[发明专利]换刀机构、加工中心及用该加工中心的换刀方法

说明书

本发明公开了一种换刀机构、加工中心及用该加工中心的换刀方法。换刀机构包括刀臂，刀臂的两端能够分别固持加工机头的待换刀具和刀库的预定刀具，还包括：刀库驱动机构，其用于驱动刀库沿上下方向移动；刀臂驱动机构，其用于驱动刀臂旋转以使刀臂的两端在加工机头和刀库之间交换位置；加工机头驱动机构，其用于驱动加工机头沿上下方向移动；刀库驱动机构和加工机头驱动机构能够分别驱动刀库和加工机头上移以分别脱离预定刀具和待换刀具，以及分别驱动刀库和加工机头下移以分别装入待换刀具和预定刀具。本发明具有换刀精度较高、制造维护成本较低，结构组成简单，占用安装空间较小，能够适用于多头加工中心的有益效果。

技术领域

本发明涉及机械加工领域，特别涉及一种换刀机构、具有其的加工中心及用该加工中心的换刀方法。

背景技术

机床常用于3C行业，特别是手机零部件加工行业，以便对精细零部件进行加工，比如对零部件进行车、铣等。目前主流的加工机床仍是单头加工中心，多头加工中心并不常用。

无论是单头加工中心还是多头加工中心，一般都包括刀库和换刀机构。刀库用于定位、安装刀具，一个刀库可以容纳多个刀具，刀库容量大小直接关系到定位、安装其上的刀具数量。换刀机构用于将刀具在刀库与加工机头之间对换，有的具有能旋转的刀臂，对应旋转式换刀方式，有的不具有刀臂，对应推拉式换刀方式。

请参考图1，图1为一种现有的换刀机构示意图。如图1所示，现有的一种换刀机构采用凸轮机构与连杆机构实现刀臂上下动作，采用圆柱凸轮与槽轮机构实现刀臂旋转运动。换刀机构20包括有一凸轮22、一主轴24与一换刀臂26。其中凸轮22与主轴24设置于机体10内，凸轮22受驱使转动，进而带动主轴24沿着竖直方向上、下往复移动；主轴24另受控制而转动，其底端位于机体10外，且固定连接换刀臂26，换刀臂26随着主轴24的转动而作旋摆，以完成换刀切换动作。这种机构的利用凸轮机构带动换刀臂进行旋转、平移两项运动有以下缺点：

第一，刀库整体结构比较庞大，需要足够的安装空间，只能安装在加工机头的侧方，从而增加了加工中心的Y轴尺寸，不能够适用于多头加工中心；

第二，现有的上下移动与刀臂旋转是通过凸轮组件一起完成，旋转速度比较固定，刀臂在接近主轴时会容易与主轴产生一定的撞击，容易损坏主轴，而且成本高昂，使得刀臂结构复杂，控制精度也不高。

发明内容

本发明的目的在于解决现有的换刀机构尺寸庞大、机构繁琐、制造维护成本高昂、控制精度不高，并不能适用于多头加工中心的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种换刀机构，用于在刀库和加工机头之间对换刀具，包括刀臂，所述刀臂的两端能够分别固持所述加工机头的待换刀具和所述刀库的预定刀具，还包括：刀库驱动机构，其用于驱动所述刀库沿上下方向移动；刀臂驱动机构，其用于驱动所述刀臂旋转以使所述刀臂的两端在所述加工机头和所述刀库之间交换位置；加工机头驱动机构，其用于驱动所述加工机头沿上下方向移动；所述刀库驱动机构和所述加工机头驱动机构能够分别驱动所述刀库和所述加工机头上移以分别脱离所述预定刀具和所述待换刀具，以及分别驱动所述刀库和所述加工机头下移以分别装入所述待换刀具和所述预定刀具。另外，所述换刀机构与需要换刀的所述加工机头沿X轴方向布置，以实现在X轴方向换刀。

优选地，所述刀库驱动机构包括第一电机和传动部件，所述传动部件连接于所述第一电机的输出端与所述刀库之间，以将所述第一电机输出的旋转运动转换为所述刀库沿上下方向的移动；所述刀臂驱动机构包括第二电机，所述刀臂连接于所述第二电机的输出端以在所述第二电机的驱动下旋转。

优选地，所述换刀机构包括至少两个刀臂，一个刀臂用于在所述刀库和一个加工机头之间对换刀具，所述第二电机的输出端连接至所述至少两个刀臂，以驱动所述至少两个刀臂同步旋转。