专利名称：配有自动换刀器的车床的制作方法
背景技术：
螺纹梳刀式刀架和转塔式刀架具有很高的抓刀刚性，从而可以进行大切削量加工。在日本专利公开号为HEI 6-91469(Kokai)和HEI-7-185985(Kokai)的专利申请中公开了具有螺纹梳刀式或转塔式刀架的配有自动换刀器的车床范例。
具有组合式刀架的配有自动换刀器的车床利用一个卡盘，就可能进行多种操作，例如车削、钻孔、倒角或磨削。与螺纹梳刀式或转塔式刀架不同，组合式刀架可更换的刀具数量不受刀架可夹持刀具数量的限制。在日本专利公开号为HEI 6-126571(Kokai)和HEI 11-138374(Kokai)的专利申请中公开了具有组合式刀架的配有自动换刀器的车床范例。
然而，对于具有螺纹梳刀式或转塔式刀架的配有自动换刀器的车床，可更换的刀具数量决定于刀架可夹持刀具的数量。而且，由于刀架的夹持部位决定于往刀架上装的刀具，因此配有自动换刀器的车床的自动操作受限。为了增加可被螺纹梳刀式或转塔式刀架夹持的刀具的数量，自动换刀器要具有适应所需刀具数量的尺寸和重量。因此，随着配有自动换刀器的车床变得越来越大，沿X轴方向和沿Z轴方向运动的动力消耗也有所增加，从而导致快速定位的运动速度受限的可能性。
具有组合式刀架的配有自动换刀器的车床结构方式是刀具心轴可以在刀架上旋转。因此，这类车床表现出低切削刚性并且对工件切削量产生限制。
为达到上述目的，本发明提供一种这样的配有自动换刀器的车床，它包括相对工件台可沿X轴方向和Z轴方向移动的滑块；设置在该滑块上、用以夹持刀具的刀架；以及用以存放大量刀具并将每把刀具定位至换刀位的换刀器，其中所述刀架可以在X-Z平面内转动，并且所述刀架含有刀具心轴作为刀具的插入部，所述刀具心轴固定在刀架上。
对于具有上述结构的配有自动换刀器的车床，刀具心轴是固定在刀架上的，因此该刀具心轴决不会在刀架上旋转。因此，与组合式刀架相比，提高抓刀刚性成为可能。与螺纹梳刀式或转塔式刀架不同，可更换刀具的数量不再受限于刀架可夹持刀具的数量，从而能够在更长时间段内进行自动操作。而且，由于刀架可以在X-Z平面内转动，防止刀具和工件间的任何干涉成为可能。
换刀器具有如下结构方式，即至少当刀架转动时换刀器可与刀架分开。这种结构使得当刀架转动时不会和换刀器产生干涉。
特别地，换刀器可以相对于刀架，在工件台的另一面与刀架分开安置。另外，换刀器也能以可动方式安装，通过移动换刀器使其与刀架分开。
刀具心轴可以有锥度。
此外，本发明所述配有自动换刀器的车床还可以包含一套联接器用以对刀架的转动分度。
这套联接器包括位于滑块上的第一联接器和位于刀架上的第二联接器，通过第一、第二联接器的啮合可以对刀架的转动分度。
另外，还可具备这样的结构，即第一联接器或者第二联接器是固定的，而另一个联接器是可动的。当可动联接器移动并脱开这两个联接器的啮合时，刀架转动。当刀架转到指定位置后，可动联接器移动并与固定联接器啮合，从而对刀架的转动进行分度锁定。
本发明所述配有自动换刀器的车床可包含多个工作台。这种情况下，可以将至少一个工作台设置为其可相对于刀架移动。
本发明所述配有自动换刀器的车床还可以包含两个工件台，一个工件台固定，另一个工件台设置为可沿Z轴方向移动。
这两个工件台中的一个可以起到尾架的作用。
图4是图3所示刀架的示意图，表示了刀架已经转动后的位置示例；以及图5是目前配有自动换刀器的车床刀架部位的局部放大立体图。
图1是本发明所述配有自动换刀器的车床的立体图。图2是图1所示配有自动换刀器的车床刀架部位的局部断面图。
如图1和图2所示，本发明优选实施例的配有自动换刀器的车床1的结构包括位于床身11上的工件台12；位于床身11上的可动的尾架13；可沿床身移动的滑块15；位于滑块15上的刀架18；以及用以存放大量刀具并将每把刀具分度定位至换刀位的换刀器20。
尾架13与设在床身11上的滑轨14啮合，可沿Z轴方向(该方向在图1中以箭头Z表示)移动。
滑块15和位于滑轨14背面的另一滑轨(图1中未显示)相配合，其结构包括可沿Z轴方向移动的第一滑块15Z以及第二滑块15X，它通过与设置在第一滑块15Z的倾斜表面上的两条滑轨17啮合而可沿X轴方向(在图1中以箭头X表示)移动。
刀架18以其可在平面X-Z内转动的方式安装在第二滑块15X上。具体地，所述刀架18通过枢轴21安装在第二滑块15X上，这样刀架18就可以转动。
在枢轴21上同轴设置有第一联接器22，该联接器22可在图2中箭头A所示方向移动。在第一联接器22的顶面设置有径向齿29。第三联接器23用螺栓24同轴地固定在枢轴21上。第二联接器25环绕在第三联接器23周边。该第二联接器25用螺栓26固定在刀架18的壳体16上。在第二联接器25和第三联接器23的底面，分别设置有径向齿27和28。也就是说，在此实施例中，由三个联接器(第一联接器22、第二联接器25、以及第三联接器23)组成的三组件联接器用来实现刀架18的分度转动。
刀架18的转动在径向使位于第二联接器25底面的径向齿27和位于第三联接器23底面的径向齿28相配合。当与枢轴21同轴设置的第一联接器22向上移动时，位于第一联接器22顶面的径向齿29和径向齿27、28啮合，从而将枢轴21锁死在第二滑块15X上。
刀架18含有一个刀具心轴19作为刀具的插入部。所述刀具心轴19整个固定在刀架18上，有锥度，并通过夹持刀具完成车床的车削加工。由于刀具心轴19决不会在刀架18上旋转，因此有可能提高抓刀刚性。
换刀器20装在刀架18的后面，也就是在工件台12的对面，并与刀架18分开。所述换刀器20的结构包括安装在第一滑块15Z侧面后部的基板31；装在基板31上的支撑柱32；位于支撑柱32上的刀具库34；以及位于支撑柱32上的换刀臂36。
刀具库34包含一组圆周分布的夹刀筒35。夹刀筒35由锥形元件构成，并有一个诸如球形闸门的夹持机构以便夹刀筒35可以将刀具夹持在其锥形元件内。围绕刀具库34周边分布的夹刀筒35可以沿圆周方向整体旋转。也可以将每个夹刀筒35分度定位于指定的换刀位B。夹刀筒35可以沿所示箭头C-D的方向摆动，从而换刀位B处的夹刀筒35的轴线与下文所述的换刀臂36的支撑轴38的轴线平行。
换刀臂36在其两端有用以夹持刀具的夹刀部件37。位于支撑柱32靠近床身11的侧面上的支撑轴38可使换刀臂36沿其轴向前后移动，并且换刀臂36可绕支撑轴38的轴心旋转。
以下描述本实施例所述配有自动换刀器的车床的详细动作。
在利用配有自动换刀器的车床1进行工件加工的过程中，为了将在位的刀具更换为下面工序要用的另一把刀具，刀架18首先要在X-Z平面内沿预定的方向转动，使当前刀具的轴线平行于换刀器20上支撑轴38的轴线，并使刀具刃部面向床身11端面，同时操作第二滑块15X将刀具心轴19移至换刀位。对于换刀器20，在使用当前刀具进行加工时，夹持下一把刀具的夹刀筒35定位于换刀位B，然后沿箭头D所示的方向摆动。
刀架18的转动使得第一联接器22向下移动，并且脱离第二联接器25和第三联接器23，从而使枢轴21旋转。然后，刀架18由马达带动按预定的方向旋转。当刀架18到达某个指定的位置后，第一联接器22向上移动。这样，分别位于第二联接器25和第三联接器23底面的径向齿27和28相互径向匹配。当第一联接器22向上移动时，位于其顶面的径向齿29与径向齿27和28相互啮合，从而将枢轴21锁死在第二滑块15X上并使刀架18停止转动。这样刀架18的转动被分度。
随后，换刀臂36绕支撑轴38的轴线旋转一定的角度，使得夹刀部件37夹持住装在刀具心轴19上的当前刀具和夹刀筒35里的下一把刀具。然后换刀臂36沿支撑轴38轴向前移，分别拔出装在刀具心轴19上的当前刀具和夹刀筒35里的下一把刀具。换刀臂36转过一定角度后，换刀臂36接着移回来，将下一把刀具装在刀具心轴19上并将当前刀具放入夹刀筒35里。然后，换刀臂36反方向旋转返回到其初始位置。
如上所述，装在刀具心轴19上的刀具可以更换为另一把新刀具，此后即可利用装在刀具心轴19上的该新刀具进行工件加工的下一个工序。而且，通过配有自动换刀器的车床1的类似的动作可以将装在刀具心轴19上的刀具更换为备用刀具。
如上所述，本实施例配有自动换刀器的车床1中，其刀具心轴19含有一个刀具插入部，并且该刀具心轴19固定在刀架18上，因此实现了很好的抓刀刚性。此外，由于刀架18既非螺纹梳刀式刀架也非转塔式刀架，因此不需要加大车床尺寸和重量。可更换刀具的数量可以增加到刀具库34可容纳刀具的数量，并且在更长的时间段内可以进行自动化操作。
另外，由于刀架18可以在X-Z平面内转动，因此，如图3和图4中所示，可以防止与工件100的任何干涉。也就是说，如果刀架18不能在X-Z平面内转动，工件100就会如图5所示的那样与刀架18’发生干涉。
此外，换刀器20装在刀架18的后面，并与刀架18分开。所以，当刀架18转动时，它决不会和换刀器20发生干涉。因此可以快速换刀。
对于该实施例，上述描述是基于换刀器20装在刀架18的后面，并与刀架18分开的情况。但并不限定于此结构，例如，基板31可以装有滑轨或类似物，使得当刀架18转动时，支撑柱32可以沿Z轴方向移动，从而避免刀架18和换刀器20之间发生干涉。
此外，本实施例具有这样的结构，即装在刀架18上的第二联接器25是固定的，装在第二滑块15X(在枢轴21处)上的第一联接器22是可动的。但并不限定于此结构，装在刀架18上的联接器可以作成是可动的，而装在第二滑块15X(在枢轴21处)上的联接器可以是固定的。
另外，本实施例中的尾架13可以是第二工件台。还有，工件台12可沿Z轴方向移动。
如上所述，本发明所述配有自动换刀器的车床中，刀架可以在X-Z平面内转动并且该刀架含有一个刀具心轴作为刀具的插入部，以及该刀具心轴固定在刀架上，不会在刀架上旋转。因此，与组合式刀架相比，提高抓刀刚性成为可能。另外，与螺纹梳刀式或转塔式刀架不同，可更换刀具的数量不再受限于刀架可夹持刀具的数量，从而能够在更长时间段内进行自动操作。而且，由于刀架可以在X-Z平面内转动，因此可以避免刀具和工件间的任何干涉，从而达到提高加工速度以及减少劳动量的目的。
权利要求
1.一种配有自动换刀器的车床，含有自动更换刀具的自动换刀器，所述车床包括工件台；可以相对于工件台沿X和Z轴方向移动的滑块；位于滑块上、用以夹持刀具的刀架；以及用以存放大量刀具并将每把刀具分度定位至换刀位的换刀器；其中，所述刀架可以在X-Z平面内转动，并且所述刀架含有一个刀具心轴作为刀具的插入部；以及所述刀具心轴固定在刀架上。
2.如权利要求1所述的配有自动换刀器的车床，其特征在于，至少当刀架转动时换刀器可与刀架分离。
3.如权利要求2所述的配有自动换刀器的车床，其特征在于，换刀器与刀架分开，并相对刀架位于工件台对面一侧。
4.如权利要求2所述的配有自动换刀器的车床，其特征在于，换刀器以可动方式安装，并且通过移动换刀器可使换刀器与刀架分开。
5.如权利要求1所述的配有自动换刀器的车床，其特征在于，刀具心轴有锥度。
6.如权利要求1所述的配有自动换刀器的车床，其特征在于，所述车床还包含一套用以将刀架转动分度的联接器。
7.如权利要求6所述的配有自动换刀器的车床，其特征在于，所述联接器包括位于滑块上的第一联接器和位于刀架上的第二联接器，并通过第一、第二联接器的啮合分度刀架的转动。
8.如权利要求7所述的配有自动换刀器的车床，其特征在于，所述联接器还具备这样的结构，即第一联接器和第二联接器中的一个是固定的，而另一个是可动的；当可动联接器移动并脱开这两个联接器的啮合时，刀架转动；以及当刀架转到指定位置后，可动联接器移动并与固定联接器啮合，从而锁死刀架的转动。
9.如权利要求1所述的配有自动换刀器的车床，其特征在于，该车床含有多个工件台。
10.如权利要求9所述的配有自动换刀器的车床，其特征在于，在所述的多个工件台中至少有一个可以相对于刀架移动。
11.如权利要求9所述的配有自动换刀器的车床，其特征在于，它包含两个工件台，一个工件台固定，另一个工件台设置为可沿Z轴方向移动。
12.如权利要求11所述的配有自动换刀器的车床，其特征在于，所述两个工件台中的一个起尾架的作用。
全文摘要
本发明提供一种具备很好的抓刀刚性、不会产生刀具和工件干涉、并且可更换刀具数量不受限制的配有自动换刀器的车床。所述车床包含:相对工件台12可沿X轴方向和Z轴方向移动的滑块15;设置在滑块15上、用以夹持刀具的刀架18;以及用以存放大量刀具并将每把刀具分度定位至换刀位的换刀器20。所述刀架18可以在X－Z平面内转动,并且含有一个刀具心轴19作为刀具的插入部。所述刀具心轴19固定在刀架18上。
文档编号B23B21/00GK1375371SQ01131008
公开日2002年10月23日 申请日期2001年8月30日 优先权日2001年3月21日
发明者小峰毅 申请人:比谷阿尔法股份有限公司