CN210878764U - 用于定梁式龙门多主轴机床的刀库装置、机床 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了用于定梁式龙门多主轴机床的刀库装置、机床，装置包括刀库支架、矩阵刀库、刀夹组、换刀机构及纵向轨道。本实用新型采用在机床龙门后方上部设置刀库，且将刀库设置为与多主轴对应的矩阵刀库，充分的利用了机床后部空间，刀头数量将不会受到限制。换刀机构与刀库相分离，刀库位于机床龙门后方上部，使刀库能够不影响主轴或其他部件的正常工作。换刀机构能够与机床既已存在的纵向加工台共轨工作，在不影响加工台工作的同时还能进一步配合刀库实现换刀工作，实现了小型化、紧凑化的刀库结构，更有利于应用于多主轴机床，并进一步突破了多主轴之间间距小所带来的刀库空间设计限制。

Description

用于定梁式龙门多主轴机床的刀库装置、机床

本实用新型是基于申请号为CN201822088870.5的中国实用新型专利申请的分案。

技术领域

本实用新型涉及数控机床设备技术领域，具体涉及一种用于定梁式龙门多主轴机床的刀库装置、机床。

背景技术

目前针对3C产品(计算机(Computer)、通信(Communication)和消费类电子产品(Consumer Electronics)三者结合)等批量小型精密零部件的机械加工，普遍采用多主轴数控机床，多主轴数控机床的加工效率是传统单主轴数控机床的数倍。

在多主轴领域，主要以定梁式龙门机床为主，如中国专利公开号为CN205201152U公开的机床中，在横梁滑台上并列设置多个主轴驱动的加工头(也称刀头)，多个加工头同时对工作台上的多个毛坯工件进行数控加工，以此来数倍提高工作效率。

定梁式龙门多主轴机床，由于结构限制，目前其刀库的设置存在诸多问题，因此限制了其更加广泛的应用。

首先，多主轴的设置，特别是基于结构尺寸的紧凑性考虑时，主轴与主轴之间的中心距较小，因此，也限定了刀库尺寸结构，传统的刀库是很难在多主轴有限的空间内排列式安装。

传统的机床刀库，不论是伞形结构、刀臂式结构、链式结构、盘式结构，由于其本身应用于单主轴机床，安装在主轴侧面或前面，不受空间限制，尺寸结构较大，机械结构复杂。而用于多主轴时，需要考虑尺寸结构和空间布局，以及如何通过功能共享形成多线操作，如何使尺寸更紧凑，结构更简单，空间更紧凑，整体成本更具经济性。即便是应用于多主轴的现有刀库及机床，如公开号为：CN106312693A、CN105563197A、CN201143632Y、CN108356577A的中国专利文献中公开的刀库设备，还是不可避免的在空间、结构尺寸、刀库容量、刀柄防护、换刀效率等方面受限严重。

其次，多主轴机床，主要用于加工小型零件，机床的有效加工尺寸很小，因此，从机床性能与经济性上考虑，设计这类机床时，需要重点考虑如何将主轴中心距缩小，使机床结构更加紧凑，减少空间占用，或在有限的尺寸范围内布局尽可能多的主轴，以此提高单机加工效率，使得机床更具经济性，这样一来，更进一步的限定了刀库的尺寸结构。还有，多主轴的设置方式，也进一步的限制了刀库的可布局空间，如在主轴横向移动的两侧，不可能再布局刀库。在横梁底部或工作台上虽然可以设置刀库，但刀库的容量会受到较大的限制，在加工工艺需要更多刀具加工时难以实施。例如，在公开号为CN107470957A的中国专利文献的背景技术中披露了：该加工中心采用推拉式换刀方式，具有藏于横梁下方的直排式刀库，刀库具有多个刀夹，每个刀夹上夹持有刀具，用于加工机头之间交换，换刀时刀库沿轨道被推出。被指出的缺点也存在空间限制及刀具被暴露而受到污染的问题。因此其采用了圆盘式刀库以增加刀库容量，但仍然回到了将刀库置于主轴前方的思路。事实上，其圆盘式刀库结构复杂，换刀臂存在转动和摆动的换刀动作，且每个主轴需要一个独立的换刀臂，无法形成结构更紧凑的多线操作，另外还会产生较大震动传递给主轴，而影响主轴的加工精度和装配精度，且其仍未解决刀具裸露并与加工区域相通的被污染问题，且其动作空间占用较大，多主轴应用时仍然受到局限。而在公开号为CN208067861U的中国专利文献中公开的刀具库及换刀机构中仍然采用的是主轴横梁下方设置刀库和换刀机构的取换刀机械手，空间受限的问题依然未能得到解决，且仍然未解决刀库容量问题及刀具裸露并与加工区域相通的被污染问题。基于现有的主轴横梁一般均设计在机床床身尾段位置，主轴横梁的后方的可操作空间相比于主轴横梁前方的加工区域而言是极为有限的，与主轴距离较远，需要额外的移运机构来转移刀头，也就是说主轴横梁后方的空间容易被忽视，因此，从上述的现有技术中也能够看出，本领域技术人员通常会将换刀机构的取换刀机械手及刀库一并设计在主轴横梁底部，这种换刀机构的取换刀机械手与刀库作为不可分的组合被设计在同一个模块中，换刀机构的取换刀机械手往往紧邻刀库，使得换刀机构的取换刀机械手可以从刀库中快速的取到刀具后直接换到主轴位置处，且刀库尽量靠近主轴的设计思维中认为：这样可以提升换刀效率、还能够减少取换刀机械手的行程或手臂长度，以获得更多的换刀操作空间。但正如前所述，换刀机构取换刀机械手的大幅动作会通过主轴横梁影响到主轴工作也是无法避免的问题，而且主轴横梁下方的空间仍然有限，在同时承载刀库和换刀机构取换刀机械手的情况下，则需要更加精细和复杂的设计才能保持在换刀功能上不被削弱。

由前述的现有技术文献也提到了不容忽视的问题，即机床的加工环境中存在粉尘、油污、废液等情况下如何最大化的避免刀具被污染。如果刀库处于较低的位置，且处于加工切削污染的空间内，刀库容易受到切削污染，不仅影响刀库的稳定性和工作台正常的工件装载，而且也会影响刀柄与主轴配合精度，最终影响机床加工精度。例如公开号为CN108145536A的中国专利文献中记载的三轴数控机床中公开了一种刀头容纳盒(即刀库)固定在加工台上在纵向上移动的技术方案，虽然主轴可以直接向下在刀头容纳盒内进行直接换刀，省去了换刀机构，但是刀头容纳盒位于加工台上显然增加了刀具被污染的概率，虽然可以在刀头容纳盒上设置盖板，但是加工台上还需要增加驱动盖板自动关闭和打开的驱动机构，会导致加工台的可用加工面积被侵占，甚至会影响到加工台的纵向加工行程。尽管在公开号为CN108356577A的中国专利文献中还公开了一种集成于精雕机Y轴的直排转盘式刀库装置，其将刀库与加工台分别安装在Y轴副导轨，加工台和刀库可以分离，但是仍然无法避免刀刀库位置过低，容易被污染的问题，尤其是刀库和加工主轴直接接触更容易增加刀库被污染的概率，且这种刀头在刀库内的固定方式，会使得刀头与主轴精密的配合面在这种刀库内得不到有效的防护，极容易被污染而影响换刀时的装配精度，且这样的刀库容量也是非常有限的。

因此，目前定梁式龙门多主轴机床的刀库存在如下不足：

一、现有技术的刀库装置采用刀库(刀头容纳仓)与换刀机构取换刀机械手结合成不可分的组合模块被一体式的安装到机床上，设计时需考虑刀库与换刀机构取换刀机械手的匹配度，结构复杂，尺寸较大，应用于小型多主轴机床时，或者安装在主轴横梁底部时，难以容纳庞大的刀库装置。

二、多主轴结构的机床，刀库安装空间受限，与其它功能的运动机构存在明显的空间冲突和干扰，尤其是换刀机构取换刀机械手安装于主轴横梁下部时会存在明显对主轴加工的干扰，刀库与机床龙门或加工主轴不分离，使得由刀库取放刀头时，对加工主轴或加工台及加工台上的加工件会产生干扰影响。

三、紧凑的多主轴，狭小的主轴中心距，刀库容量受限明显，难以满足更多刀具加工工艺的实施，相邻主轴间的间距进一步缩小受到阻碍。

四、为了追求某一方面的性能，而使刀库处于不合理的位置，受限的刀库安装空间，刀库受到切削液及切削污染，影响寿命和稳定性，降低机床加工精度。

五、现有刀库结构复杂，换刀效率低，成本高，经济性差，严重影响生产效率的提高。

实用新型内容

本实用新型提供一种用于定梁式龙门多主轴机床的刀库装置、机床，以解决上述问题。

本实用新型提供的用于定梁式龙门多主轴机床的刀库装置，包括：矩阵刀库、刀库支架、换刀机构及具有至少与主轴数量相等用于夹持刀头的刀夹的刀夹组，矩阵刀库安装于刀库支架上且位于定梁式龙门机床的机床龙门后方上部相对机床床身悬空，换刀机构包括提供承载平台以安装刀夹的移动座及提供驱动使移动座承载刀夹在主轴与刀库之间往复移动的第一纵向驱动组件，刀夹竖向不动，刀库左右横移及上下运动。

优选地，龙门支架上设置有第一横向驱动组件，第一横向驱动组件包括第一横向滑轨、安装在第一横向滑轨上的第一横向滑台及驱动第一横向滑台在横向滑轨上移动的第一横向驱动器，第一横向滑轨及第一横向驱动器设置在刀库支架上，刀库设置在第一横向滑台上。

优选地，还包括用于提供驱动使刀夹相对刀头安装座上下运动实现刀夹插拔刀头的第一竖向驱动组件，第一竖向驱动组件和第一横向驱动组件组合为一体的机构，第一竖向驱动组件包括第一竖向滑轨、第一竖向滑台及驱动第一竖向滑台在第一竖向滑轨上移动的第一竖向驱动器，第一竖向滑轨及第一竖向驱动器安装在龙门支架上，刀库设置在第一竖向滑台上。

优选地，矩阵刀库具有一用于安装刀头安装座的安装板，刀头安装座安装在安装板的下表面，安装板上设有凸台；第一横向驱动组件包括第一横向驱动器及两根平行设置的刀库导杆，第一横向驱动器安装在安装板上且位于两根刀库导杆之间，安装板上的凸台分别设有用于套设两根刀库导杆的第一滑孔，安装板上对应第一横向驱动器的一端凸台上位于两第一滑孔之间设有与第一横向驱动器输出轴对应的第一驱动孔，第一横向驱动器驱动列式刀库在两根刀库导杆上滑动。

优选地，刀库通过相对机床龙门向后伸出的延伸架固定在机床龙门后侧上部。

优选地，刀库支架是与龙门机床一体成型压铸的突出安装台。

本实用新型还提供了一种定梁式龙门多主轴机床，包括：机床床身，在机床床身上设置定梁式机床龙门，机床龙门的前侧安装有可沿机床左右方向和上下方向移动的多主轴，机床龙门下方设置可沿机床前后方向滑动的加工台，还包括上述的用于定梁式龙门多主轴机床的刀库装置，主轴上下运动实现刀夹插拔刀头。

优选地，还包括用于设置在机床龙门与矩阵刀库之间的隔离门，隔离门安装在机床龙门后方由一隔离驱动组件驱动使得主轴加工工件时隔离门关闭。

优选地，隔离门采用风琴式隔离门，隔离驱动组件包括驱动电机，由驱动电机驱动风琴式隔离门上下运动。

上述技术方案可以看出，由于本实用新型采用在机床龙门后方上部设置刀库，使得刀库远离了加工主轴，且将刀库设置为与多主轴对应的矩阵刀库，一方面充分的利用了机床后部空间，另一方面能够使刀库在机床后部有限的空间内容易扩展刀库容量，刀头数量将不会受到限制。换刀机构的取换刀机械手(包含刀夹的部分)与刀库也采用相互分离的设计。换刀机构承载取换刀机械手能够与机床既已存在的纵向加工台共轨工作，换刀机构由于只用于取换转运刀头，换刀机构的尺寸会比较紧凑，会较少的占用纵向行程和空间，在不响应纵向加工台工作的同时还能进一步配合刀库实现换刀工作，实现了小型化、紧凑化的刀库结构，更有利于应用于多主轴机床，并进一步突破了多主轴之间间距小所带来的刀库空间设计限制。

换刀机构可以与机床上现有的纵向加工台共轨使用，在不影响机床其他机构的运行和功能的情况下，还能够功能共享，提高机床运作效率，降低机床成本。

刀库固定在龙门支架上，相对于机床床身具有一定高度，远离了机床主轴的加工区域、也远离了加工粉屑、油污、废液经机床后方排出的区域，可实现刀库与加工区域的合理隔离，刀头可免受污染，提升加工精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，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它的附图。

图1是本实用新型实施例1中定梁式龙门多主轴机床立体结构示意图；

图2是本实用新型实施例1中定梁式龙门多主轴机床中换刀机构位于主轴下方的立体结构示意图；

图3是图2中A部放大示意图；

图4是本实用新型实施例1中定梁式龙门多主轴机床中换刀机构位于刀库下方的立体结构示意图；

图5是本实用新型实施例1中定梁式龙门多主轴机床结构的前视图；

图6是图5中B部放大示意图；

图7是本实用新型实施例3中定梁式龙门多主轴机床刀夹纵向排列位于刀库下方的立体结构示意图；

图8是本实用新型实施例3中定梁式龙门多主轴机床刀夹纵向排列位于主轴下方的立体结构示意图；

图9是本实用新型实施例4中定梁式龙门多主轴机床的结构示意图；

图10是本实用新型实施例5中定梁式龙门多主轴机床的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

本实用新型实施例提供一种定梁式龙门多主轴机床，定梁式龙门机床的机床龙门固定，主轴在定梁式龙门上运动配合移动式工作台完成加工，不同于动梁式结构或其他非定梁式结构，本实施例仅限于定梁式结构的介绍，结合图1至图6所示，包括：机床床身1，在机床床身1上设置定梁式机床龙门2，机床龙门2的前侧安装有可沿机床左右方向及上下方向移动的多主轴3，此处所谓多主轴是指主轴数量大于一个，即两个以上的主轴称为多主轴，本实施例中主轴数量为4个，通过主轴横向滑台32、主轴竖向滑台33、主轴横向驱动电机31、主轴纵向驱动电机34，配合丝杆组件及滑轨组件的驱动，实现4个主轴能够在机床龙门前侧左右方向及上下方向的移动，主轴的下方安装用于加工的刀头30，丝杠组件与滑轨组件属于本领域技术人员根据现有技术可以实现的结构，此处对其具体结构不再赘述。机床龙门2下方设置可沿机床前后方向滑动的纵向加工台4，机床床身上1设置有纵向滑轨安装台41，纵向滑轨安装台41与机床床身1一体成型为纵向加工台的滑动提供稳定的活动空间，纵向滑轨安装台凸出于机床床身，使得纵向加工台和移动座的水平高度相对床身有所升高，可使刀头或刀夹减小沾染污染物，纵向加工台4所需要使用的滑轨则安装在该纵向滑轨安装台上。

本实施例中的机床还包括用于定梁式龙门多主轴机床的刀库装置。该用于定梁式龙门多主轴机床的刀库装置包括：刀库支架、矩阵刀库52、刀夹组53，换刀机构54及纵向轨道55。本实施例中刀库支架采用龙门支架51。

龙门支架51用于安装在定梁式龙门机床的机床龙门2后方上部，使得刀库相对机床床身悬空，具有与机床龙门2相配的中空空间，即指龙门支架51与机床龙门2均为龙门结构，且龙门中的敞开空间保持一致，在机床前后方向上龙门支架与机床龙门是存在重叠区域，使得物体能够通过机床龙门和龙门支架，从而不会影响或干扰机床其他部分的正常工作。机床龙门2与龙门支架为移动换刀机构提供充足的活动空间。

相比现有的刀库设置在机床龙门横梁底部，换刀时会对机床主轴加工产生干扰影响，从刀库取放刀头时所产生的震动容易通过机床龙门传递至加工主轴上而存在的一系列缺点，本实施例中刀库独立设置位于机床龙门后方上部，具有独立的龙门支架以安装刀库，使刀库能够不影响主轴或其他部件的正常工作。龙门支架与机床龙门独立分离设置，刀库安装在龙门支架上，从而使得刀库上产生的任何动作或震动对机床龙门都没有任何影响，彻底的解决了现有技术中刀库安装在机床龙门上或刀库安装在主轴前端对加工所产生的不良影响或干扰。龙门支架独立安装于机床床身上，更加有利于刀库的安装和维护，也便于龙门支架自身的维护。

矩阵刀库52安装于龙门支架51上，具有多个刀头安装座521，每个主轴3分别对应2个以上的刀头安装座，至少可保证一个刀头安装座承载新的刀头，另一个刀头安装座能够承载由主轴换下来的旧刀头，新刀头是指即将要换到主轴上的刀头，旧刀头是指已经由主轴上换下来的刀头，为了便于区分而定义的名称，多个刀头安装座呈矩阵式排列。所谓矩阵刀库当然包括刀库中仅存在一横排刀头安装座的行矩阵形式。由于需要从主轴上取下旧刀头放回刀库内，还需要从刀库内取出新刀头装刀主轴上，因此，每个主轴至少需要对应两个刀头安装座，刀头安装座具有朝下的插口，刀头可通过上下插拔方式安装于刀头安装座上，能够提升刀头的取放效率。

在另外一个实施例中，当一个主轴只对应一个刀夹时，换刀机构驱动刀夹先取下主轴上的旧刀头，然后穿回机床龙门将旧刀头放回机床龙门后面的刀库，然后取下刀库内的新刀头，穿过机床龙门最后将新刀头安装到主轴上，如此一主轴一刀夹的结构设计能够满足刀库位于机床龙门后方上部所带来的优点，其换刀效率仍能够获得进一步的提升。因此，在回到本实施例中，刀夹组具有主轴数量2倍的刀夹，如4主轴对应8刀夹，每个主轴可分别对应两个刀夹用于其中一个刀夹取下主轴上的旧刀头后另一个刀夹可将新刀头安装到主轴上，实现了一主轴两刀夹的结构设计。

根据矩阵刀库刀头安装座的特别布局方式，刀夹组则需要进行适应性的设计，例如，矩阵刀库中多个刀头安装座排列方式为：刀头安装座沿左右方向排列，且每两个刀头安装座对应一个主轴；本实施例中4个主轴即对应8个刀头安装座，且8个刀头安装座沿左右方向排成一排。此种情况下，刀夹组中的刀夹也是应当沿左右方向排列且每两个刀夹对应一个主轴，对应同一主轴的两个刀夹的间距和两个刀头安装座的间距相等。此时，4个主轴对应8个刀头安装座，每两个刀头安装座呈左右方向排布视为一个组合并与前方的一个主轴对应，刀夹组中8个刀夹，每两个刀夹呈左右排布视为一个组合与前方一个主轴对应。当需要换刀时，由于主轴能够在机床左右方向上移动，使得一个主轴能够分别和其对应的两个刀夹对准实现换刀。由于同一组合的两个刀头安装座的间距与对应的同一个组合的两个刀夹的间距是相等的，因此，刀夹与刀头安装座在纵向上始终是一一对准的，移动换刀机构只需负责在纵向上驱动刀夹即可准确夹取到刀库内刀头安装座上相应的刀头，并穿过机床龙门送至主轴下方。为了进一步保证主轴快速定位至换刀位置，提升换刀效率，对应同一主轴的两个刀夹的间距和两个刀头安装座的间距相等且为相邻主轴间距的二分之一。此时，在机床的前后方向(纵向)上，8个刀头安装座和8个刀夹分别纵向对齐，4个主轴可以同时与相应的其中4个机头安装座和4个刀夹纵向对齐，4个主轴只需在左右方向(横向)上移动一个刀位距离即可重新与另外的4个机头安装座和4个刀夹纵向对齐，所谓刀位距离是指刀库内两个相邻刀头安装座之间的距离。

由于刀库与换刀机构是一上一下的分离式结构设计，因此龙门支架上的刀库可以做最简化的设计，而换刀机构位于机床床身上则可以负载更多较重的驱动部件或运载平台，甚至可以将一些较重的驱动部件转移给机床床身来负载。具体在本实施例中，换刀机构至少需要纵向和竖向上的驱动机构来驱动刀夹运转。

本实施例的换刀机构54中负责竖向驱动刀夹的是换刀驱动模组，该换刀驱动模组包括用于提供驱动使刀夹相对刀头安装座或主轴上下运动实现刀夹插拔刀头的第一竖向驱动组件。负责纵向驱动刀夹的机构包括提供承载平台以安装刀夹的移动座及提供驱动使移动座承载刀夹在主轴与刀库之间往复移动的第一纵向驱动组件。

本实施例可采用的是刀夹上下运动、刀库上下不动的设计，例如，第一竖向驱动组件包括第一竖向滑轨、第一竖向滑台及驱动第一竖向滑台在第一竖向滑轨上上下移动的第一竖向驱动器，第一竖向滑轨和第一竖向驱动器安装在移动座上，移动座通过第一竖向滑台承载刀夹组。

具体而言，第一竖向驱动组件包括用于安装刀夹组53的第一竖向滑台541、设置在第一竖向滑台541两侧下表面的滑台导杆542及第一竖向驱动器543，第一竖向驱动器可以根据需要选择驱动气缸或驱动电机配合的丝杠螺杆组件，本实施例中刀库的上下位置是固定的，主轴本身可以上下运动，选择驱动气缸即可。移动座544上通过支柱545支撑安装一固定台546，通过支柱将固定台支撑起来，使得固定台相对于移动座具有一定高度，从而为竖向的驱动机构提供更多的安装空间，也会便于驱动器的安装。固定台546左右宽度大于移动座544用于在固定台546两端为第一竖向驱动器543提供安装空间，固定台546两端的下表面分别安装第一竖向驱动器543，从机床的前后方向看，整个移动座配合支柱及固定台形成了一个“T”形的移动座，固定台通过支柱被抬高且相对于移动座宽出的部分则相当于移动座的两翼，其两翼下方具有充足的空间以供驱动器安装在其两翼下方，一方面简化结构、对称式的设计能够保证移动座运行更加平稳，另一方面使移动座上有限的空间得到有效利用。固定台546的两端对应滑台导杆542的位置处分别设有与滑台导杆匹配的第二滑孔547，固定台546上设有与第一竖向驱动器输出轴对应的第二驱动孔，第一竖向驱动器543驱动竖向滑台541跟随滑台导杆542相对于移动座544上下滑动。换刀机构与刀库分离的设计，使得换刀机构的设计空间得到大幅提升，例如竖向滑台作为刀夹的承载平台，其横向宽度设计可以接近机床龙门两立柱的间距，纵向宽度设计也可以得到相应延展，从而保证刀夹在竖向滑台上更灵活的安放。

由于运动是相对的，在其他实施例中则可以采用刀夹竖向不动，刀库或主轴上下运动的设计。例如，第一竖向驱动组件包括第一竖向滑轨、第一竖向滑台及驱动第一竖向滑台在第一竖向滑轨上移动的第一竖向驱动器，第一竖向滑轨及第一竖向驱动器安装在龙门支架上，刀库设置在第一竖向滑台上，第一竖向驱动组件还包括机床上用于使主轴上下移动的驱动单元。

本实施例中的第一竖向驱动组件以移动座作为载体，移动座设置在机床床身上，与主轴横梁完全脱离，不会对主轴的正常加工产生任何影响。移动座由第一纵向驱动组件驱动在机床床身上前后滑动，第一纵向驱动组件包括第一纵向驱动电机及丝杠组件，第一纵向驱动电机通过丝杠组件驱动移动座在纵向轨道上滑动，纵向轨道55设置为与机床上的纵向加工台4共轨。本实施例中机床床身上设置有纵向滑轨安装台41，纵向滑轨安装台41沿机床床身的前后方向一体成型设置用于为纵向加工台及移动座提供共同的纵向轨道。在纵向滑轨安装台41与机床龙门立柱21之间设置容纳槽42。容纳槽42能够保证第一竖向驱动器可以顺畅的在机床床身上纵向移动，而不被障碍物阻挡，同时还可以设计作为废液向后排出的通道，进一步对机床床身的空间做有效利用。

可以理解的是，纵向轨道与机床纵向加工台形成共轨使用是指包括了：纵向轨道可以与纵向加工台的滑行轨道是同一个滑轨，纵向轨道和纵向加工台的滑行轨道均为纵向设置且能够保证移动座和纵向加工台的滑动轨迹在机床床身上保持纵向一致。对于纵向轨道与纵向加工台的滑行轨道是同一个滑轨则是较佳的实施例，一方面在生产制作过程中可以只对现有的纵向加工台的滑行轨道进行延长设计即可，有利于高效生产制造，另一方面机床床身无需做适应性调整，有利于对机床床身空间的有效利用。移动座与纵向加工台相互独立的存在，具有各自独立的纵向驱动组件，从而保证纵向加工台的正常工作不受到任何影响。

为了减少部件之间的相互干扰，可提供一种最佳的实施例实现共轨方式，即纵向轨道是移动座与加工台共用的轨道，纵向轨道上位于机床龙门下方位置处设有用于隔离震动的隔离间隙，即相当于将加工台轨道和移动座的纵向轨道拼接起来，在拼接处存在一个隔断的隔离间隙，该隔离间隙不会影响到移动座跨越其上而运行到衔接的轨道上，同时一旦其中某个轨道上产生的震动则因隔离间隙的存在而不会传到至另外衔接的轨道上。

本实施例中刀夹530包括吸合座531、安装在吸合座531上可向两侧往复移动的开合气爪532及驱动开合气爪在吸合座上往复移动实现夹持或松开刀头的气爪驱动气缸(图中未示出)。开合气爪532为在吸合座531上左右相对设置的竖立夹条，两竖立夹条形成左右两侧由下至上宽度渐小的整体轮廓。此种特殊结构设计的开合气爪在顶端具有更小的宽度，从而适应主轴间距较小的场合，也使得主轴间的间距进一步缩小成为可能。

本实施例中龙门支架51包括两根竖立柱511，两根竖立柱511的底部通过螺栓分别固定在机床床身2两侧，两根竖立柱511的上部相应地设置有用于安装两根刀库导杆的导杆安装孔512，每个导杆安装孔向竖立柱的上方或前后向的侧方延伸出通槽513，竖立柱上511设有跨接通槽两侧的螺纹孔514，螺纹孔内装配螺杆可调整通槽的间距改变导杆安装孔的内径以锁紧刀库导杆；两根竖立柱511与两根刀库导杆525共同构成龙门结构。龙门支架51与机床龙门2分离固定安装在机床床身上且存在间距，从而保证刀库对机床龙门上的主轴横梁无任何影响，龙门支架与机床龙门在机床床身上共平面安装，从而能够保证龙门支架在现有机构的机床床身上即可实现安装，而且这种共平面安装也便于龙门支架快速、精准的安装。

龙门支架51与机床龙门的立柱21之间存在的间距还可以用于设置安装在机床龙门与龙门支架之间的隔离门61，隔离门61由一隔离驱动组件62驱动使得主轴加工工件时隔离门61关闭。隔离门61采用风琴式隔离门，隔离驱动组件包括驱动电机，由驱动电机驱动风琴式隔离门上下运动。在其他实施例中隔离门可以采用上下抽拉式隔离门配合滑轨及驱动气缸，但需要提供大的抽拉空间。

进入换刀工序时，控制纵向工作台运行至机床的前方为换刀工序提供操作空间。控制隔离门开启，原本位于机床尾部的移动座开始向前滑动，位于矩阵刀库下方时，换刀机构的竖向滑台被驱动向上升起并夹取刀库内刀头安装座上的刀头，此时8个刀夹中有4个刀夹夹取了刀头，另外4个刀夹为空闲状态，然后竖向滑台被驱动下降，移动座被驱动穿过机床龙门到达主轴下方，此时主轴可以主动下降或者换刀机构驱动竖向滑台上升，使得4个空闲刀夹分别对应夹取4个主轴上的旧刀头，然后主轴横向移动一个刀位距离即可对准刀夹上新刀头，然后主轴与刀夹相对运动，将新刀头更换至主轴上，然后保持竖向滑台是处于下降位置，移动座被驱动返回至机床龙门后方，隔离门再次关闭，移动座运行矩阵刀库下方，换刀机构驱动竖向滑台上升，将刀夹夹取的旧刀头插入至刀库内空闲的刀头安装座内，然后竖向滑台至下降状态，移动座返回至机床尾部，完成一次换刀工序。此时主轴已经在机床龙门前方正常加工，事实上机床安装到车间后整体还会加装一个保护罩，防止人员进入到机床的加工区域内受伤，此时隔离门会结合保护罩将机床龙门前方的主轴加工区域与机床龙门后方的刀具及换刀机构完全隔离开，能够有效的防止废屑或废液溅到刀库或换刀机构上。

另外，虽然本实施例中刀夹与刀库中的刀头安装座在纵向上能够一一对齐，可以不需要在横向上进行位置调整，但是为了增加换刀的效率，以适应“对应同一主轴的空闲刀头安装座和夹持了新刀头的刀头安装座并非左右一致”的情况，例如第一主轴对应的左边刀头安装座是空闲的而右边刀头安装座是新刀头，而第二个主轴对应的左边刀头安装座是新刀头而右边的刀头安装座是空闲的，此时需要使换刀机构上的刀夹相对于刀库内的刀头安装座在横向上能够相对调整。因此，本实施例中又增加能够使刀夹相对刀库左右横移实现刀夹在左右方向上选择刀头安装座的第一横向驱动组件。可以理解的是，换刀机构既可以是第一竖向驱动组件和第一横向驱动组件组合为一体的机构，例如第一竖向驱动组件和第一横向驱动组件均设置在移动座上，也可以是第一竖向驱动组件与第一横向驱动组件分离的机构，例如第一竖向驱动组件设置在移动座上，而第一横向驱动组件设置在龙门支架上。第一横向驱动组件只是对刀库内的刀头安装座的左右位置进行调整，移动座、第一竖向驱动组件及刀夹组方构成了换刀机构的取换刀机械手。取换刀机械手与刀头安装座左右调整机构属于结构分离，但功能上是一个统一的整体。

本实施例中矩阵刀库具有特殊的设计结构，该矩阵刀库52具有一用于安装刀头安装座521的安装板522，刀头安装座521安装在安装板522的下表面，安装板较为平整的板面能够使刀头安装座更加便于形成矩阵布局，另外，为了增加刀库容量，本实施例中的矩阵刀库以每个主轴分别对应的该排刀头安装座为基准沿机床前后方向上扩展为两排以上按矩阵排列的刀头安装座，即一个主轴对应2个刀头安装座，该两个刀头安装座成为一排，4个主轴则形成了8个刀头安装座作为一排，经过纵向扩展后，4个主轴可以对应N排刀头安装座，共计8×N个刀头安装座，N是大于等于2的自然数。安装板上设有凸台，具体在本实施例中安装板522两端设有向上延伸的凸台523；第一横向驱动组件包括第一横向驱动器524及两根平行设置的刀库导杆525，第一横向驱动器524安装在安装板522上且位于两根刀库导杆525之间，更加有利于使整个安装板在运行时保持平衡，安装板522两端的凸台523分别设有用于套设两根刀库导杆525的第一滑孔，使用简单的两根刀库导杆既能够作为横向移动的轨道又能够作为龙门支架的横梁，简化结构、降低成本，安装板522上对应第一横向驱动器524的一端凸台上位于两第一滑孔之间设有与第一横向驱动器输出轴对应的第一驱动孔526，第一横向驱动器524驱动矩阵刀库在两根刀库导杆525上滑动。当然在其他实施例中凸台也可以设置在安装板的下方，两根刀库导杆和两个凸台围成刀头安装座的设置区域，甚至在其他实施例中凸台可以只设置一个，位于安装板中间的上表面，也能够实现上述效果。所谓驱动器，是本领域技术人员可以根据实际需要而选择的驱动气缸配合连接件或驱动电机配合丝杠组件，因此，本实施例中不再赘述驱动器的具体结构。刀库中的刀头安装座可以在横向上移动，相对于刀夹能够调整横向上的位置，从而适应刀库内刀头安装座新刀头、旧刀头、空闲安装座并未整齐设置的情况，也使得刀库内刀头安装座在横向上扩展成为可能进一步增加刀库容量。

通过对本实施例的结构及原理的描述，可以看出，本实施例中的定梁式龙门多主轴机床，适应于主轴为两个、三个、四个等甚至更多个主轴，刀库与换刀机构一上一下分离独立的设计，刀库对机床龙门的主轴横梁不产生任何影响，换刀机构设置在机床床身上，运行更加平稳，且对机床龙门也不产生任何影响，换刀机构能够与纵向加工台共轨使用，使得机床床身具有足够的空间提供给换刀机构使用。刀库位于机床龙门后方，相对而言，远离了主轴，也远离了主轴加工的工作区域，刀库进一步位于机床龙门后方的上部，远离了加工台，相比于刀库置于机床龙门下方的现有技术方案而言，能够有效的防止污染侵入刀库，后置的刀库及各种形式的刀库矩阵方式，使得刀库容量大增，能克服现有技术刀库容量不足的效果。龙门支架独立设计，更有利于在龙门支架与龙门之间设立隔离门，进一步避免刀头被污染。换刀机构设置于机床床身，即便换刀机构如何快速运转都不会影响到机床龙门上的主轴加工，因此，换刀机构可以快速移动，配合远离主轴和加工台的刀库，仍能够获得快速换刀的效果。

实施例2：

本实施例是在上述实施例1中做出了改进，具体是：矩阵刀库中多个刀头安装座排列方式为：刀头安装座沿左右方向排列，且每个主轴对应两个以上刀头安装座形成排式刀库；刀夹组中的刀夹沿左右方向排列且每两个刀夹对应一个主轴；换刀驱动模组包括用于提供驱动使刀夹相对刀库左右横移实现刀夹在左右方向上选择刀头安装座的第一横向驱动组件及用于提供驱动使刀夹相对刀头安装座或主轴上下运动实现刀夹插拔刀头的第一竖向驱动组件。

本实施例中并不必须要求如实施例1中那样两相邻刀夹间距和两相邻刀头安装座的间距相等，每个主轴可以对应3个、4个或者更多个横向成排的刀头安装座，因此，第一横向驱动组件是必须使用到的部分，从而保证刀夹能够在横向上相对刀库的刀头安装座调整位置夹取刀头。

本实施例中，第一横向驱动组件包括第一横向滑轨、安装在第一横向滑轨上的第一横向滑台及驱动第一横向滑台在横向滑轨上移动的第一横向驱动器，第一横向滑轨及第一横向驱动器设置在龙门支架上，刀库设置在第一横向滑台上，即参考上述实施例1中的第一横向驱动组件结构。基于上述实施例1，本实施例中驱动刀库横向移动的机构作为第一横向驱动组件，使刀夹与刀库在横向上相对移动，即刀夹横向不动，刀具横向移动。

当然，在其他实施例中，可以是刀库横向不动、刀夹横向移动的设计。例如，第一横向驱动组件包括第一横向滑轨、安装在第一横向滑轨上的第一横向滑台及驱动第一横向滑台在横向滑轨上移动的第一横向驱动器，第一横向滑轨及第一横向驱动器设置在移动座上，移动座通过第一横向滑台承载刀夹。

本实施例中定梁式龙门多主轴机床的其他结构部件可采用上述实施例1中的结构，在此不再赘述。

实施例3：

相比上述实施例1，本实施例对刀库中刀头安装座的排列方式及刀夹组中的刀夹排列方式做出了改变。如图7、图8所示。

矩阵刀库中多个刀头安装座521排列方式为：刀头安装座521沿前后方向排列，且每个主轴3至少对应一列刀头安装座521，每列刀头安装座521的数量为2个以上形成列式刀库，例如4个主轴，则至少对应4列刀头安装座(每个实施例中均定义为：横向成排、纵向成列)；刀夹组中每两个刀夹530分别前后成列对应一个主轴3；如果4个主轴刚好对应4列刀头安装座，每列刀头安装座的数量可以纵向增加，则换刀驱动模组只需具有用于提供驱动使刀夹相对刀头安装座或主轴上下运动实现刀夹插拔刀头的第一竖向驱动组件即可，如实施例1中的第一竖向驱动组件。

显然，本实施例中需要最大化的扩展刀库数量，因此，以每个主轴3分别对应的该列刀头安装座521为基准沿机床左右方向上扩展为两列以上按矩阵排列的刀头安装座。例如本实施例的图7中显示了16列刀头安装座，则4个主轴中，每个主轴对应4列刀头安装座，由于在横向上扩展了刀头安装座，因此换刀驱动模组还需要包括提供驱动使刀夹相对刀库左右横移实现刀夹在左右方向上选择刀头安装座的第一横向驱动组件。而该第一横向驱动组件仍然可以使用实施例1中的第一横向驱动组件。

当然，在其他实施例中，可以是刀库横向不动、刀夹横向移动的设计。例如，第一横向驱动组件包括第一横向滑轨、安装在第一横向滑轨上的第一横向滑台及驱动第一横向滑台在横向滑轨上移动的第一横向驱动器，第一横向滑轨及第一横向驱动器设置在移动座上，移动座通过第一横向滑台承载刀夹。

本实施例中颠覆以往横向扩展刀夹的方式，采用纵向扩展刀夹的方案，移动换刀机构在机床床身上可以平稳快速运行，因此可增加移动换刀机构的运行频率，而适当减少机构横向的移动，尤其是对主轴换刀时，主轴可以不用横移，减少功率损耗。由刀库取下刀头时，换刀机构使其中一列上的两个刀夹中的其中一个刀夹夹取刀头，另一个刀夹空闲，然后刀夹下降，移动座穿过机床龙门至主轴下方，空闲的刀夹取下主轴上的旧刀头，移动座向前或向后移动一个刀位距离即可将新刀头与主轴对准，将新刀头安装到主轴上，减少了主轴的移动。

由于采用纵向扩展刀夹的方式，其换刀时亦为纵向移动，避免了主轴或刀夹横向上的移动，因此，两相邻主轴间的距离可以进一步缩小，以适应更小物件的加工。

为了进一步提升换刀速度，在其他实施例中每个主轴对应的两个刀夹分成前后两组，前组刀夹和后组刀夹分别由两个独立的第一竖向驱动组件驱动。例如，前排4个刀夹作为一组由一个独立的第一竖向驱动组件驱动上下运动，后排的4个刀夹作为另一组由另一个独立的第一竖向驱动组件驱动上下运动，取刀换刀所需要的空间会减半，刀库内的刀头安装座间距可以进一步减小，主轴间的间距也可以进一步减小，并有利于扩展刀库容量。

本实施例中定梁式龙门多主轴机床的其他结构部件可采用上述实施例1中的结构，在此不再赘述。

实施例4：

本实用新型实施例提供一种定梁式龙门多主轴机床，结合图9所示，包括：机床床身1，在机床床身1上设置定梁式机床龙门2，机床龙门2的前侧安装有可沿机床左右方向及上下方向移动的多主轴(图中未示出)，此处所谓多主轴是指主轴数量大于一个，即两个以上的主轴称为多主轴，本实施例中主轴数量为4个，通过主轴横向滑台、主轴竖向滑台、主轴横向驱动电机、主轴纵向驱动电机，配合丝杆组件及滑轨组件的驱动，实现4个主轴能够在机床龙门前侧左右方向及上下方向的移动，主轴的下方安装用于加工的刀头，丝杠组件与滑轨组件属于本领域技术人员根据现有技术可以实现的结构，此处对其具体结构不再赘述。机床龙门2下方设置可沿机床前后方向滑动的纵向加工台4，机床床身上1设置有纵向滑轨安装台41，纵向滑轨安装台41与机床床身1一体成型为纵向加工台的滑动提供稳定的活动空间，纵向滑轨安装台凸出于机床床身，使得纵向加工台和移动座的水平高度相对床身有所升高，可使刀头或刀夹减小沾染污染物，纵向加工台4所需要使用的滑轨则安装在该纵向滑轨安装台上。

本实施例中的机床还包括用于定梁式龙门多主轴机床的刀库装置。该用于定梁式龙门多主轴机床的刀库装置包括：刀库支架、矩阵刀库52、刀夹组53，换刀机构54及纵向轨道55。相对于上述实施例1，本实施例中做出较大改动的是：刀库支架为用于安装在机床龙门上且相对机床龙门向后伸出的延伸架50。

矩阵刀库52安装于机床龙门的后侧上部，一般可以采用固定架对矩阵刀库进行固定，使矩阵刀库稳定的固定在机床龙门上，本实施例中刀库通过一相对机床龙门向后伸出的延伸架50固定在机床龙门后侧上部。

本实施例中为了使机床龙门前后两侧结构匀称，增强稳定性，刀库通过相对机床龙门向后伸出的延伸架50固定在机床龙门后侧上部，延伸架能够保证刀库与机床龙门存在前后方向的间距，在延伸架50上相应地设置有用于安装两根刀库导杆的导杆安装孔512；延伸架可以是金属支架，也可以是与龙门机床一体成型压铸的突出安装台。延伸架相对机床龙门向后伸出形成一个突出的安装台，刀库安装在延伸架后使得刀库的安装板的前壁与机床龙门的后壁之间存在前后方向的间距，这个间距便能够形成一个空间，使得在这个空间内安装隔离门成为现实。延伸架使刀库进一步远离机床龙门，从而最大限度的减小刀库对机床龙门上的主轴横梁的影响。

在机床龙门后侧位于机床龙门与刀库之间的间距处(即上段提及的空间)设置有隔离门61，隔离门61由一隔离驱动组件62驱动使得主轴加工工件时隔离门61关闭。隔离门61采用风琴式隔离门，隔离驱动组件包括驱动电机，由驱动电机驱动风琴式隔离门上下运动。在其他实施例中隔离门可以采用上下抽拉式隔离门配合滑轨及驱动气缸，但需要提供大的抽拉空间。

通过对本实施例的结构及原理的描述，可以看出，本实施例中的定梁式龙门多主轴机床，适应于主轴为两个、三个、四个等甚至更多个主轴，刀库与换刀机构的取换刀机械手一上一下分离独立的设计，刀库对机床龙门的主轴横梁产生的影响被降至最低，换刀机构的取换刀机械手设置在机床床身上，运行更加平稳，且对机床龙门也不产生任何影响，换刀机构的移动座能够与纵向加工台共轨使用，使得机床床身具有足够的空间提供给换刀机构使用。刀库位于机床龙门后方，相对而言，远离了主轴，也远离了主轴加工的工作区域，刀库进一步位于机床龙门后方的上部，远离了加工台，相比于刀库置于机床龙门下方的现有技术方案而言，能够有效的防止污染侵入刀库。换刀机构的移动座设置于机床床身，即便换刀机构如何快速运转都不会影响到机床龙门上的主轴加工，因此，换刀机构的移动座可以快速移动，配合远离主轴和加工台的刀库，仍能够获得快速换刀的效果。

可以理解的是，在将刀库支架由独立龙门支架变为延伸架后，矩阵刀库内刀头安装座的形式仍然可以参照上述实施例2进行设计。而对于刀库装置中的其他结构部件则根据实际需要可以参考实施例1或实施例2中实施。

实施例5：

相比上述实施例4，本实施例对刀库中刀头安装座的排列方式及刀夹组中的刀夹排列方式做出了改变。如图10所示。

矩阵刀库中多个刀头安装座521排列方式为：刀头安装座521沿前后方向排列，且每个主轴至少对应一列刀头安装座521，每列刀头安装座521的数量为2个以上形成列式刀库，例如4个主轴，则至少对应4列刀头安装座(每个实施例中均定义为：横向成排、纵向成列)；刀夹组中每两个刀夹分别前后成列对应一个主轴；如果4个主轴刚好对应4列刀头安装座，每列刀头安装座的数量可以纵向增加，则换刀驱动模组只需具有用于提供驱动使刀夹相对刀头安装座或主轴上下运动实现刀夹插拔刀头的第一竖向驱动组件即可，如实施例1中的第一竖向驱动组件。

与实施例3中的刀夹排列相似，本实施例中需要最大化的扩展刀库数量，因此，以每个主轴分别对应的该列刀头安装座521为基准沿机床左右方向上扩展为两列以上按矩阵排列的刀头安装座。例如本实施例的图10中显示了16列刀头安装座，则4个主轴中，每个主轴对应4列刀头安装座，由于在横向上扩展了刀头安装座，因此换刀驱动模组还需要包括提供驱动使刀夹相对刀库左右横移实现刀夹在左右方向上选择刀头安装座的第一横向驱动组件。而该第一横向驱动组件仍然可以使用实施例4中的第一横向驱动组件。

与上述实施例3中的刀夹组结构相似，本实施例中颠覆以往横向扩展刀夹的方式，采用纵向扩展刀夹的方案，移动换刀机构在机床床身上可以平稳快速运行，因此可增加移动换刀机构的运行频率，而适当减少机构横向的移动，尤其是对主轴换刀时，主轴可以不用横移，减少功率损耗。由刀库取下刀头时，换刀机构使其中一列上的两个刀夹中的其中一个刀夹夹取刀头，另一个刀夹空闲，然后刀夹下降，移动座穿过机床龙门至主轴下方，空闲的刀夹取下主轴上的旧刀头，移动座向前或向后移动一个刀位距离即可将新刀头与主轴对准，将新刀头安装到主轴上，减少了主轴的移动。

由于采用纵向扩展刀夹的方式，其换刀时亦为纵向移动，避免了主轴或刀夹横向上的移动，因此，两相邻主轴间的距离可以进一步缩小，以适应更小物件的加工。

为了进一步提升换刀速度，在其他实施例中每个主轴对应的两个刀夹分成前后两组，前组刀夹和后组刀夹分别由两个独立的第一竖向驱动组件驱动。例如，前排4个刀夹作为一组由一个独立的第一竖向驱动组件驱动上下运动，后排的4个刀夹作为另一组由另一个独立的第一竖向驱动组件驱动上下运动，取刀换刀所需要的空间会减半，刀库内的刀头安装座间距可以进一步减小，主轴间的间距也可以进一步减小，并有利于扩展刀库容量。

本实施例中定梁式龙门多主轴机床的其他结构部件可采用上述实施例4中的结构，在此不再赘述。

实施例6：

本实施例基于上述实施例1中的定梁式龙门多主轴机床，该机床的每个主轴对应一个刀夹，而提供一种用于定梁式龙门多主轴机床的换刀方法，包括如下步骤。

步骤101：控制加工台运行至机床床身的前端位置以为换刀机构提供换刀空间。

本步骤为换刀准备工作，此时隔离门处于关闭状态，主轴已停止加工，换刀机构可以是位于机床尾部，也可以在此之前运行到刀库下方做好准备，通常选择隔离门打开后再将换刀机构运行至主轴下方，有利于避免沾染污染物。

步骤102：控制换刀机构或主轴使刀夹组位于主轴的下方后再靠近主轴并夹持取下主轴上的旧刀头，换刀机构使刀夹组运行至机床龙门后方的矩阵刀库下方。

本步骤之前隔离门已处于开启状态，换刀机构的刀夹处于空闲状态，换到机构直接运行至主轴下，由于主轴可上下运动，换刀机构也可以上下运动，因此，可以选择换刀机构上升，或者主轴下降的方式，使刀夹靠近主轴的旧刀头，并控制开合气爪收紧将主轴上的旧刀头取下。然后刀夹处于下降状态，夹持着旧刀头穿过机床龙门，运行至机床龙门后方的矩阵刀库下。本步骤的取刀动作完成。

步骤103：控制换刀机构使刀夹组位于矩阵刀库下方对准空闲的刀头安装座，使刀夹组靠近矩阵刀库并将旧刀头插入到该空闲的刀头安装座内后松开刀夹，控制换刀机构使刀夹组对准矩阵刀库内新刀头所在的刀头安装座位置处，并夹持取下该新刀头。

本步骤中对于更换旧刀头寻找对准空闲的刀头安装座时，移动换刀机构只需在纵向上运行至特定位置，然后驱动刀夹上升即可使旧刀头安装刀空闲刀头安装座内，然后换刀机构纵向移动都能获得新刀头，或者换刀机构控制刀夹横向移动或控制刀库横向移动都可以获得刀新刀头。本步骤是将旧刀头放入刀库，从刀库取出新刀头的步骤。

步骤104：控制换刀机构使刀夹组穿过机床龙门运行至主轴下方，控制换刀机构或主轴使刀夹组对准主轴并使刀夹组靠近主轴将新刀头插入到主轴上，控制移动换刀机构使刀夹组返回至机床龙门后方。

本步骤中换刀机构将刀夹上的新刀头安装至主轴时，由于主轴本身可以横向移动，因此在横向上的刀头与主轴的对位则依靠主轴实现，从而提升换刀效率。

本实施例中的换刀方法适用于一主轴对应一刀夹的机床，在一主轴一刀夹的硬件基础上，本实施例中的换刀方法以换刀机构为运动核心，先纵向配合竖向(取下旧刀头)、再纵向配合竖向(旧刀头换新刀头)、最后纵向配合竖向(安装新刀头)三个动作行程即可完成一次换刀工序，简单而高效。

实施例7：

本实施例基于上述实施例1中的定梁式龙门多主轴机床，每个主轴对应两个刀夹，而提供一种用于定梁式龙门多主轴机床的换刀方法包括如下步骤。

步骤201：控制加工台运行至机床床身的前端位置以为换刀机构提供换刀空间。

本步骤为换刀准备工作，此时隔离门处于关闭状态，主轴仍可以保持加工，换刀机构可以是位于机床尾部，也可以在此之前运行到刀库下方，通常选择隔离门打开后再将换刀机构运行至刀库下方，有利于避免沾染污染物。

步骤202：控制换刀机构使刀夹组的其中一组刀夹由矩阵刀库取下新刀头，另一组刀夹空闲。

对于刀库横向不动、刀夹横向不动、刀夹间距与刀头安装座间距相等的情况，换刀机构直接控制刀夹上升取下新刀头即可。

对于刀夹不动、刀库可横向移动的情况，可以控制刀库横向移动，使刀夹与新刀头对准后，刀夹上升取下该新刀头后下降。

在其他实施例中在步骤201之后，也可以选择控制换刀机构使刀夹组运行至主轴下方，并使其中一组刀夹取下主轴上的旧刀头，然后再去刀库放置旧刀头、取下刀库的新刀头安装到主轴上。这一过程则出现换刀机构在刀库中插入旧刀头再取下新刀头的步骤，换刀机构再刀库中插入旧刀头后，空闲刀夹运动至对应的新刀头的刀位过程中采用抛物线运动轨迹。空闲刀夹先向斜下方移动，再向斜上方移动，过程中的轨迹均为弧线，从而形成抛物线轨迹，此空闲刀夹的轨迹称之为蛙跳式换刀方法，能够保证刀夹在移动过程中无需停顿，一步到位地夹取到新刀头。

步骤203：控制换刀机构使刀夹组穿过机床龙门运行至主轴下方，控制换刀机构或主轴使刀夹组中空闲的一组刀夹对准主轴，使该空闲的一组刀夹靠近主轴并夹持主轴上的旧刀头并取下主轴上的旧刀头，控制换刀机构或主轴使夹持了新刀头的刀夹对准主轴并将新刀头安装至主轴上。

本步骤中换刀机构用空闲刀夹取下主轴上的旧刀头时，由于主轴本身可以横向移动，因此在横向上的空闲刀夹与主轴的对位则依靠主轴实现，从而提升换刀效率。

主轴在被取下旧刀头后，运动至换刀机构的新刀头所在刀夹位置处的过程中采用抛物线运动轨迹，即采用蛙跳式换刀方法，主轴向斜上方移动，然后再向斜下方移动，过程中均为弧线，从而行程一个抛物线轨迹，这种蛙跳式换刀方法，可以保证主轴在移动过程中无需停留，一步到位的更换好新刀头。

对于纵向排列的刀夹，则主轴不动，换刀机构驱动刀夹纵向移动，使主轴与刀夹的新刀头对准，然后将新刀头插入主轴上。

步骤204：控制换刀机构使刀夹组穿过机床龙门返回至矩阵刀库下方，控制换刀机构使夹持了旧刀头的刀夹靠近矩阵刀库并将旧刀头插入矩阵道具内空闲的刀头安装座上。

本步骤中对于刀夹间距与刀头安装座间距相等的情况，两个刀头安装座中空闲和使用状态则是特定的，即刀库的刀头安装座中一列是新刀头相邻列则空闲，保证旧刀头能够直接被安装刀空闲刀头安装座上，无需横向对位，则整个换刀过程中只有主轴横向对位。

对于刀夹间距与刀头安装座间距不相等的情况，则可以控制刀库横向移动使刀夹与刀头安装座在横向对位。

本实施例的换刀方法适用于一主轴对应两刀夹的机床。刀库与换刀机构一上一下分离独立的设计，配合一主轴双刀夹的结构，其在换刀方法上纵向配合竖向(取新刀)，然后纵向配合竖向(取旧刀换新刀)即可。相比于上述实施例4中的换刀方法进一步又提升了效率。

以上对本实用新型实施例所提供的一种定梁式龙门多主轴机床及换刀方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想和方法，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (9)

1.用于定梁式龙门多主轴机床的刀库装置，其特征在于，包括：矩阵刀库、刀库支架、换刀机构及具有至少与主轴数量相等用于夹持刀头的刀夹的刀夹组，矩阵刀库安装于刀库支架上且位于定梁式龙门机床的机床龙门后方上部相对机床床身悬空，换刀机构包括提供承载平台以安装刀夹的移动座及提供驱动使移动座承载刀夹在主轴与刀库之间往复移动的第一纵向驱动组件，刀夹竖向不动，刀库左右横移及上下运动。

2.如权利要求1所述的用于定梁式龙门多主轴机床的刀库装置，其特征在于，龙门支架上设置有第一横向驱动组件，第一横向驱动组件包括第一横向滑轨、安装在第一横向滑轨上的第一横向滑台及驱动第一横向滑台在横向滑轨上移动的第一横向驱动器，第一横向滑轨及第一横向驱动器设置在刀库支架上，刀库设置在第一横向滑台上。

3.如权利要求1或2所述的用于定梁式龙门多主轴机床的刀库装置，其特征在于，还包括用于提供驱动使刀夹相对刀头安装座上下运动实现刀夹插拔刀头的第一竖向驱动组件，第一竖向驱动组件和第一横向驱动组件组合为一体的机构，第一竖向驱动组件包括第一竖向滑轨、第一竖向滑台及驱动第一竖向滑台在第一竖向滑轨上移动的第一竖向驱动器，第一竖向滑轨及第一竖向驱动器安装在龙门支架上，刀库设置在第一竖向滑台上。

4.如权利要求3所述的用于定梁式龙门多主轴机床的刀库装置，其特征在于，矩阵刀库具有一用于安装刀头安装座的安装板，刀头安装座安装在安装板的下表面，安装板上设有凸台；第一横向驱动组件包括第一横向驱动器及两根平行设置的刀库导杆，第一横向驱动器安装在安装板上且位于两根刀库导杆之间，安装板上的凸台分别设有用于套设两根刀库导杆的第一滑孔，安装板上对应第一横向驱动器的一端凸台上位于两第一滑孔之间设有与第一横向驱动器输出轴对应的第一驱动孔，第一横向驱动器驱动列式刀库在两根刀库导杆上滑动。

5.如权利要求1或2所述的用于定梁式龙门多主轴机床的刀库装置，其特征在于，刀库通过相对机床龙门向后伸出的延伸架固定在机床龙门后侧上部。

6.如权利要求4所述的用于定梁式龙门多主轴机床的刀库装置，其特征在于，刀库支架是与龙门机床一体成型压铸的突出安装台。

7.定梁式龙门多主轴机床，包括：机床床身，在机床床身上设置定梁式机床龙门，机床龙门的前侧安装有可沿机床左右方向和上下方向移动的多主轴，机床龙门下方设置可沿机床前后方向滑动的纵向加工台，其特征在于，还包括上述权利要求1至6中任意一项所述的用于定梁式龙门多主轴机床的刀库装置，主轴上下运动实现刀夹插拔刀头。

8.如权利要求7所述的定梁式龙门多主轴机床，其特征在于，还包括用于设置在机床龙门与矩阵刀库之间的隔离门，隔离门安装在机床龙门后方由一隔离驱动组件驱动使得主轴加工工件时隔离门关闭。

9.如权利要求7所述的定梁式龙门多主轴机床，其特征在于，隔离门采用风琴式隔离门，隔离驱动组件包括驱动电机，由驱动电机驱动风琴式隔离门上下运动。

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