CN114378617A - 一种cnc刀库 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及数控机床结构技术领域，具体的说是一种CNC刀库，包括主轴箱、主轴、刀库组件、第一机械臂、第二机械臂和防溅板，主轴贯穿主轴箱底部中心并与主轴箱内部动力组件固定连接，主轴箱底部中心固定连接有固定凸台且中心孔与贯穿孔直径相同，固定凸台下表面固定连接有刀库组件，刀库组件采用复式圆盘结构，刀库组件下表面固定连接有防溅板，防溅板四角分别贯穿连接有四根固定拉杆且与固定拉杆下端固定连接，固定拉杆上端固定连接在主轴箱上，主轴箱相对的两侧面靠下位置设置有第一机械臂和第二机械臂。通过采用复式圆盘结构提升了所能容纳的刀具数量，使加工中心的适用范围更广，极大的提升了对于复杂工件的加工能力，节省了工时。

Description

一种CNC刀库
技术领域
本发明涉及数控机床结构技术领域，具体的说是一种CNC刀库。
背景技术
在一体化CNC加工中心中，一个零件的加工可能需要涉及多种加工方式，这时就需要使用到多种刀具，刀库系统的存在解决了这个问题，当需要改变加工方式时，可通过换刀系统给主轴进行换刀，以将下一工序需要用到的刀换至主轴，并将取下的刀归位。
德国巨浪有限公司研发了一款伞式刀库快速换刀系统，将刀库安装在主轴系统上，从而将换刀行程缩到最短，同时每一个刀位配备一套独立的液压机械臂，使换新刀和旧刀归位的过程可以同时进行，极大的节省了换刀时间，缩短了工时，提升了工作效率，使加工中心的工作更为流畅。
目前市场上的上述类型刀库多数容量较小，所能容纳的刀具数量有限，仅适用于小型立式机床，极大的限制了对于复杂工件的加工能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种CNC刀库，本发明所要解决的具体问题是上述刀库容量较小，所能容纳的刀具数量有限，仅适用于小型立式机床，极大的限制了对于复杂工件的加工能力的问题。
一种CNC刀库，包括主轴箱、主轴、刀库组件、第一机械臂、第二机械臂和防溅板，所述主轴贯穿主轴箱底部中心并与主轴箱内部动力组件固定连接，所述主轴箱底部中心固定连接有固定凸台且中心孔与贯穿孔直径相同，所述固定凸台下表面固定连接有刀库组件，所述刀库组件采用复式圆盘结构，极大的提高了刀库的容刀量，增加了机床支持的加工方式，所述刀库组件下表面固定连接有防溅板，防溅板的设置对于刀库组件起到了保护作用，避免加工飞屑对刀库组件以及刀柄部分造成损伤，所述防溅板四角分别贯穿连接有四根固定拉杆且与固定拉杆下端固定连接，所述固定拉杆上端固定连接在主轴箱上，使防溅板对整体的刀库组件产生一定的支撑作用，所述主轴箱相对的两侧面靠下位置设置有第一机械臂和第二机械臂。
优选的，所述刀库组件、固定凸台和防溅板的中心内径均应略大于主轴的直径，以使主轴的转动不会影响到其他组件。
优选的，所述刀库组件上表面与上方固定凸台之间安装有轴承，所述刀库组件包括四个大小不同的放刀盘，所述放刀盘内圈构造相同，所述放刀盘由上至下外圈直径递减，通过这种设计，避免了两相邻放刀盘上的刀具相互干涉，影响换刀过程或对刀库组件造成损伤，同时可适当减小两相邻放刀盘的间距，减小空间竖直方向的尺寸，所述放刀盘一圈的刀架数量由上至下依次为十二、十、八、六，所述放刀盘外圈固定连接有若干刀架，所述放刀盘外圈刀架数量由上至下呈等差数列依次递减，所述相邻放刀盘通过轴承转动连接，以保证每一个放刀盘能够在不影响其他组件的情况下单独转动，刀库组件放置在防溅板的顶部，且防溅板与刀库组件之间通过轴承转动连接，以上轴承的使用使每一个放刀盘都能够单独运行而不影响其他组件，所述放刀盘内圈内壁开设凹槽，所述凹槽内远离主轴的内壁上嵌入有电磁铁，所述电磁铁表面固定连接有一组弹簧，所述弹簧另一端固定连接有卡块，所述卡块另外两侧壁与凹槽滑动连接，所述主轴上与凹槽相对位置高度开设有卡槽，所述每个放刀盘上的电磁铁单独控制，当换刀进程启动时，对应所需要新刀所在放刀盘的电磁铁断电消磁，卡块失去电磁铁的吸引力，在弹簧的作用下滑入卡槽，对应放刀盘与主轴一起转动，当转动到合适位置时主轴停转，第一机械臂和第二机械臂其中之一前往对应刀架取新刀，另一个前往主轴末端取下旧刀，随后主轴旋转度，同时夹持新刀的机械臂前往主轴安装刀具，夹持旧刀的机械臂前往空出的刀架放刀，同时根据软件程序的设计，可使当放刀盘处于停靠位置时，相邻两个放刀盘间，下方放刀盘的刀架始终处于上方放刀盘的两个刀架之间，进一步避免了刀柄部分受到磕碰损伤。通过这种设计方式，使每个放刀盘可以做独立于其它组件的单独运动，提升了换刀的准确性，同时使刀库不需要一套额外的动力以及控制系统，减少了整个系统的行程，也降低了成本。
优选的，所述卡槽与卡块为零间隙配合，以保证当卡块滑入卡槽时，放刀盘与主轴之间不会发生机械振动。
优选的，所述所有轴承均为推力滚子轴承，更能适应刀库组件的运动环境。
优选的，所述刀架内壁与机械臂夹持部分内壁均采用橡胶材质，机械臂在换刀过程中夹持位置应为刀柄的下半部圆柱形部分，通过设置橡胶材质，能够更好的保护刀具的刀柄部分，起到了一定的安全作用。
优选的，所述卡块采用碳钢材质，所述卡块靠主轴一侧的外表面固定连接有一层硫化橡胶，硫化橡胶为耐磨的柔性材料，通过这种设计，使卡块一方面能够受到电磁铁的影响正常工作，另一方面也使卡块在失去电磁铁的吸引力而弹向主轴在主轴表面滑行直至滑入卡槽的过程中不会对主轴造成磨损。
优选的，所述第一机械臂和第二机械臂由两套独立的控制系统及动力系统控制，通过这种设置，使两个机械臂可以独立运行，互不干涉，使换新刀和旧刀归位的过程能够同时进行，节省工时，提升工作效率。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明刀库组件采用复式圆盘结构，由上至下的四层放刀盘的刀架数量依次为十二、十、八、六，加上主轴末端的刀具，本刀库一共可以容纳三十七把不同刀具，相比于巨浪快速换刀系统，极大的提高了刀库的容刀量，增加了机床支持的加工方式；
2、本发明通过复式结构直径设计，使放刀盘由上至下直径依次减小，以及加工中心软件系统共同控制，使当放刀盘处于停靠位置时，相邻两个放刀盘间，下方放刀盘的刀架始终处于上方放刀盘的两个刀架之间，进一步避免了刀柄部分受到磕碰损伤。机械臂夹持刀具时，选择夹持刀柄下部圆柱形部分，在取刀和放刀过程中，避免刀具下部分磕碰到刀库组件或者刀具本身；
3、本发明通过对放刀盘的独立电磁铁以及卡块卡槽设计，使每个放刀盘可以独立于其它组件单独运行，当换刀进程启动时，对应所需要新刀所在放刀盘的电磁铁断电消磁，卡块失去电磁铁的吸引力，在弹簧的作用下滑入卡槽，对应放刀盘与主轴一起转动，当转动到合适位置时主轴停转，第一机械臂和第二机械臂其中之一前往对应刀架取新刀，另一个前往主轴末端取下旧刀，随后主轴旋转一定角度，同时夹持新刀的机械臂前往主轴安装刀具，夹持旧刀的机械臂前往空出的刀架放刀，提高了换刀准确性；
4、本发明通过分别给第一机械臂与第二机械臂设置两套独立的控制及动力系统，使两个机械臂可以独立运行，互不干涉，实现了换新刀和旧刀归位两个过程能够同时进行，节省整个换刀过程的工时，同时主轴组件和刀库组件都不用进行空间上大的行程变化，提升了工作效率。
附图说明
图1为本发明的整体的结构示意图；
图2为本发明的图1中的I处的放大图；
图3为本发明的放刀盘的俯视图；
图4为本发明的放刀盘的主视图的半剖视图；
图5为本发明的图4中的A-A处的截面视图。
图中：主轴箱1、主轴2、卡槽21、刀库组件3、放刀盘31、刀架32、凹槽33、电磁铁34、弹簧35、卡块36、第一机械臂4、第二机械臂5、防溅板6、固定拉杆7。
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至图5，本发明实施例中，一种CNC刀库，包括主轴箱1、主轴2、刀库组件3、第一机械臂4、第二机械臂5和防溅板6，主轴2贯穿主轴箱1底部中心并与主轴箱1内部动力组件固定连接，主轴箱1底部中心固定连接有固定凸台且中心孔与贯穿孔直径相同，固定凸台下表面固定连接有刀库组件3，刀库组件3采用复式圆盘结构，极大的提高了刀库的容刀量，增加了机床支持的加工方式，刀库组件3下表面固定连接有防溅板6，防溅板6的设置对于刀库组件3起到了保护作用，避免加工飞屑对刀库组件3以及刀柄部分造成损伤，防溅板6四角分别贯穿连接有四根固定拉杆7且与固定拉杆7下端固定连接，固定拉杆7上端固定连接在主轴箱1上，使防溅板6对整体的刀库组件3产生一定的支撑作用，主轴箱1相对的两侧面靠下位置设置有第一机械臂4和第二机械臂5。
作为本发明的一种实施方式，所述刀库组件3、固定凸台和防溅板6的中心内径均应略大于主轴2的直径，以使主轴2的转动不会影响到其他组件。
作为本发明的一种实施方式，刀库组件3上表面与上方固定凸台之间安装有轴承，刀库组件3包括四个大小不同的放刀盘31，放刀盘31内圈构造相同，放刀盘31由上至下外圈直径递减，通过这种设计，避免了两相邻放刀盘31上的刀具相互干涉，影响换刀过程或对刀库组件3造成损伤，同时可适当减小两相邻放刀盘31的间距，减小空间竖直方向的尺寸，放刀盘31外圈固定连接有若干刀架32，放刀盘31外圈刀架32数量由上至下呈等差数列依次递减，从上至下，放刀盘31一圈的刀架32数量依次为十二、十、八、六，相邻放刀盘31之间通过轴承转动连接，以保证每一个放刀盘31能够在不影响其他组件的情况下单独转动，刀库组件3放置在防溅板6的顶部，且防溅板6与刀库组件3之间通过轴承转动连接，以上轴承的使用使每一个放刀盘31都能够单独运行而不影响其他组件，放刀盘31内圈内壁开设凹槽33，凹槽33内远离主轴2的内壁上嵌入有电磁铁34，电磁铁34表面固定连接有一组弹簧35，弹簧35另一端固定连接有卡块36，卡块36另外两侧壁与凹槽33滑动连接，主轴2上与凹槽33相对位置高度开设有卡槽21，每个放刀盘31上的电磁铁34单独控制，当换刀进程启动时，对应所需要新刀所在放刀盘31的电磁铁34断电消磁，卡块36失去电磁铁34的吸引力，在弹簧35的作用下滑入卡槽21，对应放刀盘31与主轴2一起转动，当转动到合适位置时主轴2停转，第一机械臂4和第二机械臂5其中之一前往对应刀架32取新刀，另一个前往主轴2末端取下旧刀，随后主轴2旋转一定角度，同时夹持新刀的机械臂前往主轴2安装刀具，夹持旧刀的机械臂前往空出的刀架32放刀，同时根据软件程序的设计，可使当放刀盘31处于停靠位置时，相邻两个放刀盘31间，下方放刀盘31的刀架32始终处于上方放刀盘31的两个刀架32之间，进一步避免了刀柄部分受到磕碰损伤。通过这种设计方式，使每个放刀盘31可以做独立于其它组件的单独运动，提升了换刀的准确性，同时使刀库不需要一套额外的动力以及控制系统，减少了整个系统的行程，也降低了成本。
作为本发明的一种实施方式，所述卡槽21与卡块36为零间隙配合，以保证当卡块36滑入卡槽21时，放刀盘31与主轴2之间不会发生机械振动。
作为本发明的一种实施方式，上述所有轴承均为推力滚子轴承，更能适应刀库组件3的运动环境。
作为本发明的一种实施方式，刀架32内壁与机械臂夹持部分内壁均采用橡胶材质，机械臂在换刀过程中夹持位置应为刀柄的下半部圆柱形部分，通过设置橡胶材质，能够更好的保护刀具的刀柄部分，起到了一定的安全作用。
作为本发明的一种实施方式，卡块36采用碳钢材质，卡块36靠主轴2一侧的外表面固定连接有一层硫化橡胶，硫化橡胶为耐磨的柔性材料，通过这种设计，使卡块36一方面能够受到电磁铁34的影响正常工作，另一方面也使卡块36在失去电磁铁34的吸引力而弹向主轴在主轴表面滑行直至滑入卡槽21的过程中不会对主轴造成磨损。
作为本发明的一种实施方式，第一机械臂4和第二机械臂5由两套独立的控制系统及动力系统控制，通过这种设置，使两个机械臂可以独立运行，互不干涉，使换新刀和旧刀归位的过程能够同时进行，节省工时，提升工作效率。
工作原理：通过设置复式放刀盘31的结构，增大了刀库的容量，分别给第一机械臂4和第二机械臂5设置独立的动力系统和控制系统，使第一机械臂4和第二机械臂5可以独立运行，互不干涉，使换新刀和旧刀归位的过程能够同时进行，节省工时，提升工作效率。当换刀进程启动时，对应所需要新刀所在放刀盘31的电磁铁34断电消磁，卡块36失去电磁铁34的吸引力，在弹簧35的推力作用下滑入卡槽21，对应放刀盘31与主轴2一起转动，当转动到合适位置时主轴2停转，第一机械臂4与第二机械臂5之一前往对应刀架32取新刀，另一个前往主轴2末端取下旧刀，随后主轴2旋转一定角度，同时夹持新刀的机械臂前往主轴2安装刀具，夹持旧刀的机械臂前往空出的刀架32放刀，同时根据软件程序的设计，可使当放刀盘31处于停靠位置时，相邻两个放刀盘31间，下方放刀盘31的刀架32始终处于上方放刀盘31的两个刀架32之间，进一步避免了刀柄部分受到磕碰损伤。通过这种设计方式，使每个放刀盘31可以做独立于其它组件的单独运动，提升了换刀的准确性，同时使刀库不需要一套额外的动力以及控制系统，减少了整个系统的行程，也降低了成本。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种CNC刀库，包括主轴箱(1)、主轴(2)、刀库组件(3)、第一机械臂(4)、第二机械臂(5)和防溅板(6)，其特征在于：所述主轴(2)贯穿主轴箱(1)底部中心并与主轴箱(1)内部动力组件固定连接，所述主轴箱(1)底部中心固定连接有固定凸台且中心孔与贯穿孔直径相同，所述固定凸台下表面固定连接有刀库组件(3)，所述刀库组件(3)采用复式圆盘结构，所述刀库组件(3)下表面固定连接有防溅板(6)，所述防溅板(6)四角分别贯穿连接有四根固定拉杆(7)且与固定拉杆(7)下端固定连接，所述固定拉杆(7)上端固定连接在主轴箱(1)上，所述主轴箱(1)相对的两侧面靠下位置设置有第一机械臂(4)和第二机械臂(5)。
2.根据权利要求1所述的一种CNC刀库，其特征在于：所述刀库组件(3)、固定凸台和防溅板(6)的中心内径均应略大于主轴(2)的直径。
3.根据权利要求1所述的一种CNC刀库，其特征在于：所述刀库组件(3)上表面与上方固定凸台之间安装有轴承，所述刀库组件(3)包括四个大小不同的放刀盘(31)，所述放刀盘(31)内圈构造相同，所述放刀盘(31)由上至下外圈直径递减，所述放刀盘(31)外圈固定连接有若干刀架(32)，所述放刀盘(31)外圈刀架(32)数量由上至下呈等差数列依次递减，所述相邻放刀盘(31)之间通过轴承转动连接，所述刀库组件3放置在防溅板6的顶部，且防溅板6与刀库组件3之间通过轴承转动连接，所述放刀盘(31)内圈内壁开设凹槽(33)，所述凹槽(33)内远离主轴(2)的内壁上嵌入有电磁铁(34)，所述电磁铁(34)表面固定连接有一组弹簧(35)，所述弹簧(35)另一端固定连接有卡块(36)，所述卡块(36)另外两侧壁与凹槽(33)滑动连接，所述主轴(2)上与凹槽(33)相对位置高度开设有卡槽(21)，所述每个放刀盘(31)上的电磁铁(34)单独控制。
4.根据权利要求2所述的一种CNC刀库，其特征在于：所述的卡槽(21)与卡块(36)之间为零间隙配合。
5.根据权利要求2所述的一种CNC刀库，其特征在于：所述轴承均为推力滚子轴承。
6.根据权利要求2所述的一种CNC刀库，其特征在于：所述刀架(32)内壁与机械臂夹持部分内壁均采用橡胶材质。
7.根据权利要求2所述的一种CNC刀库，其特征在于：所述卡块(36)采用碳钢材质，所述卡块(36)靠主轴(2)一侧的外表面固定连接有一层硫化橡胶。
8.根据权利要求1所述的一种CNC刀库，其特征在于：所述第一机械臂(4)和第二机械臂(5)由两套独立的控制系统及动力系统控制。
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