TWM462642U - 單主軸搭配雙套換刀系統之ｃｎｃ綜合加工機 - Google Patents

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Description

單主軸搭配雙套換刀系統之CNC綜合加工 機
本新型是有關於一種加工機，特別是指一種藉由單一主軸配合雙刀庫的刀具管理，可大幅提升生產效能的單主軸搭配雙套換刀系統之CNC綜合加工機。
參閱圖1，一般CNC綜合加工機1主要包含有一機台單元10及一換刀單元20，該機台單元10包括一機台11、一滑設在機台11上可沿上下方向移動的加工主軸頭12、一滑設在機台11上可沿前後方向移動的鞍座13、以及一滑設在鞍座13上可沿左右方向移動的工作台14，加工主軸頭12下方處設置有一可做旋轉的主軸121，該主軸121可供一刀具100裝入，該工作台14可供一工件(圖未示)安裝固定，該主軸121轉動後可帶動該刀具100旋轉，綜合加工機1的電腦控制系統根據使用者指令，可驅動加工主軸頭12、鞍座13或工作台14移動，使工作台14上的工件移靠近該主軸121，藉此該刀具100便可對工件進行切削作業，當工件需要以其他不同刀具進行加工時，利用換刀單元20可對主軸121進行換刀作業，該換刀單元20包括一設置在機台11一側邊處的刀庫21、一設置在刀庫21與加 工主軸頭12之間的凸輪驅動機構22、以及一設置在凸輪驅動機構22上的換刀臂23，該刀庫21可供多數個不同型式、尺寸的刀具100作環繞排列，該凸輪驅動機構22可帶動換刀臂23作上下移動及迴旋動作，該換刀臂23兩端處設有二夾爪231，當換刀單元20要開始執行換刀作業時，系統根據使用者指令，可讓選中的刀具100先移動至刀庫21下方出入口處，凸輪驅動機構22會帶動換刀臂23迴旋，讓二夾爪231分別對主軸121及刀庫21出入口處的刀具100作夾持固定，接著，凸輪驅動機構22帶動換刀臂23再迴轉180度，主軸121及刀庫21上的刀具100便可互相切換位置，如此即完成換刀的動作。
上述習知的加工機1確實可針對工件的加工需 求進行換刀動作，然而在使用上仍有其缺失需要改進，一般加工機1通常是以一組主軸121搭配一組換刀單元20，該換刀單元20設置有一刀庫21，該刀庫21用來裝容切削過程中所有全部的刀具100，然而該刀庫21的內部空間容量不大，能裝入的刀具100數量始終有限，當工件要切削出複雜形狀時，往往需要大量刀具100去完成各種形狀的加工，以單一刀庫21的刀具數量，往往不足以應付高度複雜形狀的加工需求。另外，加工機1在進行大量生產時，通常是日夜24小時不停歇地運轉，然而刀具100在經過長時間使用下，難免會產生磨耗或損壞，導致工件的加工精度受到影響，此時必須對該刀具100進行更換，習知加工機1由於只配置一組刀庫21，該刀庫21在切削過程中，必 須一直保持在工作運轉狀態，當使用者要對該刀庫21內部其中一組刀具100進行更換時，就只能先讓整部加工機1暫時停機，才能對刀具100進行更換，此將導致切削作業中斷，嚴重影響到生產效能。
因此，本新型目的在於提供一種利用單主軸配合雙刀庫進行刀具優化管理，藉此大幅提升生產效能的單主軸搭配雙套換刀系統之CNC綜合加工機。
於是，本新型提供一種單主軸搭配雙套換刀系統之CNC綜合加工機，主要包含有一機台單元、一第一換刀單元及一第二換刀單元，其中：該機台單元包括一機台、一設置在機台上的加工主軸頭、以及一活動設置在機台上的工作台，加工主軸頭內部設置有一可供安裝一刀具的主軸；第一換刀單元包括一設置在機台一側邊處可供裝容多數刀具的第一刀庫、一設置在第一刀庫與加工主軸頭之間的第一凸輪驅動機構、以及一活動設置在第一凸輪驅動機構上的第一換刀臂，第一換刀臂接受第一凸輪驅動機構驅動，可對主軸與第一刀庫內的刀具進行互換；第二換刀單元包括一設置在機台另一側邊處可供裝容多數刀具的第二刀庫、一設置在第二刀庫與加工主軸頭之間的第二凸輪驅動機構、以及一活動設置在第二凸輪驅動機構上的第二換刀臂，第二換刀臂接受第二凸輪驅動機構驅動，可對主軸與第二刀庫內的刀具進行互換。
本新型的有益效果在於：加工主軸頭設有單一 主軸，該主軸搭配二組刀庫進行刀具切換使用，藉此能達到大數量且多樣化的刀具管理，可滿足高度複雜形狀工件的加工需求，並且適用於長時間連續不停的切削作業，可大幅度提升生產效能。
30‧‧‧機台單元
31‧‧‧機台
311‧‧‧底座
312‧‧‧立柱
32‧‧‧加工主軸頭
321‧‧‧主軸
33‧‧‧鞍座
34‧‧‧工作台
40‧‧‧第一換刀單元
41‧‧‧第一刀庫
411‧‧‧旋轉盤
412‧‧‧刀筒
413‧‧‧打刀機構
42‧‧‧第一凸輪驅動機構
43‧‧‧第一換刀臂
431‧‧‧夾爪
50‧‧‧第二換刀單元
51‧‧‧第二刀庫
52‧‧‧第二凸輪驅動機構
53‧‧‧第二換刀臂
531‧‧‧夾爪
100‧‧‧刀具
本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的較佳實施例詳細說明中清楚地呈現，其中：圖1是習知綜合加工機的組合圖；圖2是本新型單主軸搭配雙套換刀系統之CNC綜合加工機一較佳實施例的組合圖，說明本新型包含有一機台單元、一第一換刀單元及一第二換刀單元，機台單元設置有一主軸，第一、第二換刀單元設置有二組刀庫提供給該主軸進行刀具切換使用；圖3是上述較佳實施例的側視圖；圖4是上述較佳實施例的動作圖，說明第一換刀單元設置有一第一換刀臂，第一換刀臂對主軸與第一刀庫的刀具進行互換的使用情形；及圖5是上述較佳實施例的示意圖，說明第二換刀單元設置有一第二換刀臂，第二換刀臂對主軸與第二刀庫的刀具進行互換的使用情形。
參閱圖2、圖3所示，本新型單主軸搭配雙套換刀系統之CNC綜合加工機在一較佳實施例中，主要包含有一機台單元30、一第一換刀單元40及一第二換刀單元50， 接著，再將上述各單元的組成構件以及空間組合型態詳述於后。
該機台單元30包括有一機台31、一活動設置在機台31上的加工主軸頭32、一活動設置在機台31上的鞍座33、以及一活動設置在鞍座33上的工作台34。該機台31具有一底座311及一固定設置在底座311後方處的立柱312，加工主軸頭32後端滑設在立柱312上可沿上下方向(Z軸)移動，其前方下端處設置有一可做旋轉的主軸321，該主軸321可供一刀具100裝入，該鞍座33滑設在底座311上可沿前後方向(Y軸)移動，該工作台34滑設在鞍座33上可沿左右方向(X軸)移動，工作台34上面可供一工件(圖未示)安裝固定，該主軸321轉動後可帶動該刀具100旋轉，系統根據使用者指令，可驅使該加工主軸頭32、鞍座33及工作台34各自移動，藉此讓刀具100可對工作台34上的工件進行切削動作。
第一換刀單元40包括有一設置在機台31左側邊位置處的第一刀庫41、一設置在第一刀庫41與加工主軸頭32之間的第一凸輪驅動機構42、以及一活動設置在第一凸輸驅動機構42上的第一換刀臂43。第一刀庫41包括有一旋轉盤411、多數個刀筒412及一打刀機構413，每個刀筒412內部可供裝入一組刀具100，該旋轉盤411可接受第一凸輪驅動機構42帶動而旋轉，系統再控制讓選中的刀具100及其刀筒412移轉至最下方出入口位置，再利用打刀機構413推出該刀筒412，藉此該刀具100便可外露伸出以供 換取。第一凸輪驅動機構42內部設有凸輪(圖未示)等相關構造，由於此種凸輪構造已屬習知，在此就不再贅述，第一換刀臂43軸設在第一凸輪驅動機構42下方處，藉由第一凸輪驅動機構42內部凸輪帶動下，可使第一換刀臂43作上下移動以及迴轉動作，另外，第一換刀臂43兩端處設置有二個可作鬆開及夾持動作的夾爪431。
第二換刀單元50包括有一設置在機台31右側邊位置處的第二刀庫51、一設置在第二刀庫51與加工主軸頭32之間的第二凸輪驅動機構52、以及一活動設置在第二凸輪驅動機構52上的第二換刀臂53。第二換刀單元50大致上與第一換刀單元40的構造相同，因此其組成構件就不再重複贅述，第二刀庫51同樣可容納多組刀具100，第二凸輪驅動機構52可帶動第二換刀臂53作上下移動及迴轉動作，第二換刀臂53兩端處設有二夾爪531。
以上即為本新型單主軸搭配雙套換刀系統之CNC綜合加工機組合構造的概述；接著，再將本新型的換刀動作以及產生的功效詳述如后：參閱圖4，該主軸321如果要進行換刀時，可選擇第一換刀單元40進行換刀作業，此時第一刀庫41可將選中的刀具100迴轉至最下方位置處，第一凸輪驅動機構42帶動第一換刀臂43迴轉後，二夾爪431剛好分別位於主軸321及第一刀庫41出入口的位置，二夾爪431可對兩邊的刀具100進行夾持固定，接著讓第一凸輪驅動機構42帶動整個第一換刀臂43下移，使兩邊刀具100自主軸321及 第一刀庫41相脫離，再來讓第一換刀臂43迴轉180度後，兩邊刀具100就可互換位置，最後第一凸輪驅動機構42帶動整個第一換刀臂43上移，使兩邊刀具100分別裝套入主軸321及第一刀庫41內，如此即完成整個換刀動作。
參閱圖5，當主軸321要進行換刀作業時，也可以選擇第二換刀單元50進行換刀作業，相對地，此時第一換刀單元40是呈停止狀態，第二換刀單元50的換刀動作與第一換刀單元40一致，主要是利用第二凸輪驅動機構52帶動第二換刀臂53上下移動及迴轉移動，使第二換刀臂53的二夾爪531可分別對主軸321及第二刀庫51內的刀具100進行切換，藉此第二換刀單元50對該主軸321同樣可達到換刀效果。
綜上所述，本新型單主軸搭配雙套換刀系統之CNC綜合加工機主要是為了改良習知綜合加工機1刀具數量不足及生產效能偏低的缺失，本新型主要的技術手段是讓單一主軸321搭配二組刀庫41、51進行換刀使用，由於本新型使用二組刀庫41、51，因此可供使用的刀具數量較以往擴增兩倍，刀具100的尺寸及型式也可以更多變化，方便使用者進行刀具管理，使本新型足以應付高度複雜形狀工件的加工需求。最重要的是，本新型藉由二組刀庫41、51的交替使用，可輪流地提供該主軸321需要的刀具100，對於刀具100而言，本新型藉由二組刀庫41(51)的刀具100輪流替換，可避免單支刀具100被過度使用，如此可有效延長該刀具100的使用壽命，而且利用多組刀具100輪流 切換使用，讓每支刀具100使用後的磨損量可降至最低，如此就能有效維持被加工件的加工精度，即使刀具100在經過長時間使用下產生磨耗而需要更換時，本新型可以讓要更換刀具100的刀庫41(51)先暫時停止動作，而讓另一組刀庫51(41)仍維持在工作運轉狀態，如此就可以在不影響正常切削作業下，對磨損的刀具100進行更換。對於刀庫而言，本新型藉由二組刀庫41(51)輪流替換，可避免其中一組刀庫41(51)過度運轉，如此就能有效延長整體刀庫的使用壽命，即使其中一組刀庫41(51)發生故障，使用者可立即切換至另一組刀庫51(41)繼續運作，而讓故障的刀庫進行維修，因此本新型不需停機，相當適合長時間連續不停的切削作業，可大幅度提升生產效能。
惟以上所述者，僅為本新型之一較佳實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，即大凡依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。
30‧‧‧機台單元
31‧‧‧機台
311‧‧‧底座
312‧‧‧立柱
32‧‧‧加工主軸頭
321‧‧‧主軸
33‧‧‧鞍座
34‧‧‧工作台
40‧‧‧第一換刀單元
41‧‧‧第一刀庫
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412‧‧‧刀筒
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43‧‧‧第一換刀臂
431‧‧‧夾爪
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53‧‧‧第二換刀臂
531‧‧‧夾爪
100‧‧‧刀具

Claims (4)

  1. 一種單主軸搭配雙套換刀系統之CNC綜合加工機，包含有：一機台單元，包括一機台、一設置在機台上的加工主軸頭、以及一活動設置在機台上的工作台，加工主軸頭內部設置有一可供安裝一刀具的主軸；一第一換刀單元，包括一設置在機台一側邊處可供裝容多數刀具的第一刀庫、一設置在第一刀庫與加工主軸頭之間的第一凸輪驅動機構、以及一活動設置在第一凸輪驅動機構上的第一換刀臂，第一換刀臂接受第一凸輪驅動機構驅動，可對主軸與第一刀庫內的刀具進行互換；及一第二換刀單元，包括一設置在機台另一側邊處可供裝容多數刀具的第二刀庫、一設置在第二刀庫與加工主軸頭之間的第二凸輪驅動機構、以及一活動設置在第二凸輪驅動機構上的第二換刀臂，第二換刀臂接受第二凸輪驅動機構驅動，可對主軸與第二刀庫內的刀具進行互換。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之單主軸搭配雙套換刀系統之CNC綜合加工機，其中，該機台包括一底座及一固定設置在底座後方處的立柱，該加工主軸頭是滑設在立柱上可沿上下方向作移動。
  3. 依據申請專利範圍第2項所述之單主軸搭配雙套換刀系統之CNC綜合加工機，其中，該機台單元包括一活動設置在底座上可沿前後方向移動的鞍座，該工作台是滑設在鞍座上可沿左右方向作移動。
  4. 依據申請專利範圍第1項所述之單主軸搭配雙套換刀系統之CNC綜合加工機，其中，第一換刀單元與第二換刀單元是分別設置在該加工主軸頭的左右兩側邊處。
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