CN1143556A - 机床刀具库 - Google Patents

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Abstract

一种刀具库有与相应现有技术中刀库大致一样的结构，却能夹持比现有刀库所能夹持刀具直径更大的刀具(T)。刀库组成以备有环形导槽60A的刀库体59，和许多各带一把刀具、固定装备有与环形导槽60A接触使之沿导槽滑动的导向件70的刀座61。分别设在邻接刀座61间并与之接触的惰轮62支承于环槽中，以使之能沿其该槽移动。送进机构55使刀座的惰轮沿环形导槽运动，而惰轮与邻接刀座的导向件相互接触。惰轮形状和尺寸与导轮基本一致。各导件表面涂覆以小的动摩擦系数的耐磨层。

Description

机床刀具库
本发明涉及一种装于机床的刀具库。
日本专利JP-A-6-246572(1994年9月6日公开)上的已知刀库具有刀座，及通过将每个刀座的上表面上设置一对支承杆，将一头件及接触件(接触件与邻接的刀座相接触)固定至每对支承杆上，及以旋转方式支承一个导辊(轴承)和一个接触辊于每对支承杆上而组成刀座的导向机构，接触辊则与进给机构的链齿盘接触。具有竖向导面及与该头件座落其上的水平导面的刀座导轨轨装配入一个环状导向槽内，该导辊与竖向导向接触而邻接的刀座又相互接触。刀座移动时则沿该导向槽滚动。
配备有这种刀库的加工中心、用于加工钢件的刀具直径已发展到不大于53毫米的程度，即刀具直径小于刀座外径。用这种加工中心加工轻合金材料工件时，由于在用其直径不大于53毫米的刀具加工轻合金材料工件时刀屑量增加，因而必得采用大于直径53毫米，比如为75毫米直径的刀具。按刀具直径53毫米设计即确定上述已知刀具库的这种刀座节距，因此不能将已有刀具库用来抓持75毫米直径的刀具。由于已知刀库的刀具是沿导槽以旋转方式送进，而必得采用旋转式支承导辊，这样使成本增高。还因为引导各刀座的导向机构需以有头件，导辊，接触件及接触辊等相对多的零件装配而成，因而也同样增加成本。
本发明的目的是提供一种基本类似前述已知刀具库结构的、但能够夹持先前刀具不能夹持的直径刀具的一种刀具库。
按照本发明，结合机床采用的一种刀具库包括：带有环形导槽的刀库壳体；每个均夹持一刀具的各个刀座，以固定方式供备导向件，导向件与环形导轨接触而使之沿导槽滑动；在邻接刀座间设置并分别与之接触的中间轮即惰轮，惰轮相应地支承于环形导槽内以使其沿环形导槽移动；用以使刀座分别与刀座的导向件接触的惰轮沿着环形导槽移动的一个送进机构。
环形导槽可有水平和垂直导向，各刀座均备有两个导向件，每个导向件均可有各带以滑动接触方式与环形导槽垂直导向而滑动接触的导向部份、与环形槽水平导向而滑动接触的头部及与邻接导向件接触部分相接触的接触部分，惰轮的形状尺寸与该导向件基本一样。
另外，该导向件可以是带头部导向部分和接触部分的整体件，而且各导向件和导向槽中的至少一个表面上涂覆有可使各导向件沿该导向槽滑动的一层膜。
各导向件和导槽中的至少一个表面上的涂层最好是以化学镀形成的细粒镍镀层。
各导向件和导槽中的至少一个表面上的涂层最好是聚四氟乙烯膜。
相邻刀座间相间设置的惰轮加大刀具座的间距，使之可夹持增大直径的、为前述原刀库刀座所不能夹持的刀具。该环形导槽的垂直导向面起到导向该导向件的导向部分的作用，从而使导向件沿垂直导向滑动，各接触部分与刀座邻接的惰轮相接触，而刀座则沿环形导槽滑动。
结合附图和下列描述，上述及其它目的，特点和本发明的优点也就更清楚了。
图1为一个加工中心的平面图；
图2为图1加工中心的侧视图；
图3为本发明的最佳实施例的刀库平面图；
图4为图3刀库的仰视图；
图5为图3沿线V-V的剖视图；
图6为图3沿线VI-VI的剖视图；
图7为图3沿线VII-VII的剖视图；
图8为一个刀座及惰轮的局部侧向剖视图；
图9为图8沿箭头IX向的视图；和
图10为图8中沿线X-X的剖视图。
将予说明的是用于一个立式加工中心1的本发明一个优选实施例中的刀具库。参见图1及2，加工中心1有主体床身1a，用作在主床身1a水平面上作纵、横向运动支承的立柱3，还有被支承在立柱3上作垂直滑动、即沿主轴4的轴向运动的一个主轴箱5。一个换入装置6靠近主轴设置处支承于主轴箱5中的垂直方向上。刀库7设在立柱3一旁。如图4示，刀库7是置有众多的刀座61(此例中的16个刀座)及惰轮62(例中为16个)。刀库7为每个夹持有需要的刀具T(图10)之每个刀座设定了一个指定位置，或称等待位置P，当主轴头5提升到与相对换刀位置Q相应位置时，就以一把按需求的刀具T更换下装在主轴上的刀具T。换刀装置6可为任何适用类型，诸如提供有各可摆动180°角范围的带两个摆臂的一种双臂摆动式换刀量。参见JP-A-63-52945的日本专利可知详细。
示于图3至7的刀库7与在专利JP-A-6-246572中提出的刀具库基本结构上大体相同。如图3和5中所示，刀库本体59带有一个基端，用以固定到安装板57，板57安装于安置到立柱3侧面的支架58上，而一个进给机构55及刀座回缩装置56则以固定方式装于刀库本体59上。图4中所示的一个非圆形主导向槽60沿该库体59的下表面周边形成。这个主导向槽60除了在一个切开部97间断外均是连续的。可沿箭头A方向滑移其上有一个第二导槽98形成的一个滑动体9，它装进该切开部97，并与主导槽60一起构成一个环形导向槽60A。见图10，各第一导槽60和第二导槽98具有水平导向面108及垂直导向面109。刀具座61和惰轮62交替地被布置在导槽60A内并被支承着沿导槽60A运动。每个刀座61和邻接惰轮62是邻接的即是彼此接触的。
结合图8，9和10来描述刀座61和惰轮62。刀座61有一个套筒本体61a，其上备有用以接纳刀具T锥柄的锥孔65，球67和弹簧68。弹簧68把球67推进使之与刀具7的把柄66接触而将刀具T夹持在刀座本体61a上。一对导向件70用螺栓71沿垂直方向固紧于刀座体61a的上表面。各导件70均有一个圆形头部72，一个导向部73，一个接触部74和一个啮合部75。导向件70的表面涂覆以通过非电镀方式形成的含镍的氧化、碳化物和金属的细小颗粒和诸如NB(氮化硼)，碳化硅，三氧化二铝等镀膜。这种含细粒镍涂层增进导向件70的耐磨性和滑动性能。例如，涂有以非电镀法形成的含细(氮化硼)NB颗粒的镍膜的导向件70表面具有威氏硬度(HV)450至500的一个硬度及低于或等于0.05的一个动力摩擦系数。
将刀座61导向件70的头部72坐落于导槽60A的水平导面108上，以便使刀座61悬置于刀库体59。导件70的导向部73与导槽60A的垂直导面109滑动接触，从而使刀座61沿导槽60A滑动。惰轮62在结构上与导件70一样也很重要。如在图9中显示的那样，所有的刀座61和惰轮交替地设置于刀库体59上，刀座61的支承件70和惰轮62插入导槽60A并便邻接导件70的接触部74和惰轮62互相接触。因此，以间距S布置的刀座61(图8)，足够大到让每个刀座61把持一个大直径刀具LT，例如75毫米，此直径比刀座61套筒体61a之直径还大。啮合部75与一个链轮盘87啮合(图3)，而链轮87属于送进机构55。
参见图6，送进机构55具有支承得可于刀库体59上轮毂84中轴承85内转动的轴86，链轮87固装于轴86下端，还有减速器88和带驱动轴90的双向转换马达89。减速器88的输出轴与轴86连接，再有一个输入轴，它与转换马达89的驱动轴90连接。转换马达89使链轮87转动，以驱使刀座61和惰轮62沿导槽60A运动，从而使夹持有所需求刀具T的刀座61被定位到等待位置P上。
见图7，刀座回缩机构56具有固于刀库体59上的构架92，而且还供备有朝加工中心1的主轴4敞开的一个空间94。导杆95被夹持得使之在空位94内沿水平方向延伸并从刀库体59朝外凸出，而滑体96就支承于导杆95之上，用以使之在该等待位置P与刀具更换位置Q间滑动。该滑体96的下部设在该刀库体59下面上形成的该切开部97内，并配设有第二导槽98、其横截面结构与第一导槽60是一样的。在滑体96定位于等待位置P上时，第二导槽98与第一导槽60相接续，致使刀座61能从第一导槽60转换到第二导槽98上。刀座回缩马达101装在构架92的上表面上，并有一个摆臂103装设于刀座回缩马达101和输出轴102上。一个辊子104以可转动方式支承于摆臂103的末端并装在滑体96上表面上形成的长槽105内。在摆臂103被刀座回缩马达101转动时，槽105内装着的辊子104就使滑体96在等待位置P和换刀位置Q间移动。
以下将描述加工中心1上的刀具库7的操作。为所需加工操作所必要的刀具T分别被装上刀座61，这是在起动加工中心完成加工操作前要作的。在正用作加工的、夹在加工中心1主轴4上的刀具T工作的同时，刀具库则由变换马达89转动链轮盘87，以使刀具61及惰轮62以其邻接刀座61的接触部74相互接触的方式沿导槽60A移动，令夹持有下一件要用刀具T的刀座61定位在等待位置P上。固定于刀座61导件70的头部72，和那些作为惰轮62的导向件70的头部沿着导槽60A的水平导向108平稳地滑动，导件70的导向部分73则沿导槽60A的垂直导向109作平稳地滑动。
按照来自一个控制器的换刀指令，刀具库7起动刀座回缩马达101，以便使夹持有刀座61的滑体96从等待位置P上推进至换刀位置Q。与此同时，主轴箱5相对立柱3上升至相应此换刀位置Q之一位置处。然后，换刀装置6从主轴上取下刀具，并将由位于换刀位置Q上刀座61夹持的刀具T装进主轴4。接着，将块96被返回，以便将刀座61从换刀位置Q返回至该等待位置P刀库7就执行刀具变换操作以使持有下一个刀具T的刀座61定位于等待位置P，而作好下一个换刀操作的准备。
如前所述，刀座61和惰轮62是交替地布置在刀库体59内的，从而使它们沿着导槽60A滑动，固定在刀座61上导件70的接触部74的那些导件的导向部分相互接触。本发明的刀具库7与前述现有技术的刀库结构大致相同，只是前者的顺序相续刀座61间的间距S大于后者相续刀座的间距。因此，本发明的刀库7能夹持较之该刀座筒体61a直径更大的直径刀具T。由于各导向件70的表面涂覆有用化学镀方法形成的镍膜及含细微颗粒护膜，逐使导向件70能沿导槽60A平稳滑移，导件70无需提供任何沿导槽60A滚动的导辊，这可使成本降低。由于导体70带有头部72，导部73，接触部74和啮合部75的整体件，本发明的刀座7只需比前述现有技术的刀库少的零件，这也使成本减少。
各导向件70表面涂覆膜不限于含细粒和以非电镀形成的镍层；各导向件70的表面也可覆以任何适用的，提供有动力摩擦系数等于或小于0.15抗磨护膜。例如，各导向件70的表面可覆以聚四氟乙烯膜。刀库7可装在静止的主柱上而并非一定要装在可动的立柱3上。刀具库1可结合用于机床而不必是立式加工中心1，比如是卧式加工中心或镗床，而且还可被独立于机床安装。
虽然给出了某种程度的优选方式对发明作了具体描述，但不用说，对之可有许多变化和修改。因此，不言而喻，本发明可按不同于已经描述的具体方案加以实施而不超越其宗旨和范围。

Claims (5)

1.一种结合机床使用的刀具库，其特征为包括；
一般备有环形槽(60A)的刀库体(59)；
每个均用以夹持一刀具(T)的多个刀具座(61)，并以固定方式配备有用以沿导向槽滑动的、与该环形导槽结合的导向件(70)；
惰轮(62)，分别设置于邻接的刀具套筒(61)之间，与之分别接触，并被支承在环形导槽(6A)中，以使之沿该环形导槽移动；和
一送进机构(55)，用以沿环形导槽(60A)移动该刀具座(61)和惰轮(62)，导轮分别与该邻接刀座的导向件接触。
2.按照权利要求1的刀具库，其特征为，环形导槽(60A)具有水平导向面(108)和垂直导向面(109)，各刀座(61)配备有两个导向件(70)、各导向件带有与环形导槽水平导面作滑动接触的一个头部(72)，与环形导槽垂直导面作滑动接触的导向部分(73)，和与该邻接导向件接触部分相接触的一个接触部分(74)，而且惰轮(62)与导向件(70)在形状和尺寸方向基本一样。
3.按权利要求1的刀具库，其特征为，导向件(70)是具有头部(72)，导向部分(73)和接触部分(74)的一个整体件，并且各导向件和导向槽的这种表面中至少有一个是被涂覆了护膜的，致使能让各导向件沿导槽滑动。
4.按权利要求2的刀具库，其特征为在各导向件(70)和导槽(60A)中的至少一个该表面上的护膜组成以含有细粒的并以化学镀方式形成的一种镍膜。
5.按权利要求2的刀具库，其特征为导件(70)和导槽(60A)中的至少一个这种表面上的护膜是一种聚四氟乙烯膜。
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