一种新型智能刀库及使用该刀库的数控机床

技术领域

本发明涉及数控机床技术领域，具体的，涉及一种新型智能刀库及使用该刀库的数控机床。

背景技术

数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。它不需要工人直接去操作机床，而是通过编制加工程序来实现加工。而在加工的过程中，由于存在不同部位不同要求的加工精度，加工时常常要更换刀具。因此在数控机床上设置刀库便成了机械加工工厂必不可少的选择。

现有技术中的数控机床以精雕机和CNC为例，它是通过在精雕机加设直排结构的刀库、并在刀库上设置待用刀架，当需要更换刀具时，先将需要更换的刀具从主轴移动至待用刀架上，再将刀库与待用刀架移动到靠近精雕机主轴的位置，然后通过移动精雕机的主轴，将主轴上原有的刀具置入空位，最后将刀库中需要加装的刀具安装置入主轴上以完成换刀操作。这样的数控机床由于要移动整个刀库，便存在以下问题：1.刀库的大小受到精雕加工平台大小的限制，刀库无法存放较多的刀具；2.刀库在移动过程中刀库内的刀具易发生晃动，刀具容易倾斜，导致主轴选刀、对刀不准确，从而对刀具加工产生误差。

发明内容

本发明提出一种新型智能刀库及使用该刀库的数控机床，解决了现有技术中刀库存刀量小，以及刀库运刀过程产生的对刀不精准的问题。

本发明的技术方案如下：

一种新型智能刀库及使用该刀库的数控机床，包括基座，

所述基座上固定有“冂”形结构的横梁，所述横梁一侧设有用于精雕加工零件的精雕模块，所述基座靠近横梁的另一侧设有用于给精雕模块提供更换刀具的刀库模块，所述刀库模块内设有若干刀柄，所述刀柄上螺纹连接有刀具，所述刀库模块与精雕模块之间设有第一滑轨，所述第一滑轨上滑移连接有用于将刀库模块中的刀具运输至精雕模块的第一运输模块，所述第一运输模块与刀库模块之间设有用于将刀库模块中的刀具移动至第一运输模块的第二运输模块。

进一步的，所述精雕模块包括与刀柄卡接固定的主轴，所述横梁上设有与主轴沿X轴滑移连接的第二滑轨，所述主轴下侧设有工作台，所述工作台与第一滑轨滑移连接。

进一步的，所述刀库模块包括与基座固定连接的承载台，所述承载台上设有安装槽，所述安装槽内固定有置刀架，所述置刀架上设有若干用于放置刀具的通孔。

进一步的，所述第一运输模块包括与第一滑轨滑移连接的滑移架，所述滑移架截面为“回”形结构，所述滑移架上固定有置刀架，所述置刀架上设有置刀夹，所述置刀夹上设有两个与通孔直径相同的夹孔。

进一步的，所述第二运输模块包括与横梁固定连接的横臂，所述横臂上设有第三滑轨，所述第三滑轨上沿Y轴方向滑移连接有纵臂，所述纵臂上设有第四滑轨，所述第四滑轨上沿X轴方向滑移连接有滑移座，所述滑移座上设有第五滑轨，所述第五滑轨上沿Z轴方向滑移连接有上臂，所述上臂下端固定有用于夹持刀柄的夹持结构。

进一步的，所述夹持结构包括与上臂通过螺栓安装固定的安装支架，所述安装支架下侧设有滑槽，所述滑槽内滑移连接有第一夹爪手指和第二夹爪手指，所述安装支架上还固定有驱动第一夹爪手指和第二夹爪手指向彼此靠拢或分开的气缸。

进一步的，所述刀柄包括与刀具连接的连接端、以及用于安装刀柄的安装端，所述连接端为圆柱形结构，所述连接端上设有螺纹槽，所述螺纹槽与刀具通过螺纹连接固定，所述安装端的侧壁上设有环槽。

进一步的，所述安装端为圆台形结构，所述安装端靠近连接端的横截面直径大于远离连接端的横截面直径，所述夹持机构上设有定位槽，所述定位槽的两侧分别设置在第一夹爪手指和第二夹爪手指上，所述定位槽槽口直径大于定位槽槽底直径，所述定位槽槽底设有卡孔，所述卡孔直径大于环槽直径、且小于安装端的端面直径。

进一步的，所述连接端靠近安装端的侧壁上还设有第一限位板和第二限位板，所述第一限位板和第二限位板之间设有间距，所述定位槽和通孔的端口均设有与第一限位板和第二限位板滑动连接的限位槽，所述限位槽直径大于定位槽和通孔的直径，所述限位槽槽口设有第一定位倒角。

进一步的，所述第一限位板和第二限位板之间还设有旋转面，所述连接端远离安装端侧还设有第二定位倒角。

本发明的工作原理及有益效果为：

1.本发明在刀库模块与精雕模块之间设置第一运输模块和第二运输模块，当需要刀库更换刀具时，先将工作台移开，然后将第二运输模块上的夹持机构运输至靠近需要更换的刀具处，通过夹持机构抓取刀具、并将刀具置于第一运输模块上的夹孔处，再驱动第一运输模块将刀具运输至主轴下方，此时主轴将原有的刀具置于另一个夹孔上，再夹持固定运输来的刀具，以此完成换刀的工作过程。本发明将刀库模块固定安装在基座上，不仅避免了由于运输让刀库模块上的刀具产生晃动，导致主轴选刀、对刀出现不准确的情况，而且使得刀库能根据实际的需要选择置入刀具的数量，刀库能容纳过多的刀具；

2.本发明中刀柄的安装端采用圆台结构，这使得刀柄在靠近主轴或夹持机构的定位槽时，随着刀柄向主轴或定位槽深入移动，刀柄会越发向中心靠拢。本发明刀柄只需靠近主轴或定位槽就能使刀柄落入其中，而不需要刀柄中心完全对准中心，降低了定位的难度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本实施例的整体结构示意图一；

图2为本实施例的整体结构示意图二；

图3为本实施例的整体结构示意图三；

图4为本实施例中的刀库模块结构示意图；

图5为本实施例中的第二运输模块结构示意图一；

图6为本实施例中的第二运输模块结构示意图二；

图7为本实施例中的第一运输模块结构示意图；

图8为本实施例中的夹持结构结构示意图；

图9为本实施例中的刀柄结构示意图；

图10为本实施例中刀库模块结构示意图，用来表示通孔的结构。

图中：

1、基座；2、横梁；3、第一滑轨；4、工作台；5、刀库模块；6、第二运输模块；7、主轴；8、刀柄；9、第一运输模块；51、承载台；52、安装槽；53、通孔；54、限位槽；55、第一定位倒角；71、第二滑轨；61、横臂；611、第三滑轨；62、纵臂；621、第四滑轨；63、上臂；641、安装支架；642、第一夹爪手指；643、第二夹爪手指；644、滑槽；645、气缸；646、定位槽；647、卡孔；65、滑移座；81、连接端；82、安装端；83、环槽；84、第一限位板；85、第二限位板；86、旋转面；87、第二定位倒角；88、螺纹槽；89、刀具；651、第五滑轨；64、夹持机构；91、滑移架；92、置刀架；93、置刀夹；94、夹孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。

实施例1

如图1～图10所示，本实施例提出了一种新型智能刀库及使用该刀库的数控机床，包括基座1。

其中，横梁2固定设置在基座1，它的形状是“冂”形结构。精雕模块设置在横梁2一侧，它是用来让精雕加工零件。刀库模块5设置在基座1靠近横梁2的另一侧，它是用来给精雕模块提供更换刀具89。第一运输模块9与第一滑轨3滑移连接，他是用来将刀库模块5中的刀具89运输至精雕模块。第二运输模块6设置在第一运输模块9与刀库模块5之间，它是用来将刀库模块5中的刀具89移动至第一运输模块9。刀库模块5内装有若干刀柄8，刀具89与刀柄8上螺纹连接，第一滑轨3设置在刀库模块5与精雕模块之间。本实施例中横梁2下端设置通道，该第一滑轨3穿过通道，使得精雕模块与刀库模块5连通。这样的设计使得本实施例结构更加紧凑。

本实施例中的刀库模块5包括承载台51，它是用来与基座1固定连接的，安装槽52设置在承载台51上，置刀架92设置在安装槽52内，若干通孔53设置在置刀架92上，它们是用来放置刀具89的。通孔53的数量可以根据实际的生产需要的刀具89种类设置。本实施例采用固定置刀架92方式来放置刀具89，由于置刀架92不移动，置刀架92上的刀具89不会出现偏位现象，运刀、换刀环节更加精准。

本实施例中的精雕模块包括主轴7，它与刀柄8卡接固定，第二滑轨71设置在横梁2上，它与主轴7沿X轴滑移连接的。工作台4设置在主轴7下侧，工作台4与第一滑轨3滑移连接。本实施例主轴7通过第二滑轨71实现X轴向的精雕，通过工作台4与第一滑轨3滑移连接实现Y轴向的精雕。本实施例优选用液压缸或气缸驱动主轴7沿X轴运动。本实施例优选用液压缸或气缸驱动工作台4沿Y轴运动。

本实施例中的第一运输模块9包括滑移架91，它与第一滑轨3滑移连接。滑移架91截面为“回”形结构，置刀架92固定连接滑移架91上，置刀夹93设置在置刀架92上，夹孔94设置在置刀夹93上，它的数量是两个、且它与通孔53直径相同的。滑移架91截面为“回”形结构，它是在保证滑移架91强度的同时节省了材料，降低了成本。

本实施例中的两个夹孔94是方便换刀的设计，换刀时将原有的刀具89置入一个夹孔94，然后将另一个夹孔94上的刀具89进行更换。本实施例还可在滑移架91上固定设置对刀仪和接近传感器，提高刀具89进入夹孔94的精度。而对刀仪和接近传感器均为现有技术，本实施例不再赘述。

本实施例中的第二运输模块6包括横臂61，它与横梁2固定连接，第三滑轨611设置在横臂61上，纵臂62与第三滑轨611沿Y轴方向滑移连接，第四滑轨621设置在纵臂62上，滑移座65与第四滑轨621沿X轴方向滑移连接，第五滑轨651设置在滑移座65上，第五滑轨651上沿Z轴方向滑移连接有上臂63，上臂63下端固定有夹持结构，他是用来夹持刀柄8的。本实施例通过纵臂62、横臂61、上臂63的位移来调节夹持结构相对X轴、Y轴和Z轴的位移实现对刀库不同位置上刀具89的抓取。由此本实施例可以根据实际需要设置刀库上刀具89的数量，同时也使得本实施例刀库存放刀具89的容量变大。

本实施例中的夹持结构包括与安装支架641，它与上臂63通过螺栓安装固定，滑槽644设置在安装支架641下侧，第一夹爪手指642和第二夹爪手指643均与滑槽644滑移连接，安装支架641上还固定有气缸645，它驱动第一夹爪手指642和第二夹爪手指643向彼此靠拢或分开的。本实施例还可在安装支架641上设置接近传感器，它可以用来更精确使第一夹爪手指642和第二夹爪手指643定位抓取刀具89。

本实施例中的刀柄8包括连接端81和安装端82，连接端81与刀具89连接的，安装端82它是用来安装刀柄8的，螺纹槽88设置在连接端81上，螺纹槽88与刀具89通过螺纹连接固定，环槽83设置在安装端82的侧壁上，连接端81为圆柱形结构。本实施例采用在刀具89上设置螺纹，刀具89通过螺纹与刀柄8连接固定，连接方式更牢固。本实施例中安装端82的环槽83是为了卡接固定安装端82的设计。

本实施例中的夹持机构64上设有定位槽646，定位槽646的两侧分别设置在第一夹爪手指642和第二夹爪手指643上，定位槽646槽口直径大于定位槽646槽底直径，定位槽646槽底设有卡孔647，卡孔647直径大于环槽83直径、且小于安装端82的端面直径，安装端82为圆台形结构，安装端82靠近连接端81的横截面直径大于远离连接端81的横截面直径。本实施例中安装端82采用圆台形结构，定位槽646采用槽口直径大于定位槽646槽底直径，这种方式使得当安装端82进入定位槽646时，能通过圆台的侧壁划入定位槽646的槽底，这样就能使得定位槽646的中心对准安装端82的中心，这也使得第一夹爪手指642与第二夹爪手指643能对刀柄8位置夹持的更准确。

本实施例中的第一限位板84和第二限位板85之间有间距，第一限位板84和第二限位板85设置在连接端81靠近安装端82的侧壁上。限位槽54设置在定位槽646和通孔53的端口上，它的作用是与第一限位板84和第二限位板85滑动连接，限位槽54直径大于定位槽646和通孔53的直径。当连接端81置入定位槽646或通孔53时，第二限位板85与限位槽54抵接，第一限位板84也抵接在限位槽54的侧壁上，这使得当刀柄8置入定位槽646或通孔53时，刀柄8不会晃动、倾斜，导致换刀时出现换刀位置不准确的问题。

本实施例中的旋转面86设置在第一限位板84和第二限位板85之间，连接端81远离安装端82侧还设有第二定位倒角87。当刀柄8靠近定位槽646或通孔53时，第一定位倒角55与第二定位倒角87优先接触，使得刀柄8的连接端81更容易的进入定位槽646或通孔53，降低了刀柄8进入通孔53的难度。旋转面86是为了当刀柄8安装入主轴7时，主轴7能带动刀柄8进行旋转的。

本实施例的工作过程：当精雕模块需要更换刀具89时，先将第一运输机构滑移到靠近刀库的位置，同时将精雕模块的工作台4滑离主轴7，此时通过纵臂62、横臂61、上臂63的位移将需要更换的刀具89从刀库中抓取，并置入第一运输工具上的夹孔94上，然后通过滑移第一运输工具，使得第一运输工具靠近主轴7，主轴7将原有的刀具89放入第一运输工具上的另一个夹孔94上、并将运输而来的刀具89进行装夹，最后将第一运输工具滑移到靠近刀库位置、并将工作台4移回主轴7下端，这便完成了换刀的工作。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。