本实用新型涉及卧式加工中心的技术领域，具体地，涉及一种新型卧式加工中心顶置式凸轮刀库系统。
背景技术：
卧式加工中心的刀库系统一般由圆盘式刀仓(或链条式刀仓)、ATC换刀机构。其中，圆盘式刀仓(或链条式刀仓)是用于存储刀具，ATC换刀机构可以将刀具自动交换至主轴。
现有卧式加工中心的刀库系统总体布局结构有两种形式：
(一)刀库系统整体布置在机床侧面：圆盘式刀仓(或链条式刀仓)放置在机床侧面，通过ATC换刀机构实现换刀。
具体的换刀过程如下：自动换刀时，倒刀气缸动作将换刀位置刀套收回刀盘，刀库选刀电机转动刀盘将需要交换的刀具传动到换刀位置，倒刀气缸动作将该刀具倒下，通过液压或者气动动力源将刀具传送到ATC换刀机构，主轴箱再运动到换刀位置，并对主轴定向，ATC电机(带制动)转动刀臂，刀臂前端抓住主轴刀柄，后端抓住刀库上刀具的刀柄；接着ATC电机转动刀臂，将主轴上刀柄和刀库上刀柄同时拉下并交换位置，然后将刀臂两端的刀柄分别装入刀库和主轴，油压单元电磁阀换向作用，将主轴的刀具进行紧刀；最后ATC电机转动刀臂回位，液压或者气动动力源再将更换后的刀具送回刀仓，完成换刀。
此种结构主要存在以下缺点：(1)刀库系统整体布置在机床侧面，占地面积大，不利于生产线的布局；
(2)此刀库结构，刀仓距离主轴较远，刀仓与ATC换刀机构之间需要动力源传送，换刀时间较长，影响加工效率；
(3)此结构的刀库系统，由于自身刀仓与ATC换刀机构之间有一段传送行程，不能直接换刀，且结构复杂；稳定性较差，需经常维护，提高了使用成本。
(二)将刀库系统整体独立布置在机床外侧，通过机器人的机械手交换刀具。
具体的换刀过程如下：自动换刀时，机器人的机械手先移动到主轴上，并拔下该刀具；然后再将其放入刀库的刀架上，机械手再移动刀库刀架上抓取需要的刀具，并移动到主轴上并将该刀具放入主轴；最后机械手收回并复位，完成换刀动作。
采用此结构主要存在以下的缺点：(1)此刀库一般存储的刀具较多，本身体积庞大，整体占地面积较大；
(2)此刀库换刀需专用的机器人操作完成，订货成本及维修成本较高；
(3)此刀库本身距离主轴更远，需要更长的时间来完成交换刀具，且效率较差。
技术实现要素：
为改善上述技术问题，本实用新型提供了一种新型卧式加工中心顶置式凸轮刀库系统以达到缩短刀具的换刀时间，提高立式加工中心的工作效率以及极大地节约了机床空间以便于生产线布局的目的，改善了现有的立式加工中心刀具的换刀时间较长、加工效率低、结构复杂、稳定性较差以及使用成本高的问题。
为了实现上述技术效果，本实用新型所提供的技术方案是：一种新型卧式加工中心顶置式凸轮刀库系统，包括机床立柱、刀库、机床主轴箱、ATC刀臂以及ATC换刀机构，所述机床主轴箱内设有主轴；所述刀库包括刀库本体和位于刀库本体上的换刀口，其特征在于，所述刀库本体固定装配于所述机床立柱的上方，刀库本体与ATC换刀机构装配连接，且ATC换刀机构的输出轴与所述ATC刀臂连接，ATC刀臂的两端均设有刀爪口；所述机床主轴箱位于机床立柱的下方；所述换刀口、ATC刀臂和主轴均位于所述机床立柱的同一侧，换刀口与主轴相对于ATC换刀机构的输出轴呈对称设置，且换刀口、主轴以及所述刀爪口均布置于同一圆周运动轨迹上。
进一步地，所述机床立柱的下方滑动设置有换刀自动门，换刀自动门位于所述机床主轴箱的上方且换刀自动门配设有驱动其滑动的推动气缸。
进一步地，所述换刀自动门包括左换刀自动门和右换刀自动门，所述左换刀自动门和右换刀自动门上均设有滑块；所述机床立柱上沿所述主轴的径向方向设有与滑块相匹配的轨道滑槽，且机床立柱的左右两侧分别固定有所述推动气缸，各个推动气缸的活塞杆分别与左换刀自动门和右换刀自动门连接。
进一步地，所述刀库采用圆盘式刀库或者链条式刀库。
进一步地，所述换刀口和刀爪口均设为半圆形缺口。
进一步地，所述换刀口的圆心、刀爪口的圆心以及主轴的轴心均沿同一圆周运动轨迹分布。
进一步地，所述换刀口和主轴分别相对于所述ATC刀臂的水平方向的夹角为65°。
相比于现有技术，本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型中通过将刀库整体布局在机床立柱的顶部，其中，刀库位于机床立柱的左侧，ATC换刀机构与刀库本体连成一体；同时，ATC换刀机构的ATC刀臂上的一端刀爪口位于主轴上方，另一端刀爪口位于刀库本体的下方；便于ATC换刀机构驱动ATC刀臂运动时能够直接完成从刀库到主轴进行交换刀具的动作，大大缩短了换刀的时间，提高了卧式加工中心的工作效率；
2.通过在主轴与刀库之间设置的换刀自动门，，换刀自动门配设有驱动其滑动的推动气缸，此换刀自动门在需要换刀时，推动气动驱动换刀自动门进行滑动开启，换刀完成后即自动关闭；主要作用是将位于机床立柱顶部的刀库整体与主轴所在的潮湿加工区域之间进行完全隔离，从而提高了刀库的安全性和可靠性；
3.将换刀口、主轴以及所述刀爪口均布置于同一圆周运动轨迹上，刀爪口在ATC刀臂的驱动下能够同时取下位于换刀口和主轴上的刀具，再通过ATC换刀机构的驱动实现刀具的交换，整个换刀过程的换刀行程短，换刀操作简单，相对于现有的卧式加工中心具有良好的稳定性，维护成本相对较低；
4.将刀库整体布局在机床立柱的顶部，极大地节约了机床的占地空间，便于生产线布局，相对于现有的卧式加工中心具有更加简化的结构和更好的稳定性，降低了整体的维修成本，刀库与主轴之间的距离进一步缩短，从而提高了刀具换刀的效率。
附图说明
图1是本实用新型提供的新型卧式加工中心顶置式凸轮刀库系统的整体装配结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步详细介绍，以下文字的目的在于说明本实用新型，而非限制本实用新型的保护范围。
如图1所示，本实用新型可按照如下方式实施，一种新型卧式加工中心顶置式凸轮刀库系统，包括机床立柱1、刀库、机床主轴箱2、ATC刀臂3以及ATC换刀机构，所述机床主轴箱2内设有主轴4，主轴4上装配有用于加工的刀具；所述刀库包括刀库本体5和位于刀库本体5上的换刀口6，所述刀库本体5固定装配于所述机床立柱1的上方，刀库本体5与ATC换刀机构装配连接，实现刀库本体5和ATC换刀机构装配成整体，从而节省卧式加工中心的整体占地面积，且ATC换刀机构的输出轴9与所述ATC刀臂3连接，ATC刀臂3的两端均设有刀爪口，如图1所示，位于ATC刀臂3左端的刀爪口为前端刀爪口7，位于ATC刀臂3右端的刀爪口为后端刀爪口8；所述机床主轴箱2位于机床立柱1的下方；所述换刀口6、ATC刀臂3和主轴4均位于所述机床立柱1的同一侧，换刀口6与主轴4相对于ATC换刀机构的输出轴9呈对称设置，即换刀口6的中心、主轴4的轴心以及ATC换刀机构的输出轴9轴心三者位于同一直线方向上，且换刀口6、主轴4以及所述刀爪口均布置于同一圆周运动轨迹上，保证ATC刀臂3在转动过程中，ATC刀臂3两端的刀爪口能够将分别装于换刀口6和主轴4上的刀具进行刀具交换，其中，ATC换刀机构在进行换刀的过程中，其输出轴可做伸缩运动和转动运动，伸缩运动用于取下或者安装刀具至对应的位置处，转动运动用于交换刀具至对应的位置处。
所述机床立柱1的下方滑动设置有换刀自动门，换刀自动门位于所述机床主轴箱2的上方且换刀自动门配设有驱动其滑动的推动气缸12，推动气缸12对换刀自动门的开启或者关闭进行提供动力，换刀自动门关闭之后能够将位于机床立柱1顶部的刀库整体与主轴4所在的潮湿加工区域之间进行完全隔离，从而提高了刀库的安全性和可靠性，换刀自动门开启之后，不会对ATC刀臂3的转动发生干涉，保证ATC换刀机构能够进行自由的换刀。所述气缸连接有电磁阀，通过电磁阀控制气缸的伸缩；所述换刀自动门的端部在开启和关闭的位置处设置有行程开关，行程开关反馈电信号至电磁阀。
作为优选的方式，所述换刀自动门包括左换刀自动门10和右换刀自动门11，所述左换刀自动门10和右换刀自动门11上均设有滑块；所述机床立柱1上沿所述主轴4的径向方向设有与滑块相匹配的轨道滑槽，且机床立柱1的左右两侧分别固定有所述推动气缸12，各个推动气缸12的活塞杆分别与左换刀自动门10和右换刀自动门11连接，推动气缸12驱动左换刀自动门10或者右换刀自动门11进行滑动。
也可采用换刀自动门进行沿所述主轴4的轴线方向进行滑动的方式，通过推动气缸将换刀自动门进行打开或者关闭的操作。
作为优选的，所述刀库采用圆盘式刀库或者链条式刀库，圆盘式刀库或者链条式刀库均能够实现将刀具转动至换刀口6处，并将刀具放倒至换刀口6内部
所述换刀口6和刀爪口均设为半圆形缺口，半圆形缺口与刀库内刀具的刀柄相匹配，能够卡入刀具的刀柄，对刀具进行取放或者移动交换；所述换刀口6的圆心、刀爪口的圆心以及主轴4的轴心均沿同一圆周运动轨迹分布，保证刀爪口能够顺利将换刀口6和主轴4上刀具取下并进行刀具交换。
所述换刀口6和主轴4分别相对于所述ATC刀臂3的水平方向的夹角为65°，即当所述ATC刀臂3处于水平方向上时，换刀口6与ATC刀臂3上的前端刀爪口7之间的夹角为65°，主轴4与ATC刀臂3上的后端刀爪口8之间的夹角也为65°，采用65°的夹角能够达到最佳的整体结构。
对于圆盘式刀库则采用现有的技术，圆盘式刀库内设置有若干刀具，若干刀具分别装配于刀库的刀盘上，刀库的刀盘配设有与其相适配的刀库选刀电机，刀库选刀电机驱动刀盘转动致使刀具切换至换刀口6的对应位置上，刀库本体5上设置有与刀具相适配的倒刀气缸，倒刀气缸可将刀具放倒，使刀具呈竖直状态装入换刀口6内(即沿着所述主轴4的轴线方向状态)，此状态的刀具便可通过ATC刀臂3上的刀爪口将其取下并进行换刀动作。
本申请的具体工作原理如下：
当未换刀时，换刀自动门处于关闭状态，当需要自动换刀时，左换刀自动门10和右换刀自动门11分别在对应的推力气缸作用下水平打开，刀库本体5上的倒刀气缸动作将换刀位置的刀套收回刀盘，刀库选刀电机转动刀盘将需要交换的刀具传动到换刀口6的对应位置处，倒刀气缸动作将该刀具放倒装入至换刀口6内，主轴4再运动到换刀位置处，主轴4进行定向，ATC电机(带制动)旋转驱动ATC刀臂3到正确角度位置，如图1所示的65°位置处，ATC刀臂3前端的刀爪口抓住主轴4上刀具的刀柄，后端的刀爪口抓住换刀口6位置处刀具的刀柄；
接着ATC电机旋转转动ATC刀臂3，将主轴4上刀具的刀柄和换刀口6刀具的刀柄同时取下后再旋转至对应的交换位置，然后将ATC刀臂3两端的刀具的刀柄分别装入换刀口6和主轴4，此时油压单元的电磁阀换向作用，主轴4上对刀具进行紧刀；最后ATC电机旋转转动ATC刀臂3回到水平位置处，完成一个换刀过程。
任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。