CN104385028A - 结构简化型圆盘式刀库 - Google Patents

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Abstract

一种结构简化型圆盘式刀库，包括圆盘形刀具容纳装置、自动刀具交换装置、辅助刀具交换装置。圆盘形刀具容纳装置圆周均布多个弹性刀具夹持机构，辅助刀具交换装置安装在圆盘形刀具容纳装置下方对应弹性刀具夹持机构的位置，自动刀具交换装置安装在辅助刀具交换装置一侧，使辅助刀具交换装置恰好在刀具交换装置工作半径内，以便自动刀具交换装置完成交换工作。本发明采用气缸驱动的结构简化型自动刀具交换装置，以及增加了一组辅助刀具交换装置，解决了刀柄夹持机构与自动刀具交换装置的干涉问题，同时完成了刀柄转向的工作，使整个刀库的刀具储备***结构大为简化的同时还维持较高的换刀速度。

Description

结构简化型圆盘式刀库
技术领域
本发明属于数控机床领域，具体地说，涉及一种安装于加工中心上的结构简化型圆盘式刀库。
背景技术
随着机床数控技术的发展，越来越多的数控机床配备自动换刀***，使用自动换刀***可以极大提高数控机床的加工效率。圆盘式刀库是常用的自动换刀***之一，其特点为：使用圆盘形刀具容纳装置；具备预选刀具功能，换刀速度快；换刀动作由自动刀具交换装置完成。
现有技术中的一种常用圆盘式刀库，其结构特征包含：圆盘形刀柄容纳装置，其圆周均布若干刀套，每只刀套包含刀柄定位锁紧与刀具转向装置；自动刀具交换装置，即换刀机械臂由多组凸轮驱动完成刀具交换动作。该结构缺点如下：
       1、为避免与自动刀具交换装置干涉，刀套中的刀柄锁紧装置结构较为复杂，还需要刀柄转向机构。常规圆盘式刀库根据规格不同有可以容纳16-30把刀，此处结构需重复16-30倍，成本较高；
       2、换刀机械臂使用多组凸轮驱动完成刀具交换工作，其结构复杂，由于凸轮结构特殊性，加工难度较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简化型圆盘式刀库，要求结构简单、易加工、制造成本低、效率高。
为解决上述技术问题，本发明提出了一种结构简化型圆盘式刀库，其特点为：采用气缸驱动的结构简化型自动刀具交换装置，以及增加了一组辅助刀具交换装置，解决了刀柄夹持机构与自动刀具交换装置的干涉问题，同时完成了刀柄转向的工作，使整个刀库的刀具储备***结构大为简化的同时还维持较高的换刀速度。
本发明的技术方案为：一种结构简化型圆盘式刀库，包括圆盘形刀具容纳装置、自动刀具交换装置、辅助刀具交换装置。所述圆盘形刀具容纳装置圆周均布多个弹性刀具夹持机构，辅助刀具交换装置安装在圆盘形刀具容纳装置下方对应弹性刀具夹持机构的位置，自动刀具交换装置安装在辅助刀具交换装置一侧，使辅助刀具交换装置恰好在刀具交换装置工作半径内，以便自动刀具交换装置完成交换工作。
所述圆盘形刀具容纳装置，其内有多个凸轮从动件对应刀具夹持机构，均布于圆盘的一个同心圆上。
所述自动刀具交换装置，包含两侧等距布置刀柄抓取机构的机械臂，和机械臂操纵机构，装置上方装有一个气缸用于推动机械臂的轴向移动，侧面装有一个气缸用于推动齿条带动齿轮产生机械臂的旋转运动。
所述辅助刀具交换装置，其内包含一个刀具抓取机构，机构外设有导轨，后方装有一个气缸用于推动刀具抓取机构沿导轨运动。
本发明的工作过程如下： 刀库收到来自数控***的选择刀具控制命令时，电机启动经过联轴器带动凸轮旋转，凸轮驱动凸轮从动件移动，使圆盘形刀具容纳装置旋转，在凸轮的分度作用下，使所需的刀具刀柄移动到辅助刀具交换抓取机构前方。
得到刀柄就位信号后，辅助刀具交换装置气缸推动刀柄抓取机构沿导轨移动逐渐将刀柄收入并继续前进开始转向，使刀柄脱离圆盘形刀具容纳装置上的弹性刀柄夹持机构直到原方位的正交方向，完成选择（预选）刀具工作。
机床应进入换刀工作点后，旋转驱动气缸通气推动自动换刀装置机械臂旋转，同时抓取辅助换刀装置上的刀柄与机床主轴上的刀柄。得到抓取成功信号后，轴向驱动气缸通气使机械臂所持的两个刀柄同时脱离，气缸反向通气回拉机械臂旋转180度两刀柄位置交换。收到交换完成信号后，轴向驱动气缸反向通气带动机械臂收回，两刀柄交换位置进入机床主轴与辅助刀具交换装置。旋转驱动气缸通气使机械臂旋转回到初始位置，完成交换刀具动作。
检测到机械臂动作完成后，辅助刀具交换装置气缸反向通气拉动刀柄抓取机构沿导轨回收，转向并使刀柄完全落入圆盘形刀具容纳装置上的弹性刀柄夹持机构，继续回收刀柄退出刀柄抓取机构，完成一次刀库换刀工作流程。
本发明的有益效果在于：1、采用气缸驱动的自动刀具交换装置，代替复杂凸轮的机械联动完成刀具交换。2、增加了一组辅助刀具交换装置，取代了常规圆盘式刀库刀具储备装置的部分功能，使其结构大为简化的同时还维持较高的换刀速度。
附图说明
图1是本发明的整体结构主视图。
图2是本发明的整体结构侧视图。
图3是本发明的自动刀具交换装置旋转驱动方法示意图。
图4是本发明的自动刀具交换装置轴向运动驱动方法示意图。
图5是本发明的辅助刀具交换装置工作前示意图。
图6是本发明的辅助刀具交换装置导轨示意图。
图7是本发明的辅助刀具交换装置工作完成示意图。
具体实施方式
以下结合附图具体说明本发明。
如图1所示，本发明包括圆盘形刀具容纳装置3、自动刀具交换装置16、辅助刀具交换装置11。所述圆盘形刀具容纳装置3圆周均布多个弹性刀具夹持机构2，辅助刀具交换装置11安装在圆盘形刀具容纳装置3下方对应弹性刀具夹持机构2的位置，自动刀具交换装置16安装在辅助刀具交换装置11一侧，使辅助刀具交换装置11恰好在刀具交换装置16工作半径内，以便自动刀具交换装置16完成交换工作。
本发明的工作过程如下： 刀库收到来自数控***的选择刀具控制命令时，电机9启动经过联轴器8带动凸轮6旋转，凸轮驱动凸轮从动件20移动，使圆盘形刀具容纳装置3旋转，在凸轮6的分度作用下，使所需的刀具刀柄1移动到辅助刀具交换抓取机构11前方。
如图5、6、7所示，得到刀柄就位信号后，气缸29通气推动连杆机构33，使刀柄抓取机构11沿导轨31移动，移动过程前半段刀柄抓取机构11逐渐将刀柄1收入直到底部刀柄拉钉被刀柄锁紧机构销钉38卡住，此时刀柄抓取机构11继续沿导轨31前进并开始转向，使刀柄1脱离圆盘形刀具容纳装置3上的弹性刀柄夹持机构2并继续前进直到原方位的正交方向，此时完成选择（预选）刀具工作。
机床应进入换刀工作点后，气缸10通气推动齿条27前进带动齿轮28旋转，齿轮28内花键带动花键轴25旋转，在气缸10行程终点上使用机械限位获得精确停止位置，使自动换刀装置机械臂13旋转并同时抓取辅助换刀装置上的刀柄1与机床主轴上的刀柄。得到抓取成功信号后，气缸17通气带动机械臂13沿花键轴25轴向前进，使机械臂所持的两个刀柄同时脱离，在此过程中由机械联动装置14完成对两刀柄的锁紧，避免在交换过程中脱落。此时气缸10反向通气回拉机械臂13旋转180度两刀柄位置交换，在气缸10行程起点上使用机械限位得到精确刀柄回落位置。收到交换完成信号后，气缸17通气使活塞反方向运动带动机械臂13收回，刀柄1进入机床主轴，并由机床锁紧，机床内所取出刀柄进入辅助刀具交换装置被其锁紧机构锁紧。机械臂收回时在机械联动作用下锁紧机构14已经解除，气缸10通气使机械臂13旋转回到初始位置完成交换刀具动作，通过传感器检测其位置达到时气缸10进入保压状态待机，停留在如图3所示位置。
检测到机械臂动作完成后，气缸29反向通气，拉动辅助自动换刀装置的刀柄抓取机构11沿导轨31回收，转向并使刀柄完全落入圆盘形刀具容纳装置3上的弹性刀柄夹持机构2，继续回收刀柄拉钉克服刀柄抓取机构11的锁紧机构弹力，退出刀柄抓取机构11，完成一次刀库换刀工作流程。
本发明不限于所展示的实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化，这些变化都落入本发明专利的要求保护范围内。

Claims (5)

1. 一种结构简化型圆盘式刀库，其特征在于，包括圆盘形刀具容纳装置（3）、自动刀具交换装置（16）、辅助刀具交换装置（11）、刀库机架（5），所述圆盘形刀具容纳装置（3）圆周均布多个弹性刀具夹持机构（2），辅助刀具交换装置（11）安装在圆盘形刀具容纳装置（3）下方对应弹性刀具夹持机构（2）的位置，自动刀具交换装置（16）安装在辅助刀具交换装置（11）一侧，使辅助刀具交换装置（11）恰好在刀具交换装置（16）工作半径内，上述结构全部固定于刀库机架（5）周围。
2. 根据权利要求1所述的结构简化型圆盘式刀库，其特征在于，所述圆盘形刀具容纳装置（3）经过一对角接触球轴承支承安装在固定轴（18）上，其后方均布24只凸轮从动件（20），凸轮（6）与其中两个凸轮从动件（20）啮合，凸轮（6）通过联轴器（8）与电机（9）相连。
3. 根据权利要求1所述的结构简化型圆盘式刀库，其特征在于，所述自动刀具交换装置（16）中气缸（10）连接齿条（27），齿条（27）与内花键齿轮（28）啮合，内花键齿轮（28）与花键轴（25）啮合，花键轴（25）与自动换刀装置机械臂（13）固定连接。
4. 根据权利要求1所述的结构简化型圆盘式刀库，其特征在于，所述自动刀具交换装置（16）中气缸（17）经过推力轴承（23）连接花键轴（25），花键轴（25）与自动换刀装置机械臂（13）固定连接。
5. 根据权利要求1所述的结构简化型圆盘式刀库，其特征在于，所述辅助刀具交换装置（11）中气缸（29）连接连杆机构（33），连杆机构（33）与刀柄抓取机构（11）通过铰链（34）连接，刀柄抓取机构（11）安装在导轨（31）上。
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