CN218964785U - 一种刀库驱动装置以及cnc双工位五轴机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种刀库驱动装置以及CNC双工位五轴机，所述刀库驱动装置装于设备安装支架，用于CNC机床主轴自动换刀；所述刀库驱动装置设置于所述设备安装支架内，需要换刀时自所述设备安装支架内伸出，并在完成换刀后收回，使设备的整体结构更加紧凑，减小了所述CNC双工位双五轴机的整机体积和占地面积，节约了生产成本；所述CNC双工位五轴机还包括主轴驱动装置和工件夹持装置，所述工件夹持装置上设有两个所述工件夹具，可以同时放置两个待加工工件，所述主轴驱动装置驱动两个所述主轴，同时对两个工件进行雕铣加工，提高了生产效率。

Description

一种刀库驱动装置以及CNC双工位五轴机

技术领域

本实用新型涉及数控机床技术领域，具体涉及一种刀库驱动装置以及CNC双工位五轴机。

背景技术

数控机床是数字控制机床（Computernumerical control machine tools， CNC）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。其控制系统发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化设备。

在首饰行业中，对设备的体积和占地面积的要求较高，由于数控机床的结构复杂，通常，设备的体积较大，占地面积较大，而且，数控机床不能同时加工多件产品，使生产效率低下。

实用新型内容

有鉴于此，有必要提供一种整体结构更加紧凑、空间利用率高且能够同时加工多个工件的刀库驱动装置以及CNC双工位五轴机。

一种刀库驱动装置，安装于设备安装支架，用于CNC机床主轴自动换刀，包括刀库伸缩组件、刀库旋转组件和旋转式刀库，所述刀库旋转组件用于驱动所述旋转式刀库转动，所述刀库伸缩组件用于驱动所述旋转式刀库在换刀时自设备安装支架伸出，换刀完成后，所述旋转式刀库收缩至原位。

优选地，所述设备安装支架设于工作台上方，所述设备安装支架包括横梁和设于所述横梁两端的立柱，所述横梁和所述立柱具有预定的厚度，所述横梁、两个所述立柱和所述工作台围成一个空间，所述刀库驱动装置设于所述空间内，并悬挂于所述横梁上。

优选地，所述刀库伸缩组件包括伸缩滑轨、伸缩气缸和伸缩连接件，所述伸缩滑轨固设于所述横梁下方，所述伸缩气缸推动所述伸缩连接件沿所述伸缩滑轨移动，所述刀库旋转组件设于所述伸缩连接件上。

优选地，所述刀库旋转组件包括刀库旋转伺服电机和凸轮分割器，所述旋转式刀库设于所述凸轮分割器的输出端，所述刀库旋转伺服电机通过所述凸轮分割器驱动所述旋转式刀库旋转。

优选地，所述旋转式刀库呈方形，所述旋转式刀库的对角线的长度小于两侧所述立柱之间的距离，所述旋转式刀库的各侧边分别设有多个卡爪，相邻的所述卡爪之间的距离相等，所述卡爪上设置有加工刀具；所述刀库旋转组件驱动所述旋转式刀库转动，将各侧边的所述加工刀具切换至换刀工位。

优选地，所述设备安装支架的前侧面具有挡板，所述挡板上具有窗口，所述窗口用于所述刀库驱动装置的伸出，所述窗口设有活动挡板，所述窗口两侧设有挡板气缸，所述挡板气缸用于推动所述活动挡板，以实现所述窗口的开合；所述窗口上方设有多个刀具传感器，所述刀具传感器的个数和位置与所述旋转式刀库的一个侧边上安装的所述卡爪和所述加工刀具的个数和位置相对应，所述刀具传感器用于检测相应位置的所述卡爪上是否放置有所述加工刀具。

以及，一种CNC双工位五轴机，包括工作台和并列设于所述工作台上的如上所述的刀库驱动装置、以及主轴驱动装置，所述主轴驱动装置设于设备安装支架上，所述设备安装支架前方设有工件夹持装置；所述主轴驱动装置包括并列设置的两个主轴，所述工件夹持装置包括并列设置的两个工件夹具，两个所述主轴对应设置于两个所述工件夹具的上方，两个所述主轴分别加工夹持于两个所述工件夹具上的工件。

优选地，所述主轴驱动装置包括X轴模组、Y轴模组和两个并列设置的Z轴模组，所述设备安装支架包括横梁，所述X轴模组设于所述横梁上方，并与所述横梁的长度方向一致；所述Y轴模组滑动安装于所述X轴模组上，并与所述X轴模组垂直设置；两个所述Z轴模组滑动安装于所述Y轴模组的前端，并与所述Y轴模组垂直设置，两个所述Z轴模组分别设有一个所述主轴；所述主轴的顶端设有刀具安装座，所述刀具安装座上安装有加工刀具，两个所述主轴上的所述刀具安装座之间的距离为旋转式刀库上的卡爪之间距离的整数倍。

优选地，所述工件夹持装置包括A轴模组和两个C轴模组，所述A轴模组包括U型固定件、U型活动件、A轴伺服电机和A轴减速器，所述U型活动件设于所述U型固定件内，所述U型活动件的两端与所述U型固定件的两端分别活动连接，所述A轴减速器和所述A轴伺服电机依次设置于所述U型固定件的一端外侧，所述A轴伺服电机通过所述A轴减速器驱动所述U型活动件转动。

优选地，所述两个所述C轴模组并列设置于所述U型活动件的底边，所述C轴模组包括C轴伺服电机，所述工件夹具设于所述C轴伺服电机的输出端，所述C轴伺服电机用于驱动所述工件夹具转动；两个所述工件夹具之间的距离与两个所述主轴之间的距离相等。

上述刀库驱动装置以及CNC双工位五轴机中，所述刀库驱动装置设置于所述设备安装支架内，需要换刀时自所述设备安装支架内伸出，并在完成换刀后收回，使设备的整体结构更加紧凑，减小了所述CNC双工位双五轴机的整机体积和占地面积，节约了生产成本；同时，所述CNC双工位五轴机中的所述工件夹持装置上设有两个所述工件夹具，可以同时放置两个待加工工件，所述主轴驱动装置驱动两个所述主轴，同时对两个工件进行雕铣加工，提高了生产效率。本实用新型的产品结构简单，易于生产，成本低廉，便于推广。

附图说明

图1是本实用新型实施例刀库驱动装置的结构示意图。

图2是本实用新型实施例CNC双工位五轴机的结构示意图。

图3是本实用新型实施例CNC双工位五轴机的主轴驱动装置的结构示意图。

图4是本实用新型实施例CNC双工位五轴机的工件夹持装置的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例和附图对本实用新型进行详细说明。

请参阅图1，示出本实用新型的实施例提供的一种刀库驱动装置20，安装于设备安装支架12，用于CNC机床主轴自动换刀，包括刀库伸缩组件、刀库旋转组件和旋转式刀库26，所述刀库旋转组件用于驱动所述旋转式刀库26转动，所述刀库伸缩组件用于驱动所述旋转式刀库26在换刀时自所述设备安装支架12伸出，换刀完成后，所述旋转式刀库26收缩至原位。

优选地，所述设备安装支架12设于工作台10上方，优选地，所述设备安装支架12包括横梁和设于所述横梁两端的立柱，所述横梁和所述立柱具有预定的厚度，所述横梁、两个所述立柱和所述工作台10围成一个空间，所述刀库驱动装置20设于所述空间内，并悬挂于所述横梁上。

具体地，所述刀库驱动装置20设置于所述设备安装支架12下方，使所述双工位双五轴机的整机结构更加紧凑，减小了设备的占用空间。

优选地，所述刀库驱动装置20还包括刀库伸缩组件和刀库旋转组件，所述刀库伸缩组件包括伸缩滑轨21、伸缩气缸22和伸缩连接件23，所述伸缩滑轨21固设于所述横梁下方，所述伸缩气缸22推动所述伸缩连接件23沿所述伸缩滑轨21移动，所述刀库旋转组件设于所述伸缩连接件23上。所述刀库旋转组件包括刀库旋转伺服电机24和凸轮分割器25，所述旋转式刀库26设于所述凸轮分割器25的输出端，所述刀库旋转伺服电机24通过所述凸轮分割器25驱动所述旋转式刀库26旋转。所述旋转式刀库26呈方形，所述旋转式刀库26的对角线的长度小于两侧所述立柱之间的距离，所述旋转式刀库26的各侧边分别设有多个卡爪261，相邻的所述卡爪261之间的距离相等，所述卡爪261上设置有加工刀具262；所述刀库旋转组件驱动所述旋转式刀库26转动，将各侧边的所述加工刀具262切换至换刀工位。所述设备安装支架12的前侧面具有挡板，所述挡板上具有窗口，所述窗口用于所述刀库驱动装置20的伸出，所述窗口设有活动挡板，所述窗口两侧设有挡板气缸，所述挡板气缸用于推动所述活动挡板，以实现所述窗口的开合；所述窗口上方设有多个刀具传感器，所述刀具传感器的个数和位置与所述旋转式刀库26的一个侧边上安装的所述卡爪261和所述加工刀具262的个数和位置相对应，所述刀具传感器用于检测相应位置的所述卡爪261上是否放置有所述加工刀具262

具体地，加工工件时，所述刀库驱动装置20收缩至所述设备安装支架12内，所述设备安装支架12前端的所述活动挡板闭合，防止加工工件的粉尘落入所述刀库驱动装置20。

需要换刀时，所述挡板气缸推动所述活动挡板，使所述设备安装支架12前端的所述窗口打开，所述刀库伸缩组件和所述刀库旋转组件使所述旋转式刀库26旋转并由所述窗口伸出。

首先根据旋转式刀库26外侧边的加工刀具262的安装情况确定所述旋转式刀库26是否需要旋转，当所述旋转式刀库26需要旋转时，所述旋转式刀库26的旋转和伸出的步骤可以同时进行，也可以分步完成。即，当所述旋转式刀库26不需要旋转时，所述刀库伸缩组件驱动所述旋转式刀库26自所述窗口伸出；当所述旋转式刀库26需要旋转时，在设备安装支架12内部，所述刀库旋转组件先驱动所述旋转式刀库26旋转至所需位置，然后再由所述刀库伸缩组件驱动所述旋转式刀库26伸出；或者，在所述刀库伸缩组件驱动所述旋转式刀库26伸出的同时，所述刀库旋转组件驱动所述旋转式刀库26旋转至所需位置。前述两种伸缩并旋转的工作模式中，后者更加节省操作时间。

以及，请参阅图2、图3和图4，示出一种CNC双工位五轴机100，包括工作台10和并列设于所述工作台10上的如上所述的刀库驱动装置20、以及主轴驱动装置30，所述主轴驱动装置30设于设备安装支架12上，所述设备安装支架12前方设有工件夹持装置40；所述主轴驱动装置30包括并列设置的两个主轴，所述工件夹持装置40包括并列设置的两个工件夹具43，两个所述主轴对应设置于两个所述工件夹具43的上方，两个所述主轴分别加工夹持于两个所述工件夹具43上的工件。

优选地，所述主轴驱动装置30包括X轴模组31、Y轴模组32和两个并列设置的Z轴模组33，所述X轴模组31设于所述横梁上方，并与所述横梁的长度方向一致；所述Y轴模组32滑动安装于所述X轴模组31上，并与所述X轴模组31垂直设置；两个所述Z轴模组33滑动安装于所述Y轴模组32的前端，并与所述Y轴模组32垂直设置，两个所述Z轴模组33分别设有一个所述主轴。

具体地，所述X轴模组31带动所述主轴在水平方向上左右移动，所述Y轴模组32带动所述主轴在水平方向上前后移动，所述Z轴模组33带动所述主轴在竖直方向上上下移动。所述X轴模组31、所述Y轴模组32和所述Z轴模组33之间两两相互垂直设置，以驱动所述主轴移动至加工空间内的任意位置。

具体地，在本实施例中，所述X轴模组31包括X轴伺服电机、X轴滚珠丝杆和X轴活动件，所述X轴滚珠丝杆两侧分别设有一个X轴滑轨，所述X轴滚珠丝杆和两个所述X轴滑轨固定安装于所述设备支架的所述横梁上方，所述X轴伺服电机驱动所述X轴活动件在所述X轴滚珠丝杆的作用下沿所述X轴滑轨上在水平方向上左右移动。

所述Y轴模组32包括Y轴伺服电机、Y轴滚珠丝杆和Y轴活动件，所述Y轴滚珠丝杆两侧分别设有一个Y轴滑轨，所述Y轴滚珠丝杆和两个所述Y轴滑轨固定安装于所述X轴活动件上，所述Y轴伺服电机驱动所述Y轴活动件在所述Y轴滚珠丝杆的作用下沿所述Y轴滑轨上在水平方向上前后移动。

两个所述Z轴模组33并列安装于所述Y轴活动件上，每个所述Z轴模组33分别包括一个Z轴伺服电机、一个Z轴滚珠丝杆和一个Z轴活动件，每个所述Z轴滚珠丝杆两侧分别设有一个Z轴滑轨，所述Z轴滚珠丝杆和所述Z轴滑轨固定安装于所述Y轴活动件的前端，所述Z轴伺服电机驱动所述Z轴活动件在所述Z轴滚珠丝杆的作用下沿所述Z轴滑轨上在竖直方向上上下移动。

两个所述Z轴活动件上分别安装有一个所述主轴，所述主轴在所述X轴模组31、所述Y轴模组32和所述Z轴模组33的带动下移动。在本实施例中，两个所述主轴同步移动，以实现双工位同步雕铣加工。

优选地，所述主轴的顶端设有刀具安装座，所述刀具安装座上安装有加工刀具262，两个所述主轴上的所述刀具安装座之间的距离为所述卡爪261之间距离的整数倍。

具体地，在本实施例中，所述旋转式刀库26呈正方形，所述旋转式刀库26的每个侧边安装有6个所述卡爪261，所述每个卡爪261之间的距离相等。换刀时，两个所述主轴同时换刀，对应换取6个所述卡爪261之中的两个所述卡爪261上的所述加工刀具262。

例如，6个所述卡爪261依次编号为1、2、3、4、5、6，其中，编号1、4的所述卡爪261为第一组，编号2、5的所述卡爪261为第二组，编号3、6的所述卡爪261为第三组，两个所述主轴之间的距离与同一组内的两个所述卡爪261之间的距离相等，使两个所述主轴能够同时对应更换同一组内的两个所述卡爪261上的所述加工刀具262。

同理，在另一实施例中，所述旋转式刀库26的每个侧边安装有8个所述卡爪261，8个所述卡爪261依次编号为1、2、3、4、5、6、7、8，可以按照不同的需求进行分组。例如，分组方式一：编号1、3的所述卡爪261为第一组，编号2、4的所述卡爪261为第二组，编号5、7的所述卡爪261为第三组，编号6、8的所述卡爪261为第四组；分组方式二：编号1、5的所述卡爪261为第一组，编号2、6的所述卡爪261为第二组，编号3、7的所述卡爪261为第三组，编号4、8的所述卡爪261为第四组；不同的分组方式中，只要满足同一组内的两个所述卡爪261之间的距离与两个所述主轴之间的距离相等即可。

具体地，两个所述主轴之间的距离是相邻两个所述卡爪261之间的距离的整数倍，将与所述主轴之间的距离相等的两个所述卡爪261定义为同一组，换刀时，两个所述主轴对应更换同一组内的两个所述卡爪261上的加工刀具262即可。

具体地，所述旋转式刀库26上，至少有一组所述卡爪261上不放置所述加工刀具262，在所述主轴换刀时，先将所述主轴上的加工刀具262放置于空置的所述卡爪261上，再移动至所需更换的加工刀具262的所述卡爪261位置处，夹取相应的所述加工刀具262，以完成整个换刀工序。

具体地，在本实施例中，所述旋转式刀库26优选为方形，所述旋转式刀库26的同一个侧边上设置有多个所述卡爪261，两个所述主轴平行设置，同一侧边上的所述卡爪261也平行设置，使两个所述主轴能够同时换刀，缩短了换刀时长，提高了生产效率。

优选地，所述工件夹持装置40包括A轴模组和两个C轴模组42，所述A轴模组41包括U型固定件、U型活动件、A轴伺服电机和A轴减速器，所述U型活动件设于所述U型固定件内，所述U型活动件的两端与所述U型固定件的两端分别活动连接，所述A轴减速器和所述A轴伺服电机依次设置于所述U型固定件的一端外侧，所述A轴伺服电机通过所述A轴减速器驱动所述U型活动件转动。两个所述C轴模组42并列设置于所述U型活动件的底边，所述C轴模组42包括C轴伺服电机，所述工件夹具43设于所述C轴伺服电机的输出端，所述C轴伺服电机用于驱动所述工件夹具43转动；两个所述工件夹具43之间的距离与两个所述主轴之间的距离相等。

具体地，所述U型活动件的底边的一侧设有两个对刀仪44，两个所述对刀仪44之间的距离与两个所述工件夹具43之间的距离相等，两个所述对刀仪44用于调整两个主轴上的所述加工刀具262，以便于在加工工件时，实现两个所述主轴上的两个所述加工刀具262对两个所述工件夹具43上的待加工工件进行同步加工，即两个加工工位能够同时同步进行雕铣加工。

具体地，在本实施例中，在加工工件时，所述刀库驱动装置20收缩至所述设备安装支架12内，所述活动挡板遮挡所述设备安装支架12前侧壁的所述窗口，防止加工时产生的粉尘进入。待加工工件夹持于所述工件夹具43上，所述A轴模组41带动所述工件夹具43以X轴向为轴转动，所述C轴模组42带动所述工件夹具43以Z轴向为轴转动，所述X轴模组31、所述Y轴模组32和所述Z轴模组33带动所述主轴移动至待加工工件处，所述主轴驱动所述加工刀具262对待加工工件进行雕铣加工。

在需要更换所述加工刀具262时，所述A轴模组41和所述C轴模组42回到原位，所述挡板气缸推动所述活动挡板，打开所述设备安装支架12前侧壁上的所述窗口，所述刀库伸缩组件和所述刀库旋转组件将所述旋转式刀库26自所述窗口推出并旋转至适当位置，所述X轴模组31、所述Y轴模组32和所述Z轴模组33带动所述主轴移动至所述旋转式刀库26处更换所述加工刀具262。

所述加工刀具262更换完成后，所述X轴模组31、所述Y轴模组32和所述Z轴模组33带动所述主轴移动，所述刀库伸缩组件驱动所述旋转式刀库26收缩至所述设备安装支架12内，所述挡板气缸推动所述活动挡板遮挡所述设备安装支架12前侧壁上的所述窗口。

具体地，所述工作台10上具有废料收集孔11，所述废料收集孔11采用漏斗式下沉孔，所述废料收集孔11设于所述工件夹具43的下方，位于所述工作台10的加工工位。工件加工时，碎屑落入所述废料收集孔11，并沿所述废料收集孔11的内侧壁滑落至所述废料收集孔11的底部，以提高碎屑的回收率。

上述刀库驱动装置20以及CNC双工位五轴机100中，所述刀库驱动装置20设置于所述设备安装支架12内，需要换刀时自所述设备安装支架12内伸出，并在完成换刀后收回，使设备的整体结构更加紧凑，减小了所述CNC双工位双五轴机100的整机体积和占地面积，节约了生产成本；同时，所述CNC双工位五轴机100中的所述工件夹持装置40上设有两个所述工件夹具43，可以同时放置两个待加工工件，所述主轴驱动装置30驱动两个所述主轴，同时对两个工件进行雕铣加工，提高了生产效率。本实用新型的产品结构简单，易于生产，成本低廉，便于推广。

需要说明的是，本实用新型并不局限于上述实施方式，根据本实用新型的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本实用新型的创造精神所做的变化，都应包含在本实用新型所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种刀库驱动装置，安装于设备安装支架，用于CNC机床主轴自动换刀，其特征在于，包括刀库伸缩组件、刀库旋转组件和旋转式刀库，所述刀库旋转组件用于驱动所述旋转式刀库转动，所述刀库伸缩组件用于驱动所述旋转式刀库在换刀时自设备安装支架伸出，换刀完成后，所述旋转式刀库收缩至原位。

2.如权利要求1所述的刀库驱动装置，其特征在于，所述设备安装支架设于工作台上方，所述设备安装支架包括横梁和设于所述横梁两端的立柱，所述横梁和所述立柱具有预定的厚度，所述横梁、两个所述立柱和所述工作台围成一个空间，所述刀库驱动装置设于所述空间内，并悬挂于所述横梁上。

3.如权利要求2所述的刀库驱动装置，其特征在于，所述刀库伸缩组件包括伸缩滑轨、伸缩气缸和伸缩连接件，所述伸缩滑轨固设于所述横梁下方，所述伸缩气缸推动所述伸缩连接件沿所述伸缩滑轨移动，所述刀库旋转组件设于所述伸缩连接件上。

4.如权利要求3所述的刀库驱动装置，其特征在于，所述刀库旋转组件包括刀库旋转伺服电机和凸轮分割器，所述旋转式刀库设于所述凸轮分割器的输出端，所述刀库旋转伺服电机通过所述凸轮分割器驱动所述旋转式刀库旋转。

5.如权利要求4所述的刀库驱动装置，其特征在于，所述旋转式刀库呈方形，所述旋转式刀库的对角线的长度小于两侧所述立柱之间的距离，所述旋转式刀库的各侧边分别设有多个卡爪，相邻的所述卡爪之间的距离相等，所述卡爪上设置有加工刀具；所述刀库旋转组件驱动所述旋转式刀库转动，将各侧边的所述加工刀具切换至换刀工位。

6.如权利要求5所述的刀库驱动装置，其特征在于，所述设备安装支架的前侧面具有挡板，所述挡板上具有窗口，所述窗口用于所述刀库驱动装置的伸出，所述窗口设有活动挡板，所述窗口两侧设有挡板气缸，所述挡板气缸用于推动所述活动挡板，以实现所述窗口的开合；所述窗口上方设有多个刀具传感器，所述刀具传感器的个数和位置与所述旋转式刀库的一个侧边上安装的所述卡爪和所述加工刀具的个数和位置相对应，所述刀具传感器用于检测相应位置的所述卡爪上是否放置有所述加工刀具。

7.一种CNC双工位五轴机，其特征在于，包括工作台和并列设于所述工作台上的如权利要求1-6任一项所述的刀库驱动装置、以及主轴驱动装置，所述主轴驱动装置设于设备安装支架上，所述设备安装支架前方设有工件夹持装置；所述主轴驱动装置包括并列设置的两个主轴，所述工件夹持装置包括并列设置的两个工件夹具，两个所述主轴对应设置于两个所述工件夹具的上方，两个所述主轴分别加工夹持于两个所述工件夹具上的工件。

8.如权利要求7所述的CNC双工位五轴机，其特征在于，所述主轴驱动装置包括X轴模组、Y轴模组和两个并列设置的Z轴模组，所述设备安装支架包括横梁，所述X轴模组设于所述横梁上方，并与所述横梁的长度方向一致；所述Y轴模组滑动安装于所述X轴模组上，并与所述X轴模组垂直设置；两个所述Z轴模组滑动安装于所述Y轴模组的前端，并与所述Y轴模组垂直设置，两个所述Z轴模组分别设有一个所述主轴；所述主轴的顶端设有刀具安装座，所述刀具安装座上安装有加工刀具，两个所述主轴上的所述刀具安装座之间的距离为旋转式刀库上的卡爪之间距离的整数倍。

9.如权利要求7所述的CNC双工位五轴机，其特征在于，所述工件夹持装置包括A轴模组和两个C轴模组，所述A轴模组包括U型固定件、U型活动件、A轴伺服电机和A轴减速器，所述U型活动件设于所述U型固定件内，所述U型活动件的两端与所述U型固定件的两端分别活动连接，所述A轴减速器和所述A轴伺服电机依次设置于所述U型固定件的一端外侧，所述A轴伺服电机通过所述A轴减速器驱动所述U型活动件转动。

10.如权利要求9所述的CNC双工位五轴机，其特征在于，所述两个所述C轴模组并列设置于所述U型活动件的底边，所述C轴模组包括C轴伺服电机，所述工件夹具设于所述C轴伺服电机的输出端，所述C轴伺服电机用于驱动所述工件夹具转动；两个所述工件夹具之间的距离与两个所述主轴之间的距离相等。

Images