WO2016106687A1 - 数控机床刀库 - Google Patents

Abstract

一种数控机床刀库，包括本体支架（1），位于本体支架（1）一侧的刀盘（5）和刀套（6），以及位于本体支架（1）另一侧的分度单元（34）和打刀单元（2）；刀套（6）位于刀盘（5）的圆周部，与刀盘（5）可转动连接，刀盘（5）上设有打刀口（51）；分度单元（34）带动刀盘（5）将所选中的刀套（6）旋转至打刀单元（2）进行打刀处，打刀单元（2）能对位于打刀口（51）的刀套（6）施加径向力；分度单元（34）包括伺服电机（3）和减速器（4），减速器（4）一端沿轴向支撑刀盘（5），另一端与伺服电机（3）连接。数控机床刀库利用具有反应速度快、精准度高等优点的伺服电机（3）与减速器（4）来支撑刀盘（5）的转动与定位，使得刀库结构形式简单、反应速度快、旋转分度精度高。

Description

数控机床刀库

【技术领域】

本发明涉及刀库领域，特别是涉及一种数控机床刀库。

【背景技术】

随着科学技术的发展，数控机床成为如今生产加工业常用的工具。而其中，自动换刀数控机床多采用刀库式自动换刀装置。带刀库的自动换刀系统由刀库和刀具交换机构组成，它是多工序数控机床上应用最广泛的换刀方法。

换刀过程较为复杂，首先把加工过程中需要使用的全部刀具分别安装在标准的刀柄上，在机外进行尺寸预调整之后，按一定的方式放入刀库，换刀时先在刀库中进行选刀，并由刀具交换装置从刀库和主轴上取出刀具。在进行刀具交换之后，将新刀具装入主轴，把旧刀具放回刀库。存放刀具的刀库具有较大的容量，它既可安装在主轴箱的侧面或上方，也可作为单独部件安装到机床以外。

刀库包括直排刀库、圆盘刀库以及链式刀库等。现有的数控机床刀库一般使用本体支架通过刀盘转轴、轴承、轴盖组成的旋转支撑单元共同支撑刀盘；刀套均布安装在刀盘周边，并随刀盘旋转转动；刀盘驱动凸轮组件、旋转电机、单杆轴承共同组成旋转单元模块，完成对刀盘的旋转驱动；接近感应块、接近开关、接近开关支架共同组成旋转计数单元，完成对刀盘的旋转计数和刹车功能；气缸、气缸支架、加长杆、导刀滑板、倒刀块共同组成打刀单元完成打刀功能。

但是，现有的数控机床刀库需要旋转单元模块完成对刀盘的旋转驱动，而刀库的选刀分度功能是由旋转单元模块与接近感应块、接近开关、接近开关支架共同组成旋转计数单元来完成的。另外，刀盘转轴、轴承、轴盖组成的旋转支撑单元共同支撑刀盘。这种多分块的功能组合决定了现有的数控机床刀库结构形式复杂、反应速度慢、旋转分度精度低的问题。

【发明内容】

本发明主要解决的技术问题是提供一种数控机床刀库，能够解决现有的数控机床刀库结构形式复杂、反应速度慢、旋转分度精度低的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种数控机床刀库，包括本体支架，位于本体支架一侧的刀盘和刀套，以及位于本体支架另一侧的分度单元和打刀单元；述刀套位于刀盘的圆周部，与刀盘可转动连接，刀盘上设有打刀口；分度单元带动刀盘将所选中的刀套旋转至打刀单元进行打刀处，打刀单元能对位于打刀口的刀套施加径向力，使得刀套由沿刀盘的轴向伸出旋转至沿径向伸出或者使得刀套由沿刀盘的径向伸出旋转至沿轴向伸出；分度单元包括伺服电机和减速器，减速器一端沿轴向支撑刀盘，另一端与伺服电机连接。

其中，刀套呈一端开口、另一端封闭的筒状，刀套的开口端插接刀具，刀套的封闭端沿径向靠近刀盘的一侧设有柱销，刀套的封闭端沿径向远离刀盘的一侧设有两个沿轴向伸出的凸耳，两个凸耳之间设有卡接块，卡接块可相对两个凸耳之间的连线旋转。

其中，刀盘的外周面设有沿径向伸出的限位凸台和安装凸台，限位凸台和安装凸台位于刀盘沿轴向的两端，安装凸台由多个不连续的子安装凸台组成，子安装凸台上设有插接刀套的柱销的柱销槽，限位凸台沿径向抵接沿刀盘轴向伸出的刀套。

其中，打刀单元包括打刀座、传动轴、气缸、和打刀滑块；打刀座固定在本体支架上、沿刀盘的径向伸出，传动轴一端与气缸连接，另一端与打刀滑块连接，带动打刀滑块在打刀座上沿刀盘的径向滑动；打刀滑块上设有卡接卡接块的卡槽。

其中，打刀座沿径向远离的刀盘的一侧设有限制打刀滑块行程的挡板。

其中，挡板上开设有限位槽，限位槽抵沿径向抵接沿刀盘径向伸出的刀套。

其中，传动轴包括第一传动轴、第二传动轴以及连接第一传动轴和第二传动轴的框架，伺服电机穿过框架与减速器连接。

其中，本体支架上固定有伺服电机安装座，伺服电机安装在伺服电机安装座上。

其中，减速器包括RV减速器、谐波减速机或行星减速机。

其中，减速器为RV减速器，RV减速器包括针齿壳，主轴、输入端盖和输出端盖，针齿壳呈筒状，输入端盖与输出端盖分别封盖针齿壳的两端，并固定连接在一起，主轴位于针齿壳的中央，能够带动输入端盖和输出端盖相对于针齿壳转动；输出端盖与刀盘固定连接，主轴与伺服电机连接，针齿壳与本体支架固定连接。

其中，本体支架的中央设有呈阶梯状的安装槽，针齿壳的外周设有沿径向向外伸出的限位环，限位环抵接在安装槽的阶梯面上，输出端盖伸出安装槽。

通过上述方案，本发明的有益效果是：本发明的数控机床刀库通过减速器与伺服电机的配合，利用具有反应速度快、精准度高等优点的伺服电机与减速器来支撑刀盘的转动与定位，通过这两个结构取代原有技术中的旋转支撑单元、旋转单元模块以及旋转计数单元，因此使得数控机床刀库结构形式简单、反应速度快、旋转分度精度高。

【附图说明】

图1是本发明第一实施例的数控机床刀库的正面示意图；

图2是图1中的数控机床刀库的背面示意图；

图3是图1中的数控机床刀库沿A-A的截面示意图；

图4是图1中的数控机床刀库的分解示意图；

图5是图1中的数控机床刀库中的减速器的分解示意图；

图6是图1中的数控机床刀库中的刀库的立体结构示意图；

图7是图1中的数控机床刀库中的刀盘的第一立体结构示意图；

图8是图1中的数控机床刀库中的刀盘的第二立体结构示意图；

图9是图1所示的数控机床刀库的部分结构的立体结构示意图；

图10是图9的分解示意图。

【具体实施方式】

下面通过附图与实施例对本发明进行详细描述。

参阅图1-图4，图1是本发明第一实施例的数控机床刀库的正面示意图，图2是图1中的数控机床刀库的背面示意图，图3是图1中的数控机床刀库沿A-A的截面示意图，图4是图1中的数控机床刀库的分解示意图。在本实施例中，数控机床刀库包括本体支架1、打刀单元2、分度单元34、刀盘5以及刀套6。

刀盘5和刀套6位于本体支架1的一侧，分度单元34和打刀单元2位于本体支架1的另一侧。刀套6位于刀盘5的圆周部，与刀盘5可转动连接。分度单元34能带动刀盘5将所选中的刀套6旋转至打刀单元2进行打刀处，打刀单元2能对刀套6施加径向力，使得刀套6由沿刀盘5的轴向伸出旋转至沿径向伸出或者使得刀套6由沿刀盘5的径向伸出旋转至沿轴向伸出。

其中，分度单元34包括伺服电机3和减速器4。减速器4一端沿轴向支撑刀盘5，另一端与伺服电机3连接。优选的，本体支架1上固定有伺服电机安装座，伺服电机3安装在伺服电机安装座上。

伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量，能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。伺服主要靠脉冲来定位，可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移。因为，伺服电机1本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机1每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机1接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环。如此一来，外接的系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机1，同时又收了多少脉冲回来。这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。

在本实施例中，减速器4为RV减速器4。参阅图5，图5是图1中的数控机床刀库中的减速器的分解示意图。RV减速器4包括针齿壳41、主轴42、输入端盖43和输出端盖44。针齿壳41呈筒状，输入端盖43与输出端盖44分别封盖针齿壳41的两端，并固定连接在一起。主轴42位于针齿壳41的中央，并连接输入端盖43与输出端盖44，能够带动输入端盖43和输出端盖44相对于针齿壳41转动。输出端盖44与刀盘5固定连接，主轴42与伺服电机3连接，针齿壳41与本体支架1固定连接。另外，本体支架1的中央设有呈阶梯状的安装槽。针齿壳41的外周设有沿径向向外伸出的限位环411，限位环411抵接在安装槽的阶梯面上，输出端盖44伸出安装槽。

RV传动是新兴起的一种传动，它是在传统针摆行星传动的基础上发展出来的，不仅克服了一般针摆传动的缺点，而且因为具有体积小、重量轻、传动比范围大、寿命长、精度保持稳定、效率高、传动平稳等一系列优点。日益受到国内外的广泛关注。RV减速器是由摆线针轮和行星支架组成以其体积小，抗冲击力强，扭矩大，定位精度高，振动小，减速比大等诸多优点被广泛应用于工业机器人，机床，医疗检测设备，卫星接收系统等领域。因此，本发明中的减速器4优选为RV减速器。

在其他实施例中，减速器4还可为谐波减速机或行星减速机。

请参阅图6，图6是图1中的数控机床刀库中的刀库的立体结构示意图。刀套6呈一端开口、另一端封闭的筒状。刀套6的开口端插接刀具。刀套6的封闭端沿径向靠近刀盘5的一侧设有柱销61，刀套6的封闭沿径向远离刀盘5的一侧设有两个沿轴向伸出的凸耳62。两个凸耳62之间设有卡接块63，卡接块63可相对两个凸耳62之间的连线旋转。

请参阅图7与图8，图7是图1中的数控机床刀库中的刀盘的第一立体结构示意图，图8是图1中的数控机床刀库中的刀盘的第二立体结构示意图。刀盘5上设有打刀口51，刀套6位于打刀口51中。刀盘5的外周面设有沿径向伸出的安装凸台52和限位凸台53，安装凸台52和限位凸台53位于刀盘5沿轴向的两端。安装凸台52由多个不连续的子安装凸台521组成，子安装凸台521上设有插接刀套6的柱销61的柱销槽522，限位凸台53沿径向抵接沿刀盘5轴向伸出的刀套6。具体的，打刀口51为两个子安装凸台521之间的空隙，刀库6被两个子安装凸台521所夹持。

请参阅图2，打刀单元2包括打刀座24、传动轴22、气缸21、和打刀滑块23。气缸21进一步包括气缸支架211，气缸支架211与本体支架1连接，并将气缸21与本体支架1固定。打刀座24固定在本体支架1上，且沿刀盘5的径向伸出。传动轴22一端与气缸21连接，另一端与打刀滑块23连接，带动打刀滑块23在打刀座24上沿刀盘5的径向滑动。传动轴22包括第一传动轴221、第二传动轴222、以及连接第一传动轴221和第二传动轴222的框架223。伺服电机3穿过框架223与减速器4连接。

请参阅图9与图10，图9是图1所示的数控机床刀库的部分结构的立体结构示意图，图10是图9的分解示意图。打刀滑块23上设有卡接卡接块63的卡槽231。打刀座24沿径向远离的刀盘5的一侧设有限制打刀滑块23行程的挡板241，挡板241上开设有限位槽242。限位槽242抵沿径向抵接沿刀盘5径向伸出的刀套6。

通过上述方案，本发明的有益效果是：本发明的数控机床刀库通过减速器与伺服电机的配合，利用具有反应速度快、精准度高等优点的伺服电机与减速器来支撑刀盘的转动与定位，通过这两个结构取代原有技术中的旋转支撑单元、旋转单元模块以及旋转计数单元，因此使得数控机床刀库结构形式简单、反应速度快、旋转分度精度高。

以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1. 一种数控机床刀库，其特征在于，包括本体支架，位于本体支架一侧的刀盘和刀套，以及位于本体支架另一侧的分度单元和打刀单元；

   所述刀套位于刀盘的圆周部，与所述刀盘可转动连接，所述刀盘上设有打刀口；

   所述分度单元带动所述刀盘将所选中的刀套旋转至所述打刀单元进行打刀处，所述打刀单元能对位于打刀口的刀套施加径向力，使得所述刀套由沿刀盘的轴向伸出旋转至沿径向伸出或者使得所述刀套由沿刀盘的径向伸出旋转至沿轴向伸出；

   所述分度单元包括伺服电机和减速器，所述减速器一端沿轴向支撑所述刀盘，另一端与所述伺服电机连接。
2. 根据权利要求1所述的数控机床刀库，其特征在于，所述刀套呈一端开口、另一端封闭的筒状，所述刀套的开口端插接刀具，所述刀套的封闭端沿径向靠近刀盘的一侧设有柱销，所述刀套的封闭端沿径向远离刀盘的一侧设有两个沿轴向伸出的凸耳，所述两个凸耳之间设有卡接块，所述卡接块可相对所述两个凸耳之间的连线旋转。
3. 根据权利要求2所述的数控机床刀库，其特征在于，所述刀盘的外周面设有沿径向伸出的限位凸台和安装凸台，所述限位凸台和安装凸台位于所述刀盘沿轴向的两端，所述安装凸台由多个不连续的子安装凸台组成，所述子安装凸台上设有插接所述刀套的柱销的柱销槽，所述限位凸台沿径向抵接沿刀盘轴向伸出的所述刀套。
4. 根据权利要求3所述的数控机床刀库，其特征在于，

   所述打刀单元包括打刀座、传动轴、气缸、和打刀滑块；

   所述打刀座固定在本体支架上、沿刀盘的径向伸出，所述传动轴一端与气缸连接，另一端与打刀滑块连接，带动所述打刀滑块在所述打刀座上沿刀盘的径向滑动；

   所述打刀滑块上设有卡接所述卡接块的卡槽。
5. 根据权利要求4所述的数控机床刀库，其特征在于，所述打刀座沿径向远离所述的刀盘的一侧设有限制所述打刀滑块行程的挡板。
6. 根据权利要求5所述的数控机床刀库，其特征在于，所述挡板上开设有限位槽，所述限位槽抵沿径向抵接沿刀盘径向伸出的刀套。
7. 根据权利要求6所述的数控机床刀库，其特征在于，所述传动轴包括第一传动轴、第二传动轴以及连接所述第一传动轴和所述第二传动轴的框架，所述伺服电机穿过所述框架与所述减速器连接。
8. 根据权利要求4所述的数控机床刀库，其特征在于，所述本体支架上固定有伺服电机安装座，所述伺服电机安装在所述伺服电机安装座上。
9. 根据权利要求1所述的数控机床刀库，其特征在于，所述减速器包括RV减速器、谐波减速机或行星减速机。
10. 根据权利要求9所述的数控机床刀库，其特征在于，所述减速器为RV减速器，所述RV减速器包括针齿壳，主轴、输入端盖和输出端盖，所述针齿壳呈筒状，所述输入端盖与所述输出端盖分别封盖所述针齿壳的两端，并固定连接在一起，所述主轴位于针齿壳的中央，能够带动所述输入端盖和输出端盖相对于所述针齿壳转动；所述输出端盖与所述刀盘固定连接，所述主轴与所述伺服电机连接，所述针齿壳与所述本体支架固定连接。
11. 根据权利要求10所述的数控机床刀库，其特征在于，所述本体支架的中央设有呈阶梯状的安装槽，所述针齿壳的外周设有沿径向向外伸出的限位环，所述限位环抵接在所述安装槽的阶梯面上，所述输出端盖伸出所述安装槽。