发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种用于五轴数控加工设备的车铣复合双刀库装置及工作方法，充分利用了五轴数控加工设备的双柱龙门横梁的跨度，不影响加工范围，不浪费水平换刀行程；Z、W轴的行程匹配，使得刀库落地，减少横梁负载；上下层刀库盘的布置，与滑枕铣头换刀位置的匹配，也使得Z轴行程利用率的最大化。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于五轴数控加工设备的车铣复合双刀库装置，五轴数控加工设备的车铣刀架具备上下Z轴运动，并可在横梁上进行水平X轴运动；横梁可在双柱龙门上进行垂直W轴运动；工作台可在床身上进行前后Y轴运动；左铣刀库机构固定在龙门左侧，作为外置D轴可回转运动；右附件头库机构固定在龙门右侧，作为外置E轴可回转运动，其中，左铣刀库机构与右附件头刀库均采用斗笠式刀库结构，由于双柱龙门间的尺寸为最大直径工件加工尺寸，而横梁的左右长度大于双柱龙门间的距离，使得车铣刀架通过横梁移动至双柱龙门左右两侧，故左铣刀库机构与右附件头刀库分别固定在双柱龙门两侧的地面上，落地刀库结构，可有效避免刀库重量弯矩对横梁和刀架的精度产生干扰，且均位于横梁上车铣刀架的X轴移动轨道的正下方，所述的左铣刀库机构采用上下双层刀库盘，上层刀库盘具有六个等角度阵列的工位用于安装立铣刀，下层刀库盘具有六个等角度阵列的工位用于安装卧铣刀，上下层刀库盘交错排布，形成十二个等角度阵列的工位铣刀库，使其通过一组伺服电机即可实现控制；所述的右附件头库机构采用单层刀具盘，通过一组伺服电机驱控，右附件头库机构的刀具盘上设有八个等角度阵列的工位，考虑到刀库受力平衡，工位1装摆角铣头，工位2装CAPTO立车刀夹，工位3装CAPTO立车刀夹，工位4装直角铣头，工位5装防尘盖，工位6装磨头附件，工位7装方车刀夹，工位8装工件测量工具；左铣刀库机构与右附件头刀库均与五轴数控加工设备的电气系统连接，并通过其电气系统控制。

根据上述描述，提供了一种用于五轴数控加工设备的车铣复合双刀库装置的工作方法为：车铣刀架抓取附件头时，车铣刀架处于空刀状态，沿横梁水平运动到右侧；右附件头库机构回转运动，将需要抓取的附件头转至9点位置；Z轴滑枕下降，抓取相应附件头。

车铣刀架抓取立铣刀时，车铣刀架处于空刀状态，沿横梁水平运动到右侧；右附件头库机构回转运动，将防尘盖转至9点位置；滑枕Z轴下降，抓取防尘盖，以防护四角油缸；车铣刀架沿横梁水平运动到左侧；左铣刀库回转运动，将需要抓取的上层刀库盘立铣刀转至3点位置；Z轴滑枕下降，抓取相应立铣刀。

直角铣头抓取卧铣刀时，车铣刀架处于空刀状态，沿横梁水平运动到右侧；右附件头库机构回转运动，将直角铣头转至9点位置；滑枕Z轴下降，抓取直角铣头；车铣刀架带着直角铣头沿横梁水平运动到左侧；左铣刀库回转运动，将需要抓取的下层刀库盘卧铣刀转至3点位置；Z轴滑枕下降，直角铣头抓取相应卧铣刀。

摆角铣头抓取铣刀时，车铣刀架处于空刀状态，沿横梁水平运动到右侧；右附件头库机构回转运动，将摆角铣头转至9点位置；Z轴滑枕下降，抓取摆角铣头；车铣刀架带着摆角铣头沿横梁水平运动到左侧；当需要抓立铣刀时，摆角铣头将铣主轴摆至0°垂直状态；左铣刀库回转运动，将需要抓取的上层刀库盘立铣刀转至3点位置；Z轴滑枕下降，摆角铣头抓取相应立铣刀；当需要抓卧铣刀时，摆角铣头将铣主轴摆至-90°左水平状态；左铣刀库回转运动，将需要抓取的下层刀库盘卧铣刀转至3点位置；Z轴滑枕下降，摆角铣头抓取相应卧铣刀。

本发明在实际使用中，对于功能的复合性考量全面，对于五轴数控加工设备可能应用的车、铣、磨、钻、测量等功能，均可柔性全自动转换；设置的左右两个刀库，功能清晰；两个刀库的布局，充分利用了双柱龙门横梁的跨度，不影响加工范围，不浪费水平换刀行程；Z、W轴的行程匹配，使得刀库落地，减少横梁负载；上下层刀库盘的布置，与滑枕铣头换刀位置的匹配，也使得Z轴行程利用率的最大化。为五轴数控加工设备采用双刀库的左右布局，使车铣刀架可以通过左右双刀库，实现多附件头和多刀具的复杂换刀功能；左右落地刀库结构，可有效避免刀库重量弯矩对横梁和刀架的精度产生干扰；刀架垂直X轴、Z轴行程、结合横梁升降W轴行程、及铣刀库二层刀库盘、使刀架可达到落地刀库范围进行刀具自动更换，左铣刀库一层立铣刀和二层卧铣刀，滑枕抓立铣刀位置高，直角铣头抓卧铣刀位置低，三者关系可充分利用滑枕行程实现，且被刀架抓取的直角铣头和B轴摆角铣头，也均具有自动抓取铣/钻刀具功能。

本发明的有益效果是：解决了五轴数控加工中心实现车、铣、磨、钻、攻丝、测量的功能，对于复合性、柔性及空间的严谨考量，充分利用了双柱龙门横梁的跨度，不影响加工范围，不浪费水平换刀行程；Z、W轴的行程匹配，使得刀库落地，减少横梁负载；上下层刀库盘的布置，与滑枕铣头换刀位置的匹配，也使得Z轴行程利用率的最大化，为五轴数控加工设备采用双刀库的左右布局，使车铣刀架可以通过左右双刀库，实现多附件头和多刀具的复杂换刀功能；左右落地刀库结构，可有效避免刀库重量弯矩对横梁和刀架的精度产生干扰；刀架垂直X轴、Z轴行程、结合横梁升降W轴行程、及铣刀库二层刀库盘、使刀架可达到落地刀库范围进行刀具自动更换，左铣刀库一层立铣刀和二层卧铣刀，滑枕抓立铣刀位置高，直角铣头抓卧铣刀位置低，三者关系可充分利用滑枕行程实现，且被刀架抓取的直角铣头和B轴摆角铣头，也均具有自动抓取铣/钻刀具功能。