CN111730391A - 适用于双主轴加工中心的双刀库机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种适用于双主轴加工中心的双刀库机构，包括安装支架、链式前刀库、链式后刀库、换刀装置、立滑板、滑座以及轨道梁；所述链式前刀库、链式后刀库分别安装在安装支架上；所述轨道梁沿宽度方向的上部的两侧分别安装在链式前刀库、链式后刀库上，轨道梁沿宽度方向的下部安装有滑座；所述换刀装置通过立滑板安装在滑座上，所述滑座上的第一电机能够驱使立滑板带动换刀装置运动完成换刀动作，解决了副刀套与主轴间距离较大、行程较长难以换刀的难题；本发明两套换刀装置安装在加工中心的上方，大大减少了占地空间且容纳刀具数量多，提高了可用刀具的种类从而提高了加工的柔性和设备的综合开动率。

Description

适用于双主轴加工中心的双刀库机构
技术领域
本发明涉及机床设计与制造领域，具体地，涉及一种适用于双主轴加工中心的双刀库机构。
背景技术
双主轴刀库是双主轴加工中心的重要部分，一次装夹可完成两个零件的同时加工，大大提高了零件的加工效率，然而由于双主轴的存在，使得刀库中刀具种类减半，增大刀库容量会增大整个加工中心的结构，因此为了扩充刀库中的刀具数量与种类，增加加工的柔性与设备的综合开动率，需要设计一种新的结构以满足生产的需求。
专利文献CN109531222A公开了一种双刀库双主轴动柱式型材加工中心，机床底座为长条型结构，机床底座上设有X轴导轨和工作台，鞍座设置在X轴导轨上且设有Y轴导轨，立柱设置在Y轴导轨上且设有Z轴导轨，L型或U型的主轴座设置在Z轴导轨上，第一主轴和第二主轴分别设置在主轴座末端的两侧，第一主轴的轴心线与第二主轴的轴心线之间的距离为300㎜-450㎜，刀库支架设置在立柱，第一刀库和第二刀库分别通过第一安装轴和第二安装轴设置在刀库支架上，第一安装轴在工作台上的投影与Y轴导轨平行，第二安装轴在工作台上的投影与第一安装轴在工作台上的投影之间的夹角为30°-90°，第一刀库和第二刀库为夹臂式刀库，但该设计结构不合理。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于双主轴加工中心的双刀库机构。
根据本发明提供的一种适用于双主轴加工中心的双刀库机构，包括安装支架、链式前刀库、链式后刀库、换刀装置、立滑板、滑座以及轨道梁；
所述链式前刀库、链式后刀库分别安装在安装支架上；
所述轨道梁沿宽度方向的上部的两侧分别安装在链式前刀库、链式后刀库上，所述轨道梁沿宽度方向的下部安装有滑座；
所述换刀装置通过立滑板安装在滑座上，所述滑座上设置有第一电机，所述第一电机能够驱使立滑板带动换刀装置运动。
优选地，所述安装支架包括刀库左支架以及刀库右支架；
所述链式前刀库的两端分别安装在刀库左支架、刀库右支架上；
所述链式后刀库的两端分别安装在刀库左支架、刀库右支架上；
所述链式前刀库和所述链式后刀库平行布置。
优选地，所述滑座上还设置有第一电机、第一丝杠、导轨以及第一齿条；
所述换刀装置上设置有第二齿条；
所述立滑板上设置有第一齿轮、第二齿轮以及齿轮连接轴，所述第一齿轮、第二齿轮分别设置在立滑板的两侧且通过齿轮连接轴连接；
所述第一齿轮、第二齿轮分别与第一齿条、第二齿条啮合；
当第一电机驱使立滑板沿导轨长度的方向运动时，所述第一齿轮受到第一齿条啮合驱使转动，第一齿轮通过齿轮连接轴带动第二齿轮转动，此时第二齿轮转动并驱使第二齿条带动换刀装置运动。
优选地，所述换刀装置上设置有两套换刀装置；
所述换刀装置包括第二电机、同步带、带轮以及换刀手；
所述第二电机能够驱使带轮转动并通过同步带带动换刀手旋转对应的角度实现抓取刀作业。
优选地，所述两套换刀装置安装在加工中心的上方且呈对称布置。
优选地，还包括手动上刀装置；
所述手动上刀装置安装在刀库左支架上或安装在刀库右支架上。
优选地，所述轨道梁上设置有第二丝杠；
所述滑座上设置有第三电机以及转动连接件；
所述转动连接件套装第二丝杠上，所述第三电机能够驱使转动连接件转动并通过转动连接件带动滑座沿第二丝杠长度的方向运动。
优选地，所述安装支架上设置有与加工中心相配合安装面，所述安装面上连接有加强筋。
优选地，所述链式前刀库、链式后刀库上分别安装有与换刀手相配合的副刀套。
优选地，还包括控制装置；
所述控制装置能够控制链式前刀库、链式后刀库、换刀装置、立滑板、滑座的动作。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效：
1、本发明两套换刀装置安装在加工中心的上方且呈对称布置，侧面安装手动上刀装置，双刀库前后排列，大大减少了占地空间且容纳刀具数量多，提高了可用刀具的种类从而提高了加工的柔性和设备的综合开动率；
2、本发明双主轴同时换刀，显著提高了加工效率，且前后两刀库配合使用的结构形式增加了可用刀具的种类从而提高了加工的柔性，解决了单机加工效率不高、单机加工时刀具不全、多产品换产前要先换刀等效率不高的问题，提高了设备的综合开动率；
3、本发明采用轨道梁、滑座、立滑板与换刀装置的驱动结构形式实现上下取换刀及两刀库换刀的功能，移动的最大距离是立滑板和换刀机构的行程之和，提高了换刀效率，且解决了副刀套与主轴间距离较大、行程较长难以换刀的难题，结构设计巧妙，实用性强。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明用于双主轴加工中心的双刀库机构的正面示意图；
图3为本发明用于双主轴加工中心的双刀库机构的侧面剖视图；
图4为本发明双刀库机构的上下移动部分的俯视图；
图5为本发明双刀库机构的上下移动部分的侧面剖视图；
图6为本发明双刀库机构的换刀装置的结构示意图。
图中示出：
刀库左支架1
手动上刀装置2
链式前刀库3
链式后刀库4
换刀装置5
立滑板6
滑座7
轨道梁8
刀库右支架9
副刀套10
第一电机11
第一丝杠12
导轨13
第一齿条14
第一齿轮15
第二齿条16
第二电机17
同步带18
带轮19
换刀手20
第二齿轮22
第二丝杠23
安装面24。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供了一种适用于双主轴加工中心的双刀库机构，如图1、图2、图3所示，包括安装支架、链式前刀库3、链式后刀库4、换刀装置5、立滑板6、滑座7以及轨道梁8；所述链式前刀库3、链式后刀库4分别安装在安装支架上；所述轨道梁8沿宽度方向的上部的两侧分别安装在链式前刀库3、链式后刀库4上，优选地，通过螺钉连接紧固；所述轨道梁8沿宽度方向的下部安装有滑座7；所述换刀装置5通过立滑板6安装在滑座7上，所述滑座7上设置有第一电机11，所述第一电机11能够驱使立滑板6带动换刀装置5运动。
进一步地，如图3、图4、图5所示，在一个优选例中，所述滑座7上设置有第一电机11、第一丝杠12、导轨13以及第一齿条14；所述换刀装置5上设置有第二齿条16；所述立滑板6上设置有第一齿轮15、第二齿轮22以及齿轮连接轴，所述第一齿轮15、第二齿轮22分别设置在立滑板6的两侧且通过齿轮连接轴连接；所述第一齿轮15、第二齿轮22分别与第一齿条14、第二齿条16啮合；当第一电机11驱使立滑板6沿导轨13长度的方向运动时，所述第一齿轮15受到第一齿条14啮合驱使转动，第一齿轮15通过齿轮连接轴带动第二齿轮22转动，此时第二齿轮22转动并驱使第二齿条16带动换刀装置5运动，通过控制装置控制第一电机11的正反转实现了换刀装置5上下取换刀的动作。
具体地，所述链式前刀库3、链式后刀库4上分别安装有与换刀手20相配合的副刀套10，根据设定的程序，控制装置能够控制链式前刀库3和/或链式后刀库4中的轮盘转动，从而使副刀套10中出现需要的刀具，控制装置再控制换刀手20动作并在副刀套10上实现换刀。
进一步地，滑座7上的电机丝杠驱动时，所述立滑板6与所述换刀装置5配合，立滑板6和换刀装置5同时往上或者往下移动，实现上下取换刀及两刀库换刀的功能，移动的最大距离是立滑板6和换刀机构5的行程之和，提高了换刀效率，且解决了副刀套10与主轴间距离较大、行程较长难以换刀的难题，结构设计巧妙，实用性强。
具体地，如图3所示，所述轨道梁8上设置有第二丝杠23；所述滑座7上设置有第三电机以及转动连接件；所述转动连接件套装第二丝杠23上，所述第三电机能够驱使转动连接件转动并通过转动连接件带动滑座7沿第二丝杠23长度的方向运动，滑座7沿第二丝杠23长度的方向运动时，与滑座7相连的立滑板6带动换刀装置5实现前后移动从而实现两刀库切换抓取刀的动作。
进一步地，在控制装置的控制下，所述换刀装置5可对两主轴同一时间内拔刀与插刀，在所述的轨道梁8下方通过第二丝杠23配合固定的滑座7实现滑座7沿导轨前后移动，该双刀库机构实现了双主轴同时换刀，显著提高了加工效率，且前后两刀库配合使用的结构形式增加了可用刀具的种类从而提高了加工的柔性，解决了单机加工效率不高、单机加工时刀具不全、多产品换产前要先换刀等效率不高的问题，提高了设备的综合开动率。
具体地，如图1所示，所述安装支架上设置有与加工中心相配合安装面24，所述安装面24上连接有加强筋。在一个优选例中，所述刀库左支架1、刀库右支架9的底部上分别设置有安装面24，通过增加加强筋来增强刀库支架的刚性。
具体地，如图1、图2所示，所述安装支架包括刀库左支架1以及刀库右支架9；所述链式前刀库3的两端分别安装在刀库左支架1、刀库右支架9上；所述链式后刀库4的两端分别安装在刀库左支架1、刀库右支架9上；所述链式前刀库3和所述链式后刀库4平行布置，其中，链式前刀库3和所述链式后刀库4安装时水平放置并安装在加工中心床身上。
具体地，如图2、图4、图5、图6所示，所述换刀装置5上设置有两套换刀装置；所述换刀装置包括第二电机17、同步带18、带轮19以及换刀手20；所述第二电机17能够驱使带轮19转动并通过同步带18带动换刀手20旋转对应的角度实现抓取刀作业。
具体地，如图1、图2所示，所述两套换刀装置安装在加工中心的上方且呈对称布置，大大减少了占地空间。
具体地，如图1、图2所示，还包括手动上刀装置2；为了上刀方便，所述手动上刀装置2安装在刀库左支架1上或安装在刀库右支架9上，减少空间占用。
本发明双主轴刀库国内首创，结构为全新设计，由于机床本身结构要求紧凑以及机床在交通运输存在限高等原因，需要在规定狭小区域内实现快速且精准的换刀，本发明一方面采用齿轮齿条结构，获得同时间内下移距离增倍的效果；另一方面采用电机带动同步带的形式，改变扭矩传递方向，缩小占用空间。
进一步地，考虑到双主轴在使用刀具时也是加倍的，如果采用单刀库，刀具可用种类较少，在有限空间内，采用前后滑座移动的形式，设计双刀库结构，与底下主轴滑座前后移动配合使用，实现双刀库换刀的效果。
本发明结构简单可靠，两刀库前后排列安装在加工中心顶部，有效地减少了机床的宽度，从而减少了机床占地面积，换刀部分通过齿轮齿条啮合的形式，在滑座7的驱动下实现上下移动距离加倍，提高了换刀效率。
本发明的工作原理如下：
根据系统的设定，当需要换刀时控制装置控制第一电机11转动驱使立滑板6、换刀装置5靠近链式前刀库3或链式后刀库4运动，同时控制装置控制第二电机17转动从而使需要换刀的换刀手20到达相配合的副刀套10位置完成换刀，当副刀套10内的刀具需要更换为其它型号的刀具时，控制装置控制链式前刀库3和/或链式后刀库4中的轮盘转动，从而使副刀套10中出现需要的刀具，从而完成换刀动作；当链式前刀库3或链式后刀库4上的刀具不能满足需要时，通过控制装置控制第三电机驱使滑座7、换刀装置5沿第二丝杠23长度的方向运动，从而实现换刀装置5从链式前刀库3的下方运动到链式后刀库4的下方或者实现换刀装置5从链式后刀库4的下方运动到链式前刀库3的下方，完成换刀手20到达需要的副刀套10的位置，完成换刀动作，换刀手20完成换刀动作后在控制装置的控制下完成加工中心对加工件的加工成形作业；当需要更换链式前刀库3或链式后刀库4上的刀具时通过手动上刀装置2完成。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种适用于双主轴加工中心的双刀库机构，其特征在于，包括安装支架、链式前刀库（3）、链式后刀库（4）、换刀装置（5）、立滑板（6）、滑座（7）以及轨道梁（8）；
所述链式前刀库（3）、链式后刀库（4）分别安装在安装支架上；
所述轨道梁（8）沿宽度方向的上部的两侧分别安装在链式前刀库（3）、链式后刀库（4）上，所述轨道梁（8）沿宽度方向的下部安装有滑座（7）；
所述换刀装置（5）通过立滑板（6）安装在滑座（7）上，所述滑座（7）上设置有第一电机（11），所述第一电机（11）能够驱使立滑板（6）带动换刀装置（5）运动。
2.根据权利要求1所述的适用于双主轴加工中心的双刀库机构，其特征在于，所述安装支架包括刀库左支架（1）以及刀库右支架（9）；
所述链式前刀库（3）的两端分别安装在刀库左支架（1）、刀库右支架（9）上；
所述链式后刀库（4）的两端分别安装在刀库左支架（1）、刀库右支架（9）上；
所述链式前刀库（3）和所述链式后刀库（4）平行布置。
3.根据权利要求1所述的适用于双主轴加工中心的双刀库机构，其特征在于，所述滑座（7）上还设置有第一丝杠（12）、导轨（13）以及第一齿条（14）；
所述换刀装置（5）上设置有第二齿条（16）；
所述立滑板（6）上设置有第一齿轮（15）、第二齿轮（22）以及齿轮连接轴，所述第一齿轮（15）、第二齿轮（22）分别设置在立滑板（6）的两侧且通过齿轮连接轴连接；
所述第一齿轮（15）、第二齿轮（22）分别与第一齿条（14）、第二齿条（16）啮合；
当第一电机（11）驱使立滑板（6）沿导轨（13）长度的方向运动时，所述第一齿轮（15）受到第一齿条（14）啮合驱使转动，第一齿轮（15）通过齿轮连接轴带动第二齿轮（22）转动，此时第二齿轮（22）转动并驱使第二齿条（16）带动换刀装置（5）运动。
4.根据权利要求1所述的适用于双主轴加工中心的双刀库机构，其特征在于，所述换刀装置（5）上设置有两套换刀装置；
所述换刀装置包括第二电机（17）、同步带（18）、带轮（19）以及换刀手（20）；
所述第二电机（17）能够驱使带轮（19）转动并通过同步带（18）带动换刀手（20）旋转对应的角度实现抓取刀作业。
5.根据权利要求4所述的适用于双主轴加工中心的双刀库机构，其特征在于，所述两套换刀装置安装在加工中心的上方且呈对称布置。
6.根据权利要求1所述的适用于双主轴加工中心的双刀库机构，其特征在于，还包括手动上刀装置（2）；
所述手动上刀装置（2）安装在刀库左支架（1）上或安装在刀库右支架（9）上。
7.根据权利要求1所述的适用于双主轴加工中心的双刀库机构，其特征在于，所述轨道梁（8）上设置有第二丝杠（23）；
所述滑座（7）上设置有第三电机以及转动连接件；
所述转动连接件套装第二丝杠（23）上，所述第三电机能够驱使转动连接件转动并通过转动连接件带动滑座（7）沿第二丝杠（23）长度的方向运动。
8.根据权利要求1所述的适用于双主轴加工中心的双刀库机构，其特征在于，所述安装支架上设置有与加工中心相配合安装面（24），所述安装面（24）上连接有加强筋。
9.根据权利要求4所述的适用于双主轴加工中心的双刀库机构，其特征在于，所述链式前刀库（3）、链式后刀库（4）上分别安装有与换刀手（20）相配合的副刀套（10）。
10.根据权利要求1所述的适用于双主轴加工中心的双刀库机构，其特征在于，还包括控制装置；
所述控制装置能够控制链式前刀库（3）、链式后刀库（4）、换刀装置（5）、立滑板（6）、滑座（7）的动作。
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