TW202408720A - 獨立加工多工件的多主軸加工機 - Google Patents

Abstract

一種用於獨立加工多工件之多主軸加工機包括：一基座框架；一加工台，其設置於該基座框架之頂部上以固定一工件；一豎直支撐件，其豎直地設置於該基座框架之一側上；一加工部件，其設置於該豎直支撐件上以加工該工件；以及一換刀裝置，其經組態以自動地更換複數個刀具。該加工台分成彼此獨立地驅動之一第一工作台及一第二工作台。該加工部件包括設置於該豎直支撐件之前部且彼此獨立地驅動的一第一加工部件及一第二加工部件。一第一換刀裝置設置於該第一工作台之一側上。一第二換刀裝置設置於該第二工作台之一側上。

Description

獨立加工多工件的多主軸加工機

本發明係關於一種用於獨立加工多工件之多主軸加工機，且更特別地係關於一種多主軸加工機，其中允許多個工作台及多個加工頭獨立地移動以使得可藉由一個加工刀具同時加工不同工件且其中自動換刀裝置配置於加工機之左側及右側上以使得可簡化換刀裝置的結構，且可縮短換刀所需之時間以改良生產率。

加工機係指配備有自動換刀裝置且能夠對工件執行各種類型之加工的數值控制機床。

不同於諸如具有有限加工機構之車床及銑床的一般機床，加工機具有能夠用一個加工刀具執行各種類型之加工的優點。亦即，加工機可藉由一個加工刀具自動地執行諸如車削、銑削、鑽孔、開孔及攻絲等操作。

加工機可根據主軸數目分類成單主軸類型及多主軸類型，且可根據主軸之安裝位置分類成豎直類型及水平類型。

其中，廣泛使用具有多個主軸之多主軸加工機，此係因為其具有能夠一次加工相同類型之若干小工件的優點。

此加工機需要選擇性地更換各種類型之刀具以供各種類型之自動化加工。為此目的，加工機具備自動換刀裝置（ATC），當完成一個加工程序時，該自動換刀裝置能夠將安裝於主軸上之刀具更換為刀具庫中等待的刀具。

圖1及圖2展示具備複數個主軸之豎直加工機的實例。

豎直加工機包括基座框架10、設置於基座框架10之頂部的前部以加工工件之加工台20，以及建構於基座框架10之頂部上的支撐框架30。

支撐框架30由豎直支撐件32及水平支撐件34構成。另外，加工頭40豎直地設置於水平支撐件34之前部以加工固定至加工台20之工件。

圖1展示配備有四個加工頭40之加工機。主軸42設置於各加工頭40內部，且刀具T安裝於主軸42之下端上。另外，其中容納有複數個刀具T之換刀裝置50設置於基座框架10之後部處。

加工台20及多個加工頭40相對於支撐框架30安置於加工機之前側上，且換刀裝置50相對於支撐框架30配置於加工機之後部空間中。

多個主軸42配置在豎直方向上且經組態以可豎直地移動。多個換刀裝置50配置在水平方向上以便藉由多個主軸42更換刀具。

亦即，若主軸42之數目為四，則設置四個換刀裝置50。另外，排屑路徑12設置於加工台20之兩側上，並且排屑螺桿14設置於排屑路徑12中。藉由以上結構，可平滑地排出在加工期間產生之切屑。

然而，在具有以上結構之加工機中，加工台20由單個工作台構成且四個主軸42由一個主體構成。如圖1中所展示，頭部支撐件46設置於各加工頭40之兩側上。因此，四個主軸42可在左右方向（X方向）上一起移動，但四個主軸42不可獨立地移動。此結構在加工具有相同形狀之工件時為高效的，但具有如下缺點：不可在一個機床中同時加工具有不同形狀之工件。

另外，因為換刀裝置50安置於支撐框架30之後部處，所以換刀裝置50之刀具需要朝向加工頭40移動以便更換刀具。此情形引起如下缺點：用於更換刀具之結構較為複雜，且必須提供單獨換刀裝置。

鑒於相關技術中固有之問題，本發明之一目標係提供一種新穎加工機，其中多個工作台及多個加工頭可獨立地移動。

本發明之另一目標係提供一種加工機，其中允許多個加工頭在左右方向及豎直方向上獨立地移動，以使得可在一個機床中同時加工不同工件。

本發明之另一目標係提供一種加工機，其中簡化換刀裝置的結構且縮短換刀所需之時間。

為了達成此等目標，提供一種用於獨立加工多工件之多主軸加工機，其包括：一基座框架；一加工台，其設置於該基座框架之頂部上以固定一工件；一豎直支撐件，其豎直地設置於該基座框架之一側上；一加工部件，其設置於該豎直支撐件上以加工該工件；以及一換刀裝置，其經組態以自動地更換複數個刀具，其中該加工台分成彼此獨立地驅動之一第一工作台及一第二工作台，該加工部件包括設置於該豎直支撐件之前部且彼此獨立地驅動的一第一加工部件及一第二加工部件，一第一換刀裝置設置於該第一工作台之一側上，一第二換刀裝置設置於該第二工作台之一側上，該第一換刀裝置安置於一第一頭部之一水平移動路徑上以使得該第一頭部朝向該第一換刀裝置移動以更換該等刀具，該第二換刀裝置安置於一第二頭部之一水平移動路徑上以使得該第二頭部朝向該第二換刀裝置移動以更換該等刀具，該第一加工部件及該第二加工部件中之各者經組態以沿著設置於該豎直支撐件之該前部上的一上部導軌及一下部導軌而在一水平方向上移動，一第一豎直驅動部件設置於該第一加工部件上方以在一豎直方向上移動該第一加工部件，一第二豎直驅動部件設置於該第二加工部件上方以在該豎直方向上移動該第二加工部件，該第一豎直驅動部件及該第二豎直驅動部件中之各者係由一豎直延伸的滾珠螺桿及經組態以旋轉該滾珠螺桿之一伺服馬達構成，該第一加工部件包括一第一頭部主體及豎直地設置於該第一頭部主體之前部的一第一頭部主軸，該第二加工部件包括一第二頭部主體及豎直地設置於該第二頭部主體之前部的一第二頭部主軸，一伺服馬達設置於該第一頭部主軸之上端處，一刀具安裝於該第一頭部主軸之下端處以加工固定至該第一工作台的該工件，一第一水平驅動部件設置於該第一加工部件之後部處以在該水平方向上移動該第一加工部件，一第二水平驅動部件設置於該第二加工部件之後部處以在該水平方向上移動該第二加工部件，該第一水平驅動部件由一伺服馬達構成以向前及向後旋轉一上部滾珠螺桿以在該水平方向上移動該第一加工部件，該第二水平驅動部件由一伺服馬達構成以向前及向後旋轉一下部滾珠螺桿以在該水平方向上移動該第二加工部件，一第一工作台驅動部件設置於該第一工作台之後部處以在一前後方向上移動該第一工作台，一第二工作台驅動部件設置於該第二工作台之後部處以在該前後方向上移動該第二工作台，該第一工作台驅動部件經組態以向前及向後旋轉一左滾珠螺桿以在該前後方向上移動該第一工作台，該第二工作台驅動部件經組態以向前及向後旋轉一右滾珠螺桿以在該前後方向上移動該第二工作台，該第一換刀裝置包括一圓形第一刀具盤，該圓形第一刀具盤設置於該第一工作台之一側上且經組態以將複數個刀具固持於其上，該第二換刀裝置包括一圓形第二刀具盤，該圓形第二刀具盤設置於該第二工作台之一側上且經組態以將複數個刀具固持於其上，一第一驅動部件設置於該第一刀具盤下方以旋轉該第一刀具盤，一第二驅動部件設置於該第二刀具盤下方以旋轉該第二刀具盤，一第一控制面板及一第二控制面板分別設置於一控制箱中，該第一控制面板經組態以控制該第一工作台、該第一驅動部件及該第一換刀裝置，並且該第二控制面板經組態以控制該第二工作台、該第二驅動部件及該第二換刀裝置。

根據本發明，多個加工頭可在豎直方向及左右方向上獨立地移動，以便獨立地加工複數個工件。

此外，可藉由單獨地驅動加工台且允許多個加工頭在左右方向及豎直方向上獨立地移動而在一個機床中獨立地加工不同工件。此使得有可能在一個加工機中操作兩個機床。

特別地，在左右方向上對稱之工件可在左側及右側上同時加工，藉此改良生產率。

此外，由於換刀裝置安置於加工台之左側及右側上，且刀具盤旋轉，因此有可能減少換刀所需之時間。

此外，因為在換刀期間不需要移動刀具，所以不需要提供單獨換刀裝置。

另外，因為加工頭朝向刀具移動且拾取刀具，所以有可能簡化換刀裝置之結構。

現將參考附圖詳細描述本發明之較佳具體實例。

在本說明書中，術語「前部」係指豎直支撐件之前側，且術語「後部」係指豎直支撐件之後側。

如圖3至圖5中所展示，根據本發明之多主軸加工機包括：基座框架10；加工台，其設置於基座框架10之頂部上以固定工件；豎直支撐件32，其豎直地設置於基座框架10之一側上；加工部件，其設置於豎直支撐件32上以加工工件；以及換刀裝置，其經組態以自動地更換複數個刀具T，其中加工台分成彼此獨立地驅動之第一工作台21及第二工作台22。

另外，根據本發明之加工機的加工部件包括設置於豎直支撐件32之前部且彼此獨立地驅動的第一加工部件71及第二加工部件72。

另外，第一換刀裝置51設置於第一工作台21之一側上，並且第二換刀裝置52設置於第二工作台22之一側上。亦即，根據本發明，第一工作台21及第二工作台22彼此獨立地驅動，並且第一加工部件71及第二加工部件72彼此獨立地驅動。

藉由以上結構，可在一個機床中獨立地加工不同工件。因此，有可能在一個加工機中操作兩個機床。

另外，第一加工部件71及第二加工部件72沿著設置於豎直支撐件32之前部上的上部導軌61及下部導軌62而在水平方向（X方向）上移動。

亦即，根據本發明之加工機的第一加工部件71及第二加工部件72直接安裝於豎直支撐件32之前表面上以沿著豎直支撐件32移動。

另外，第一豎直驅動部件71a設置於第一加工部件71上方以在豎直方向（Z方向）上移動第一加工部件71。此外，第二豎直驅動部件72a設置於第二加工部件72上方以在豎直方向（Z方向）上移動第二加工部件72。就此而言，第一豎直驅動部件71a及第二豎直驅動部件72a中之各者較佳地由豎直延伸的滾珠螺桿及經組態以旋轉該滾珠螺桿之伺服馬達構成。

另外，如圖6中所展示，第一加工部件71具備第一頭部主體44。第一頭部主軸42豎直地安裝於第一頭部主體44之前部。亦即，第一頭部主體44將第一頭部主軸42連接至其中安裝有第一豎直驅動部件71a之主體。

第二加工部件72具備第二頭部主體。第二頭部主軸豎直地設置於第二頭部主體之前部。

伺服馬達48設置於第一頭部主軸42之上端處，並且刀具T安裝於第一頭部主軸42之下端處，以加工固定至第一工作台21的工件。

同時，由於第二頭部主軸之結構與第一頭部主軸42之結構相同，因此將省略其詳細描述。

藉由以上結構，安裝於第一頭部主軸42之下端處的刀具T可加工固定至第一工作台21之工件，並且安裝於第二頭部主軸42之下端處的刀具可加工固定至第二工作台22之工件。

另外，如圖5及圖6中所展示，第一水平驅動部件71b設置於第一加工部件71之後部處以在左右方向（X方向）上移動第一加工部件71。

另外，第二水平驅動部件72b設置於第二加工部件72之後部處以在左右方向（X方向）上移動第二加工部件72。

就此而言，第一水平驅動部件71b由伺服馬達構成以向前及向後旋轉上部滾珠螺桿71d。此外，第二水平驅動部件72b由伺服馬達構成以向前及向後旋轉下部滾珠螺桿72d。

根據上文所描述之結構，第一加工部件71及第二加工部件72可在左右方向（X方向）上獨立地移動。

如圖5中所展示，第一工作台驅動部件21a設置於第一工作台21之後部處以在前後方向（Y方向）上移動第一工作台21。類似地，第二工作台驅動部件設置於第二工作台22之後部處以在前後方向（Y方向）上移動第二工作台22。

就此而言，第一工作台驅動部件21a由伺服馬達構成以向前及向後旋轉左滾珠螺桿21b以在前後方向上移動第一工作台21。類似地，第二工作台驅動部件由伺服馬達構成以向前及向後旋轉右滾珠螺桿22b以在前後方向上移動第二工作台22。

藉由以上結構，可在第一工作台21及第二工作台22上加工不同工件。

如圖3及圖4中所展示，根據本發明之加工機的第一換刀裝置51包括圓形第一刀具盤51b，該圓形第一刀具盤設置於第一工作台21之一側上且經組態以將複數個刀具T固持於其上。

另外，第二換刀裝置52包括圓形第二刀具盤52b，該圓形第二刀具盤設置於第二工作台22之一側上且經組態以將複數個刀具T固持於其上。

因此，不同刀具T可配置於第一刀具盤51b及第二刀具盤52b上以加工不同工件。

就此而言，第一驅動部件51a設置於第一刀具盤51b下方以旋轉第一刀具盤51b。另外，第二驅動部件52a設置於第二刀具盤52b下方以旋轉第二刀具盤52b。

第一驅動部件51a及第二驅動部件52b可由伺服馬達構成，該等伺服馬達由控制箱C中之控制面板控制。第一控制面板及第二控制面板分別設置於控制箱C中。

就此而言，第一控制面板控制第一工作台21、第一驅動部件71及第一換刀裝置51。第二控制面板控制第二工作台22、第二驅動部件72及第二換刀裝置52。

同時，根據本發明之加工機的換刀裝置可採用一種具有在本申請人提交之韓國專利申請第10-2019-75000號中所揭示的改良之間距補償結構的多主軸機床夾具裝置。此提供易於擴大刀具數目之優點。

若自動換刀裝置安裝於加工機之管柱內部，則典型的係換刀裝置設置於刀具庫與主軸之間。

根據本發明，因為無需提供單獨換刀裝置，所以自動換刀裝置之結構得以簡化。

在下文中，將描述根據本發明之多主軸加工機之效果。

為方便起見，將僅描述藉由將刀具T安裝於第一加工部件71之加工頭上而加工固定至第一工作台21之工件的程序。

首先，為了將刀具T安裝於第一加工部件71之主軸42的端部上，第一刀具盤51b由第一換刀裝置51之第一驅動部件51a旋轉以將所要刀具T定位在指定位置處。亦即，第一刀具盤51b旋轉以使得刀具T位於換刀位置（例如，中心右側位置）處。

隨後，第一加工部件71移動至刀具T所在之左側，以使得刀具T自動地安裝在加工頭之端部上。當安裝刀具時，可使用氣動或螺線管型安裝方法。由於此類刀具安裝方法在此項技術中為熟知的，因此將省略其詳細描述。

隨後，第一加工部件71移動至工件所在之右側。接著，在旋轉刀具並移動第一工作台21的同時根據輸入程式而加工工件。

此時，第一加工單元71在左右方向（X方向）上及上下方向（Z方向）上移動，並且第一工作台21在前後方向（Y方向）上移動，同時加工固定至第一工作台21之工件。

在下一加工之情況下，第一加工部件71再次向左移動，且接著所使用之刀具T置放於第一刀具盤51b上。

隨後，將第一加工部件71提昇至某一高度，且接著旋轉第一刀具盤51b，以使得用於下一加工之刀具T定位在主軸42下方。

接著，刀具T以與之前相同之方式安裝於加工頭上。第一加工部件71移動至工件所在之第一工作台21，並且執行後續加工。

同時，第二加工部件72以與第一加工部件71相同之方式操作，不同之處在於在更換刀具時第二加工部件72向右移動。

如圖1及圖2中所展示，習知多主軸加工機由作為一單元之複數個加工頭構成。

亦即，多個加工頭經組態以同時地移動且在同時加工具有相同形狀之工件時為高效的。然而，習知多主軸加工機不可同時加工具有不同形狀之工件。

另外，自動換刀裝置設置於習知多主軸加工機之後部處，並且刀具在換刀期間向前移動。結果，存在如下缺點：換刀裝置之結構變得複雜，且必須提供單獨換刀裝置。

相比之下，根據本發明，第一加工部件71及第二加工部件72彼此獨立地驅動，並且第一工作台21及第二工作台22彼此獨立地驅動。因此，可在第一工作台21及第二工作台22上同時加工具有不同形狀之工件。

在左右方向上對稱之工件的情況下，第一加工部件71可加工左側上之工件的左部分，且可同時加工右側上之工件的右部分，藉此顯著地改良生產率。

另外，刀具在換刀期間不向前移動，但加工頭移動以拾取刀具。此使得有可能簡化換刀裝置之結構。

此外，不同於習知加工機，無需提供單獨換刀裝置。此使得有可能縮短換刀所需之時間。

雖然上文已描述本發明之較佳具體實例，但本發明不限於上述具體實例。可在不背離申請專利範圍中所定義之本發明之範圍及精神的情況下進行各種修改及改變。

無

[圖1]係展示根據先前技術之多主軸加工機之實例的透視圖。 [圖2]係圖1中所展示之加工機之後透視圖。 [圖3]係根據本發明之多主軸加工機之透視圖。 [圖4]係根據本發明之多主軸加工機之正視圖。 [圖5]係根據本發明之多主軸加工機之左側視圖。 [圖6]係根據本發明之多主軸加工機之左截面視圖。

Claims (11)

1. 一種用於獨立加工多工件之多主軸加工機，其包含： 一基座框架（10）； 一加工台，其設置於該基座框架（10）之頂部上以固定一工件； 一豎直支撐件（32），其豎直地設置於該基座框架（10）之一側上； 一加工部件，其設置於該豎直支撐件（32）上以加工該工件；以及 一換刀裝置，其經組態以自動地更換複數個刀具（T）， 其中該加工台分成彼此獨立地驅動之一第一工作台（21）及一第二工作台（22）， 該加工部件包括設置於該豎直支撐件（32）之前部且彼此獨立地驅動的一第一加工部件（71）及一第二加工部件（72）， 一第一換刀裝置（51）設置於該第一工作台（21）之一側上， 一第二換刀裝置（52）設置於該第二工作台（22）之一側上。
2. 如請求項1之多主軸加工機，其中該第一加工部件（71）及該第二加工部件（72）中之各者經組態以沿著設置於該豎直支撐件（32）之該前部上的一上部導軌（61）及一下部導軌（62）而在一水平方向上移動。
3. 如請求項2之多主軸加工機，其中一第一豎直驅動部件（71a）設置於該第一加工部件（71）上方以在一豎直方向上移動該第一加工部件（71），並且 一第二豎直驅動部件（72a）設置於該第二加工部件（72）上方以在該豎直方向上移動該第二加工部件（72）。
4. 如請求項3之多主軸加工機，其中該第一加工部件（71）包括一第一頭部主體（44）及豎直地設置於該第一頭部主體（44）之前部的一第一頭部主軸（42），並且 該第二加工部件（72）包括一第二頭部主體及豎直地設置於該第二頭部主體之前部的一第二頭部主軸。
5. 如請求項2之多主軸加工機，其中一第一水平驅動部件（71b）設置於該第一加工部件（71）之後部處以在該水平方向上移動該第一加工部件（71），並且 一第二水平驅動部件（72b）設置於該第二加工部件（72）之後部處以在該水平方向上移動該第二加工部件（72）。
6. 如請求項5之多主軸加工機，其中該第一水平驅動部件（71b）經組態以向前及向後旋轉一上部滾珠螺桿（71d）以在該水平方向上移動該第一加工部件（71），並且 該第二水平驅動部件（72b）經組態以向前及向後旋轉一下部滾珠螺桿（72d）以在該水平方向上移動該第二加工部件（72）。
7. 如請求項1之多主軸加工機，其中一第一工作台驅動部件（21a）設置於該第一工作台（21）之後部處以在一前後方向上移動該第一工作台（21），並且 一第二工作台驅動部件設置於該第二工作台（22）之後部處以在該前後方向上移動該第二工作台（22）。
8. 如請求項7之多主軸加工機，其中該第一工作台驅動部件（21a）經組態以向前及向後旋轉一左滾珠螺桿（21b）以在該前後方向上移動該第一工作台（21），並且 該第二工作台驅動部件經組態以向前及向後旋轉一右滾珠螺桿（22b）以在該前後方向上移動該第二工作台（22）。
9. 如請求項1之多主軸加工機，其中該第一換刀裝置（51）包括一圓形第一刀具盤（51b），該圓形第一刀具盤設置於該第一工作台（21）之一側上且經組態以將複數個刀具（T）固持於其上，並且 該第二換刀裝置（52）包括一圓形第二刀具盤（52b），該圓形第二刀具盤設置於該第二工作台（22）之一側上且經組態以將複數個刀具（T）固持於其上。
10. 如請求項9之多主軸加工機，其中一第一驅動部件（51a）設置於該第一刀具盤（51b）下方以旋轉該第一刀具盤（51b），並且 一第二驅動部件（52a）設置於該第二刀具盤（52b）下方以旋轉該第二刀具盤（52b）。
11. 如請求項1之多主軸加工機，其中一第一控制面板及一第二控制面板分別設置於一控制箱（C）中， 該第一控制面板經組態以控制該第一工作台（21）、該第一驅動部件（71）及該第一換刀裝置（51），並且 該第二控制面板經組態以控制該第二工作台（22）、該第二驅動部件（72）及該第二換刀裝置（52）。

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