种刀具并且可以在不同的刀具之间切换，从而实现不同类型的机械加工作业；刀库被安装在主轴之上，由驱动电机和传动结构来带动主轴在水平面上沿着X轴和Y轴方向平移，并且沿着Z轴在垂直方向上移动，从而调整刀具执行机械加工的位置。

为了提高加工效率，达到对多个加工位置实现并行加工作业，现有技术中已经开发了多主轴、多刀库的数控机床。例如，中国专利文献CN204976140U公开了一种多主轴、多刀库高效IT零件通用机床，如该专利文献的图1所示，该机床具有多个主轴，每个主轴上设置有一个多刀位刀库，每个多刀位刀库内均设置由多把加工刀具；每个主轴安装在一个滑板上，并且可在滑板的带动下沿Z轴运动；每个滑板固定在一个托板上，该托板可以沿X轴方向移动；并且安装所有主轴的工作台可以在Y轴方向上平移。

然而，对于上述多主轴、多刀库的数控机床来说，相邻主轴之间的轴间距是无法调整的；相应地，相邻刀库之间的间距也是固定的。而对于不同的加工对象来说，相邻加工位置之间的间距则经常会发生改变，这就使得上述固定间距的多主轴、多刀库的数控机床因相邻主轴、刀库的间距与相邻加工位置的间距不匹配，无法满足并行加工的要求。

中国专利文献CN102126161公开了一种适用于多主轴铣钻床轴间距手动调整结构，其中相邻主轴的轴间距可根据工件孔间距手动调整，具体的调整方式是采用精密垫块进行定位，然后用斜块锁紧。但是，该现有技术只能通过手动作业实现轴间距调整，其操作不便，自动化程度低，降低了数控机床的工作效率。

可见，对于多主轴、多刀库的数控机床来说，如何提供一种能够自动控制相邻主轴和刀库间距进行精确调整的结构，已经成为了一个亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种可自动调整间距的数控机床及其多主轴、多刀库结构。该结构能够根据输入参数，自动调整多主轴、多刀库数控机床相邻主轴和刀库的间距，实现精确定位，适应针对不同间距的加工位置予以并行加工的需要。

本发明所述可自动调整间距的数控机床多主轴、多刀库结构，包括多个主轴，每个主轴上安装一个刀库，所述刀库内安装多个刀具，其特征在于，还包括：控制单元，根据输入参数确定相邻主轴轴间距的设定值，并且向驱动机构输出控制信号；驱动机构，在所述控制信号的控制下，带动所述多个主轴各自独立运动，以调整相邻主轴的轴间距达到所述设定值。

优选的是，所述驱动机构包括多个载台，每个载台上设置一个主轴安装机构，每个主轴通过一个所述主轴安装机构被安装在一个相应的载台上；每个载台搭配一个X轴驱动电机、一个X轴丝杠以及一个X轴导轨；所述X轴驱动电机可在所述控制信号的控制下转动预定圈数；所述X轴丝杠连接所述X轴驱动电机的输出转轴；所述载台安装在X轴导轨上并且连接所述X轴丝杠，在X轴丝杠带动下沿着X轴导轨平移预定的距离。

优选的是，所述控制单元根据相邻主轴轴间距的设定值，计算每个X轴驱动电机需转动的预定圈数，并根据该预定圈数输出相应的控制信号。

优选的是，每个所述主轴安装机构包括：一个Z轴驱动电机、一个Z轴丝杠、一个Z轴导轨以及滑块；所述Z轴丝杠连接所述Z轴驱动电机的输出转轴；所述滑块安装在所述Z轴导轨上并且连接所述Z轴丝杠，在Z轴丝杠带动下沿着Z轴导轨移动预定的距离；所述主轴与所述滑块固定连接。

优选的是，本机构还设置一个Y轴驱动电机、一个Y轴丝杠、一个Y轴导轨以及移动台；所述Y轴丝杠连接所述Y轴驱动电机的输出转轴；所述移动台安装在所述Y轴导轨上并且连接所述Y轴丝杠，在Y轴丝杠带动下沿着Y轴导轨移动预定的距离；所述多个主轴及其驱动机构均安装在该移动台上。

优选的是，所述刀库为圆盘式刀库。

优选的是，本结构还包括：位置检测单元，用于自动检测工件上相邻的加工位置之间的间距，并根据该间距自动计算所述输入参数。

优选的是，所述主轴的数量为2个或2个以上。

本发明还涉及一种可自动调整间距的数控机床，其特征在于，包括前述任意一项多主轴、多刀库结构。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

应用本发明的数控机床可以根据基于工件相邻加工位置的间距所计算的输入参数，自动控制调整该机床的多个主轴及其刀库之间的间距，从而使各个刀库位置与各个加工位置准确匹配，有利于执行并行的加工作业，本发明可以显著提高数控机床的自动化程度和工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提出的数控机床多主轴、多刀库结构的整体示意图；

图2为本发明提出的数控机床多主轴、多刀库结构Y轴方向驱动结构示意图；

图3为本发明提出的数控机床多主轴、多刀库结构的控制电路模块图。

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。

本发明所提供了一种可以自动调整间距的数控机床多主轴、多刀库结构，该结构能够根据输入参数，自动调整多主轴、多刀库数控机床相邻主轴和刀库的间距，实现精确定位，适应针对不同间距的加工位置予以并行加工的需要。

图1是本发明数控机床多主轴、多刀库结构的整体示意图。数控机床可具有多个主轴，本实施例以2个主轴为例予以说明，本领域技术人员可以认识到，本发明的技术方案不限于主轴及其刀库的数量，在大于2个主轴的数控机床中也可以采用。如1所示，数控机床具有主轴1A-1B，主轴1A上安装一个刀库2A、主轴1B上安装刀库2B，所述刀库2A、2B内均安装多个刀具。驱动机构可以在控制信号的控制下，带动所述主轴1A、1B沿着图1所示的X轴各自独立运动，从而主轴1A、1B相互之间的轴间距可以调整至设定值，相应的，主轴1A、1B上安装的刀库2A、2B之间的间距也随之调整。驱动机构具体包括2个载台3；每个载台3上设置一个主轴安装机构4，主轴2A、2B各自分别通过一个所述主轴安装机构4被安装在一个相应的载台3上。每个载台3搭配一个X轴驱动电机5、一个X轴丝杠6以及一个X轴导轨7；所述X轴驱动电机5可在所述控制信号的控制下转动预定圈数；所述X轴丝杠6连接所述X轴驱动电机5的输出转轴；所述载台3安装在X轴导轨7上并且连接所述X轴丝杠6，载台3通过螺母与X轴丝杠6上的螺纹相啮合；从而，随着X轴驱动电机5的转动，在X轴丝杠6带动下，载台3沿着X轴导轨7平移预定的距离。随着两个载台3各自独立平移，主轴1A、1B相互之间的轴间距也可以拉大或者缩短，直至达到设定值。图1中还示出了每个主轴安装机构4包括：一个Z轴驱动电机41、一个Z轴丝杠42、一个Z轴导轨43以及滑块44；所述Z轴丝杠42连接所述Z轴驱动电机41的输出转轴；所述滑块44安装在所述Z轴导轨43上并且连接所述Z轴丝杠42，滑块44通过螺母与Z轴丝杠42的螺纹相啮合，随着Z轴驱动电机41的转动，在Z轴丝杠42带动下，滑块44沿着Z轴导轨43移动预定的距离；所述主轴1A和1B分别与对应的主轴安装机构4所具有的滑块44固定连接，从而在滑块带动下，主轴1A、1B可以沿着Z轴方向上、下平移，进而刀库2A、2B也在Z轴方向上调整位置，并且，刀库2A、2B在Z轴方向相互独立平移，从而可以独立调整刀库2A或2B的进给量。

如图1所示，数控机床还具有移动台8，全部载台3以及相应的驱动机构(X轴驱动电机5、X轴丝杠6、X轴导轨7)均安装在该移动台8之上。参见图2，本机构还设置一个Y轴驱动电机9、一个Y轴丝杠10、一个Y轴导轨11；所述Y轴丝杠10连接所述Y轴驱动电机9的输出转轴；所述移动台8安装在所述Y轴导轨11上并且连接所述Y轴丝杠10，移动台8通过螺母与Y轴丝杠10的螺纹相啮合，从而随着Y轴驱动电机9的转动，在Y轴丝杠10带动下，移动台8沿着Y轴导轨11移动预定的距离。从而，安装在移动台8之上的各个载台3随之在Y轴方向上平移，载台3上的刀库2A、2B也在Y轴方向上调整位置。

本发明所应用的刀库2A、2B均为圆盘式刀库。圆盘式刀库可以绕着连接至主轴的转动轴旋转，从而调节刀库中各把刀具的刀位。

图3是本发明实现多主轴、多刀具间距调整的控制电路模块图。其中，位置检测单元301用于自动检测工件上相邻的加工位置之间的间距，并根据该间距自动计算输入参数，将该参数输出至控制单元302。或者，也可以支持数控机床的操作人员人工输入该输入参数。控制单元302根据所述输入参数，确定相邻主轴轴间距的设定值；根据相邻主轴轴间距的设定值，计算每个X轴驱动电机5需转动的预定圈数，并根据该预定圈数输出相应的控制信号。X轴驱动电机5根据各自收到的控制信号，旋转预定圈数，从而通过X轴丝杠6带动载台及其上的主轴和刀库沿着X轴平移预定距离，实现间距的调整。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种可自动调整间距的数控机床多主轴、多刀库结构，包括多个主轴，每个主轴上安装一个刀库，所述刀库内安装多个刀具，其特征在于，还包括：控制单元，根据输入参数确定相邻主轴轴间距的设定值，根据相邻主轴轴间距的设定值计算每个X轴驱动电机需转动的预定圈数，并根据该预定圈数向驱动机构输出控制信号；驱动机构，在所述控制信号的控制下，带动所述多个主轴各自独立运动，以调整相邻主轴的轴间距达到所述设定值；所述驱动机构包括多个载台，每个载台上设置一个主轴安装机构，每个主轴通过一个所述主轴安装机构被安装在一个相应的载台上；每个载台搭配一个X轴驱动电机、一个X轴丝杠以及一个X轴导轨；所述X轴驱动电机可在所述控制信号的控制下转动预定圈数；所述X轴丝杠连接所述X轴驱动电机的输出转轴；所述载台安装在X轴导轨上并且连接所述X轴丝杠，在X轴丝杠带动下沿着X轴导轨平移预定的距离；位置检测单元，用于自动检测工件上相邻的加工位置之间的间距，并根据该间距自动计算所述输入参数。

2.根据权利要求1所述的可自动调整间距的数控机床多主轴、多刀库结构，其特征在于，每个所述主轴安装机构包括：一个Z轴驱动电机、一个Z轴丝杠、一个Z轴导轨以及滑块；所述Z轴丝杠连接所述Z轴驱动电机的输出转轴；所述滑块安装在所述Z轴导轨上并且连接所述Z轴丝杠，在Z轴丝杠带动下沿着Z轴导轨移动预定的距离；所述主轴与所述滑块固定连接。

3.根据权利要求1所述的可自动调整间距的数控机床多主轴、多刀库结构，其特征在于，本机构还设置一个Y轴驱动电机、一个Y轴丝杠、一个Y轴导轨以及移动台；所述Y轴丝杠连接所述Y轴驱动电机的输出转轴；所述移动台安装在所述Y轴导轨上并且连接所述Y轴丝杠，在Y轴丝杠带动下沿着Y轴导轨移动预定的距离；所述多个主轴及其驱动机构均安装在该移动台上。

4.根据权利要求1所述的可自动调整间距的数控机床多主轴、多刀库结构，其特征在于，所述刀库为圆盘式刀库。

5.根据权利要求1所述的可自动调整间距的数控机床多主轴、多刀库结构，其特征在于，所述主轴的数量为2个或2个以上。