專利名稱：可編程序機(jī)床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可自動(dòng)換刀的可編程序機(jī)床，該機(jī)床由一個(gè)固定的機(jī)床立架、一個(gè)安裝在該立架上的可在兩個(gè)水平坐標(biāo)軸線上移動(dòng)的縱橫導(dǎo)軌、一個(gè)在縱橫導(dǎo)軌前設(shè)置的可在垂直坐標(biāo)軸線上移動(dòng)的垂直銑頭、一個(gè)在該立架上安裝的工件臺(tái)、一個(gè)安裝垂直排列的刀具的刀具箱和一個(gè)設(shè)置在所說(shuō)銑頭的工作區(qū)內(nèi)的換刀臺(tái)，以及一個(gè)可編程序控制部分。
對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)床，為了自動(dòng)更換不同的刀具，通常需要特殊的換刀裝置，其從刀具箱中取出各種刀具，傳送到在工作軸前的預(yù)定位置，并轉(zhuǎn)送到軸上，然后返回。由于不同的控制及運(yùn)動(dòng)過(guò)程，這種換刀裝置費(fèi)用昂貴，此外，該裝置在機(jī)床上還需要一個(gè)附加位置，以及巨大的控制技術(shù)費(fèi)用，該位置對(duì)驅(qū)動(dòng)成本及移動(dòng)時(shí)間產(chǎn)生不利的影響。
EP-A-0060638公開了一種機(jī)床的自動(dòng)換刀系統(tǒng)，其中，帶有僅僅能從上面裝入的刀具支架的刀具箱被設(shè)置在工件臺(tái)的一側(cè)或兩側(cè)，該工件臺(tái)可以在底座上水平移動(dòng)。每個(gè)刀具箱具有一個(gè)單獨(dú)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，并且與工件臺(tái)一起被如此可移動(dòng)地安裝在底座上，即其換刀臺(tái)可處于一可垂直移動(dòng)的工作軸的軸線上。通過(guò)工作軸的向下移動(dòng)，一個(gè)用過(guò)的刀具被放在一空的刀具支架上，并且根據(jù)刀具支架的相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，一個(gè)新的預(yù)定的刀具被放在工作軸上，在這種公知的換刀系統(tǒng)中，雖然不需提供特別的換刀裝置，但是其存在換刀時(shí)間長(zhǎng)及使用空間受到限制的缺陷。
此外，DE-U-9305653.2公開了一種類似的機(jī)床，即移動(dòng)立架機(jī)構(gòu)，在該機(jī)床中，一工件臺(tái)和一個(gè)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)可以在兩個(gè)水平坐標(biāo)軸線上移動(dòng)的縱橫導(dǎo)軌被安裝在一固定機(jī)身上，在該機(jī)身前面在垂直坐標(biāo)軸線上安裝一個(gè)可由電機(jī)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)的垂直銑頭。一帶有垂直刀具支架的鏈?zhǔn)降毒呦浔话惭b在處于機(jī)身縱向的可移動(dòng)導(dǎo)軌上，該鏈?zhǔn)降毒呦湓谠搶?dǎo)軌周圍，并且在該導(dǎo)軌前側(cè)，由可移動(dòng)防護(hù)蓋的至少一個(gè)部分所覆蓋。為了變換刀具，移動(dòng)立架需在導(dǎo)軌上沿橫向(Y軸)移動(dòng)，直到工作軸的軸線剛好越過(guò)處于中心的刀具箱的換刀臺(tái)。在打開防護(hù)蓋以后，通過(guò)使銑頭向下移動(dòng)，一用過(guò)的刀具在換刀臺(tái)上被放在一個(gè)空的刀具支架上。在銑頭軸垂直向上移動(dòng)后，該鏈?zhǔn)降毒呦浔蝗绱艘苿?dòng)，即直到下一個(gè)刀具處于刀具變換位置。緊接著，通過(guò)裝有工作軸的銑頭向下的垂直移動(dòng)，新的刀具被安裝在工作軸上并被固定夾緊。接著，通過(guò)較短的水平移動(dòng)，在工作軸上固定的新刀具被從刀具箱的刀具支架上抽出，為此，用新的刀具開始加工。顯而易見，上述的刀具更換過(guò)程需要較長(zhǎng)的時(shí)間。因此，在這種已知的刀具變換系統(tǒng)中需要很多部件，致使其結(jié)構(gòu)成本較大。
本發(fā)明的目的提供一種可自動(dòng)更換刀具的可編程序機(jī)床，該機(jī)床僅需較少的結(jié)構(gòu)及控制費(fèi)用即可迅速更換刀具。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，該刀具箱包括兩個(gè)盤狀箱，這兩個(gè)盤狀箱被一起安裝在靠近工件臺(tái)的工作區(qū)的一側(cè)，以及在一個(gè)固定在機(jī)床立架上的支架結(jié)構(gòu)上，其中，兩盤狀箱中的一個(gè)用于接受來(lái)自工作軸上的已用過(guò)的刀具，另一個(gè)被用來(lái)在工作軸上換新刀具。
利用兩個(gè)特別的盤狀箱可保證刀具的足夠存貯量，其中，兩個(gè)盤狀箱在工件臺(tái)的一側(cè)設(shè)置使換刀時(shí)間縮短，因?yàn)閮傻毒呦渚o靠在一起構(gòu)成并排的換刀站，并且由工作軸在短時(shí)間內(nèi)一個(gè)接一個(gè)的移動(dòng)。利用兩個(gè)盤狀箱可在一個(gè)換刀過(guò)程開始以前，使一個(gè)空的刀具支架處于一個(gè)刀具箱的換刀臺(tái)中，同時(shí)使帶有新的已換過(guò)的刀具的刀具支架處在另一個(gè)刀具箱的換刀臺(tái)中。這使得在現(xiàn)有刀具箱中在一個(gè)換刀過(guò)程所必需的移動(dòng)被避免，因此，換刀時(shí)間被大大減少，并且結(jié)構(gòu)或者控制成本被減少到最低程度。
為了更換一個(gè)已用過(guò)的刀具，工作軸被水平移動(dòng)到一個(gè)刀具箱的換刀臺(tái)前，然后，一個(gè)空的刀具支架處在該換刀臺(tái)中。在這種移動(dòng)前或移動(dòng)過(guò)程中，刀具的高度由工作軸的相應(yīng)的軸向移動(dòng)被調(diào)節(jié)，即該刀具被在徑向上推入該刀具箱的空的刀具支架上。在軸線上的固定裝置被松開后，工作軸向上進(jìn)行較短的移動(dòng)，由此，已用過(guò)的刀具的移動(dòng)過(guò)程與刀具箱相連接。這樣，工作軸在安裝有新刀具的第二刀具箱的換刀臺(tái)方向上移動(dòng)，直到其軸線與刀具支架在其換刀臺(tái)上的軸線，或者刀具錐的軸線相對(duì)齊。通過(guò)工作軸垂直向下的移動(dòng)，刀具錐與軸向的錐形接受部分相配合，其固定裝置被加強(qiáng)。通過(guò)工作軸一較小的垂直移動(dòng)以便松開，以及隨后的在刀具箱的徑向的水平移動(dòng)，該第二刀具箱的新刀具被松開，由此，在一個(gè)工件上的一個(gè)加工過(guò)程被完成。
本發(fā)明的一個(gè)基本的驅(qū)動(dòng)技術(shù)方案是，由工作軸依次在短的行程上移動(dòng)可使兩盤狀箱構(gòu)成的相對(duì)緊靠的并排設(shè)置的換刀得以運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，可以在一個(gè)刀具箱中備出一個(gè)空的刀具支架，并且在換刀前在另一個(gè)刀具箱中準(zhǔn)備要換的新刀具。由此，對(duì)于換刀過(guò)程并不需要帶有夾具的獨(dú)立的換刀裝置。
雖然兩并列設(shè)置的盤狀箱可以在軸向，即垂直方向上由電機(jī)驅(qū)動(dòng)而移動(dòng)，但其他結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的方案也是適合的，這些結(jié)構(gòu)應(yīng)在刀具錐配合及松開時(shí)，工作軸能在所要求的軸向方向上移動(dòng)。
本發(fā)明的相應(yīng)的結(jié)構(gòu)是，兩盤狀箱由各自的特別的驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)繞一個(gè)由刀具支架的數(shù)目決定的旋轉(zhuǎn)角一步一步地轉(zhuǎn)動(dòng)，其中，該驅(qū)動(dòng)裝置包括一個(gè)步進(jìn)電機(jī)、一個(gè)馬氏間歇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或者一種其他適合的步進(jìn)引導(dǎo)裝置(Schrittmacher)。利用由簡(jiǎn)單和便宜的部件組成的馬氏間歇傳動(dòng)機(jī)械，可以在使用成本低的電機(jī)，該電機(jī)，或許與一蝸輪傳動(dòng)裝置可以是大量生產(chǎn)的汽車刮水器摶動(dòng)機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的機(jī)床的實(shí)質(zhì)優(yōu)點(diǎn)是，用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)及最低的程序控制費(fèi)用就可實(shí)現(xiàn)刀具更換，并且操作人員不必掌握牢固的程序設(shè)計(jì)知識(shí)。
此外，由于盤狀箱結(jié)構(gòu)的設(shè)置，特別是由于在固定支架結(jié)構(gòu)對(duì)面設(shè)置的可轉(zhuǎn)動(dòng)支柱，使本發(fā)明具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即，支架結(jié)構(gòu)大約處于與工件臺(tái)對(duì)齊的水平高度上，同時(shí)，箱盤處于足夠的高度，以便接受大的刀具和保持較小的從工作軸中抽出刀具的垂直移動(dòng)。
本發(fā)明的機(jī)床的其他長(zhǎng)處及特點(diǎn)通過(guò)下面結(jié)合附圖進(jìn)行的實(shí)施例描述來(lái)體現(xiàn)，在附圖中

圖1是一機(jī)床的簡(jiǎn)略側(cè)視圖；圖2是一俯視圖，表示機(jī)床軸的工作區(qū)上的工件臺(tái)和兩個(gè)刀具箱，由箭頭表示在一個(gè)換刀過(guò)程中工作軸的移動(dòng)途徑；圖3A、3B分別表示一刀具箱的軸向剖面圖和在該刀具箱內(nèi)的馬氏間歇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的具有部分剖面的俯視圖。
在圖1中簡(jiǎn)略表示的機(jī)床包括一個(gè)作為底座的立架1，一個(gè)在其正面的托架2繞一個(gè)45°斜線3可旋轉(zhuǎn)地安裝在一個(gè)凹陷區(qū)4內(nèi)。在該托架2的側(cè)向突出部分上安裝一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的圓臺(tái)5。在該立架1的上部，一滑架6在圖1所示的垂直方向上可移動(dòng)地安裝在導(dǎo)軌7中。該在斷面上成U形的長(zhǎng)滑架6包括在圖1的平面中延伸的導(dǎo)軌8，在該導(dǎo)軌8上，一橫軌9借助于導(dǎo)軌座10可水平移動(dòng)。在圖1中沒有表示使向前伸出的部件能夠移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。在橫軌9的前面設(shè)置一個(gè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)11，該導(dǎo)向機(jī)構(gòu)11由導(dǎo)軌和導(dǎo)軌座組成，以固定和移動(dòng)一個(gè)垂直的銑頭12，在該導(dǎo)向機(jī)構(gòu)上安裝一個(gè)工作軸13和一帶有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作電機(jī)。借助于導(dǎo)向裝置下、10和11，工作軸可由電機(jī)驅(qū)動(dòng)在三個(gè)軸向上移動(dòng)，即在水平方向上和垂直方向上移動(dòng)。
在圖1中，在工件臺(tái)5的后面，在立架上固定一個(gè)從后向前伸出的水平支架15，在其上安裝盤狀刀具箱16、17。每個(gè)盤狀刀具箱，特別是如圖3A所示的刀具箱具有一個(gè)安裝在支柱20上端的轉(zhuǎn)盤式供刀裝置21，在供刀裝置21的外周邊上按一定距離有規(guī)律地開有刀具支架22(參見圖2)。該支架22用于夾持在圖3中以虛線表示的刀具23，支架22是靠向上伸出的刀具錐24刀具23的。每個(gè)圓形支架22有三個(gè)從內(nèi)向外伸出的突緣25，該突緣25在刀具錐較寬的端部以常規(guī)的方式形成環(huán)形托架，在突緣25的區(qū)域內(nèi)還設(shè)有用于使刀具錐對(duì)中及旋轉(zhuǎn)的其它裝置26。
在圖3A所示的實(shí)施例中，一垂直桿28可旋轉(zhuǎn)地安裝在圓筒形支柱20的底部，該圓柱25的底端被可旋轉(zhuǎn)地固定在水平支架15上。此外，在支柱20的底端，由垂直的外緣形成圓錐形盤29，在該盤29的內(nèi)部用例如，螺釘固定一個(gè)環(huán)形圓盤30，在圓盤30的內(nèi)部具有一些與刀具支架的數(shù)量相適應(yīng)的短的徑向縫31和在各縫之間的半圓形凹槽32(參見圖3B)。該環(huán)形圓盤30構(gòu)成名為馬氏間歇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一部分，以使支柱20帶動(dòng)刀具支架22一步一步地轉(zhuǎn)動(dòng)。在圖3A中所示的曲柄33構(gòu)成馬氏間歇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部分，曲柄33的軸34安裝在水平支架15上，并且在支架15的上端具有一個(gè)圓盤35，在圓盤35上固定一個(gè)端側(cè)軸頸37以及一個(gè)大體為半圓形的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件36，當(dāng)軸34轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，曲柄33交替與徑向縫31或者半圓形凹槽32相嚙合，并由此實(shí)現(xiàn)環(huán)形盤30的步進(jìn)旋轉(zhuǎn)。該曲柄33的軸34由安裝在水平支架15上的電機(jī)38經(jīng)蝸輪傳動(dòng)裝置39傳動(dòng)。
下面根據(jù)圖2描述全部換刀的過(guò)程，在該圖中，機(jī)床的工作區(qū)通過(guò)刀具23的四個(gè)最終位置來(lái)表示。如前述的那樣，當(dāng)一個(gè)在工件臺(tái)5上緊固的工件完成一個(gè)加工過(guò)程后，已使用后的刀具23a將由另一個(gè)刀具23b取代。對(duì)于該變換過(guò)程，銑頭12以箭頭40的方向進(jìn)入第一刀具箱16的尚還空著的刀具支架變換位置，該位置大體為圖中所示位置。在該變換過(guò)程中，或者在刀具到達(dá)所示位置時(shí)，通過(guò)一銑頭12的垂直移動(dòng)，該工作軸到達(dá)高的位置，在該位置，在刀具錐上形成的環(huán)形支架與刀具支架22處于同樣的高度。然后，是在虛線所示的在徑向縫中的插入移動(dòng)，直到在刀具錐上的環(huán)形支架與在刀具支架22內(nèi)形成的支座突緣接觸，以及使部件對(duì)中和保證有效的旋轉(zhuǎn)。根據(jù)相應(yīng)的控制指令，該刀具錐的內(nèi)軸式鉗頭被松開，并且工作軸13與垂直銑頭12一起進(jìn)行垂直移動(dòng)，其最終位置已在圖1中被表示。為了接受新的刀具23b，工作軸按箭頭41的方向水平移動(dòng)，直到工作軸的軸線正好越過(guò)刀具23b的軸線。在銑頭垂直向下移動(dòng)反鉗頭被旋緊后，新刀具23b的刀具錐被固定在工作軸上。經(jīng)過(guò)一短的垂直松開移動(dòng)后，工作軸與新的刀具一起以箭頭的方向移動(dòng)第二刀具箱17的徑向縫上，并且與此同時(shí)，刀具23b的刀具錐從其刀具支架上被徑向拉出。由此，一個(gè)刀具變換被完成，并且工作軸可以常規(guī)方式移到新的工作位置。
本發(fā)明的并不局限于所描述的實(shí)施例。例如，為了代替兩個(gè)盤狀刀具箱16、17，可以僅使用單一的刀具箱，例如鏈?zhǔn)降毒呦?Kettenmagazin)在該箱中，僅僅是第二刀具支架攜帶工件，這有可能使在刀具箱內(nèi)靠近一新刀具的所需要的刀具，在一個(gè)換刀過(guò)程中讓工作軸的移動(dòng)盡可能地短。對(duì)此，可能還有許多其它的實(shí)施例或者變換方式。例如，為了替代在本發(fā)明所使用的馬氏間歇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，還可以利用其它的傳動(dòng)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)刀具箱的間歇的或者連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)式傳遞運(yùn)動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種可自動(dòng)換刀的可編程序機(jī)床，包括一個(gè)固定的機(jī)床立架(1)；一個(gè)安裝在所說(shuō)立架上的可在兩個(gè)水平坐標(biāo)軸線上移動(dòng)的縱橫導(dǎo)軌(6、9)；一個(gè)緊靠所說(shuō)縱橫導(dǎo)軌(6、9)設(shè)置的可在垂直坐標(biāo)軸線上移動(dòng)的垂直銑頭(12)；一個(gè)在所說(shuō)立架上安裝的工件臺(tái)(5)；一個(gè)安裝垂直排列的刀具的刀具箱(16，17)；一個(gè)設(shè)置在所說(shuō)銑頭(12)的工作區(qū)內(nèi)的換刀臺(tái)；一個(gè)可編程序的控制部分；其特征在于所說(shuō)刀具箱為兩個(gè)盤狀箱(16，17)，這兩個(gè)盤狀箱(16，17)被一起安裝在靠近工件臺(tái)(5)的工作區(qū)的一側(cè)，以及在一個(gè)固定在所說(shuō)立架(1)上的支架結(jié)構(gòu)(15)上；其中，所說(shuō)兩盤狀箱(16或17)中的一個(gè)用于接受來(lái)自工作軸(13)上已用過(guò)的刀具，另一個(gè)被用來(lái)在工作軸上換新刀具。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的機(jī)床，其特征在于，每個(gè)盤狀箱(16、17)的變換位置(W1，W2)處于一徑向束線上，該束線與兩個(gè)盤狀箱的中心之間的連線總是成45°角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的機(jī)床，其特征在于，所說(shuō)支架結(jié)構(gòu)(5)是一個(gè)固定在所說(shuō)立架(1)前面的前后延伸的水平支架(15)，所說(shuō)的兩個(gè)盤狀箱(16、17)被一個(gè)接一個(gè)地、分開地并可旋轉(zhuǎn)地安裝在該水平支架(15)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)的機(jī)床，其特征在于，每個(gè)盤狀箱(16、17)具有一個(gè)支柱(20)，在該支柱(20)的上端固定一個(gè)刀具箱供給裝置(21)，在該支柱(20)的下端部分設(shè)置一個(gè)驅(qū)動(dòng)組件(30-38)，該組件布置在支架結(jié)構(gòu)(15)上，并使所說(shuō)刀具箱供給裝置(21)繞一個(gè)由刀具支架(22)的數(shù)目決定的預(yù)定旋轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的機(jī)床，其特征在于，圓筒形支柱(20)可旋轉(zhuǎn)地安裝在一筒形垂直桿(28)上，該桿(28)用其底端固定在支架結(jié)構(gòu)(15)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5的機(jī)床，其特征在于，所說(shuō)驅(qū)動(dòng)組件包括一個(gè)馬氏間歇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(30、36、7)，該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的環(huán)形盤(30)固定在支柱(20)的加寬底部(29)上，并且其驅(qū)動(dòng)曲柄(33)與一電機(jī)(38)一起被安裝在所說(shuō)支架結(jié)構(gòu)(15)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)的機(jī)床，其特征在于，所說(shuō)工件臺(tái)(5)被安裝在一托架(2)上，所說(shuō)托架(2)繞一45°軸線(3)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)可旋轉(zhuǎn)地安裝在一以45°角傾斜的斜面上，所說(shuō)斜面是在立架(1)前面的在凹陷(4)上形成的斜面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可程序控制能自動(dòng)換刀具的機(jī)床，該機(jī)床由一個(gè)可至少在一個(gè)坐標(biāo)軸線上用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的帶有工作軸(13)的加工部件(12)、一個(gè)可至少在一個(gè)坐標(biāo)軸線上用電機(jī)驅(qū)動(dòng)工件臺(tái)(5)、至少一個(gè)刀具箱(16、17)、以及一個(gè)可編程序的控制部分組成。為了使刀具更換者不用輔助裝置，特別是不用刀具更換者在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)換刀，本發(fā)明的刀具箱(16、17)在加工部件(12)的工作區(qū)內(nèi)是如此設(shè)置，即在工作軸(13)的變換位置可以直接進(jìn)行刀具更換。
文檔編號(hào)B23Q3/157GK1143555SQ9511319
公開日1997年2月26日 申請(qǐng)日期1995年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月28日
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