CN111976028A - 多刀同步取换装置、刀库装置及多主轴加工机床 - Google Patents

Abstract

本发明提供的多刀同步取换装置，其包括：取送刀导向组件，其包括送刀滑块；送刀滑板，其通过所述送刀滑块实现直线位移；送刀驱动组件，其作用于所述送刀滑块以实现送刀滑板的往复位移；取换刀组件，设有数组，且数组所述取换刀组件均设于前述送刀滑板上，并随送刀滑板同步运动。多刀同步取换装置，通过设置数组同步运动的取换刀组件，在进行取换刀操作时，各取换刀组件随送刀滑板同步运动，取换刀时姿态相同，同时夹紧或释放刀具，由此实现各主轴的同时自动取换刀，提高了单次取换刀效率，节约了人工取换刀成本；本发明还提供具有该多刀同步取换装置的刀库装置及多主轴加工机床。

Description

多刀同步取换装置、刀库装置及多主轴加工机床

技术领域

本发明涉及数控机床技术领域，具体涉及多刀同步取换装置、刀库装置及多主轴加工机床。

背景技术

多主轴加工机床因其具有效率高的优点而被大量应用于手机玻璃和3C行业，其在加工复杂工件时，往往需要配置多把刀具，并定期对刀具进行更换。但是，目前刀具更换操作基本凭借生产人员手工操作，因此每次只能换一把刀，导致换刀效率低且操作人员工作量大，主轴数量越多，以上问题越明显。因此需要一种能实现多个主轴同时自动换刀的刀具取换机构。此外，机床主轴所配刀具数量有限且受限主轴间间距，无法扩展给更多数量的刀具，难以满足复杂玻璃工件的加工要求，并且现有机床刀库装置安装在横梁下方，加工平台及夹具会移动到刀库装置下方，容易与刀库装置产生干涉，而且刀库装置与加工平台之间无遮挡结构，加工粉尘和切削液容易污染刀库装置。

发明内容

鉴于上述现状，本发明目的之一在于提供一种多刀同步取换装置，其用于加工机床的刀具取换，能同步实现多个刀柄的自动取换，换刀效率高，并且通过增大取换行程可方便地对取换刀数量进行扩展。

具体的，本发明提供的多刀同步取换装置，其包括：

取送刀导向组件，其包括送刀滑块；

送刀滑板，其通过所述送刀滑块实现直线位移；

送刀驱动组件，其作用于所述送刀滑块以实现送刀滑板的往复位移；

取换刀组件，设有数组，且数组所述取换刀组件均设于前述送刀滑板上，并随送刀滑板同步运动。

本发明提供的多刀同步取换装置，其通过设置数组同步运动的取换刀组件，在进行取换刀操作时，各取换刀组件动作相同，取换刀状态时姿态相同。

进一步的，所述取换刀组件随送刀滑板进行直线式同步运动，所述取换刀组件包括：

刀夹安装座；

刀夹，设于所述刀夹安装座上；

数组取换刀组件的刀夹其卡刀口朝向一致。

具体的，所述刀夹成对设置。

成对设置的刀夹其一刀夹用于夹取新刀柄，另一刀夹用于夹取加工机床主轴上的旧刀柄。

作为一种实施方式的，所述送刀滑板上设有回转驱动组件；

所述回转驱动组件包括：

回转驱动机构，其设于所述送刀滑板上；

回转传动组件，其具有输入轴和多个输出轴，所述输入轴与所述回转驱动机构构传动连接，多个输出轴均与所述输入轴同步传动连接，且多个输出轴输出运动参数一致的回转运动；

所述数组取换刀组件设于该回转传动组件上，且取换刀组件与输出轴组件一一对应设置。

所述输出轴通过锥齿传动副与输入轴传动连接。

进一步的，所述取换刀组件在回转驱动组件驱动下取换刀时进行同步回转运动；

所述取换刀组件包括：

刀夹安装座，其设于所述输出轴上；

刀夹，若干，且均设于所述刀夹安装座上，且该若干刀夹的卡刀口朝向相背。

具体的，刀夹为成对刀夹。

进一步的，所述回转驱动机构为回转电机；

所述回转传动组件包括锥齿轮传动副，多个所述输出轴各自通过一锥齿轮传动副与所述输入轴同步传动连接。

当然，作为替代的，所述锥齿轮传动副也可用蜗轮替换。

进一步的，所述刀夹为成对刀夹，对称设于所述刀夹安装座上，且该成对刀夹在取换刀过程中，先旋转至其一刀夹的卡刀口位于新刀取刀工位，再进一步旋转至另一刀夹的卡刀口位于旧刀换刀工位。

数组取换刀组件(可以为两组，或者两组以上)的运动姿态相同，取换刀组件的成对刀夹其一刀夹取新刀柄之后，取换刀组件移动至旧刀柄卸取位置，取换刀组件在回转驱动机构驱动下顺时针旋90°，成对刀夹的另一刀夹夹取旧刀柄之后，取换刀组件在回转驱动机构驱动下顺时针旋转180°，将新旧刀柄位置互换，新刀柄被机床主轴拾取后，取换刀组件移动至旧刀柄释放位置，进一步的顺时针旋转90°，完成旧刀柄释放。

本发明目的之二在于还提供一种刀库装置，其包括刀具库以及具有前述结构的多刀同步取换装置；

所述刀具库包括：

升降机构；

横移刀具装置，其通过升降机构实现整体升降位移；

所述横移刀具装置包括横移机构以及设于该横移机构上的刀具组件，所述横移机构带动刀具组件实现水平位移，其中所述刀具组件的数量为一组以上；

所述刀具组件包括与所述取换刀组件的数量相同的刀具组。

进一步的，所述升降机构包括：

升降导向组件；

升降滑板和升降驱动机构，所述升降滑板在升降驱动机构驱动下沿所述升降导向件升降运动；

所述横移机构包括：

横移导向件，其设于所述升降滑板；

横移滑动件，其设于所述横移导向件；

横移驱动机构，其驱动所述横移滑动件沿所述横移导向件直线位移。

进一步的，所述取换刀组件进行同步回转运动取换刀；

所述刀具组包括成对设置的刀套；所述刀具库还包括设于横移机构上的数组刀具安装座，一组以上的所述刀具组件沿所述刀具安装座的长边方向设置；

数组刀具组与刀具安装座一一对应，且成对的刀套均固定于刀具安装座上，且成对的刀套其两刀套之间的空间为取换刀组件的活动通道，且该成对的刀套对应于相对应的取换刀组件上的成对刀夹。

所述刀具组件数量为两组以上，且沿所述刀具安装座长边方向相同。通过增加刀具安装座上成对刀套的数量，也即沿刀具安装座的长边方向拓展刀具组件的数量，可以扩展主轴取换刀数量。

当然，所述取换刀组件还可进行同步直线运动取换刀，此时所述横移刀具装置设置有一组以上；若干组横移刀具装置在进行取换刀时，单独控制实现水平位移。

本发明目的之三在于提供一种多主轴加工机床，其包括床身，以及设于所述床身的多个主轴，以及具有前述结构的刀库装置；

所述主轴数量与所述取换刀组件的数量相同，且主轴与取换刀组件一一对应设置；

相邻所述取换刀组件之间的距离与相邻所述主轴之间的距离相同。

进一步的，设于所述机床的横梁为龙门架式横梁；该龙门架式横梁的梁下方空间供所述送刀滑板往复运动。例如，可将该梁下方空间定义为第二腔体。

具体的，所述取换刀组件在送刀滑板上的排布方向平行于横梁设置方向。

进一步的，本发明提供的多主轴数控加工机床，其加工平台和所述刀库装置沿所述送刀滑板移动方向设置于所述机床，且分设在所述龙门架式横梁两侧；

所述龙门架式横梁与所述刀库装置之间设置有隔离门组件。

具体的，为对应上述第二腔体，可将刀库装置下方的取换刀空间定义为第一腔体。

进一步的，所述隔离门组件包括隔离门以及驱动该隔离门开闭的驱动机构。所述隔离门在机床进行工件加工时呈关闭状态，也即隔绝第一腔体与第二腔体，用以隔绝加工粉尘和/或切削液对刀库装置的污染。

相较于现有技术，本发明提供的多刀同步取换装置可实现数组取换刀组件同步同姿态运动，刀库装置中刀具组件随升降机构和横移机构同步运动，各取换刀组件从刀库中取新刀以及向刀库卸旧刀时，与对应的预选刀具、刀套的距离相同，各取换刀组件在多主轴机床的各主轴下方换刀时，与对应的主轴距离相同，各主轴通过X轴和Z轴同步运动到预设的取换刀位置，同时夹紧或释放刀具，由此实现各主轴的同时自动取换刀，提高了单次取换刀效率，节约了人工取换刀成本；

同时，发明的刀库装置和多主轴加工机床只需将刀具安装座往远离横梁方向延长，也即增加刀具安装座上刀具组件的组数，即可扩展刀具库内刀具的数量；如果机床主轴需要更换为新刀柄类型的主轴，只需将刀具组件更换为新的刀柄类型的刀具组件，即可完成刀库装置的改造；

当机床对加工平台上工件进行加工时，多刀同步取换装置位于刀库装置下方，也即位于第一腔体内，不会与加工平台以及加工平台上的夹具产生彼此干涉；

本发明的多主轴加工机床通过设置隔断刀库装置下方工位空间与龙门架式横梁下方空间的隔离门组件，适时阻挡工件表面加工产生的粉尘和切削液，确保刀库装置的刀具不会被污染。

附图说明

图1为本发明实施例1所提供的多刀同步取换装置其安装于多主轴加工机床床身的主视示意图；

图2为图1所示的多刀同步取换装置俯视示意图；

图3为具有图1所示的多刀同步取换装置的刀库装置取刀后视示意图；

图4为图3所示的刀库装置取刀状态下的俯视示意图；

图5为图3所述的刀库装置其刀具库前视图；

图6为图3所示的刀库装置其刀具库俯视图；

图7为具有图3所示刀库装置的多主轴加工机床换刀状态下右视示意图；

图8为本发明实施例2提供的多刀同步取换装置安装于床身的结构示意图；

图9为图8所示的多刀同步取换装置俯视示意图；

图10为具有图8所示的多刀同步取换装置的刀库装置取刀后视示意图；

图11为图10所示的刀库装置取刀状态下的俯视示意图；

图12为图10所述的刀库装置其刀具库前视图；

图13为图10所示的刀库装置其刀具库俯视图；

图14为具有图10所示刀库装置的多主轴加工机床换刀状态下右视示意图；

图15为本发明实施例3所提供的多刀同步取换装置安装于多主轴加工机床床身的俯视示意图；

图16为本发明实施例3所提供的多刀同步取换装置的刀库装置前视示意图。

具体实施方式

为了更好地理解和实施，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。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。

实施例1

如图1图示，本发明提供的安装于多主轴加工机床床身3的多刀同步取换装置1包括取送刀导向组件11、送刀滑板12、送刀驱动组件13，以及设于所述送刀滑板12上的取换刀组件14。

在此基础上，进一步的结合图2图示，床身3上设有横梁安装面31和Y轴安装面32和刀库安装面33；所述取送刀导向组件11包括取送刀导向件111和送刀滑块112；送刀驱动组件13包括送刀电机131、送刀丝杆132以及送刀螺母133。取送刀导向件111固定于床身3，送刀滑块112上安装有送刀滑板12。送刀电机131转动，通过送刀丝杆132和送刀螺母133传动，驱动与该送刀螺母133连接的送刀滑板12，实现该送刀滑板沿取送刀导向件111导向方向的运动，具体到本实施例而言，该取送刀导向件111为导向滑轨，当然，也可以为导向滑杆。

取换刀组件14设有数组，本实施例中，参照图1和2，具体设有4组。取换刀组件14包括设于送刀滑板12上的刀夹安装座141以及设于该刀夹安装座上的成对刀夹，该成对刀夹包括第一刀夹142与第二刀夹143。两刀夹并列设置且两刀夹的卡刀口朝向一致。4个取换刀组件14成一列排布在送刀滑板12上。

本实施例1中所提供的多刀同步取换装置1通过送刀电机121对送刀滑板12的驱动，能实现多组取换刀组件14的同姿态同步运行。下面将进一步的结合刀库装置对多刀同步取换进行描述。

如图3图示，本发明提供的刀库装置2包括刀具库和前述多刀同步取换装置1。

进一步的再结合图4-6图示，所述刀具库包括升降机构21、设于该升降机构21上的横移刀具装置22，其中横移刀具装置22包括横移机构以及设于该横移机构上的刀具组件222，刀具组件222的数量与取换刀组件的数量相同，且一一对应设置。在具体应用过程中，横移刀具装置22的数量不限于一组。

具体的，升降机构21包括两个升降支架211、升降导向组件212、升降滑板213、升降驱动组件214以及直线轴承安装座215。其中，升降导向组件212包括垂直导向件2121(本实施例1中采用光轴)和直线轴承2122，升降驱动组件214包括固定于所述直线轴承安装座215的升降气缸体2142；升降支架211安装于床身3，直线轴承安装座215成对设置且安装于所述升降支架211，上述垂直导向件2121安装于直线轴承安装座215，且与直线轴承2122构成滑动副；所述升降滑板213与升降气缸体2142的升降气缸杆2141相连接。升降滑板213处在两侧共4个直线轴承安装座215的中间，升降气缸杆2141伸出/缩回，带动升降滑板213随直线轴承2121沿升降导轨2121导向方向滑动。

结合图3-6，横移机构设于所述升降滑板213上，且包括横移导向组件221和横移驱动组件223；横移导向组件221包括横移导向件2211和横移滑动件2212，横移驱动组件223包括横移气缸体2232。本实施例中，横移导向件2211为导向杆，横移滑动件2212为滑块，当然，也可采用导向轨替代导向杆。

每一刀具组件222包括随横移滑动滑动件2212滑动的刀套安装座2221以及设于该刀套安装座2221上的若干刀套，本实施例中，刀套具体数量为2个，每一刀套上均设有刀柄。各刀套安装座2221沿主轴排布方向排成一列，且与取换刀组件一一对应设置。两刀具组件222之间下方的空间为刀具通道224。

结合图5可知，两个升降支架211和升降滑板213构成龙门结构。将刀库装置2其刀具库下方的工位操作空间定义为第一腔体23。

再进一步的结合如图2-4以及图7所示，本发明提供的多主轴加工加床除包括床身3、设于床身3上的多刀同步取换装置1、刀库装置2之外，还包括设于该床身3的横梁4、X轴5、Y轴6、Z轴移动组件7、加工平台8、主轴9以及隔离门组件10；其中，定义沿图示X向运动为正向，相反方向为X-，定义图示Y向运动为正向，相反方向为Y-，定义图示Z向运动为正向，相反方向为Z-。

如图2图示，横梁安装面31处于Y轴安装面32和刀具库安装面33之间。横梁4为龙门架式横梁，其包括主体41和两个支柱42，该龙门架式横梁的梁下方空间(也即主体41下方空间)供所述送刀滑板12往复运动，定义该空间为第二腔体43。Y轴安装面32上安装有Y轴6，加工平台8固定与该Y轴6，刀库装置2位于刀库安装面33的上方，横梁4将Y轴6和刀库装置2隔开。横梁4靠近Y轴6设置，X轴5安装于所述横梁4上，具体4个Z轴7设于X轴5上，且每个Z轴7上固定有1个主轴9。各主轴9在X轴5和Z轴7驱动下同时到预设换刀位置。隔离门组件10设于横梁4和刀库装置2之间，包括隔离门101和固定于横梁4上的隔离门驱动机构103，本实施例中具体为驱动气缸，其气缸杆102朝Z-向运动，带动与之连接的隔离门101隔断第一腔体23和第二腔体43；气缸杆102朝Z+方向运动，带动隔离门101沿Z向运动，连通第一腔体23和第二腔体43。

取送刀导向件111其导向方向和Y轴方向平行；垂直导向件2121导向方向和Z轴方向平行；横移导轨2211导向方向和X向平行。

送刀驱动组件13能带动送刀滑板12上的取换刀组件14在第一腔体23(即刀具库下方工位空间)、第二腔体43以及主轴9下方运动。加工平台8不运动到第一腔体内23。

在一个换刀过程中，将从主轴9卸放至刀具库中的刀柄定义为第一刀柄2223-1，从刀具库中加载至主轴9的刀柄定义为第二刀柄2223-2。第一刀柄2223-1相配的刀套相应的定义为第一刀套2222-1，第二刀柄2223-2相对应的刀套规定为第二刀套2222-2。

下面将结合图1-7的结构，对多主轴加工机床的多刀同步取刀和换刀过程进行详细说明：

步骤一：每个主轴9即将用第一刀柄2223-1完成加工前，送刀电机131转动，驱动送刀滑板12上的4个取换刀组件14沿Y向运动到各刀具通道224内的预设位置，每个第二刀夹143的卡刀口1431正位于对应第二刀柄2223-2正下方。随后，升降气缸杆2141伸出，带动升降滑板213和4个第二刀套2222-2(带第二刀柄2223-2)向Z-方向运动；之后，横移气缸体2232的横移气缸杆2231伸出，带动4个第二刀套2222-2朝对X向运动，直到每个卡刀口1431和对应的第二刀套2222-2同心为止；此时，每个第二刀夹143夹住对应的第二刀柄2223-2。然后，升降气缸杆2141缩回带动升降滑板213向Z-方向运动，将4个第二刀柄2223-2从对应的第二刀套2222-2中拔出；之后横移气缸杆2231缩回，带动4个二刀套2222-2朝X-向运动，回到初始位置，取换刀组件14完成取4个第二刀柄2223-2的动作。

步骤二：随后4个主轴9停止加工，并随X轴5和Z轴7运动到指定的换刀位置。然后，隔离门101上升，第一腔体23和第二腔体43连通。之后，送刀电机131驱动送刀滑板12以带动4个取换刀组件14沿Y-向运动到主轴9下方，并让每个第一刀夹142的卡刀口1421朝向主轴9。随后，主轴9在X轴驱动下运动至第一刀柄2223-1和卡刀口1421同心时的位置；此时各第一刀夹142夹取到了对应的第一刀柄2223-1，主轴9释放第一刀柄2223-1后随Z轴7上升到安全位置。

步骤三：各主轴9到达安全位置后，送刀电机131驱动送刀滑板12以带动4个取换刀组件14继续运动，直到第二刀柄2223-2和各主轴9同心。随后，4个主轴9随Z轴7运动直至到达换刀位置，各主轴9夹住对应的第二刀柄2223-2。然后，各主轴9运动到指定位置，使得第二刀柄2223-2从第二刀夹143中脱离。最后，4个主轴9在Z轴7带动下，沿Z向运动，将4个第二刀柄2223-2送到安全位置。

步骤四：夹持有第一刀柄2223-1的各取换刀组件14在送刀电机131动下，沿Y向运动，进入对应的刀具通道224。随后，隔离门101下降并隔断第一腔体23和第二腔体43。第一刀柄2223-1到达预设位置时，4个第一卡刀口1421朝向对应第一刀套2222-1。横移气缸杆2231伸出，带动4个第一刀套2222-1移动到对应的第一刀柄2223-1的正上方，升降气缸杆2141伸出带动整个横移机构运动；用上述各第一刀套2222-1夹住对应的第一刀柄2223-1。随后横移气缸杆2231缩回，带动刀套安装座2221上的4个第一刀套2222-1及其第一刀柄2223-1缩回。这样第一刀柄2223-1从第一刀夹142中脱离并进入第一刀套2222-1。至此，完成一次取刀和换刀过程。升降气缸杆2141伸出，带动刀具组件22沿Z向运动到初始位置。

实施例2

如图8-9图示，本发明实施例2所提供的多刀同步取换装置1设于多主轴加工机床的床身3上。具体的，所述多刀同步取换装置1包括取送刀导向组件11、送刀滑板12、送刀驱动组件13、回转驱动组件14以及设于所述送刀滑板12上的取换刀组件14。

如图9所示，床身3上设有横梁安装面31和Y轴安装面32和刀库安装面33；所述取送刀导向组件11包括取送刀导向件111和送刀滑块112；送刀驱动组件13包括送刀电机131、送刀丝杆132以及送刀螺母133。取送刀导向件111固定于床身3，送刀滑块112上安装有送刀滑板12。送刀电机131转动，通过送刀丝杆132和送刀螺母133传动，驱动与该送刀螺母133连接的送刀滑板12，实现该送刀滑板沿取送刀导向件111导向方向的运动，具体到本实施例而言，该取送刀导向件111为导向滑轨，当然，也可以为导向滑杆。

再结合图8和图9，所述回转驱动组件15设于所述送刀滑板12上。具体的，所述回转驱动组件15包括箱体151、回转驱动机构152和回转传动组件153。详如图8图示，本实施例中的回转传动组件153采用锥齿轮传动副，其包括1个输入轴1531和4个输出轴1532。锥齿轮传动副通过输入轴1531连接回转驱动机构152。具体的，该回转驱动机构152采用回转电机。在回转驱动机构152的驱动下，4个输出轴1532能输出运动参数一致的回转运动。4个输出轴1532成直线排布，各相邻输出轴1532之间距离等同于对应的多主轴加工机床(具体为四主轴加工机床)相邻主轴9间的距离。各输出轴1532的回转中心平行。每个输出轴上1532都固定有1组取换刀组件14。如图9，取换刀组件14包括刀夹安装座141以及设于该刀夹安装座上的成对刀夹，该成对刀夹包括第一刀夹142与第二刀夹143，两刀夹对称设于所述刀夹安装座141上，且两刀夹的卡刀口相背设置。4个取换刀组件14成一列排布在送刀滑板12上。

在进行实际的取换刀操作时，回转驱动机构152转动，经过回转传动组件带动取换刀组件14转动。取换刀组件14的转动方向由回转传送机构的转动方向决定，可以绕垂直纸面方向顺时针(也即正向)或逆时针(也即正向)转动。

如图10所示，本发明提供的刀库装置2具包括刀具库和实施例2所述的多刀同步取换装置1。

进一步的再结合图11-14图示，所述刀具库包括升降机构21和在升降机构21作用下整体升降位移的横移刀具装置，所述横移刀具装置包括横移机构以及若干组刀具组件，所述横移机构带动若干组刀具组件整体横移。本实施例中，刀具组件的数量为5组。

具体的，升降机构21包括两个固定于床身3的升降支架211、升降导向组件212、升降滑板213、升降驱动组件214。其中，升降导向组件212包括构成滑动副的升降导向件2121和升降滑块2122，升降驱动组件214包括固定于升降支架211上的升降气缸体2142；所述升降滑板213与升降气缸杆213的升降气缸杆2141相连接。升降气缸杆2141伸出/缩回，带动升降滑板213随升降导向件2121沿升降导轨2121导向方向滑动。

所述横移机构设于升降滑板213上，且包括横移滑板221、横移导向组件222和设于所述升降滑板213上的横移驱动组件223；横移导向组件222包括设于升降滑板213上的横移导向件2221和横移滑动件2222，横移驱动组件223包括横移驱动机构2231、横移丝杆2232以及横移螺母2233，横移滑板221固定于所述横移滑动件2222上，并和横移螺母2233相连接。横移驱动机构2231转动，通过横移丝杆2232和横移螺母2233的传送，驱动横移滑板221沿横移导向件2221导向方向运动。本实施例中，横移导向件2221为导向杆，横移滑动件2222为滑块，当然，也可采用导向轨替代导向杆。

结合图11和12，横移滑板221上设置有4组刀具安装座2311，每一刀具组件包括4组刀具组23，刀具组的数量与取换刀组件14的数量相同。每一组刀具组23与刀具安装座2311一一对应设置，且固定于刀具安装座2311上。结合图5图示，每一组刀具组包括成对的刀套231。

每一刀套上可安装一个刀柄(带刀具)。成对刀套231之间的刀套下方空间为刀具通道232，也为取换刀组件14取换刀的活动空间。

结合图示，在实际应用过程中，通过横移机构实现整体横移的数组刀具组件沿刀具安装座2311长边方向设置，只需沿长边方向拓展刀具组件的数量，即可实现主轴取换刀刀具数量的拓展。

如图12，两个升降支架211和升降滑板213构成龙门结构。将刀库装置2其刀具库下方的工位操作空间定义为第一腔体23。

再进一步的结合图10-14，本发明提供的多主轴加工加床除包括床身3、设于床身3上的多刀同步取换装置1、刀库装置2之外，还包括设于该床身3的横梁4、X轴5、Y轴6、Z轴移动组件7、具有夹具81的加工平台8、主轴9以及隔离门组件10；其中，定义沿图示X向运动为正向，相反方向为X-，定义图示Y向运动为正向，相反方向为Y-，定义图示Z向运动为正向，相反方向为Z-。

如图9、10图示，横梁安装面31处于Y轴安装面32和刀具库安装面33之间。横梁4为龙门架式横梁，其包括主体41和两个支柱42，该龙门架式横梁的梁下方空间(也即主体41下方空间)供所述送刀滑板12往复运动，定义该空间为第二腔体43。Y轴安装面32上安装有Y轴6，加工平台8固定与该Y轴6，刀库装置2位于刀库安装面33的上方，横梁4将Y轴6和刀库装置2隔开。横梁4靠近Y轴6设置，X轴5安装于所述横梁4上，具体4个Z轴7设于X轴5上，且每个Z轴7上固定有1个主轴9。各主轴9在X轴5和Z轴7驱动下同时到预设换刀位置。隔离门组件10设于横梁4和刀库装置2之间，包括隔离门101和固定于横梁4上的隔离门驱动机构103，本实施例中具体为驱动气缸，其气缸杆102朝Z-向运动，带动与之连接的隔离门101隔断第一腔体23和第二腔体43；气缸杆102朝Z+方向运动，带动隔离门101沿Z向运动，连通第一腔体23和第二腔体43。

取送刀导向件111其导向方向和Y轴方向平行；升降导向件2121导向方向和Z轴方向平行；横移导向件2211导向方向和X向平行。输入轴1531回转中心线和Z向平行。送刀驱动组件13能带动送刀滑板12上的回转驱动组件15及取换刀组件14在第一腔体24(刀具库下方)，第二腔体43，主轴9下方运动。加工平台8不运动到第一腔体24内。

在图8-14所相应公开的多刀同步取换装置1、刀库装置2及多主轴加工机床的结构基础上，对本实施例的多刀同步取换过程进行详细描述。

在一个换刀过程中，把从主轴9卸放至刀具库2中的刀柄定义为第一刀柄2313-1，从刀具库2中装载至主轴9的刀柄定义第二刀柄2313-2。将第一刀柄2313-1相配的刀套定义为第一刀套2312-1，将第二刀柄2313-2相配的刀套定义为第二刀套2312-2。

具体实施动作过程包括如下四个步骤：

步骤一：每个主轴9即将用第一刀柄2313-1完成加工前，送刀驱动机构131转动，驱动送刀滑板12上的4个取换刀组件14沿Y向运动到各刀具通道232的预设位置，每个第二刀夹143的卡刀口正位于对应第二刀柄2313-2正下方。随后，升降气缸杆2141缩回，带动升降滑板213和4个第二刀柄2313-2向Z-方向运动；之后，横移驱动机构2231转动，带动横移滑板221和4个第二刀柄2313-2朝对应的第二刀夹153的卡刀口运动(X向)，直到每个卡刀口1和对应的第二刀套2312-2同心为止；此时，每个第二刀夹153夹住对应的第二刀柄2313-2。然后，升降气缸杆2141伸出带动升降滑板213向Z方向运动，将4个第二刀柄2313-2从对应的第二刀套2312-2中拔出。取换刀组件14完成取4个第二刀柄2313-2的动作。

步骤二：随后4个主轴9停止加工，并随X轴5、Z轴7运动到指定的换刀位置。然后，隔离门101上升，第一腔体24和第二腔体43贯通。之后，送刀驱动机构131驱动送刀滑板12并带动4个取换刀组件14沿Y-向运动到主轴9下方；同时回转驱动机构152转动，驱动各取换刀组件14正转90°，让每个第一刀夹142的卡刀口朝向主轴9。随后，送刀滑板12在送刀驱动机构131驱动下继续运动，直到每个第一刀夹142的卡刀口1和对应的第一刀柄2313-1同心为止；此时各第一刀夹142夹取到对应的第一刀柄2313-1。随后，各主轴9释放第一刀柄2313-1，随Z轴7沿Z向运动到安全位置。

步骤三：Z轴7到达安全位置后，回转驱动机构152驱动各取换刀组件14正转180°，交换每个主轴9的第一刀柄2313-1、第二刀柄2313-2的位置；此时，4个第二刀柄2313-2位于对应主轴9正下方。随后，4个主轴9随Z轴7运动直至到达换刀位置，各主轴9夹住对应的第二刀柄2313-2；然后，送刀驱动机构131驱动送刀滑板12向Y向运动，带动4个第二刀夹143脱离对应的第二刀柄2313-2。最后，4个主轴9在Z轴7带动下，沿Z向运动，将4个第二刀柄2313-2送到安全位置。

步骤四：各夹持有第一刀套2312-1的4个取换刀组件14，在回转驱动机构152驱动下，正转90°，在送刀驱动机构131驱动下移动，进入各刀具通道232。随后，隔离门101下降，第一腔体24和第二腔体43被隔断。此时，四个第一刀夹142的卡刀口朝向对应第一刀套2312-1。横移驱动机构2231转动，带动横移滑板221上的4个第一刀套2312-1移动到对应的第一刀柄2313-1的正上方，升降气缸杆2141缩回，带动整个横移机构和刀具组件23向上运动，上述各刀套2312-1夹住了对应的第一刀柄2313-1。随后横移驱动机构2231转动，带动横移滑板221上的四个第一刀套2312-1及其对应的第一刀柄2313-1运动。这样第一刀柄2313-1从第一刀夹142中脱离，进入第一刀套2312-1，至此完成一次换刀过程。升降气缸杆2141伸出，带动刀具组件沿Z向运动到初始位置。

实施例3

如图15-16图示，在实施例2的基础上，回转传动组件153具体采用蜗轮蜗杆传动副，且每个刀具组件23只含有1个刀具组。其余相同结构在此基础上不再赘述。

结合实施例1-3的的结构和工作过程描述，本领域技术人员对本发明的技术构思和技术效果有了详细地了解。本发明提供的多刀同步取换装置可实现数组取换刀组件同步同姿态运动，各取换刀组件从刀库中取新刀以及向刀库卸旧刀时，与对应的预选刀具、刀套的距离相同，也与对应的主轴距离相同，各主轴通过X轴和Z轴同步运动到预设的取换刀位置，同时夹紧或释放刀具，由此实现各主轴的同时自动取换刀，提高了单次取换刀效率，节约了人工取换刀成本；并且，只需将横移刀具装置往远离横梁方向延长，对应增加刀具组件的数量，就能扩展刀具库内刀具的数量；如果机床主轴需要更换为新刀柄类型的主轴，只需将刀具组件更换为新的刀柄类型的刀具组件，即可完成刀库装置的改造。

本发明提供的多刀同步取换装置能极大地提高刀具更换效率，提高机床加工效率，并降低换刀成本。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种多刀同步取换装置，其用于加工机床的刀具取换，其特征在于，包括：

取送刀导向组件，其包括送刀滑块；

送刀滑板，其通过所述送刀滑块实现直线位移；

送刀驱动组件，其作用于所述送刀滑块以实现送刀滑板的往复位移；

取换刀组件，设有数组，且数组所述取换刀组件均设于前述送刀滑板上，并随送刀滑板同步运动。

2.根据权利要求1所述的多刀同步取换装置，其特征在于，所述取换刀组件随送刀滑板进行直线式同步运动，所述取换刀组件包括：

刀夹安装座；

刀夹，设于所述刀夹安装座上；

数组取换刀组件的刀夹其卡刀口朝向一致。

3.根据权利要求2所述的多刀同步取换装置，其特征在，所述刀夹成对设置。

4.根据权利要求1所述的多刀同步取换装置，其特征在于，所述送刀滑板上设有回转驱动组件，所述取换刀组件在回转驱动组件驱动下取换刀时进行同步回转运动；

所述回转驱动组件包括：

回转驱动机构，其设于所述送刀滑板上；

回转传动组件，其包括输入轴和多个输出轴，所述输入轴与所述回转驱动机构传动连接，多个输出轴均与所述输入轴同步传动连接，且多个输出轴输出运动参数一致的回转运动；

所述数组取换刀组件设于该回转传动组件上，且取换刀组件与输出轴组件一一对应设置。

5.根据权利要求4所述的多刀同步取换装置，其特征在于，所述取换刀组件包括：

刀夹安装座，其设于所述输出轴上；

刀夹，若干，且均设于所述刀夹安装座上，且该若干刀夹的卡刀口朝向相背。

6.根据权利要求5所述的多刀同步取换装置，其特征在于，所述刀夹为成对刀夹，对称设于所述刀夹安装座上，且该成对刀夹在取换刀过程中，先旋转至其一刀夹的卡刀口位于新刀取刀工位，再进一步旋转至另一刀夹的卡刀口位于旧刀换刀工位。

7.刀库装置，其特征在于，包括刀具库以及权利要求1-6中任一项所述的多刀同步取换装置；

所述刀具库包括：

升降机构；

横移刀具装置，其通过升降机构实现整体升降位移；

所述横移刀具装置包括横移机构以及设于该横移机构上的刀具组件，所述横移机构带动刀具组件实现水平位移，其中所述刀具组件的数量为一组以上；

所述刀具组件包括与所述取换刀组件数量相同的刀具组。

8.根据权利要求7所述的刀库装置，其特征在于，所述升降机构包括：

升降导向组件，包括用以导向的垂直导向件；

升降滑板和升降驱动组件，所述升降滑板在升降驱动组件作用下沿所述垂直导向件作升降运动；

所述横移机构包括：

横移导向件，其设于所述升降滑板；

横移滑动件，其设于所述横移导向件；

横移驱动组件，其驱动所述横移滑动件沿所述横移导向件直线位移。

9.根据权利要求7或8所述的刀库装置，其特征在于，所述取换刀组件进行同步回转运动取换刀；

所述刀具组包括成对设置的刀套；所述刀具库还包括设于横移机构上的数组刀具安装座，一组以上的所述刀具组件沿所述刀具安装座的长边方向设置；

数组刀具组与刀具安装座一一对应，且成对的刀套均固定于刀具安装座上，成对的刀套之间的空间为取换刀组件的活动通道，且该成对的刀套对应于相对应的每一取换刀组件上的成对刀夹。

10.据权利要求9所述的刀库装置，其特征在于，所述刀具组件数量为两组以上，且沿所述刀具安装座长边方向相同。

11.多主轴加工机床，其包括床身，以及设于所述床身的多个主轴，其特征在于，包括如权利要求6-10中任一项所述的刀库装置；

所述主轴数量与所述取换刀组件的数量相同，且主轴与取换刀组件一一对应设置；

相邻所述取换刀组件之间的距离与相邻所述主轴之间的距离相同。

12.根据权利要求11所述的多主轴加工机床，其特征在于，设于所述机床的横梁为龙门架式横梁；该龙门架式横梁的梁下方空间供所述送刀滑板往复运动。

13.根据权利要求12所述的多主轴加工机床，其特征在于，加工平台和所述刀库装置沿所述送刀滑板移动方向设置于所述床身，且分设在所述龙门架式横梁两侧；

所述龙门架式横梁与所述刀库装置之间设置有隔离门组件。

14.根据权利要求13所述的多主轴加工机床，其特征在于，所述隔离门组件包括隔离门以及驱动该隔离门开闭的驱动机构。

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