CN104175158A - 单主轴搭配双套换刀系统的cnc综合加工机 - Google Patents
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Abstract
一种单主轴搭配双套换刀系统的CNC综合加工机，包含有一机台单元、一第一换刀单元及一第二换刀单元，机台单元包括一机台、一加工主轴头及一工作台，加工主轴头内部设置有一供安装刀具的主轴，第一换刀单元包括一第一刀库、一第一凸轮驱动机构及一第一换刀臂，第一换刀臂可让主轴与第一刀库内的刀具进行互换，第二换刀单元包括一第二刀库、一第二凸轮驱动机构及一第二换刀臂，第二换刀臂可让主轴与第二刀库内的刀具进行互换，借此对单一主轴能提供双刀库大数量的刀具管理，特别适用于长时间连续不停的切削作业，具有大幅度提升生产效能的优点。
Description
技术领域
本发明是涉及一种加工机，特别是涉及一种借由单一主轴配合双刀库的刀具管理，可大幅提升生产效能的单主轴搭配双套换刀系统的CNC综合加工机。
背景技术
参见图1，一般CNC综合加工机1主要包含有一机台单元10及一换刀单元20，该机台单元10包括一机台11、一滑设在机台11上可沿上下方向作移动的加工主轴头12、一滑设在机台11上可沿前后方向作移动的鞍座13，以及一滑设在鞍座13上可沿左右方向作移动的工作台14，加工主轴头12下方处设置有一可做旋转的主轴121，该主轴121下端处装设有一刀具100，该工作台14可供一工件(图未示)安装固定，该主轴121转动后可带动该刀具100旋转，综合加工机1的计算机控制系统根据用户指令，可驱动加工主轴头12、鞍座13或工作台14移动，使工作台14上的工件移靠近该主轴121，借此该刀具100便可对工件进行切削作业，当工件需要以其他不同刀具进行加工时，利用换刀单元20可对主轴121进行换刀作业，该换刀单元20包括一设置在机台11一侧边处的刀库21、一设置在刀库21与加工主轴头12中间处的凸轮驱动机构22，以及一设置在凸轮驱动机构22上的换刀臂23，该刀库21可供多个不同型式、尺寸的刀具100作环绕排列容置，该凸轮驱动机构22可带动换刀臂23作上下移动及回旋动作，该换刀臂23两端处设有二夹爪231，当换刀单元20要开始执行换刀作业时，系统根据用户指令，可让选中的刀具100先移动至刀库21下方出入口处，凸轮驱动机构22会带动换刀臂23回旋，让二夹爪231分别对主轴121及刀库21出入口处的刀具100作夹持固定，接着，凸轮驱动机构22向下带动换刀臂23一段距离后，再次回转180度，此时该主轴121及刀库21上的二组刀具100便可互相切换位置，凸轮驱动机构22带动换刀臂23向上移动，让二组刀具100分别组入主轴121及刀库21内，如此就完成换刀的动作。
上述的加工机1确实可针对工件的加工需求进行换刀动作，然而在使用上仍有其缺失需要改进，一般加工机1通常是以一组主轴121搭配一组换刀单元20，该换刀单元20只有一个刀库21，该刀库21用来容装切削过程中全部的刀具100，然而该刀库21的内部空间容量不大，能装入的刀具100数量始终有限，当工件要切削出复杂形状时，往往需要大数量的刀具100去完成各种形状的加工，以单一个刀库21的刀具数量，往往不足以应付高度复杂形状的加工需求，另外，加工机1在进行大量生产时，通常是日夜24小时不停歇地运转，然而刀具100在经过长时间使用下，难免会产生磨耗或损坏，导致工件的加工精度受到影响，此时必须对该刀具100进行更换，一般加工机1由于只配置一个刀库21，该刀库21在切削过程中，必须一直保持在工作运转状态，当使用者要对该刀库21内部其中一组刀具100进行更换时，就只能先让整部加工机1暂时停机，才能对刀具100进行更换，此将导致切削作业的中断，严重影响到生产效能。
发明内容
本发明目的在于提供一种利用单主轴配合双刀库进行刀具优化管理，借此大幅提升生产效能的单主轴搭配双套换刀系统的CNC综合加工机。
本发明提供一种单主轴搭配双套换刀系统的CNC综合加工机，包含有一个机台单元、一个第一换刀单元及一个第二换刀单元，其中：该机台单元包括一个机台、一个设置在机台上的加工主轴头，以及一个活动设置在机台上的工作台，加工主轴头内部设置有一个能供安装并驱转一个刀具的主轴；第一换刀单元包括一个设置在机台一侧边处且容装有多个刀具的第一刀库、一个设置在第一刀库与加工主轴头中间处的第一凸轮驱动机构，以及一个活动设置在第一凸轮驱动机构上以对主轴与第一刀库内的刀具作互换的第一换刀臂；第二换刀单元包括一个设置在机台另一侧边处且容装有多个刀具的第二刀库、一个设置在第二刀库与加工主轴头中间处的第二凸轮驱动机构，以及一个活动设置在第二凸轮驱动机构上以对主轴与第二刀库内的刀具作互换的第二换刀臂。
本发明所述的单主轴搭配双套换刀系统的CNC综合加工机，该机台包括一个底座及一个固定设置在底座后方处的立柱，该加工主轴头是滑设在立柱上且能沿上下方向作移动。
本发明所述的单主轴搭配双套换刀系统的CNC综合加工机，该机台单元包括一个活动设置在底座上且能沿前后方向移动的鞍座，该工作台是滑设在鞍座上且能沿左右方向移动。
本发明所述的单主轴搭配双套换刀系统的CNC综合加工机，第一换刀单元与第二换刀单元是分别设置在该加工主轴头的左右两侧边处。
本发明的有益效果在于：加工主轴头设有单一主轴，该主轴搭配二组刀库进行刀具切换使用，借此能达到大数量且多样化的刀具管理，可满足高度复杂形状工件的加工需求，并且适用于长时间连续不停的切削作业，可大幅度提升生产效能。
附图说明
图1是一般综合加工机的组合图；
图2是本发明单主轴搭配双套换刀系统的CNC综合加工机一较佳实施例的组合图，说明本发明包含有一机台单元、一第一换刀单元及一第二换刀单元，机台单元设置有一主轴，第一换刀单元及第二换刀单元设置有二组刀库提供给该主轴进行刀具切换使用；
图3是该较佳实施例的侧视图；
图4是该较佳实施例的动作图，说明第一换刀单元设置有一第一换刀臂，第一换刀臂对主轴与第一刀库的刀具进行互换的使用情形；
图5是该较佳实施例的动作示意图，说明第二换刀单元设置有一第二换刀臂，第二换刀臂对主轴与第二刀库的刀具进行互换的使用情形。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
参见图2、图3所示，本发明单主轴搭配双套换刀系统的CNC综合加工机在一较佳实施例中，主要包含有一机台单元30、一第一换刀单元40及一第二换刀单元50，接着，再将上述各单元的组成构件以及空间组合型态详述于后。
该机台单元30包括有一机台31、一活动设置在机台31上的加工主轴头32、一活动设置在机台31上的鞍座33，以及一活动设置在鞍座33上的工作台34，该机台31具有一底座311及一固定设置在底座311后方处的立柱312，加工主轴头32后端滑设在立柱312上，且可沿上下方向(Z轴)移动，其内部的前方下端处设置有一可做旋转的主轴321，该主轴321下端处可供一刀具100装入，该鞍座33滑设在底座311上可沿前后方向(Y轴)移动，该工作台34滑设在鞍座33上可沿左右方向(X轴)移动，工作台34上面可供一工件(图未示)安装固定，该主轴321转动后可带动该刀具100旋转，系统根据用户指令，可驱使该加工主轴头32、鞍座33及工作台34分别移动，借此让刀具100可对工作台34上的工件进行切削动作。
第一换刀单元40包括有一设置在机台31左侧边位置处的第一刀库41、一设置在第一刀库41与加工主轴头32中间处的第一凸轮驱动机构42，以及一活动设置在第一凸轮驱动机构42上的第一换刀臂43，第一刀库41包括有一旋转盘411、多个刀筒412及一打刀机构413，每个刀筒412内部可供装入一组刀具100，该旋转盘411可接受第一凸轮驱动机构42带动而旋转，系统再控制让选中的刀具100及其刀筒412移转至最下方出入口位置，再利用打刀机构413推出该刀筒412，借此该刀具100便可外露伸出以供换取，第一凸轮驱动机构42内部设有凸轮(图未示)等相关构造，由于此种凸轮构造已属一般技艺，在此就不再赘述，第一换刀臂43轴设在第一凸轮驱动机构42下方处，借由第一凸轮驱动机构42内部凸轮带动，可使第一换刀臂43作上下移动以及回转动作，另外，第一换刀臂43两端处设置有二个可作松开及夹持两种动作的夹爪431，借此，使第一换刀臂43能对主轴321与第一刀库41内的刀具100作互换。
第二换刀单元50包括一设置在机台31右侧边位置处的第二刀库51、一设置在第二刀库51与加工主轴头32中间处的第二凸轮驱动机构52，以及一活动设置在第二凸轮驱动机构52上的第二换刀臂53，第二换刀单元50大致上与第一换刀单元40的构造相同，因此其组成构件就不再重复赘述，第二刀库51同样可供容纳多个刀具100，第二凸轮驱动机构52可带动第二换刀臂53作上下移动及回转动作，第二换刀臂53两端处设置有二夹爪531，同样地，第二换刀臂53可对主轴321与第二刀库51内的刀具100作互换。
以上为本发明单主轴搭配双套换刀系统的CNC综合加工机组合构造的概述；接着，再将本发明的换刀动作以及产生的功效详述如后︰
参见图4，该主轴321如果要进行换刀时，可选择第一换刀单元40进行换刀作业，此时第一刀库41可将选中的刀具100回转至最下方位置处，第一凸轮驱动机构42带动第一换刀臂43回转后，二夹爪431刚好分别位于主轴321及第一刀库41出入口的位置，二夹爪431可对两边的刀具100进行夹持固定，接着第一凸轮驱动机构42会带动整个第一换刀臂43往下移动，使两边刀具100从主轴321及第一刀库41内部脱离出来，再来让第一换刀臂43回转180度后，两边刀具100就可互换位置，最后第一凸轮驱动机构42带动整个第一换刀臂43往上移动，使两边刀具100分别装套入主轴321及第一刀库41内，如此就完成整个换刀动作。
参见图5，当主轴321要进行换刀作业时，也可以选择第二换刀单元50进行换刀作业，相对地，此时第一换刀单元40是呈停止状态，第二换刀单元50的换刀动作与第一换刀单元40一致，主要是利用第二凸轮驱动机构52带动第二换刀臂53上下移动及回转移动，使第二换刀臂53的二夹爪531分别对主轴321及第二刀库51内的刀具100进行切换，借此第二换刀单元50对该主轴321可达到与第一换刀单元40同样的换刀效果。
综上所述，本发明单主轴搭配双套换刀系统的CNC综合加工机主要是为了改良一般综合加工机1刀具数量不足及生产效能偏低的缺失，本发明主要的技术手段是让单一主轴321搭配第一刀库41、第二刀库51进行换刀使用，由于本发明使用第一刀库41、第二刀库51，因此可供使用的刀具数量较以往扩增两倍，刀具100的尺寸及型式也可以更多变化，方便使用者进行刀具管理，使本发明足以应付高度复杂形状工件的加工需求，最重要的是，本发明借由第一刀库41、第二刀库51的交替使用，可轮流地提供该主轴321需要的刀具100，对于刀具100而言，本发明借由第一刀库41、第二刀库51的刀具100轮流替换，可避免单支刀具100被过度使用，如此可有效延长该刀具100的使用寿命，而且利用多组刀具100轮流切换使用，让每支刀具100使用后的磨损量可降至最低，如此就能有效维持被加工件的加工精度，即使刀具100在经过长时间使用下产生磨耗而需要更换时，本发明可以让要更换刀具100的第一刀库41(或第二刀库51)先暂时停止动作，而让第二刀库51(或第一刀库41)仍维持在工作运转状态，如此就可以在不影响正常切削作业下，对磨损的刀具100进行更换，对于刀库而言，本发明借由第一刀库41、第二刀库51轮流替换，可避免第一刀库41(或第二刀库51)过度运转，如此就能有效延长整体刀库的使用寿命，即使第一刀库41(或第二刀库51)发生故障，使用者可立刻切换至第二刀库51(或第一刀库41)继续运作，而让故障的刀库进行维修，因此本发明不需停机，相当适合长时间连续不停的切削作业，可大幅度提升生产效能。
Claims (4)
1.一种单主轴搭配双套换刀系统的CNC综合加工机，其特征在于包含：
一个机台单元，包括一个机台、一个设置在机台上的加工主轴头，以及一个活动设置在机台上的工作台，加工主轴头内部设置有一个能供安装并驱转一个刀具的主轴；
一个第一换刀单元，包括一个设置在机台一侧边处且容装有多个刀具的第一刀库、一个设置在第一刀库与加工主轴头中间处的第一凸轮驱动机构，以及一个活动设置在第一凸轮驱动机构上以对主轴与第一刀库内的刀具作互换的第一换刀臂；及
一个第二换刀单元，包括一个设置在机台另一侧边处且容装有多个刀具的第二刀库、一个设置在第二刀库与加工主轴头中间处的第二凸轮驱动机构，以及一个活动设置在第二凸轮驱动机构上以对主轴与第二刀库内的刀具作互换的第二换刀臂。
2.如权利要求1所述的单主轴搭配双套换刀系统的CNC综合加工机，其特征在于：该机台包括一个底座及一个固定设置在底座后方处的立柱，该加工主轴头是滑设在立柱上，且能沿上下方向作移动。
3.如权利要求2所述的单主轴搭配双套换刀系统的CNC综合加工机，其特征在于：该机台单元包括一个活动设置在底座上且能沿前后方向移动的鞍座，该工作台是滑设在鞍座上且能沿左右方向移动。
4.如权利要求1所述的单主轴搭配双套换刀系统的CNC综合加工机，其特征在于：第一换刀单元与第二换刀单元是分别设置在该加工主轴头的左右两侧边处。
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