具有刀库系统的卧式加工中心的制作方法

本发明涉及加工中心的技术领域，尤其涉及一种具有刀库系统的卧式加工中心。

背景技术：

如今加工中心行业发展到现在，在主体结构和性能上已经日益成熟。主轴转速30000转以上的加工中心已经越来越多。刀库的发展也有了相对固定的模式，出现了适用不同需求的多种类型的刀库。以往刀库的体积也变得更大，达不到高速机床刀库精简、小巧的要求，也使得安装难度大大增加。在加工中心长期高速工作下，刀套与刀盘之间的定位精度容易发生变化，换刀装置的钩爪部位容易发热变形，导致刀臂式刀库的整体精度下降，使零件产品的加工精度达不到要求，从而影响加工的质量与可靠性。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种具有刀库系统的卧式加工中心，以克服上述缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种具有刀库系统的卧式加工中心，其结构紧凑，装卸便利，夹刀可靠，使用寿命长，刀库刚性好，承载力大。

为解决上述问题，本发明公开了一种具有刀库系统的卧式加工中心，包含框体和基座，所述基座的上表面设有加工台，所述框体内设有两条横向导轨，一加工座可横向移动的设置于横向导轨，所述加工座设有两条竖向导轨，一主轴台可竖向移动的设置于竖向导轨，所述框体内在主轴台的一侧设有刀库系统，其特征在于：

所述刀库系统包含刀盘组件和刀库交换装置，所述刀盘组件包括刀盘，所述刀盘包含转动盘、刀盘架和刀盘盖，刀盘中部设有转轴，转动盘为圆盘状结构，其安装在转轴，所述刀盘架围绕转动盘设置，其周缘间隔设有多个刀套，在刀盘架的外侧设有围绕刀套进行保护的刀盘罩，所述刀库交换装置包括驱动箱和油缸伸缩轴，所述油缸伸缩轴从驱动箱内向外伸缩设置，其自由端设有第一夹刀杆和第二夹刀杆，所述驱动箱内设有驱动油缸伸缩轴进行转动的驱动组件。

其中：刀盘组件的驱动机构包括刀盘电机、联轴器和传动蜗杆，刀盘电机输出轴的一端安装至联轴器，联轴器的另一端安装传动蜗杆，所述传动蜗杆连接于固定至刀盘架的被动齿轮，以通过蜗杆传动实现精确的分度运动。

其中：该第一夹刀杆和第二夹刀杆均包含换刀臂，换刀臂的后端通过一突出部设置一容置空间，以供组设一可上下移动的顶掣件，所述换刀臂的前端设有扣刀口以及与容置空间连通的开槽，所述开槽内设一可相对于换刀臂直线位移的推抵件，所述开槽和容置空间之间设有凸缘，所述抵推件的后端设有直径缩小部以从凸缘形成的开孔中向容置空间内进行伸缩，所述抵推件后端的直径缩小部上套接有第一弹簧，所述抵推件的后端面形成为楔形，所述顶掣件的上端一侧同样形成一与抵推件的楔形相互配合的楔形，所述顶掣件的下端设有一凹槽，并在凹槽内设有第二弹簧，第二弹簧的外端抵靠于突出部的内壁。

其中：所述油缸伸缩轴包含缸筒、缸底、缸盖和活塞组件，所述缸底和缸盖分别固定在缸筒的前后端，所述活塞组件包含从缸筒内伸出缸盖的活塞杆以及安装于缸筒内的活塞，所述活塞杆伸出缸盖后形成油缸伸缩轴的自由端。

其中：还设有定位结构，所述定位结构包含设置于缸筒与缸底之间的具内孔的定位挡块，所述定位挡块包括固定板和与固定板一体结构的定位环，定位环的周向等距间隔设有多个径向锥孔，所述径向锥孔内活动保持有滚珠，所述活塞杆后端设有随活塞杆移动而进入定位挡块内孔的螺母，所述螺母的外缘上开设有与径向锥孔对应且可卡入滚珠的内凹槽，位于活塞的后端面设有可随活塞的移动而使滚珠卡入或脱离内凹槽的环状压块。

其中：所述的活塞与环状压块之间设有推动环状压块向缸底方向移动的第四弹簧，活塞外周面与环状压块内壁之间设有使环状压块跟随活塞移动的轴用挡圈，在活塞杆上设有位于活塞前端面的挡板，挡板与活塞之间设有第三弹簧。

通过上述结构可知，本发明的具有刀库系统的卧式加工中心具有如下效果：

1、传动装置构造简单，整体体积小巧，方便安装，提高加工的质量和可靠性，具有安全稳定性。

2、实现了刀杆的快速进出和刀具的稳定定位，且传动更加精确，运行更加平稳。

本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。

附图说明

图1显示了本发明的具有刀库系统的卧式加工中心的结构示意图。

图2显示了本发明中刀盘的分解示意图。

图3显示了本发明中刀库交换装置的结构示意图。

图4显示了本发明中夹刀杆的内部剖视图。

图5显示了本发明中油缸伸缩轴的内部结构示意图。

附图标记：

101、框体；102、基座；103、加工台；104、夹具；105、横向导轨；106、加工座；107、竖向导轨；108、主轴台；109、刀具；110、刀库组件；111、刀库交换装置；112、控制箱；1101、刀盘罩；1102、转动盘；1103、刀盘架；1104、刀盘盖；11、驱动箱；12、第一夹刀杆；13、第二夹刀杆；14、伺服电机；15、主动齿轮；16、第一被动齿轮；17、传动齿轮组件；18、油缸伸缩轴；19、换刀臂；20、推抵件；21、扣刀口；22、第一弹簧；23、突出部；24、顶掣件；25、第二弹簧；26、贯通销；29、缸筒；30、缸底；31、缸盖；32、活塞杆；33、进油,孔；34、泄油孔；35、螺母；36、定位挡块；37、挡板；38、活塞；39、第三弹簧；40、环状压块；41、滚珠；42、第四弹簧；43、挡圈。

具体实施方式

参见图1，显示了本发明的具有刀库系统的卧式加工中心的结构示意图。

所述卧式加工中心包含框体101和基座102，所述基座102的上表面设有加工台103，所述加工台103设有对待加工工件进行夹紧的夹具104，所述框体101内设有两条横向导轨105，一加工座106可横向移动的设置于横向导轨105，所述加工座106设有两条竖向导轨107，一主轴台108可竖向移动的设置于竖向导轨107，所述主轴台108的中部设有供刀具109固定旋转的刀夹。

所述框体101内在主轴台108的一侧设有刀库系统，所述框体101的外侧还设有控制箱112，所述控制箱112提供控制指令。

其中，所述刀库系统包含刀盘组件110和刀库交换装置111，所述刀盘组件110包括刀盘和驱动机构，参见图2，所述刀盘包含刀盘罩1101、转动盘1102、刀盘架1103和刀盘盖1104，刀盘中部设有转轴，转动盘1102为圆盘状结构，其安装在转轴并可以绕转轴转动，所述刀盘架1103围绕转动盘1102设置，其周缘间隔设有多个刀套，刀套可套有刀柄，通过与转动盘配合上，多个刀套的定位更精确，易于调整，维修方便。在转动盘1102的一侧安装有刀盘盖1104，在刀盘架1103的外侧设有围绕刀套进行保护的刀盘罩1101，用于保护整个刀盘机构，所述刀盘罩1101的下侧设有供待更换的刀套伸出的缺口部。

其中，刀盘组件110的驱动机构可包括刀盘电机、联轴器和传动蜗杆，刀盘电机输出轴的一端安装至联轴器，联轴器的另一端安装传动蜗杆，所述传动蜗杆连接于固定至刀盘架1103的被动齿轮，以通过蜗杆传动实现精确的分度运动，由于传动蜗杆和被动齿轮的配合是在刀盘内部，这样的设计相对紧凑，更加的节省了安装空间与配合空间，也降低了整体的安装难度。

参见图3，本发明的刀库交换装置111包括驱动箱11和油缸伸缩轴18，所述油缸伸缩轴18从驱动箱11内向外伸缩设置，其自由端设有夹刀杆组件，所述驱动箱11内设有驱动油缸伸缩轴18进行转动的驱动组件，其中，所述夹刀杆组件包含呈180度对称设计的第一夹刀杆12和第二夹刀杆13，所述驱动组件包含伺服电机14、主动齿轮15、第一被动齿轮16和传动齿轮组件17，为提高空间利用率，所述伺服电机14平行设置于油缸伸缩轴18的一侧，主动齿轮15连接于伺服电机14的输出轴，所述第一被动齿轮16设置于一中间轴并啮合于主动齿轮15，所述传动齿轮组件17包含分别设于中间轴和油缸伸缩轴18上的齿轮对，从而利用伺服电机14将动力传递给油缸伸缩轴18，进而实现第一夹刀杆12和第二夹刀杆13的相对转动，通过相对设置的第一夹刀杆12和第二夹刀杆13，实现刀库和主轴台上刀具的替换。

参见图4，显示了本发明中第一夹刀杆12和第二夹刀杆13的一个优选实施例，该第一夹刀杆12和第二夹刀杆13的结构相同，均包含换刀臂19，换刀臂19的后端通过一突出部23设置一容置空间，以供组设一可上下移动的顶掣件24，所述换刀臂19的前端设有扣刀口21以及与容置空间连通的开槽，所述开槽内设一可相对于换刀臂19直线位移的推抵件20，所述推抵件20的前端形成可封闭和打开所述扣刀口21的突出部，所述开槽和容置空间之间设有凸缘，所述抵推件20的后端直径缩小以从凸缘形成的开孔中可向容置空间内进行伸缩，且凸缘形成对抵推件20向后移动的限位。

其中，所述抵推件20后端的直径缩小部上套接有第一弹簧22，所述第一弹簧22位与抵推件20和凸缘之间，所述抵推件20的后端面形成为楔形，所述顶掣件24的上端一侧同样形成一与抵推件20的楔形相互配合的楔形，所述顶掣件24的下端设有一凹槽，并在凹槽内设有第二弹簧25，第二弹簧25的外端抵靠于突出部23的内壁，由此，通过两个弹簧以及楔形的配合，推抵件则能在扣刀时增加向后移动的活动范围，使换刀臂旋转扣持刀具的刀杆，在刀杆进入扣刀口后，推抵件能迅速返回并保持刀杆。

其中，所述抵推件的中部还开有长条通槽，所述换刀臂可设有贯穿该长条通槽以进行导向和限位的贯通销26。

参见图5，本发明的油缸伸缩轴18包含缸筒29、缸底30、缸盖31和活塞组件，所述缸底30和缸盖31分别固定在缸筒29的前后端，所述活塞组件包含从缸筒29内伸出缸盖31的活塞杆32以及安装于缸筒29内的活塞38，所述活塞38与缸筒29内壁之间实现液密封，所述缸筒29的前后端分别设有进油孔33和泄油孔34，由此，所述活塞杆32伸出缸盖31后形成油缸伸缩轴18的自由端，并通过液压油驱动活塞并带动活塞杆进行伸缩运动。

其中，为实现活塞杆的定位，还设有定位结构，所述定位结构包含设置于缸筒29与缸底30之间的具内孔的定位挡块36，所述定位挡块36包括固定板和与固定板一体结构的定位环，其中固定板卡紧在缸筒29缸底30内端面之间，固定板的外周与缸筒29内壁密封配合，在定位环的周向，等距间隔设有多个径向锥孔，所述径向锥孔内活动保持有滚珠41，所述活塞杆32后端设有随活塞杆32移动而进入定位挡块36内孔的螺母35，所述螺母35的外缘上开设有与径向锥孔对应且可卡入滚珠41的内凹槽，位于活塞38的后端面设有可随活塞38的移动而使滚珠41卡入或脱离内凹槽的环状压块40。

为实现环状压块40随活塞38的移动，所述的活塞38与环状压块40之间设有推动环状压块向缸底方向移动的第四弹簧42，活塞38外周面与环状压块40内壁之间设有可使环状压块40跟随活塞向缸盖31方向移动的轴用挡圈43，同时，在活塞杆32上设有位于活塞38前端面的挡板37，挡板37与活塞38之间设有第三弹簧39。

由此，定位结构的工作过程简述如下：当有杆腔进油时，活塞杆缩回，带动螺母进入定位挡块的内孔，螺母推动设在径向锥孔内的滚珠向上运动，当活塞杆运动至滚珠卡住环状压块后，环状压块停止移动，活塞杆带动螺母压缩第四弹簧和第三弹簧继续向左运动，当第三弹簧力大于第四弹簧力时，滚珠落入螺母外壁的内凹槽内，而环状压块也在第四弹簧的作用下向缸底移动，当滚珠完全掉入内凹槽内，活塞碰到缸底，活塞杆停止运动，环状压块也随即将滚珠上部封死，滚珠卡在螺母外壁的内凹槽内，活塞杆被稳固的定位，避免外力操作；当无杆腔进油达到第三弹簧设定的启动压力时，活塞压缩第三弹簧向缸盖方向运动，活塞向缸盖方向运动的同时由于轴用挡圈的限位作用，带动环状压块压缩第四弹簧同步向缸盖方向运动，当运动一定的距离时，滚珠失去环状压块的压制而脱离螺母外壁的内凹槽，向径向锥孔的外侧方向移动，实现活塞杆的继续运动。

由此，本发明的油缸伸缩轴18定位准确，避免误操作和外力破坏，可以承受较大外力的影响。

由此可见，该刀库系统的结构比较简单，安装和拆卸都十分便捷，无论是安装与新机器还是对已有加工中心进行改造都非常方便，且刀库的刚性较好，传动稳定。

综上，本发明具有如下优点：

1、传动装置构造简单，整体体积小巧，方便安装，提高加工的质量和可靠性，具有安全稳定性。

2、实现了刀杆的快速进出和刀具的稳定定位，且传动更加精确，运行更加平稳。

显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。