具有自动换刀系统的龙门加工中心的制作方法

本实用新型涉及龙门加工中心，尤其涉及一种具有自动换刀系统的龙门加工中心。

背景技术：

龙门加工中心是指主轴轴线与工作台垂直设置的加工中心，主要适用于加工大型零件。龙门加工中心主要包含工作台、龙门、滑枕、刀库、数控系统等。其中，工作台被底座支撑，并且可相对于底座前后移动。龙门设置在工作台上方，其包含左、右两根立柱，以及一根架设于两根立柱之间的横梁龙门设置在工作台的上方。横梁可相对于立柱上下运动，因此也被称为动梁。横梁上装有主轴架，主轴架可以在横梁上左右移动。用于加工零件的刀具装配于主轴上，主轴通过滑枕与主轴架连接，因而刀具能随着主轴架一起运动，从而实现了在前后、左右、上下方向的三轴运动。刀库用于储备多种刀具，以满足在零件加工的多道工序中对不同刀具的需求。数控系统用于控制整个龙门加工中心的动作和作业。

在现有技术中，由于刀库的重量较重，约为2.5吨，因此通常将刀库固定地设置在底座上。当需要更换刀具时，工人手动更换刀具，这种人工更换刀具的方式耗时较长，且容易出错。

为了节约更换刀具的时间、提高工作效率，现有技术中出现了自动换刀系统。自动换刀系统具有一个机械臂，该机械臂由数控系统控制。当需要更换刀具时，先将横梁运动至与刀库一致的高度，再通过机械臂完成换刀作业。这种定点换刀的方式在每次换刀之前都要先将横梁运动至固定位置才能进行换刀，操作起来不方便，且横梁重复定位，导致定位精度无法保证一致，另外，整套自动换刀系统价格昂贵。

技术实现要素：

针对现有技术中的不足，本实用新型提出一种具有自动换刀系统的龙门加工中心，其能在横梁上下运动的任意位置上进行换刀作业，操作方便、节省了加工时间。

为实现上述目的，本实用新型的具有自动换刀系统的龙门加工中心包含底座、工作台、两根立柱、横梁、主轴架、主轴、刀库、自动换刀装置、数控系统，工作台可滑动地支撑于底座上，两根立柱分别设置在工作台的两侧，横梁连接于两根立柱之间，且可相对于立柱上下运动，主轴架可滑动地安装于述横梁上，主轴与主轴架固定连接，自动换刀装置与刀库连接，数控系统控制龙门加工中心的动作，刀库设置在横梁的一端，并且与横梁固定连接，龙门加工中心还包含液压装置，液压装置与横梁分别位于刀库的两侧，液压装置支撑刀库。

进一步地，刀库为圆盘形，其沿圆周方向开有多个用于放置刀具的孔。

进一步地，刀库靠近横梁的一侧设置第一连接部，第一连接部包含一个曲面，曲面的半径与圆盘的半径相等，曲面与刀库的外壁配合，并从刀库的一半高度处延伸至刀库的底部，包围住刀库外壁的1/4。

进一步地，横梁的一端设置第二连接部，第二连接部的一侧与横梁固定连接，第二连接部的另一侧与第一连接部固定连接。

进一步地，刀库与第一连接部相对的一侧设置凸耳。

进一步地，液压装置包含液压杆和液压缸，液压杆与凸耳采用球形连接，液压缸通过球形连接被支撑于地面。

进一步地，液压杆和液压缸的延伸方向与竖直方向倾斜。

进一步地，液压杆和液压缸的延伸方向与竖直方向的夹角为4°～6°。

进一步地，龙门加工中心包含液压储能器，液压储能器与液压装置连接。

本实用新型的具有自动换刀系统的龙门加工中心将刀库固定至横梁上，与横梁同步运动，实现了横梁处于任意位置时均可自动换刀的功能，解决了现有技术中横梁无法承受刀库重量、只能定点换刀的问题。本实用新型的龙门加工中心的换刀操作方便、节省了加工时间，且成本较低。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步描写和阐述。

图1是本实用新型首选实施方式的具有自动换刀系统的龙门加工中心的正视图。

图2是图1中龙门加工中心的左视图。

图3是图1中龙门加工中心的俯视图。

图4是图1中龙门加工中心的刀库的放大图。

具体实施方式

下面将结合附图、通过对本实用新型的优选实施方式的描述，更加清楚、完整地阐述本实用新型的技术方案。

如图1、图2和图3所示，本实用新型首选实施方式的具有自动换刀系统的龙门加工中心包含底座1、工作台2、两根立柱3、横梁4、主轴架5、主轴6、刀库7、自动换刀装置8，以及数控系统。

工作台2被底座1支撑，并且可相对于底座1前后移动。两根立柱3分别设置在工作台2两侧，横梁4连接于两根立柱3之间，并且可相对于立柱3上下移动，因此横梁4也被称为动梁。主轴架5安装于横梁4上，并且可在横梁4上左右移动。主轴6固定安装于主轴架5上，其下端安装刀具70。这样的设计使得主轴6以及安装于其上的刀具70在数控系统的控制下能相对于工作台2在前后、左右、上下三个方向上运动，从而对放置于工作台2上的零件进行加工。

刀库7用于储备多种刀具70，以满足零件加工的多道工序中对不同刀具的需求，例如：铣刀、镗刀、铰孔刀等。

自动换刀装置8与刀库7连接，具体地，连接于刀库7靠近立柱3的一个侧面上。自动换刀装置8由数控系统控制动作。在数控系统的控制下，自动换刀装置8能自动地从主轴6上取下刀具70、并放入刀库7中，再从刀库7中选取所需的刀具70安装至主轴6上。此技术为现有技术，此处不再赘述。

结合图1、图2、图3、图4所示，刀库7为圆盘形，其沿圆周方向开有一圈孔，用于放置刀具70。刀库7具有第一连接部71，其与刀库7固定连接。第一连接部71包含一个曲面710，该曲面710具有与刀库7的圆盘相同的半径，能与刀库7的外壁配合。曲面710从刀库7的一半高度处延伸至刀库7的底部，大致包围了刀库7圆盘外壁的1/4。

刀库7还具有凸耳72，凸耳72固定连接于刀库7的外壁上，且与第一连接部71相对。

横梁4的一端装有第二连接部42，第二连接部42为L型，其与第一连接部71通过螺丝连接，从而将刀库7固定至横梁4上。刀库7位于横梁4的一端，且位于其中一根立柱3的一侧。刀库4能随着横梁4一起运动。

由于刀库7的重量较重，约有2.5吨，横梁4无法承受整个刀库7的重量，为解决该问题，本实用新型的龙门加工中心还包含液压装置9。液压装置9设置在刀库7的一侧，其包含液压杆91和液压缸92。液压杆91的上端与凸耳83通过球形连接，液压缸92的下端通过球形连接被支撑在地面上。液压杆91和液压缸92相对于竖直方向倾斜延伸，其延伸方向与竖直方向之间的夹角α为4°～6°，优选地，α为5°。液压装置9的上端和下端均采用球形连接，这样设计的好处在于，液压装置9能够自动补偿刀库4上下运动的过程中产生的误差。

上述的液压装置9起到支撑刀库7的作用，承担了刀库7的大部分重量，极大地减轻了横梁4所承受的力，使得刀库7能平稳地连接于横梁4的一端。

液压装置9的动作通过电磁阀控制，电磁阀由数控系统控制。当横梁4上下运动时，数控系统同时控制电磁阀打开，使得液压装置9工作，液压杆91与横梁4同步动作，有效地支撑刀库7与横梁4同步向上或向下运动。这样，无论横梁4运动至什么位置，数控系统均能控制换刀系统进行换刀动作，实现了任意位置自动换刀的功能，无需运动至指定位置进行换刀，节省了时间，提高了工作效率，节约了生产成本。

优选地，龙门加工中心还设置液压储能器，在适当的时机将液压装置中的能量转变为压缩能储存起来，当液压装置需要时，再将压缩能变为液压能释放出来，重新补供给液压装置。

上述具体实施方式仅仅对本实用新型的优选实施方式进行描述，而并非对本实用新型的保护范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思和精神范畴的前提下，本领域的普通技术人员根据本实用新型所提供的文字描述、附图对本实用新型的技术方案所作出的各种变形、替代和改进，均应属于本实用新型的保护范畴。本实用新型的保护范围由权利要求确定。