双工位镜架数控机床的制作方法

本发明涉及一种数控机床，特别是一种双工位镜架数控机床。

背景技术：

眼镜架的生产一般是通过对板材的铣削磨刨等工序在数控机床上完成。由于镜架上的曲面较多一般通过五轴加工设备加工。这种五轴加工设备只具有一个刀头，一次只能完成一道工序的加工，针对不同的曲面加工时需要较长的换刀时间，导致加工效率较低。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种全自动化，且有效减少换刀时间，大幅度提高加工效率的双工位镜架数控机床。

为了达到上述目的，本发明所设计的双工位镜架数控机床，包括机架、板材上料夹具、镜架夹具、刀头机构和换刀架，机架的上底面上设有刀头x轴平移轨道，在刀头x轴平移轨道上设有刀头x轴平移台，在刀头x轴平移台上设有刀头z轴升降轨道，刀头z轴升降轨道上设有刀头y轴平移台；所述的刀头机构包括驱动刀具转动的刀轴，至少两副刀轴设置在刀头轮换板，所述的刀头轮换板呈竖直状态，刀头轮换板正面设置刀轴，刀头轮换板背面连接轮换轴，且所述的刀轴以刀头轮换板的旋转圆心为对称中心点对称设置；所述的刀头轮换轴设置在刀头y轴平移台上，刀头轮换轴的外表面设有螺旋槽，在刀头y轴平移台上还设有轮换驱动装置，轮换驱动装置的移动端连接轮换驱动块，轮换驱动块设置刀头y轴平移台的轮换驱动滑轨内，且轮换驱动块的一部分伸入到刀头轮换轴的螺旋槽内以驱动刀头轮换轴转动；刀头y轴平移台上设有轮换板锁紧伸缩装置，在轮换板锁紧伸缩装置内设有可伸缩的锁紧头，在刀头轮换板的背面设有锁紧槽12，锁紧槽12的位置与刀轴的工作位置配合，所述的锁紧头能伸入到锁紧槽12能以固定刀头轮换板；所述的轮换板锁紧伸缩装置的外壳上还固定有轮换板缓冲挡块，轮换板的背面设有轮换板弹性缓冲头，所述的轮换板弹性缓冲头与轮换板缓冲挡块的位置对应；所述的刀头轮换板的侧面设有可升降的镜架翻面夹，镜架翻面夹的升降方向与刀轴平行，镜架翻面夹的开口方向为竖直开口。这种结构的特点是通过双刀轴的轮换设置，减少换刀具的时间，从而提高加工效率。

进一步的方案是，所述的换刀架包括换刀盘和刀架主柱，换刀盘的圆周上设有刀具夹口，所述的换刀盘设置在刀架悬盘上，刀架悬盘设置在刀架主柱的顶部，换刀盘的下部圆形开口，在圆形开口内设有内齿圈，所述的刀架悬盘的下端面上下挂有伺服电机，伺服电机的输出轴连接与内齿圈配合的动力齿轮；所述的刀架主柱设置在刀架座上，刀架座通过第三滑轨设置在刀头y轴平移台上；所述的刀具夹口为具有开口的环形结构，在刀具夹口内设有刀具，所述的刀具包括刀口和刀具连接头，且刀具的刀口朝上刀具连接头朝下设置在刀具夹口内，刀具连接头为上大下小的锥形结构，在刀具连接头的上端设有与刀具夹口配合的连接的圆形凸环，圆形凸环的直径大于刀具夹口的内径，刀具连接头的最大直径小于刀具夹口的内径；所述的刀架主柱内设有升降机构，所述的刀架悬盘设置在连接升降机构的移动端上，所述的换刀盘的上端面设有开口在开口内设有上封盖，上封盖的下部通过刀架悬盘支撑，换刀盘的下端面上设有下封盖，下封盖通过螺栓与刀架悬盘及上封盖连接，在上下封盖之间刀架悬盘和换刀盘之间的空间内间隔的设置有换刀盘轴承，换刀盘轴承的轴向与换刀盘的轴向平行，且所述的伺服电机悬挂在下封盖上；刀架座为“凹”型结构，在“凹”型结构的开口位置连接有刀架座平移气缸。通过加换刀架设置在刀头y轴平移台上，使得换刀架能始终保持与刀轴的相对位置，从而达到一把刀具完成加工工作的同时，对另一把刀具进行换刀作业的目的。

进一步的方案是，所述的镜架夹具包括夹具平台，夹具平台设置在翻转平台上，翻转平台通过翻转轴与翻转动力机构连接，翻转动力机构固定在机架上；夹具平台上设有眼镜胀紧夹具，所述的眼镜胀紧夹具包括两个对称的向上突起的胀紧头，两个胀紧头之间设有第一凹槽，其特征是在夹具平台上对称的设有两副眼镜胀紧夹具，在两副眼镜胀紧夹具之间设有第二凹槽，在第二凹槽的两端对向设置有两个下料气缸，两个下料气缸的移动端均连接在下料驱动块上，下料驱动块的侧面设有滑销，滑销的端部设置在与水平面呈斜角的长圆槽内，所述的长圆槽设置在滑块的下部，滑块设置在滑槽内使得滑块内上下移动，且所述的滑块上还设有销孔，销孔内设有连接销，所述的连接销的轴线与第一凹槽的轴线平行，连接销的两端连接有推挡块；所述的推挡块套设在连接销上，且通过锁紧螺钉固定位置。通过在夹具平台上设置两套眼镜胀紧夹具，减少刀头大距离升降的次数，从而进一步的提高加工效率。

进一步的方案是，所述的板材上料夹具，包括推料机构、上料平台、主动板材夹具和被动板材夹具，所述的主动板材夹具设置在上料平台上，上料平台通过平台旋转轴设置在上料移动臂前端，上料移动臂的后端与机架的下底部通过第一滑轨连接，且上料平台的下底面前后均设有锁紧槽12，上料移动臂上设有与锁紧槽12配合的锁紧头，上料平台上底面前后均设有第二滑轨，在第二滑轨上设有拱形移动平台，上料平台的上底面中部固定有拱形移动平台气缸，拱形移动平台前后两端是与第二滑轨配合的拱形移动平台座，拱形移动平台中间是连接前后拱形移动平台座的悬臂梁，在悬臂梁的两侧对称设置有主动板材夹具，所述的拱形移动平台气缸的移动端伸出上料平台外通过连接板与拱形移动平台座固定连接；所述的机架两端设有被动板材夹具，且被动板材夹具的位置与主动板材夹具的位置配合；所述的推料机构包括竖直设置的堆料槽，堆料槽面向机架的部分底部设置有出料口，出料口的高度大于一块板材的厚度小于两块板材的厚度，与出料口相对的另一侧设置有推料块，推料块通过设置在堆料槽底部的推料槽伸入堆料槽的底部，且推料块伸入堆料槽的高度小于一块板材的厚度，推料块的底部连接推料气缸。通过设置两套主动板材夹具，达到一次上料获取两块板材的目的，减少上料的次数，进而再次提高的加工的效率。

更进一步的方案是，所述的刀头x轴平移轨道上对称设置有两套刀头x轴平移台，所述的机架上对称的设有两套镜架夹具。通过设置双工位，与前述的板材上料夹具配合，实现双工位轮替上料，再次提高了加工的效率。

与现有技术相比，本发明设计的双工位镜架数控机床，能一次性的完成镜架开孔和外框加工，同时外框加工时能自动对板材翻面完成第6个面的加工，加工完成后将得到的是成品的镜架。而且其一个工位具有双刀轴减少了换刀损耗时间，一个工位具有双眼镜胀紧夹具，减少了刀头大距离升降的次数，板材上料夹具一次能夹取两块板材，对应前述的双眼镜胀紧夹具，同时具有双工位，板材上料夹具能左右轮换上料，因此本发明所得到的双工位镜架数控机床的加工效率将数倍于现有的五轴加工夹具。

附图说明

图1是实施例1立体图。

图2是实施例1刀头机构的主视图。

图3是实施例1刀头机构的剖视图。

图4是实施例1刀头轮换板后视图。

图5是实施例1刀头轮换轴立体图。

图6是实施例1刀头机构的俯视图。

图7是实施例1换刀架的立体图。

图8是实施例1换刀盘的仰视图。

图9是实施例1镜架夹具的立体图。

图10是实施例1镜架夹具的剖视图。

图11是实施例1镜架夹具滑槽与滑块处的结构示意图。

图12是实施例1板材上料夹具的立体图。

图13是实施例1板材上料夹具上料移动臂的剖视图。

图14是实施例1板材上料夹具主动板材夹具的结构视图。

图15是实施例1板材上料夹具推料机构的结构视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1。

如图1-6所示，本实施例描述镜架板材的双工位镜架数控机床，包括机架1、板材上料夹具、镜架夹具、刀头机构和换刀架，机架1的上底面上设有刀头x轴平移轨道2，在刀头x轴平移轨道2上对称的设有两个刀头x轴平移台3，在刀头x轴平移台3上设有刀头z轴升降轨道，刀头z轴升降轨道上设有刀头y轴平移台4；所述的刀头机构包括驱动刀具转动的刀轴6，有两副刀轴6设置在刀头轮换板5，所述的刀头轮换板5呈竖直状态，刀头轮换板5正面设置刀轴6，刀头轮换板5背面连接轮换轴7，且所述的刀轴6以刀头轮换板5的旋转圆心为对称中心点对称设置；所述的刀头轮换轴7设置在刀头y轴平移台4上，刀头轮换轴7的外表面设有螺旋槽8，在刀头y轴平移台4上还设有轮换驱动气缸9，轮换驱动气缸9的移动端连接轮换驱动块10，轮换驱动块10设置轮换驱动滑轨内，轮换驱动滑轨设置在刀头轮换轴7的外壳上，且轮换驱动块10的一部分伸入到刀头轮换轴7的螺旋槽8内以驱动刀头轮换轴7转动。所述的刀头轮换轴7的外壳的前端还设有轮换板伸缩锁紧装置，在轮换板伸缩锁紧装置内设有可伸缩的锁紧头43，在刀头轮换板5的背面设有锁紧槽12，锁紧槽12的位置与刀轴6的工作位置配合，所述的锁紧头43能伸入到锁紧槽12能以固定刀头轮换板5；所述的轮换板伸缩锁紧装置的外壳上还固定有轮换板缓冲挡块13，刀头轮换板5的背面设有轮换板弹性缓冲头14，所述的轮换板弹性缓冲头14与轮换板缓冲挡块13的位置对应。且轮换板弹性缓冲头14的位置设置在锁紧槽12的附近，上下两个轮换板弹性缓冲头14以水平面镜像设置。同时所述的刀头轮换板5的侧面设有可升降的镜架翻面夹15，镜架翻面夹15的升降方向与刀轴6平行，镜架翻面夹15的开口方向为竖直开口，即镜架翻面夹15可以夹住竖直状态下的板材，从而为镜架翻面提供可能性。镜架翻面夹15本身具有绕z轴旋转功能，可以在夹住镜架板材后绕z轴旋转180°，完成镜架板材的翻面。

如图7-8所示，所述的换刀架，包括换刀盘16和刀架主柱17，换刀盘16的圆周上设有刀具夹口21，所述的换刀盘16设置在刀架悬盘18上，刀架悬盘18设置在刀架主柱17的顶部，换刀盘16的下部圆形开口，在圆形开口内设有内齿圈，所述的刀架悬盘18的下端面上下挂有伺服电机19，伺服电机19的输出轴连接与内齿圈配合的动力齿轮；所述的刀架主柱17设置在刀架座20上，刀架座20通过第三滑轨设置在刀头y轴平移台4上。

其中，刀具夹口21为具有开口的环形结构，在刀具夹口21内设有刀具，所述的刀具包括刀口和刀具连接头22，且刀具的刀口朝上刀具连接头22朝下设置在刀具夹口21内，刀具连接头22为上大下小的锥形结构，在刀具连接头22的上端设有与刀具夹口21配合的连接的圆形凸环，圆形凸环的直径大于刀具夹口21的内径，刀具连接头22的最大直径小于刀具夹口21的内径。所述的刀架主柱17内设有升降机构，所述的刀架悬盘18设置在连接升降机构的移动端上，所述的换刀盘16的上端面设有开口在开口内设有上封盖23，上封盖23的下部通过刀架悬盘18支撑，换刀盘16的下端面上设有下封盖24，下封盖24通过螺栓与刀架悬盘18及上封盖23连接，在上下封盖之间刀架悬盘18和换刀盘16之间的空间内间隔的设置有换刀盘轴承25，换刀盘轴承25的轴向与换刀盘16的轴向平行，且所述的伺服电机19悬挂在下封盖24上。所述的刀架座20为“凹”型结构，在“凹”型结构的开口位置连接有刀架座平移气缸26。

如图9-11所示，所述的镜架夹具有两套，对称的设置在机架1左右两侧，包括夹具平台27，夹具平台27设置在翻转平台28上，翻转平台28通过翻转轴与翻转动力机构29连接，翻转动力机构29固定在机架1上；夹具平台27上设有眼镜胀紧夹具30，所述的眼镜胀紧夹具30包括两个对称的向上突起的胀紧头，两个胀紧头之间设有第一凹槽，在夹具平台27上对称的设有两副眼镜胀紧夹具30，在两副眼镜胀紧夹具30之间设有第二凹槽，在第二凹槽的两端对向设置有两个下料气缸31，两个下料气缸31的移动端均连接在下料驱动块32上，两个下料气缸31同步工作，控制下料驱动块32的左右移动。

下料驱动块32的侧面设有滑销33，滑销33的端部设置在与水平面呈斜角的长圆槽34内，所述的长圆槽34设置在滑块35的下部，滑块35设置在滑槽36内使得滑块35内上下移动，所述的滑槽36的位置在第一凹槽和第二凹槽的交接处，由两块滑槽块组成，两块滑槽块设置在第二凹槽内，滑槽块的下部是设置下料气缸以及下料气缸的移动端的让位空间。所述的滑块35的上部还设有销孔37，销孔37内设有连接销38，所述的连接销38的轴线与第一凹槽的轴线平行，连接销38的两端连接有推挡块39。所述的推挡块39套设在连接销38上，且通过锁紧螺钉固定位置。

如图12-15所示，板材上料夹具包括推料机构、上料平台52、主动板材夹具40和被动板材夹具41，所述的主动板材夹具40设置在上料平台52上，上料平台52通过平台旋转轴设置在上料移动臂42前端，使得上料平台52可以围绕平台旋转轴z轴旋转。上料移动臂42的后端与机架1的下底部通过第一滑轨44连接，在机架1上设有驱动上料移动臂42延x轴旋转的机构。上料平台52的下底面前后均设有锁紧槽12，上料移动臂42上设有与锁紧槽12配合的气缸驱动的锁紧头43，上料平台52上底面前后均设有第二滑轨44，在第二滑轨44上设有拱形移动平台45，上料平台52的上底面中部固定有拱形移动平台气缸46，拱形移动平台45的拱形下部空间正是为拱形移动平台气缸46设置的让位空间。拱形移动平台45前后两端是与第二滑轨44配合的拱形移动平台座47，拱形移动平台45中间是连接前后拱形移动平台座47的悬臂梁48，在悬臂梁48的两侧对称设置有主动板材夹具40。所述的拱形移动平台气缸46的移动端伸出上料平台52外通过连接板与拱形移动平台座47固定连接，从而驱动拱形移动平台45在上料平台52上移动。所述的机架1两端设有被动板材夹具41，且被动板材夹具41的位置与主动板材夹具40的位置配合，当上料移动臂42带动主动板材夹具40靠近被动板材夹具41的位置时，主被动板材夹具41可以合力将板材固定。所述的推料机构包括竖直设置的堆料槽49，堆料槽49面向机架1的部分底部设置有出料口50，出料口50的高度大于一块板材的厚度小于两块板材的厚度，与出料口50相对的另一侧设置有推料块51，推料块51通过设置在堆料槽49底部的推料槽伸入堆料槽49的底部，推料槽的长度小于堆料槽49的长度，即小于板材的宽度，且推料块51伸入堆料槽49的高度小于一块板材的厚度，推料块51的底部连接推料气缸11。推料块51可将板材从出料口50推出一部分，但仍保持在出料口50不会因为重力的影响和掉落。

工作时，将板材水平叠放在堆料槽49内，上料移动臂42带动整个上料平台52到达与出料口50对应的位置，然后上料平台52转动90°，使得一侧的主动板材夹具40的夹口对准出料口50，与此同时推料块51将最底部的第一块板材推出出料口50外，接着在拱形移动平台气缸46的驱动下，主动板材夹具40向出料口50移动至其能够夹住板材的位置，并夹住板材，再通过拱形移动平台气缸46的驱动回退到初始位置，从而完成板材的夹取动作，上料平台52转动180°将第二主动板材夹具40对准出料口50。此时在堆料槽49内，最底部的第一块板材被取出，推料块51回退到初始位置，堆料槽49内的板材自动下落，重复前述的动作完成第二次夹取动作。在完成两次夹取动作后，上料平台52转动90°，使得两个主动板材夹具40分别面向机架1两侧的被动板材夹具41，上料移动臂42开始向右侧的被动板材夹具41移动，此时上料移动臂42底部的锁紧头43在气缸的驱动下进入到上料平台52下底面上的锁紧槽12内，锁死上料平台52，保证后续加工的稳定性。

当上料移动臂42带动上料平台52到达镜架内孔加工位置后，被动板材夹具41与主动板材夹具40共同夹稳板材。此时刀头轮换板5已经在合适位置等待，一个刀轴6上装夹了对应刀具，开始对板材进行钻孔加工，另一个刀轴6朝上处于与换刀架配合的位置，换刀盘16转动使得选择的刀具到达出刀位置，平移气缸驱整个刀架座20移动，从而实现刀具夹口21到达刀轴6的上部，然后刀轴6与刀具连接头22连接，完成安装刀具的动作后，换刀盘16下降一段距离后，刀架座20往回平移，使得刀具从刀具夹口21内脱出，解除换刀盘16对刀轴6运动的干涉。此时由于换刀架直接设置在刀头y轴平移台4上，所以刀轴6的加工动作并不影响换刀架与刀轴6的相对位置，从而实现了加工同时实时换刀的工作。

当钻孔作业完成时，主动板材夹具40释放板材，被动板材夹具41平移升降，将第一次加工完成的板材套设到夹具平台27右侧眼镜胀紧夹具30上。与此同时，上料平台52旋转180°使得另一侧的主动板材夹具40与右侧的被动板材夹具41相对，进行第二次板材钻孔作业。当第二次板材钻孔作业完成后，被动板材夹具41释放板材，由主动板材夹具40带动板材平移升降，将二次钻孔完成的板材套设到夹具平台27左侧的眼镜胀紧夹具30上。此时板材上料夹具完成右侧工位的工作，右侧工位将进行下一步的镜架外框加工。上料移动臂42带动上料平台52回到出料口50位置，进行对左侧工位的上料工作。

右侧工位进行下一步的镜架外框加工时，刀头机构开始轮换刀轴6，轮换驱动气缸9驱动轮换驱动块10做前后运动，通过轮换驱动块10与轮换轴7上的螺旋槽8配合，将前后运动转换为轮换轴7的旋转，最终带动刀头轮换板5的旋转，在到达旋转角度时，通过轮换板缓冲挡块13与轮换板弹性缓冲头14的配合限位，再进一步的驱动锁紧头43进入到锁紧槽12内完成轮换动作，并最终锁死轮换板，实现上下刀轴6互换位置。此时下端的刀轴6开始加工动作，上端的刀轴6开始换刀。

当镜架外框上底面的加工动作完成后，翻转平台28逆时针旋转90°将板材竖置，镜架翻面夹15将板材从眼镜胀紧夹具30上取下，并翻转180°后再次套设到相同的眼镜胀紧夹具30上，翻转平台28顺时针旋转90°继续加工镜架外框的下底面。

当所有的镜架外框加工工作完成后，翻转平台28翻转180°使得夹具平台27的眼镜胀紧头朝下，在翻转的同时，下料气缸31工作使得下料驱动块32平移，利用滑销33与斜向设置的长圆槽34配合，使得整个滑块35向上运动，最终达到推挡块39主动推挡镜架从眼镜胀紧头上脱落的动作。同时对于不同的镜架款式，可以通过调节锁紧螺钉的锁紧，释放推挡块39使得推挡块39能在连接销38上平移，以调整推挡块39的位置对应镜架的鼻梁架的位置。