刀库及加工中心的制作方法

本发明涉及加工中心技术领域，尤其是涉及一种刀库。本发明还涉及一种具有上述刀库的加工中心。

背景技术：

加工中心的全称为数控加工中心(cnc)，是在数控铣床的基础上做出的进一步的改进，具体而言，加工中心是在数控铣床的基础上加装有刀库和自动换刀系统。加工中心能够实现工件在一次装夹后，机床的控制系统控制机床在不同工序间自动选择和交换刀具，变换主轴转速、进给速度及其他辅助功能。上述过程是通过机床的控制系统按照事先编制好的数控程序自动进行的。加工中心能够实现的工艺包括完成工件上铣、锁、钻、攻丝等。且上述的工艺只需要一次装夹，故省去了工件的多次定位装夹、工装调整等其他的辅助工作时间。同时也省去了工件在每个工序之间的周转时间。因此加工中心具有生产效率高的优势。

加工中心自动换刀装置有两种形式：有机械手换刀和无机械手换刀。其中，有机械手换刀是指，由机械手把刀库上的刀具送到主轴上，再把主轴上已用过的刀具还送到刀库上。换刀时间短，但其机械结构比较复杂。无机械手换刀是指，直接在刀库和主轴之间换刀。通过刀库与主轴之间一者或者两者的移动，先将用过的到送到刀库中，随后刀库旋转，再从刀库中取出新刀。综上，在有机械手换刀方式的加工中心上，在送旧刀换新刀之间的选刀过程，是通过移动刀库或者移动机械手；在无机械手换刀方式的加工中心上，选刀过程中刀库需要移动。现有技术中本领域内的小型加工中心(刀具的数量小于10把)采用无机械手换刀方式，中到大型的加工中心(中型加工中心刀具的数量在10－64把，大型加工中心刀具的数量可以达到100－200把)采用有机械手换刀方式。这是由于中大型的加工中心的刀具数量也相应增加，从而刀库的尺寸较大，此时通过移动刀库的位置来切换刀具会出现多种问题，如运行不平稳。所以中大型加工中心使用机械手换刀以避免上述问题。但是，机械手本身的价格昂贵，使用中的保养费用也高。

现有的刀库主要是两种形式：盘形刀库和链式刀库。盘形刀库内存储的刀具数量为32把以下，因为如果刀具进一步增加，圆盘的直径会太大，此时不仅换刀的时间长，刀库的转动惯量也大。如果需要存放刀具的数量多，则使用链式刀库。图1示出了目前较为先进的一种大型加工中心所使用的链式刀库。

但是，以图1中的链式刀库为例，刀具直接放置的部分，即刀架部分通常为爪形，这种结构不适合放置体积、重量较大的刀具，如多孔钻。因为此时容易出现转动不平稳的现象。

鉴于上述情况，本申请的目的在于提供一种适用于中大型加工中心的、主要采用无机械手换刀方式的刀库，使其能够存放数量较多的刀具，同时还能够存放单个重量较大的刀具。

基于此，本发明提供了一种刀库及具备该刀库的加工中心以解决上述的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种刀库，以缓解现有技术中的刀库运行不平稳的技术问题，鉴于此，以解决现有的刀库中不能放置重量大的刀具，不能实现重量大的刀具在加工中心上自动换刀，尤其是不能在加工中心上自动更换多轴器。本发明的另一目的在于提供一种加工中心。

本发明提供的刀库，包括保持刀具的刀架和传送线，所述刀架位于所述传送线上，所述传送线围成闭环；所述刀架放置在所述传送线上方，在所述传送线的带动下实现刀具的位置交换。

进一步的，所述传送线包括第一轨道和第二轨道，所述第一轨道和所述第二轨道交叉设置，所述第一轨道和所述第二轨道的高度不同；在所述第一轨道和所述第二轨道的交叉点处设置有换向机构，所述换向机构将所述刀架在所述第一轨道和所述第二轨道之间切换位置。

进一步的，所述换向机构包括托板、滚轮和托板驱动装置，所述托板驱动装置驱动所述托板升降；所述滚轮设置在所述托板上侧，所述滚轮的转轴的两端和所述托板连接；所述刀架放置在所述滚轮时，能够与所述滚轮之间产生摩擦力，所述滚轮的转轴方向与所述第一轨道一致，所述滚轮的传动方向与所述第二轨道一致。

进一步的，所述托板驱动装置为气缸，所述气缸的伸缩端和所述托板连接。

进一步的，所述刀架包括支座，所述支座与所述传送线之间设置有传动链。

进一步的，所述传动链为倍速链。

进一步的，还包括止动机构，所述止动机构设置在所述刀架的下方，所述止动机构包括止动气缸，所述止动气缸的伸出端的端部设置有止动滚轮。

进一步的，还包括机架，所述传送线设置在所述机架上，所述机架设置有高度调整机构，所述高度调整机构用于调整所述传送线与地面之间的距离。

进一步的，所述传送线上设置有位置监测装置。

本发明提供的所述刀库具有如下的效果：刀库的刀架用于保持刀具，即平时刀具稳固的放置在刀架上，换刀时刀具能够被主轴取下。刀库的传送线用于传递刀架及刀具，刀具沿着传送线所围成的形状稳定运行。刀架放置在传送线上方，刀架受到垂直与传送线支持力，传送线相对于地面水平设置，刀架的重心处所受的重力和支持力的作用线重合。传送线在正常工作时近似匀速运动，因此刀架不容易出现振动，刀架的运行平稳，此时可以装载质量大的刀具。而现有技术中使用卡爪夹持刀具，卡爪和刀具均为外伸部分，在转动时刀具容易出现振动，尤其是刀具重量较大的时候，振动现象将更加明显。

进一步的效果，传送线包括第一轨道和第二轨道，第一轨道和第二轨道交叉设置。通过第一轨道和第二轨道将传送线围成闭环。第一轨道和第二轨道的高度不同。在第一轨道和第二轨道的交叉点处设置有换向机构，换向机构将刀架在第一轨道和第二轨道之间切换位置。现有技术中，刀具的传送线围成闭环，这一闭环包括转弯处。在封闭轨道的转弯处，刀具将受到向心力的作用，导致刀具不平稳。尤其是重量大的刀具，这一现象将更加明显。本申请的刀库，为了在转弯处使刀具平稳，不是让刀具自身作旋转运动，而是在转弯处将刀具拖举起或者下放，移动到另一轨道上。将旋转的运动转化为平移。

进一步的效果，传送线使用链传动，即使刀具的重量过大也几乎不会出现打滑的问题。

进一步的效果，刀库还包括止动机构，止动机构用于使传送线在任一时刻停下或者暂停。在取旧刀、换新刀的过程中，在出现故障或者检修时均可能需要使传送线暂停。

进一步的效果，刀库的机架设置有高度调整机构，高度调整机构用于调整传送线与地面之间的距离，以适应多种换刀主轴。

进一步的效果，传送线上设置有位置监测装置，在能够实现自动运行的刀库上，刀架的位置是需要检测的数据。因此，本申请的刀库能自动完成在整个换刀过程。

本发明提供的加工中心，包括主轴和上述的刀库，所述主轴为立式主轴，所述传送线水平设置。

由于刀库具有上述技术效果，具有刀库的加工中心也应具有相应的技术效果。

基于此，本发明较之原有技术，具有能够放置重量大的刀具，并能够使上述刀具自动换刀的优点，进而能够在加工中心上自动更换多轴器，并且在整个换刀过程中不容易出现振动的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的刀库整体示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1中的换向机构的局部放大示意图；

图4为图1的仰视角度的立体示意图；

图5为倍速链的的结构示意图；

图6为倍速链的其中一节的结构示意图；

图7刀架的结构示意图；

图8为加工中心的示意图。

标记：10－刀架；11－架体；12－支座；13－刀具；20－传送线；21－第一轨道；22－第二轨道；23－倍速链链轮；30－换向机构；31－托板；32－滚轮；40－止动气缸；41－止动滚轮；50－机架；51－高度调整机构；60－刀库；61－立式主轴。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

本发明的核心是提供一种刀库，适用于中大型加工中心的、主要采用无机械手换刀方式的刀库，使其能够存放数量较多的刀具，同时还能够存放单个重量较大的刀具，尤其是能够在加工中心上使用多轴器。借助加工中心中的换刀结构，使重量大的刀具也能够自动换刀。并且在上述换刀过程中不容易出现振动的问题。

图1为本发明实施例提供的刀库整体示意图；图2为图1的俯视图；图3为图1中的换向机构30的局部放大示意图；图4为图1的仰视角度的立体示意图；图7刀架10的结构示意图。

如图1－图3、图7所示，在本实施例中提供了一种刀库，所述刀库包括保持刀具的刀架10和传送线20，所述刀架10位于所述传送线20上，所述传送线20围成闭环；所述刀架10放置在所述传送线20上方，在所述传送线20的带动下实现刀具13的位置交换。

在上述实施例的基础上，进一步的，所述传送线20包括第一轨道21和第二轨道22，所述第一轨道21和所述第二轨道22交叉设置，所述第一轨道21和所述第二轨道22的高度不同；在所述第一轨道21和所述第二轨道22的交叉点处设置有换向机构30，所述换向机构30将所述刀架10在所述第一轨道21和所述第二轨道22之间切换位置。

在上述实施例的基础上，进一步的，所述换向机构30包括托板31、滚轮32和托板31驱动装置，所述托板31驱动装置驱动所述托板31升降；所述滚轮32设置在所述托板31上侧，所述滚轮32的转轴的两端和所述托板31连接；所述刀架10放置在所述滚轮32时，能够与所述滚轮32之间产生摩擦力，所述滚轮32的转轴方向与所述第一轨道21一致，所述滚轮32的传动方向与所述第二轨道22一致。

在上述实施例的基础上，进一步的，所述托板31驱动装置为气缸，所述气缸的伸缩端和所述托板31连接。

在上述实施例的基础上，进一步的，所述刀架10包括支座12，所述支座12与所述传送线20之间设置有传动链。

本申请的刀库的一种实施例为：在主轴为立式主轴的立式加工中心上，刀库的传送线20水平设置。

刀架10包括架体11和支座12，架体11设置在支座12上，架体11上有刀具13放置孔或者槽。架体11与支座12固接，可以是可拆卸，也可以是一体成型的结构。支座12的一侧用于连接放刀的架体11，另一侧用于与传送线20连接，需要传送线20带动其平移。

传送线20为一闭环系统，刀架10在其上循环往复的平移。一种较佳的方式是：第一轨道21和第二轨道22分别为两条，两条第一轨道21平行设置，第二轨道22与第一轨道21垂直布置，或者接近垂直设置。

第一轨道21比第二轨道22长，第一轨道21的位置低于第二轨道22。

换向机构30包括托板31、滚轮32和托板31驱动装置，托板31驱动装置为气缸。

托板31驱动装置驱动托板31升降；滚轮32设置在托板31上侧，滚轮32的转轴的两端和托板31连接；刀架10放置在滚轮32时，能够与滚轮32之间产生摩擦力。滚轮32为条形滚轮32，其的长度方向与所述第一轨道21一致，所述滚轮32的传动方向与所述第二轨道22一致。

当需要将刀架10从第一轨道21移动到第二轨道22时托板31被顶起，此时刀架10的支座12被拖在滚轮32上侧，直接与滚轮32接触。通过滚轮32转动，带动刀架10向第二轨道22上运行，由于滚轮32的传动方向与第二轨道22一致，刀架10便移动到第二轨道22上。

图5为倍速链的的结构示意图；图6为倍速链的其中一节的结构示意图。如图5－图6所示，倍速链是现有的一种用于物料输送的传动链，目前常用在流水线上，其主要特点为以链条作为牵引和承载体输送物料，倍速链链轮23可以采用普通的套筒滚子输送链，也可采用其它特种形状。倍速链可承载较大的载荷；输送速度准确稳定，能保证精确的同步输送。

如图6所示，传送线20上设置有凹槽，倍速链的一部分置于凹槽内。

在上述实施例的基础上，进一步的，还包括止动机构，所述止动机构设置在所述刀架10的下方，所述止动机构包括止动气缸40，所述止动气缸40的伸出端的端部设置有止动滚轮41。

止动机构的工作过程是，当刀架10需要暂停时，为与其行进方向的止动气缸40线处于伸出状态，挡在刀架10的支座12前侧。当刀架10碰上止动气缸40的伸出端的止动滚轮41时，刀架10停止移动。

在上述实施例的基础上，进一步的，还包括机架50，所述传送线20设置在所述机架50上，所述机架50设置有高度调整机构51，所述高度调整机构51用于调整所述传送线20与地面之间的距离。

本实施例还提供了一种加工中心，包括主轴和上述的刀库60，所述主轴为立式主轴61，所述传送线20水平设置。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。