一种多主轴加工中心的刀库及换刀方法与流程

1.本发明涉及加工中心技术领域，特别是涉及一种多主轴加工中心的刀库及换刀方法。


背景技术：

2.刀库是加工中心不可缺少的辅助功能部件，刀库与加工中心配合良好，有助于提高整个数控加工中心的效率。目前加工中心设备故障很大一部分是由刀库及换刀引起的，常见的原因有：刀库刀柄夹定位不准、长期满载运行、偏重、刀库结构不牢固、结构复杂、维修不方便等，刀库故障率高，导致加工中心停机，严重影响生产效率。
3.多主轴加工中心通常需要多个刀库及换刀机构，产生故障的概率提高了多倍，因此多主轴加工中心更加需要一种机构简单可靠的刀库及换刀系统。


技术实现要素：

4.本发明主要目的在于提供一种多主轴加工中心的刀库及换刀方法，以解决上述问题。
5.为达上述目的，本发明提供一种多主轴加工中心的刀库，包括刀排横梁；所述刀排横梁上设置有刀排；所述刀排远离刀排横梁的一侧均匀设置有多个刀柄夹；加工所需的刀柄放在刀柄夹中，每把刀柄在机床坐标系中的位置均记录在刀具系统中；所述刀排横梁通过两端设置的支撑柱与机床固定连接。
6.进一步的，所述刀排设置有多组。
7.进一步的，所述刀排横梁上设置有上层刀排支撑架；所述上层刀排支撑架上对称设置有两个滑块；两个滑块内均滑动设置有直线导轨；两个直线导轨共同连接一个上层刀排横梁；所述上层刀排横梁上设置有刀排；还包括气缸；所述气缸的缸体和伸缩杆分别与上层刀排支撑架和上层刀排横梁固定连接；通过气缸带动上层刀排横梁前后运动：使用下层刀库时，气缸带动上层的刀排后退，使用上层刀库时，气缸带动上层的刀排前进。
8.本发明还提供一种多主轴加工中心的刀库的换刀方法，包括以下步骤：
9.1)控制机床x轴和z轴运动，使主轴中心对准主轴当前所装刀柄在机床坐标系中的x方向和z方向的位置；
10.2)控制机床y轴运动，使主轴移动到一侧的刀库进行换刀，首先快速移动到刀排附近，然后主轴慢速将刀柄挤入刀柄夹中，即到达主轴当前所装刀柄在机床坐标系中的y方向的位置；
11.3)主轴内拉杆动作，主轴松开当前所装刀柄；
12.4)控制机床z轴运动，使主轴向上脱离当前所装刀柄；
13.5)控制机床x轴运动，移动到目标刀柄上方，即目标刀柄在机床坐标系中的x方向的位置；
14.6)控制机床z轴运动，使主轴向下移动到设定位置，即目标刀柄在机床坐标系中的
z方向的位置，目标刀柄顶部进入主轴头中；
15.7)主轴内拉杆动作，主轴夹紧目标刀柄；
16.8)控制机床y轴运动，首先主轴慢速带刀柄脱离刀柄夹，换刀完成；然后控制机床继续执行加工作业。
17.本发明具有以下有益效果：
18.1.刀库结构简单可靠，均为固定安装，容易保证刀具的位置精度；
19.2.执行换刀的运动均为机床本身的运动轴，不需刀具回转、移动等运动装置，大大减小了刀库的生产成本；
20.3.刀库远离加工区域，方便员工操作，且易于实现对刀库的保护，防止刀柄夹受到污染。
附图说明
21.图1为本发明一种多主轴加工中心的刀库的整体示意图。
22.图2为本发明图1的局部放大图。
23.图3为本发明一种多主轴加工中心的刀库的应用示意图。
24.图4为本发明一种多主轴加工中心的刀库的双层刀库示意图。
25.图5为本发明一种多主轴加工中心的刀库的下层刀库使用时示意图。
26.图6为本发明一种多主轴加工中心的刀库的上层刀库使用时示意图。
27.其中，1-支撑柱；2-刀排横梁；3-刀排；4-刀柄夹；5-刀柄；6-上层刀排支撑架；7-滑块；8-直线导轨；9-气缸；10-上层刀排横梁。
具体实施方式
28.为达成上述目的及功效，本发明所采用的技术手段及构造，结合附图就本发明较佳实施例详加说明其特征与功能。
29.实施例1
30.如图1-2所示，本发明中提供了一种多主轴加工中心的刀库，包括刀排横梁2；所述刀排横梁2上设置有刀排3；所述刀排3远离刀排横梁2的一侧均匀设置有多个刀柄夹4；加工所需的刀柄5放在刀柄夹4中，刀柄夹4为标准产品，y 方向开口，并具有锁紧块；每把刀柄5在机床坐标系中的位置均记录在刀具系统中；所述刀排横梁2通过两端设置的支撑柱1与机床固定连接。
31.实施例2
32.如图3所示，本实施例为四工位五轴立式加工中心，横梁一侧两个主轴，四主轴关于横梁对称布置，四个主轴刚性连接，在上方执行x、y、z三个直线运动，工件在下方执行a、c两个回转运动。因此刀库设置2组，对称布置在两侧，每组刀库装置设置2组刀排，共4组刀排对应4个主轴。每次为横梁一侧的两个主轴同时换刀，然后横梁移动到另一侧，另外两个主轴同时换刀。
33.实施例3
34.如图4-6所示，在实施例1的基础上，进行刀排扩充。在所述刀排横梁2上设置有上层刀排支撑架6；所述上层刀排支撑架6上对称设置有两个滑块7；两个滑块7内均滑动设置
有直线导轨8；两个直线导轨8共同连接一个上层刀排横梁10；所述上层刀排横梁10上设置有刀排3；还包括气缸9；所述气缸9的缸体和伸缩杆分别与上层刀排支撑架6和上层刀排横梁10固定连接；通过气缸9带动上层刀排横梁10前后运动：使用下层刀库时，气缸9带动上层的刀排后退，使用上层刀库时，气缸9带动上层的刀排前进。作为优选实施例，可在气缸9 或者直线导轨8上设置缓冲器和定位钉以保证上层刀排向前运动到准确的指定位置。
35.实施例4
36.本发明还提供一种多主轴加工中心的刀库的换刀方法，若主轴当前装的刀柄为t1，由t1为t2的步骤如下：
37.1)控制机床x轴和z轴运动，使主轴中心对准t1在机床坐标系中的x方向和z方向的位置；
38.2)控制机床y轴运动，使主轴移动到一侧的刀库进行换刀，首先快速移动到刀排附近，然后主轴慢速将刀柄挤入刀柄夹中，即到达t1在机床坐标系中的y方向的位置；
39.3)主轴内拉杆动作，主轴松开t1；
40.4)控制机床z轴运动，使主轴向上脱离t1；
41.5)控制机床x轴运动，移动到t2上方，即t2在机床坐标系中的x方向的位置；
42.6)控制机床z轴运动，使主轴向下移动到设定位置，即t2在机床坐标系中的z方向的位置，刀柄顶部进入主轴头中；
43.7)主轴内拉杆动作，主轴夹紧t2；
44.8)控制机床y轴运动，首先主轴慢速带刀柄脱离刀柄夹，完成换刀；
45.9)然后控制机床继续执行加工作业。
46.若为实施例2的情况，在步骤8)完成后，控制x轴运动，对准t1位置，快速移动到另外一侧；然后重复步骤2)至步骤7)，完成另外一侧主轴的换刀。
47.以上所述仅为本发明较佳实施例而已，非全部实施例，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或者相近似的技术方案，均属于本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种多主轴加工中心的刀库，其特征在于，包括刀排横梁；所述刀排横梁上设置有刀排；所述刀排远离刀排横梁的一侧均匀设置有多个刀柄夹；加工所需的刀柄放在刀柄夹中，每把刀柄在机床坐标系中的位置均记录在刀具系统中；所述刀排横梁通过两端设置的支撑柱与机床固定连接。2.如权利要求1所述的一种多主轴加工中心的刀库，其特征在于，所述刀排设置有多组。3.如权利要求1或2所述的一种多主轴加工中心的刀库，其特征在于，所述刀排横梁上设置有上层刀排支撑架；所述上层刀排支撑架上对称设置有两个滑块；两个滑块内均滑动设置有直线导轨；两个直线导轨共同连接一个上层刀排横梁；所述上层刀排横梁上设置有刀排；还包括气缸；所述气缸的缸体和伸缩杆分别与上层刀排支撑架和上层刀排横梁固定连接；通过气缸带动上层刀排横梁前后运动：使用下层刀库时，气缸带动上层的刀排后退，使用上层刀库时，气缸带动上层的刀排前进。4.一种多主轴加工中心的刀库的换刀方法，其特征在于，包括以下步骤：1)控制机床x轴和z轴运动，使主轴中心对准主轴当前所装刀柄在机床坐标系中的x方向和z方向的位置；2)控制机床y轴运动，使主轴移动到一侧的刀库进行换刀，首先快速移动到刀排附近，然后主轴慢速将刀柄挤入刀柄夹中，即到达主轴当前所装刀柄在机床坐标系中的y方向的位置；3)主轴内拉杆动作，主轴松开当前所装刀柄；4)控制机床z轴运动，使主轴向上脱离当前所装刀柄；5)控制机床x轴运动，移动到目标刀柄上方，即目标刀柄在机床坐标系中的x方向的位置；6)控制机床z轴运动，使主轴向下移动到设定位置，即目标刀柄在机床坐标系中的z方向的位置，目标刀柄顶部进入主轴头中；7)主轴内拉杆动作，主轴夹紧目标刀柄；8)控制机床y轴运动，首先主轴慢速带刀柄脱离刀柄夹，换刀完成；然后控制机床继续执行加工作业。

技术总结
本发明公开了一种多主轴加工中心的刀库及换刀方法，涉及加工中心技术领域。包括刀排横梁；刀排横梁上设置有刀排；刀排远离刀排横梁的一侧均匀设置有多个刀柄夹；加工所需的刀柄放在刀柄夹中，每把刀柄在机床坐标系中的位置均记录在刀具系统中；刀排横梁通过两端设置的支撑柱与机床固定连接。本发明刀库结构简单可靠，均为固定安装，容易保证刀具的位置精度；执行换刀的运动均为机床本身的运动轴，不需刀具回转、移动等运动装置，大大减小了刀库的生产成本。产成本。产成本。


技术研发人员：董祥义 李文龙 黄进 梁涛
受保护的技术使用者：宁波德玛智能机械有限公司
技术研发日：2022.08.02
技术公布日：2022/10/25