一种机床换刀设备的制作方法

1.本实用新型涉及机械加工设备领域，具体涉及一种机床换刀设备。


背景技术：

2.机床是机械制造行业生产和制造中的重要环节，刀库系统是加工中心的必备附件，是提供自动化加工过程中机床所需储刀和换刀需求的一种装置，也是机床的一大特色。刀库系统通常由刀库和换刀机构构成，刀库主要提供储刀位置，并能依程序的控制，正确选择刀具加以定位，进行刀具交换，换刀机构则是执行刀具交换的动作，主要作用是缩短加工过程中的非切削时间，改变了传统以人为主的加工设备换刀方式，减少工人劳动强度。
3.传统的刀库系统通常固定式刀库，机床更换刀具流程为主轴移动到换刀机构处放下刀具后移动避让换刀机构，由换刀机构将刀具放回刀库，再由刀库选刀，换刀机构取出新刀具，主轴移动对换刀机构上的刀具进行拾取。此换刀过程动作繁琐，需要较长的等待时间，通常为8秒左右，换刀设备的换刀速度慢，影响了机床的加工效率，降低了机床的产能。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种快速换刀的机床换刀设备。
5.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种机床换刀设备，包括：
6.换刀装置，用于对机床主轴进行换刀，包括联动机构，联动机构上设置有换刀旋臂，联动机构驱动换刀旋臂升降及旋转，还包括用于驱动联动机构沿y轴方向运动的换刀y轴驱动机构；
7.储刀装置，设于联动机构运动方向的一端，包括刀具支架，以及用于驱动刀具支架移动的储刀x轴驱动机构，刀具支架包括刀盘和用于顶升刀盘的顶升气缸；
8.运刀装置，包括用于取放换刀旋臂和刀盘上刀具的抓刀机构，以及用于驱动抓刀机构移动的运刀y轴驱动机构。
9.作为本实用新型的进一步改进，抓刀机构包括用于抓取刀具的刀套组件，以及用于安装刀套组件的横板，运刀y轴驱动机构驱动横板移动。
10.作为本实用新型的进一步改进，换刀装置还包括用于安装联动机构的联动机构底板，换刀y轴驱动机构驱动联动机构底板运动。
11.作为本实用新型的进一步改进，联动机构底板上设置有与机床主轴数量匹配的联动机构，横板上设置有与联动机构数量匹配的刀套组件。
12.作为本实用新型的进一步改进，刀具支架还包括中板，两个顶升气缸分别固定在中板两侧。
13.作为本实用新型的进一步改进，中板上设置有用于对刀盘进行导向的导轴，导轴穿设于刀盘。
14.作为本实用新型的进一步改进，刀盘可拆卸设置在刀具支架上，刀盘上设有把手。
15.作为本实用新型的进一步改进，刀套组件包括刀套和用于驱动刀套抓取刀具的刀
套气缸。
16.作为本实用新型的进一步改进，运刀装置还包括支撑板，支撑板与储刀装置固定连接，运刀y轴驱动机构设置于支撑板上部。
17.作为本实用新型的进一步改进，联动机构包括驱动电机和凸轮机构，驱动电机和凸轮机构传动连接。
18.相对于现有技术，本实用新型的机床换刀设备通过设置换刀装置、储刀装置、运刀装置，储刀装置与运刀装置配合移动进行取放刀，提高了储刀装置取放刀的效率，通过运刀装置交换储刀装置与换刀装置上的刀具，使储刀装置与换刀装置的动作可以同步进行，减少储刀装置与换刀装置之间互相等待的时间，换刀装置对机床主轴进行换刀时，主轴只需正常回到原点，换刀装置移动对主轴换刀，换刀旋臂取下主轴旧刀具后，联动机构驱动换刀旋臂同时上升及旋转，快速将新刀具装入主轴，并通过换刀y轴驱动机构快速移走，主轴即可开始工作，此换刀过程约为2秒左右，大大缩短了换刀时间，提高了机床的产能。
附图说明
19.图1为本实用新型机床换刀设备一个实施例的结构示意图；
20.图2为本实用新型机床换刀设备实施例中配合机床的结构示意图；
21.图3为本实用新型机床换刀设备实施例中换刀装置的结构示意图；
22.图4为本实用新型机床换刀设备实施例中储刀装置的结构示意图；
23.图5为本实用新型机床换刀设备实施例中储刀装置及运刀装置的结构示意图；
24.附图中各标号的含义为：1-换刀装置；11-联动机构；12-换刀旋臂；13-换刀y轴驱动机构；14-联动机构底板；2-储刀装置；21-刀具支架；211-刀盘；212-顶升气缸；213-中板；214-导轴；22-储刀x轴驱动机构；3-运刀装置；31-抓刀机构；311-刀套组件；3111-刀套；3112-刀套气缸；312-横板；32-运刀y轴驱动机构；33-支撑板。
具体实施方式
25.为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
26.需要说明的是，当部件被称为“装设于”、“固定于”或“设置于”另一个部件上，它可以直接在另一个部件上或者可能同时存在居中部件。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中部件。
27.还需要说明的是，本实用新型实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
28.本实用新型提供一种机床换刀设备，请一并参阅图1-图5，图1展示了本实用新型机床换刀设备一个实施例的结构示意图，图2展示了本实用新型机床换刀设备实施例中配合机床的结构示意图，图3展示了本实用新型机床换刀设备实施例中换刀装置的结构示意图，图4展示了本实用新型机床换刀设备实施例中储刀装置的结构示意图，图5展示了本实用新型机床换刀设备实施例中储刀装置及运刀装置的结构示意图。其中，x轴方向为机床左右方向，y轴方向为机床前后方向，z轴方向为机床上下方向。如图1至图5所示，该机床包括
底座，立柱，横梁，立柱设于底座上，横梁设置于立柱上，横梁上设有主轴，横梁与立柱一体成型，横梁前侧设置有主轴x轴驱动机构，x轴驱动机构驱动z轴驱动机构沿x轴方向运动，主轴设置在z轴驱动机构上，并由z轴驱动机构驱动沿z轴方向运动。
29.本实施例机床换刀设备中包括：换刀装置1，用于对机床主轴进行换刀，包括联动机构11，联动机构11上设置有换刀旋臂12，联动机构11驱动换刀旋臂12升降及旋转，还包括用于驱动联动机构11沿y轴方向运动的换刀y轴驱动机构13。本实施例具体的，换刀装置1设置于底座上，换刀装置1设置于横梁下方，位于主轴和储刀装置2之间，换刀装置1与主轴在y轴方向上对应设置，换刀y轴驱动机构13包括驱动电机、丝杆、导轨和与导轨配合的滑块，驱动电机和丝杆驱动滑块在导轨上运动，联动机构与滑块固定连接。换刀y轴驱动机构13驱动联动机构11在主轴和运刀装置3之间往复运动。联动机构11包括用于输出动力的联动轴，换刀旋臂12与联动轴端部固定连接，本实施例中换刀旋臂12与联动轴通过螺钉固定连接。本实施例中，换刀旋臂12两端对称设置有两个用于抓取刀具的卡爪，卡爪为与刀具形状配合的弯钩形。本实施例中，换刀旋臂12的旋转中心与联动机构11连接，联动机构11每次驱动换刀旋臂12旋转180度。
30.本实施例机床换刀设备中还包括：储刀装置2，储刀装置2设于联动机构11运动方向的一端，包括刀具支架21，以及用于驱动刀具支架21移动的储刀x轴驱动机构22，刀具支架21包括刀盘211和用于顶升刀盘211的顶升气缸212。本实施例具体的，储刀装置2设置于底座上，储刀装置2设置于横梁后方，储刀装置2下方设置有刀库支撑板，刀库支撑板与底座固定连接，刀库支撑板上固定连接有底板，储刀x轴驱动机构22设置在底板上，刀具支架21位于储刀x轴驱动机构22的上方。刀盘211上设有多个用于放置刀具的置刀位，置刀位以阵列形式设置，可以容纳更多的刀具，规律设置方便取放刀具。
31.本实施例机床换刀设备中还包括：运刀装置3，包括用于取放换刀旋臂12和刀盘211上刀具的抓刀机构31，以及用于驱动抓刀机构31移动的运刀y轴驱动机构32。本实施例具体的，运刀装置3设置于横梁后方，运刀装置3设置于换刀装置1与储刀装置2上方，抓刀机构31与联动机构11在y轴方向上对应设置。
32.在本实施例中，由运刀装置3取出储刀装置2中对应的新刀具，运刀装置3将新刀具放置在换刀装置1上换刀旋臂12的一端，主轴停止工作回到原点，换刀装置1移动到主轴下方，通过联动机构11驱动换刀旋臂12另一端取下主轴上的旧刀具，再将换刀旋臂12上的新刀具装入主轴，换刀装置1退回运刀装置3位置，换刀后的主轴即可继续工作，由运刀装置3将换刀旋臂12上的旧刀具放回储刀装置2。
33.本实施例机床换刀设备其中一个优选技术方案为：抓刀机构31包括用于抓取刀具的刀套组件311，以及用于安装刀套组件311的横板312，运刀y轴驱动机构驱动横板312在y轴方向运动。设置横板便于安装、调整及维护刀套组件311。本实施例具体的，刀套组件311设置于刀盘211的上方，运刀y轴驱动机构驱动刀套组件311在刀盘211上方移动。本实施例中，运刀y轴驱动机构设置于刀盘211的上方，运刀y轴驱动机构包括电机，同步轴，同步带，电机驱动同步轴旋转，同步轴上设置有两个同步轮，两个同步轮带动两条同步带运动，横板312两端分别固定在两条同步带上。使用一根同步轴保证了两条同步带运动同步，横板312两端固定在两条同步带上受力横平衡，运行更加稳定。
34.本实施例机床换刀设备其中一个优选技术方案为：换刀装置1还包括用于安装联
动机构11的联动机构底板14，换刀y轴驱动机构13驱动联动机构底板14运动。联动机构底板14的设置，更方便安装及调整联动机构11的位置。本实施例中，联动机构11对应设置在主轴下方的联动机构底板14上，联动机构11通过联动机构底板14固定在换刀y轴驱动机构13上，方便联动机构11的安装与位置调整，更好的使联动机构11准确的对应安装在主轴下方。
35.本实施例机床换刀设备其中一个优选技术方案为：联动机构底板14上设置有与机床主轴数量匹配的联动机构11，横板312上设置有与联动机构11数量匹配的刀套组件311。当机床上设置有两个或以上的主轴时，通过在联动机构底板14上增加联动机构11，在横板312上增加刀套组件311，完成多个主轴的换刀需求，使设备结构更加简单，安装维护更加方便，同时降低成本。本实施例具体的，包括四个主轴，主轴并列设置在横梁上，联动机构底板14上沿y轴方向对应主轴设置有四个联动机构11，横板上沿y轴方向对应联动机构11设置有四个刀套组件311。运刀y轴驱动机构驱动横板312，横板运动同时带动四个刀套组件311，四个刀套组件311同时进行取刀放刀动作；换刀y轴驱动机构13驱动联动机构底板14，联动机构底板14运动同时带动四个联动机构11运动。通过此种设置方式，在多主轴机床上，只需设置一套运刀y轴驱动机构以及一套换刀y轴驱动机构13，即可实现驱动所有刀套组件311及联动机构11的目的，减少了驱动机构的设置。
36.本实施例机床换刀设备其中一个优选技术方案为：刀具支架21还包括中板213，两个顶升气缸212分别固定在中板213两侧。本实施例中，中板213两侧分别设置两个顶升气缸212，顶升气缸212通过固定块连接在中板213上，顶升气缸212的活塞杆与刀盘211连接，活塞杆运动驱动刀盘211移动。储刀x轴驱动机构22包括驱动电机，丝杆，导轨和与导轨配合的滑块，滑块由电机和丝杆驱动在导轨上运动，中板213固定在滑块上。
37.本实施例机床换刀设备其中一个优选技术方案为：中板213上设置有用于对刀盘211进行导向的导轴214，导轴214穿设于刀盘211。本实施例具体的，中板213为长方形，中板213四角分别固定有导轴214，刀盘211上有与导轴214配合的通孔，导轴214穿过通孔。当顶升气缸212驱动刀盘211移动时，导轴214对刀盘211的移动方向进行限制，防止出现径向位移，避免气缸活塞杆变形，同时防止刀盘211出现倾斜或侧翻现象，保证了刀盘211的平稳移动。
38.本实施例机床换刀设备其中一个优选技术方案为：刀盘211可拆卸设置在刀具支架21上，刀盘211上设有把手。本实施例具体的，刀具支架21设置有对应主轴数量的刀盘211，即4个刀盘211，本实施例中的刀盘211为一体成型，刀盘211上设置有5*5阵列排布的置刀位，刀具支架21上设置有用于限制刀盘211移动的限制部，限制部对刀盘211起支撑及限制移动作用，保证设备运行过程中刀盘211位置的固定，同时使更换刀盘211时摆放刀盘的位置固定，更换刀盘快速便捷。刀盘上设置把手，方便人员对刀盘的取放。
39.本实施例机床换刀设备其中一个优选技术方案为：刀套组件311包括刀套3111和用于驱动刀套3111抓取刀具的刀套气缸3112。本实施例具体的，刀套气缸3112设置在横板312上，横板312下方连接有副板，副板长度小于横板312，对应刀套气缸3112设置在下方的副板上。
40.本实施例机床换刀设备其中一个优选技术方案为：运刀装置3还包括支撑板33，支撑板33与储刀装置2固定连接，运刀y轴驱动机构32设置于支撑板33上部。本实施例具体的，包括两个支撑板33，两个支撑板33分别设置在储刀装置2的底板两侧，支撑板33为倒置的l
型，运刀y轴驱动机构32设置于支撑板33外侧顶端。
41.本实施例机床换刀设备其中一个优选技术方案为：联动机构11包括驱动电机和凸轮机构，驱动电机和凸轮机构传动连接。换刀装置1联动换刀动作可以分为两部分，驱动换刀旋臂12进行旋转分度动作，包括抓刀、180
°
换刀、回零，以及驱动换刀旋臂12进行直线平移动作，包括拔刀与插刀。通过驱动电机和凸轮机构传动连接，使旋转与直线平移动作同步进行，实现联动换刀，提高换刀效率。
42.可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。