一种双层刀库的制作方法

本发明属于数控设备技术领域，特别涉及一种双层刀库。

背景技术：

随着数控加工技术的发展，数控机床的应用领域不断扩大，对数控机床的加工能力也提出了更高的要求，不仅需要具有较高的加工精度和加工效率，而且还要能够满足不同领域不同工件多特征的加工要求，这就要求数控机床必须能够容纳足够数量的刀具。而对于精加工性能较好的中小型机床来说，由于受刀库容量所限，不能满足对工件多特征的加工要求。

目前，常见增加机床所带刀具数目的方法主要有增加刀库数量和改变刀库类型。增加刀库数量主要是在机床的相应位置装配多个刀库，例如在机床左右两侧各配置一个刀库，这种方案在一定程度上势必会增加机床的尺寸空间，并且影响了机床自动上下料等其他机床组件的位置排布，不利于机床自动化程度的提高，同时这种结构还具有换刀周期长、不利于维护、成本高等缺陷；而改变刀库类型的方法则是将刀库容量较小的小型刀库换成具有较大容量的大型刀库，例如将直排式刀库换成链式刀库，这种方案虽然能够增加机床所带刀具数目，并且不增加刀库数量，但是大型刀库的尺寸空间较大，不能满足小型机床对空间的设计要求，与小型机床不匹配。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑、空间占用小、加工制造方便、成本低、换刀速度快的双层刀库，能够与小型机床的空间设计相匹配，并且在不增加刀库数量的前提下，大幅增加机床所带刀具数目，满足机床对工件多特征的加工要求。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种双层刀库，由驱动装置、上刀盘、下刀盘、离合传动装置以及气缸动力装置组成，离合传动装置包括上旋转中心和下旋转中心，下旋转中心为主动部分，上旋转中心为从动部分；上旋转中心与气缸动力装置联接，可在气缸动力装置控制下实现与下旋转中心的分离与配合；上刀盘固定安装于上旋转中心上；下刀盘固定安装于下旋转中心上，并由驱动装置驱动旋转；上刀盘和下刀盘上均设置有供容置刀具的卡刀座。

上述一种双层刀库，所述上刀盘与下刀盘为带有直线边的半盘体结构，且上刀盘的直线边固定安装有上防护门，下刀盘的直线边固定安装有下防护门；上刀盘和下刀盘的外部还设置有防护罩，防护罩上设置有换刀口；上防护门和下防护门可分别随上刀盘和下刀盘一起在防护罩内转动，当上刀盘和下刀盘的直线边转动至防护罩的换刀口处时，上防护门和下防护门将换刀口关闭，与防护罩一起形成封闭防护。

上述一种双层刀库，所述驱动装置由伺服电机和减速机组成，伺服电机与减速机固定联接，减速机与下旋转中心固定联接；所述伺服电机仅包含一个绝对位置编码器。

上述一种双层刀库，所述上旋转中心包括内旋转部和外旋转部，内旋转部通过花键啮合于外旋转部内，内旋转部的上端与气缸动力装置联接，下端可与下旋转中心配合；外旋转部轴向固定安装，上刀盘固定于外旋转部上。

上述一种双层刀库，所述上旋转中心与下旋转中心通过定心轴与塑料轴承实现定心过渡。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明采用双层刀盘结构，结构紧凑，换刀速度快；通过气缸和离合传动装置的作用，仅用一个伺服电机就能实现对两层刀盘的控制，使得刀库能够充分利用机床的高度空间，大大缩小了机床的横向或纵向尺寸，在保证数控机床整体占地面积小的前提下，翻倍增加了机床的刀具容量；同时也保证了机床的内部空间，方便其他机床组件的位置排布，有利于机床自动化功能的扩展，适用于各类数控机床。

附图说明

图1是本发明的结构原理图。

图2是本发明的内部结构示意图。

图3是本发明刀库刀盘及防护罩结构示意图。

图4是本发明上刀盘换刀结构示意图。

图5是本发明下刀盘换刀结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，本发明的一种双层刀库，包括驱动装置10、上刀盘20、下刀盘30、上旋转中心40、下旋转中50以及气缸动力装置60。下旋转中心50与驱动装置10联接，并由驱动装置10驱动旋转；上旋转中心40与气缸动力装置60联接，可在气缸动力装置60控制下实现与下旋转中心50的分离与配合；上刀盘20固定安装于上旋转中心40上，下刀盘30固定安装于下旋转中心50上。

如图2所示，驱动装置10包括伺服电机11和减速机12，伺服电机11与减速机12固定联接，并通过电机安装板固定安装于刀库安装座70上，为避免水汽或切削等与伺服电机接触，伺服电机11的下方设置有电机保护罩13。下旋转中心50由定爪盘51和定心轴52组成，定爪盘51与减速机12通过螺栓固定联接，可由伺服电机11驱动其转动；定心轴52位于定爪盘51的中心，并通过螺栓与定爪盘51固定联接；下刀盘30固定安装于定爪盘51上。气缸动力装置60包括端锁气缸61以及轴承座62，轴承座62固定于端锁气缸61的输出端，端锁气缸61通过气缸支座安装于刀库安装座70上。上旋转中心40由花键轴41、花键套42以及动爪盘43组成，花键轴41啮合于花键套42内，花键套42通过轴承44以及锁紧螺母45轴向限位于刀库安装座70内；上刀盘20固定安装于花键套42上；动爪盘43固定于花键轴41的下端，其中心孔内设置有塑料轴承46，动爪盘43可通过爪齿与定爪盘51相啮合，并通过定心轴52和塑料轴承46进行定心过渡；花键轴41的上端通过轴承47装设于轴承座62内，可随轴承座62在端锁气缸61的带动下上下移动，从而实现动爪盘43与定爪盘51之间的分离与啮合动作；为防止花键轴41在轴承座62内发生轴向攒动，花键轴41的顶部设置有轴承压板48，同时为保证花键轴41上下运动平稳，刀库安装座70上还设置有限位板71，限位板71上具有内花键，能够与花键轴41相啮合。为实现动爪盘43与定爪盘51之间的无尘啮合，上刀盘20与下刀盘30之间设置有密封防尘装置80。

如图3所示，上刀盘20与下刀盘30均为半盘体结构，其中圆弧边均匀分布有供容置刀具的卡刀座，直线边则分别与上防护门21及下防护门31联接，在不需要换刀时，上防护门21和下防护门31位于防护罩90的换刀口处，并与防护罩90形成封闭防护，当需要换刀时，上防护门21和下防护门31在上刀盘20和下刀盘30的带动下向防护罩内部旋转。

当对上刀盘20执行换刀动作时，端锁气缸61的上部气路与外部气源接通，气缸杆推动轴承座62向下移动，并进而带动花键轴41和动爪盘43一起向下移动，至气缸杆处于伸长极限状态时，动爪盘43与定爪盘51相互啮合；伺服电机11工作，其动力通过定爪盘51传递给动爪盘43，进而通过花键轴41将动力传递到花键套42上，使上刀盘20和下刀盘30同时旋转，机床主轴或换刀机械手即可移动至换刀位对上刀盘20执行换刀动作，如图4所示。当对下刀盘30执行换刀动作时，端锁气缸61的下部气路与外部气源接通，气缸杆带动轴承座62向上移动，进而拉动花键轴41和动爪盘43一起向上移动，至气缸杆处于压缩极限状态时，动爪盘43与定爪盘51完全分离；伺服电机11工作，其动力仅定爪盘51传递下刀盘30，使下刀盘30单独动作，机床主轴或换刀机械手即可移动至换刀位对下刀盘30执行换刀动作，如图5所示。由于上刀盘20不随下刀盘30一起动作，上防护门21处于关闭状态，换刀时，上刀盘20不形成干涉，有效保证了换刀的顺利进行。

尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。