一种带非标刀库的双工作台复合机床的制作方法

本发明涉及机床设备，尤其涉及一种带非标刀库的双工作台复合机床。

背景技术：

1、在机械加工领域，机床是核心设备之一。现有技术中的机床，为了提高加工效率，通常会采用多主轴结构，但与之配套的工作台系统却往往较为单一，典型如单工作台设计。这种设计存在一个显著的缺陷：当零件在加工时，操作人员无法进行下一个零件的装夹准备工作，必须等待当前加工任务完成，机床停止后，才能进行上下料操作，这造成了大量的非生产时间，严重影响了机床的整体加工效率。

2、此外，随着加工工艺的日益复杂，特别是航空航天、模具制造等行业，对超长刀具（例如长度在800mm以上）的需求越来越多。然而，常规机床为了结构紧凑和换刀安全，其刀库通常集成在立柱或主轴箱附近，内部空间有限，根本无法容纳如此长度的刀具，这严重限制了机床对深腔、深孔等复杂特征的加工能力。

3、为了解决超长刀的存储问题，一些厂家尝试在机床底座上安装非标刀库，这需要增加机床底座的尺寸以使得机床基座具有足够的空间安装独立的非标刀库；另一方面，这类刀库通常为独立固定式，与工作台之间距离较远，当主轴需要更换一把超长刀时，必须进行长距离的移动，跨越整个加工区域甚至机床底座，这不仅导致换刀时间增加，降低了加工节拍的连贯性，而且长距离的高速移动也对机床的定位精度和动态性能提出了更高的要求，增加了控制的复杂性和设备成本。

技术实现思路

1、本发明为了解决现有技术中存在的上述至少部分问题，提供了加工效率高、换刀方便快捷的带非标刀库的双工作台复合机床。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种带非标刀库的双工作台复合机床，包括机床底座，所述机床底座的两端各设有一个可沿x向和y向移动的立座，所述立座上均设有可沿z向升降的主轴箱，所述机床底座上位于两个立座之间的位置设有y向分布的滑鞍座，所述滑鞍座上设有两组独立沿y向滑动的滑台，分别为第一滑台、第二滑台，所述第一滑台上设有第一工作台，所述第二滑台上设有第二工作台，所述第一滑台、第二滑台上均设有非标刀库，两个非标刀库相向分布且位于第一滑台、第二滑台靠近的一端。

4、通过采用上述技术方案：双工作台实现了在加工的同时进行另一工作台的上下料操作，实现了加工与辅助时间的重叠，显著提升了机床的利用率，并且两个工作台通过两个滑台独立移动，更加机动灵活，且单个工作台行程缩短，能够提高移动精度；另一方面，将非标刀库直接安装在滑台上，使其能够随工作台一起移动，这样在换刀时，主轴只需要移动较少距离甚至无需移动即可靠近刀库，配合立座的微动，大幅缩短了换刀路径，减少立座的无效移动，换刀更加快捷；特别是对于超长刀具，重量也很大，换刀过程中位移量减小、换刀时间减少也能提高安全性。

5、作为优选，所述非标刀库包括刀架板、若干设在刀架板内侧边缘的刀座，每个刀座上均设有用于刀具限位的刀夹，所述刀架板的中间部位设有与刀座对应的刀托，所述刀托的顶面设有定位槽；当刀具进入非标刀库并通过刀夹与对应的刀托定位时，该刀具处于水平状态。刀座与刀托的配合，使得超长刀具被精确地夹持在刀座内且呈水平状态，刀托不仅为超长刀具的中间部位提供了可靠的支撑，防止了因重力导致的刀具下垂或晃动，而且定位槽确保了刀具放置的精确位置，避免了换刀时因刀具偏移导致的碰撞风险。

6、作为优选，所述刀座交替分布在刀架板的内侧面的两端，所述刀座与刀架板为一体式结构。刀座交替分布使得非标刀库在有限的空间内容纳更多的刀具，提高了刀库容量，换刀过程中不易发生干涉，同时更加适配双主轴箱结构；一体式结构保证了刀座的安装精度和整体刚度，避免了因长期使用导致刀座松动而影响换刀定位精度。

7、作为优选，所述刀托包括连接座、刀托本体，所述连接座上设有两个相互垂直的第一连接面、第二连接面，所述第一连接面上设有竖槽孔，所述第二连接面上设有横槽孔，所述竖槽孔与刀架板之间螺栓连接，所述横槽孔与刀托本体之间螺栓连接。通过竖槽孔和横槽孔的设置，刀托本体可以实现水平和垂直两个方向的微小位置调整，这种可调节结构能够精确补偿刀座加工及装配带来的累积误差，确保刀托的定位槽与刀座的中心线精准对正，从而保证了超长刀具始终在受控状态下被夹持和支撑，进一步提升了换刀的流畅性和安全性。

8、作为优选，两个主轴箱均配置为卧式主轴箱，两个卧式主轴箱的主轴平行分布，所述非标刀库内刀具的轴线与卧式主轴箱的主轴平行分布。卧式主轴与刀具轴线平行，换刀时主轴只需要在y向和z向作二维运动即可，简化了换刀逻辑和动作，并且这种结构也使得超长刀在水平状态下被直接抓取，省去了刀具姿态的翻转，提高了换刀效率。

9、作为优选，所述刀座的侧面设有对刀仪。对刀仪直接集成在刀库附近，换刀后可以就近对刀具的长度和直径进行检测和校准，无需将刀具再移动到其他位置，减少了无效移动，有效缩短了对刀时间。

10、作为优选，所述第一工作台、第二工作台均配置为旋转工作台，所述旋转工作台的顶面配置为长与宽均为a的矩形，所述刀架板距离旋转工作台的最小距离配置为b，其中b/a的值配置为0.35-0.45。通过将旋转工作台的尺寸与刀库距离设置在一个特定的比例范围内，既保证了刀库的紧凑布局，避免占用过多工作空间，又确保了旋转工作台在转动时不会与非标刀库发生干涉，还能有效减少换刀时主轴箱的移动距离。

11、作为优选，所述滑鞍座的两端均沿y向超出机床底座，所述滑鞍座的两端沿y向超出机床底座的距离配置为c，其中c/(a+b)的值配置为1.1-1.5。滑鞍座超出底座的设计，使滑台可以移动到加工区外，提供了充足的上下料操作空间；而比值范围的设定，确保了在非加工区域（滑鞍座悬空部分），滑台有足够的行程将工作台和刀库完全移出，为操作人员留出安全、便利的作业空间，同时又不会使机床整体结构过分庞大，兼顾了实用性和紧凑性。

12、作为优选，所述机床底座上位于滑鞍座的两侧均设有排屑槽，所述排屑槽内设有排屑螺杆，所述排屑槽的一端与外部贯通，所述排屑槽的另一端设有带动排屑螺杆转动的电机。由于机床底座y向尺寸较大，人工清理切屑非常麻烦；通过排屑槽和排屑螺杆的作用，能够及时、高效地将加工中产生的切屑排出机床外，特别适用于超长刀加工时产生的大量切屑，避免了切屑堆积对滑台移动、工件定位及刀具回缩造成影响，保证了机床的连续工作和加工区域的清洁。

13、作为优选，所述滑鞍座的两端底部均设有若干支撑构件。支撑构件为滑鞍座超出底座的悬空部分提供了额外的刚性支撑，有效消除了因滑台移动和加工振动导致的悬臂下垂或变形，保证了滑台在悬空状态下仍具有高精度的移动平稳性和定位精度。

14、因此，本发明具有如下有益效果：（1）两个工作台协同工作，显著减少机床上下料等待时间，提高加工效率；（2）直接将非标刀库（储放超长刀具）安装在滑台上并与工作台一起移动，不会占空机床底座空间，并且换刀距离更近，主轴箱的移动距离更短，换刀效率显著提高。

1.一种带非标刀库的双工作台复合机床，包括机床底座（1），所述机床底座（1）的两端各设有一个可沿x向和y向移动的立座（11），所述立座（11）上均设有可沿z向升降的主轴箱（12），其特征是，所述机床底座（1）上位于两个立座（11）之间的位置设有y向分布的滑鞍座（2），所述滑鞍座（2）上设有两组独立沿y向滑动的滑台（21），分别为第一滑台（211）、第二滑台（212），所述第一滑台（211）上设有第一工作台（213），所述第二滑台（212）上设有第二工作台（214），所述第一滑台（211）、第二滑台（212）上均设有非标刀库（3），两个非标刀库（3）相向分布且位于第一滑台（211）、第二滑台（212）靠近的一端。

2.根据权利要求1所述的一种带非标刀库的双工作台复合机床，其特征是，所述非标刀库（3）包括刀架板（31）、若干设在刀架板（31）内侧边缘的刀座（32），每个刀座（32）上均设有用于刀具限位的刀夹（321），所述刀架板（31）的中间部位设有与刀座（32）对应的刀托（33），所述刀托（33）的顶面设有定位槽（333）；当刀具进入非标刀库（3）并通过刀夹（321）与对应的刀托（33）定位时，该刀具处于水平状态。

3.根据权利要求2所述的一种带非标刀库的双工作台复合机床，其特征是，所述刀座（32）交替分布在刀架板（31）的内侧面的两端，所述刀座（32）与刀架板（31）为一体式结构。

4.根据权利要求2或3所述的一种带非标刀库的双工作台复合机床，其特征是，所述刀托（33）包括连接座（331）、刀托本体（332），所述连接座（331）上设有两个相互垂直的第一连接面（334）、第二连接面（335），所述第一连接面（334）上设有竖槽孔（336），所述第二连接面（335）上设有横槽孔（337），所述竖槽孔（336）与刀架板（31）之间螺栓连接，所述横槽孔（337）与刀托本体（332）之间螺栓连接。

5.根据权利要求4所述的一种带非标刀库的双工作台复合机床，其特征是，两个主轴箱（12）均配置为卧式主轴箱（121），两个卧式主轴箱（121）的主轴平行分布，所述非标刀库（3）内刀具的轴线与卧式主轴箱（121）的主轴平行分布。

6.根据权利要求2或3所述的一种带非标刀库的双工作台复合机床，其特征是，所述刀座（32）的侧面设有对刀仪（322）。

7.根据权利要求2所述的一种带非标刀库的双工作台复合机床，其特征是，所述第一工作台（213）、第二工作台（214）均配置为旋转工作台，所述旋转工作台的顶面配置为长与宽均为a的矩形，所述刀架板距离旋转工作台的最小距离配置为b，其中b/a的值配置为0.35-0.45。

8.根据权利要求7所述的一种带非标刀库的双工作台复合机床，其特征是，所述滑鞍座（2）的两端均沿y向超出机床底座（1），所述滑鞍座（2）的两端沿y向超出机床底座（1）的距离配置为c，其中c/(a+b)的值配置为1.1-1.5。

9.根据权利要求1所述的一种带非标刀库的双工作台复合机床，其特征是，所述机床底座（1）上位于滑鞍座（2）的两侧均设有排屑槽（4），所述排屑槽（4）内设有排屑螺杆（41），所述排屑槽（4）的一端与外部贯通，所述排屑槽（4）的另一端设有带动排屑螺杆（41）转动的电机（42）。

10.根据权利要求8所述的一种带非标刀库的双工作台复合机床，其特征是，所述滑鞍座（2）的两端底部均设有若干支撑构件（5）。