一種基于快速自動換刀系統(tǒng)的數(shù)控加工中心的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于快速自動換刀系統(tǒng)的數(shù)控加工中心，包括機床本體、自動換刀系統(tǒng)、伺服驅(qū)動裝置和控制系統(tǒng)，自動換刀系統(tǒng)包括自動換刀控制裝置、電動升降臺、水平旋轉(zhuǎn)底座、盤式刀庫和用于更換刀具的安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手，安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手中部下方設(shè)置有一根旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)有對安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手的安裝高度進行調(diào)節(jié)的安裝高度調(diào)節(jié)機構(gòu)；自動換刀控制裝置包括自動換刀控制器、旋轉(zhuǎn)角度檢測單元一、升降高度檢測單元、旋轉(zhuǎn)角度檢測單元二、刀具型號輸入單元、安裝高度檢測單元和數(shù)據(jù)存儲單元。本發(fā)明設(shè)計合理、操作簡便且智能化程度高、使用效果好，換刀時間較短，機械手安裝高度可調(diào)且控制方式簡便，實現(xiàn)方便。
【專利說明】—種基于快速自動換刀系統(tǒng)的數(shù)控加工中心【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種數(shù)控加工中心，尤其是涉及一種基于快速自動換刀系統(tǒng)的數(shù)控加工中心。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)控加工中心是帶有刀庫和自動換刀裝置的數(shù)控機床。典型的機床有鏜銑加工中心和車削加工中心。在數(shù)控加工中心，零件一次裝夾定位后，可進行多種工藝、多道工序的集中連續(xù)加工，這就大大減少了機床的臺數(shù)。由于減少了裝卸工件、更換和調(diào)整刀具的輔助時間并大大減少了工裝，因此進一步縮短了生產(chǎn)準備時間。同時，由于減少了多次安裝造成的定位誤差，從而大幅提高了各加工面間的位置精度。其中，自動換刀裝置是數(shù)控機床的重要執(zhí)行機構(gòu)，它的形式多種多樣，目前常見的有回轉(zhuǎn)刀架換刀、排式刀架換刀、更換主軸頭換刀和帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)。實際加工過程中，自動換刀裝置可幫助數(shù)控機床節(jié)省輔助時間，并滿足在一次安裝中完成多工序、多工步加工要求。上述帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)包括帶安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手的自動換刀裝置和無安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手的自動換刀裝置，其中，帶安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手的自動換刀裝置采用安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手進行換刀。現(xiàn)如今所采用的安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手主要包括鉤式、抱手、叉手、伸縮手等。實際使用過程中，采用現(xiàn)有安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手進行換刀時，由于自刀庫內(nèi)提出刀具時，需將安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手同步向上移動；而將刀具放回刀庫時，需將安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手同步向下移動，因而將刀具放回刀庫時不能同步完成將刀具插入主軸的刀具安裝過程，且自刀庫內(nèi)提出刀具時不能同步完成自機床主軸上卸下刀具的過程，因而所需的換刀時間相對較長，較大程度上影響了數(shù)控機床的加工效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于快速自動換刀系統(tǒng)的數(shù)控加工中心，其設(shè)計合理、使用操作簡便且智能化程度高、使用效果好，所需的換刀時間相對較短，機械手的安裝高度可調(diào)且控制方式簡便，實現(xiàn)方便。
`[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種基于快速自動換刀系統(tǒng)的數(shù)控加工中心,包括機床本體、安裝在所述機床本體上的自動換刀系統(tǒng)、對機床主軸進行驅(qū)動的伺服驅(qū)動裝置以及布設(shè)在所述機床本體上的控制系統(tǒng)，所述機床主軸與伺服驅(qū)動裝置之間通過傳動機構(gòu)進行傳動連接，所述伺服驅(qū)動裝置由控制系統(tǒng)進行控制且其與控制系統(tǒng)相接，其特征在于:所述自動換刀系統(tǒng)包括自動換刀控制裝置、電動升降臺、通過軸承安裝在電動升降臺上的水平旋轉(zhuǎn)底座、安裝在水平旋轉(zhuǎn)底座上的盤式刀庫和用于更換刀具的安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手，所述安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手的中部下方設(shè)置有一根旋轉(zhuǎn)軸；所述旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有對安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手的安裝高度進行調(diào)節(jié)的安裝高度調(diào)節(jié)機構(gòu)；所述安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手與旋轉(zhuǎn)軸之間以螺紋方式進行連接，所述旋轉(zhuǎn)軸的上部為螺紋桿，且安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手的中部設(shè)置有供旋轉(zhuǎn)軸安裝的螺紋安裝孔，所述安裝高度調(diào)節(jié)機構(gòu)為安裝在所述螺紋桿上且分別從上下兩側(cè)對安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手的安裝高度進行限位的兩個限位螺母，兩個所述限位螺母分別位于安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手的上下兩側(cè)；所述旋轉(zhuǎn)軸由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)進行驅(qū)動；所述盤式刀庫上沿圓周方向設(shè)置有多個刀具安裝位，且多個所述刀具安裝位呈均勻布設(shè)；所述自動換刀控制裝置包括自動換刀控制器、對水平旋轉(zhuǎn)底座的旋轉(zhuǎn)角度進行實時檢測的旋轉(zhuǎn)角度檢測單元一、對電動升降臺的升降高度進行實時檢測的升降高度檢測單元、對旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度進行實時檢測的旋轉(zhuǎn)角度檢測單元二、用于輸入多個所述刀具安裝位上所安裝刀具型號的刀具型號輸入單元、對安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手的安裝高度進行檢測的安裝高度檢測單元和內(nèi)部存儲有多個所述刀具安裝位與水平旋轉(zhuǎn)底座相應(yīng)旋轉(zhuǎn)角度之間一一對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)存儲單元，所述旋轉(zhuǎn)角度檢測單元一、升降高度檢測單元、旋轉(zhuǎn)角度檢測單元二、刀具型號輸入單元和數(shù)據(jù)存儲單元均與自動換刀控制器相接；所述電動升降臺和水平旋轉(zhuǎn)底座均由自動換刀控制器進行控制且二者均與自動換刀控制器相接，所述自動換刀控制器與控制系統(tǒng)相接。
[0005]上述一種基于快速自動換刀系統(tǒng)的數(shù)控加工中心，其特征是:所述自動換刀控制裝置還包括對總換刀次數(shù)與各次換刀所換的刀具類型進行設(shè)定的換刀次數(shù)及換刀型號設(shè)定單元、用于輸入各次換刀時間的換刀時間輸入單元、當前狀態(tài)下已完成換刀次數(shù)進行自動統(tǒng)計的計數(shù)器和與自動換刀控制器相接的計時電路，所述換刀時間輸入單元、換刀次數(shù)及換刀型號設(shè)定單元和計數(shù)器均與自動換刀控制器相接。
[0006]上述一種基于快速自動換刀系統(tǒng)的數(shù)控加工中心，其特征是:所述自動換刀控制裝置還包括對電動升降臺的升降速度進行檢測的升降速度檢測單元和對水平旋轉(zhuǎn)底座的旋轉(zhuǎn)速度進行檢測的旋轉(zhuǎn)速度檢測單元，所述升降速度檢測單元和旋轉(zhuǎn)速度檢測單元均與自動換刀控制器相接。
[0007]上述一種基于快速自動換刀系統(tǒng)的數(shù)控加工中心，其特征是:所述安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手包括水平操作桿和兩個分別安裝在所述水平操作桿兩端部上的刀具更換機構(gòu)，所述刀具更換機構(gòu)上設(shè)置有自動鎖緊機構(gòu)。
[0008]上述一種基于快速自動換刀系統(tǒng)的數(shù)控加工中心，其特征是:所述刀具更換結(jié)構(gòu)為換刀鉤或換刀叉。
[0009]上述一種基于快速自動換刀系統(tǒng)的數(shù)控加工中心，其特征是:還包括與控制系統(tǒng)進行雙向通信的上位監(jiān)控機。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
[0011]1、設(shè)計合理、成本低且安裝布設(shè)方便。
[0012]2、電路簡單且接線方便。
[0013]3、使用操作簡單、智能化程度高且顯示效果直觀。
[0014]4、使用效果好、實現(xiàn)方便且實用價值高，實際換刀時，無需上下移動機械手，只需將控制刀庫相應(yīng)進行上下移動即可，也就是說機械手只需完成水平轉(zhuǎn)動即可，并且將刀具放回刀庫時能同步完成將刀具插入主軸的刀具安裝過程，相應(yīng)地自刀庫內(nèi)提出刀具時也能同步完成自機床主軸上卸下刀具的過程，因而所需的換刀時間相對較短，且機械手的控制方式簡便，實現(xiàn)方便。另外，采用機械手的安裝高度可調(diào)且高度調(diào)整簡便。
[0015]5、適用面廣，推廣應(yīng)用前景廣泛，能有效推廣適用至各類數(shù)控機床中。
[0016]綜上所述，本發(fā)明設(shè)計合理、使用操作簡便且智能化程度高、使用效果好，所需的換刀時間相對較短，機械手的安裝高度可調(diào)且控制方式簡便，實現(xiàn)方便。
[0017]下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的工作原理圖。
[0019]附圖標記說明:
[0020]I一伺服驅(qū)動裝置；2—控制系統(tǒng)；
[0021]3 —自動換刀控制裝置；3-1—旋轉(zhuǎn)角度檢測單元一；
[0022]3-2—升降高度檢測單元；3-3—旋轉(zhuǎn)角度檢測單元二 ；
[0023]3-4—刀具型號輸入單元；3-5—數(shù)據(jù)存儲單元；3_6—控制器；
[0024]3-7一升降速度檢測單兀；3_8—旋轉(zhuǎn)速度檢測單兀；
[0025]3-9—換刀時間輸入單元；3-10—計時電路；
[0026]3-11—換刀次數(shù)及換刀型號設(shè)定單元；3-12—計數(shù)器；
[0027]3-13—安裝高度檢測單元；4一電動升降臺；
[0028]5—水平旋轉(zhuǎn)底座；6—盤式刀庫；
`[0029]7—安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手；8—旋轉(zhuǎn)軸；
[0030]9一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)；10—上位監(jiān)控機；
[0031]11一安裝高度調(diào)節(jié)機構(gòu)。
【具體實施方式】
[0032]如圖1所示,本發(fā)明包括機床本體、安裝在所述機床本體上的自動換刀系統(tǒng)、對機床主軸進行驅(qū)動的伺服驅(qū)動裝置I以及布設(shè)在所述機床本體上的控制系統(tǒng)2，所述機床主軸與伺服驅(qū)動裝置I之間通過傳動機構(gòu)進行傳動連接，所述伺服驅(qū)動裝置I由控制系統(tǒng)2進行控制且其與控制系統(tǒng)2相接。所述自動換刀系統(tǒng)包括自動換刀控制裝置3、電動升降臺
4、通過軸承安裝在電動升降臺4上的水平旋轉(zhuǎn)底座5、安裝在水平旋轉(zhuǎn)底座5上的盤式刀庫6和用于更換刀具的安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手7，所述安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手7的中部下方設(shè)置有一根旋轉(zhuǎn)軸8。所述旋轉(zhuǎn)軸8上設(shè)置有對安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手7的安裝高度進行調(diào)節(jié)的安裝高度調(diào)節(jié)機構(gòu)11。所述安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手7與旋轉(zhuǎn)軸8之間以螺紋方式進行連接，所述旋轉(zhuǎn)軸8的上部為螺紋桿，且安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手7的中部設(shè)置有供旋轉(zhuǎn)軸8安裝的螺紋安裝孔，所述安裝高度調(diào)節(jié)機構(gòu)11為安裝在所述螺紋桿上且分別從上下兩側(cè)對安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手7的安裝高度進行限位的兩個限位螺母11，兩個所述限位螺母11分別位于安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手7的上下兩側(cè)。所述旋轉(zhuǎn)軸8由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)9進行驅(qū)動。所述盤式刀庫6上沿圓周方向設(shè)置有多個刀具安裝位，且多個所述刀具安裝位呈均勻布設(shè)。所述自動換刀控制裝置3包括自動換刀控制器3-6、對水平旋轉(zhuǎn)底座5的旋轉(zhuǎn)角度進行實時檢測的旋轉(zhuǎn)角度檢測單元一 3-1、對電動升降臺4的升降高度進行實時檢測的升降高度檢測單元3-2、對旋轉(zhuǎn)軸8的旋轉(zhuǎn)角度進行實時檢測的旋轉(zhuǎn)角度檢測單元二 3-3、用于輸入多個所述刀具安裝位上所安裝刀具型號的刀具型號輸入單元3-4、對安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手7的安裝高度進行檢測的安裝高度檢測單元3-13和內(nèi)部存儲有多個所述刀具安裝位與水平旋轉(zhuǎn)底座2相應(yīng)旋轉(zhuǎn)角度之間一一對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)存儲單元3-5，所述旋轉(zhuǎn)角度檢測單元一 3-1、升降高度檢測單元3-2、旋轉(zhuǎn)角度檢測單元二 3-3、刀具型號輸入單元3-4和數(shù)據(jù)存儲單元3-5均與自動換刀控制器3-6相接。所述電動升降臺4和水平旋轉(zhuǎn)底座5均由自動換刀控制器3-6進行控制且二者均與自動換刀控制器3-6相接，所述自動換刀控制器3-6與控制系統(tǒng)2相接。
[0033]本實施例中，所述自動換刀控制裝置3還包括對總換刀次數(shù)與各次換刀所換的刀具類型進行設(shè)定的換刀次數(shù)及換刀型號設(shè)定單3-11、用于輸入各次換刀時間的換刀時間輸入單3-9、當前狀態(tài)下已完成換刀次數(shù)進行自動統(tǒng)計的計數(shù)器3-12和與自動換刀控制器3-6相接的計時電路3-10，所述換刀時間輸入單3-9、換刀次數(shù)及換刀型號設(shè)定單3-11和計數(shù)器3-12均與自動換刀控制器3-6相接。
[0034]同時，所述自動換刀控制裝置3還包括對電動升降臺4的升降速度進行檢測的升降速度檢測單3-7和對水平旋轉(zhuǎn)底座5的旋轉(zhuǎn)速度進行檢測的旋轉(zhuǎn)速度檢測單3-8，所述升降速度檢測單3-7和旋轉(zhuǎn)速度檢測單3-8均與自動換刀控制器3-6相接。
[0035]本實施例中，所述安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手7包括水平操作桿和兩個分別安裝在所述水平操作桿兩端部上的刀具更換機構(gòu)，所述刀具更換機構(gòu)上設(shè)置有自動鎖緊機構(gòu)。
[0036]本實施例中，所述刀具更換結(jié)構(gòu)為換刀鉤或換刀叉。
[0037]同時，本發(fā)明還包括與控制系統(tǒng)2進行雙向通信的上位監(jiān)控機10。
[0038]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于快速自動換刀系統(tǒng)的數(shù)控加工中心，包括機床本體、安裝在所述機床本體上的自動換刀系統(tǒng)、對機床主軸進行驅(qū)動的伺服驅(qū)動裝置(I)以及布設(shè)在所述機床本體上的控制系統(tǒng)(2)，所述機床主軸與伺服驅(qū)動裝置(I)之間通過傳動機構(gòu)進行傳動連接，所述伺服驅(qū)動裝置(I)由控制系統(tǒng)(2)進行控制且其與控制系統(tǒng)(2)相接，其特征在于:所述自動換刀系統(tǒng)包括自動換刀控制裝置(3)、電動升降臺(4)、通過軸承安裝在電動升降臺(4)上的水平旋轉(zhuǎn)底座(5)、安裝在水平旋轉(zhuǎn)底座(5)上的盤式刀庫(6)和用于更換刀具的安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手(7)，所述安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手(7)的中部下方設(shè)置有一根旋轉(zhuǎn)軸(8);所述旋轉(zhuǎn)軸(8)上設(shè)置有對安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手(7)的安裝高度進行調(diào)節(jié)的安裝高度調(diào)節(jié)機構(gòu)(11);所述安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手(7)與旋轉(zhuǎn)軸(8)之間以螺紋方式進行連接，所述旋轉(zhuǎn)軸(8)的上部為螺紋桿，且安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手(7)的中部設(shè)置有供旋轉(zhuǎn)軸(8)安裝的螺紋安裝孔，所述安裝高度調(diào)節(jié)機構(gòu)(11)為安裝在所述螺紋桿上且分別從上下兩側(cè)對安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手(7)的安裝高度進行限位的兩個限位螺母(11)，兩個所述限位螺母(11)分別位于安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手(7)的上下兩側(cè)；所述旋轉(zhuǎn)軸(8)由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)(9)進行驅(qū)動；所述盤式刀庫(6)上沿圓周方向設(shè)置有多個刀具安裝位，且多個所述刀具安裝位呈均勻布設(shè)；所述自動換刀控制裝置(3)包括自動換刀控制器(3-6)、對水平旋轉(zhuǎn)底座(5)的旋轉(zhuǎn)角度進行實時檢測的旋轉(zhuǎn)角度檢測單元一(3-1)、對電動升降臺(4)的升降高度進行實時檢測的升降高度檢測單元(3-2)、對旋轉(zhuǎn)軸(8)的旋轉(zhuǎn)角度進行實時檢測的旋轉(zhuǎn)角度檢測單元二(3-3)、用于輸入多個所述刀具安裝位上所安裝刀具型號的刀具型號輸入單元(3-4)、對安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手(7)的安裝高度進行檢測的安裝高度檢測單元(3-13)和內(nèi)部存儲有多個所述刀具安裝位與水平旋轉(zhuǎn)底座(2)相應(yīng)旋轉(zhuǎn)角度之間一一對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)存儲單元(3-5)，所述旋轉(zhuǎn)角度檢測單元一(3-1)、升降高度檢測單元(3-2)、旋轉(zhuǎn)角度檢測單元二(3-3)、刀具型號輸入單元(3-4)和數(shù)據(jù)存儲單元(3-5)均與自動換刀控制器(3-6)相接；所述電動升降臺(4)和水平旋轉(zhuǎn)底座(5)均由自動換刀控制器(3-6 )進行控制且二者均與自動換刀控制器(3-6 )相接，所述自動換刀控制器(3-6 )與控制系統(tǒng)(2)相接。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種基于快速自動換刀系統(tǒng)的數(shù)控加工中心，其特征在于:所述自動換刀控制裝置(3)還包括對總換刀次數(shù)與各次換刀所換的刀具類型進行設(shè)定的換刀次數(shù)及換刀型號設(shè)定單元(3- 11)、用于輸入各次換刀時間的換刀時間輸入單元(3-9)、當前狀態(tài)下已完成換刀次數(shù)進行自動統(tǒng)計的計數(shù)器(3-12)和與自動換刀控制器(3-6)相接的計時電路(3-10)，所述換刀時間輸入單元(3-9)、換刀次數(shù)及換刀型號設(shè)定單(3-11)和計數(shù)器(3-12)均與自動換刀控制器(3-6)相接。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種基于快速自動換刀系統(tǒng)的數(shù)控加工中心，其特征在于:所述自動換刀控制裝置(3)還包括對電動升降臺(4)的升降速度進行檢測的升降速度檢測單元(3-7 )和對水平旋轉(zhuǎn)底座(5 )的旋轉(zhuǎn)速度進行檢測的旋轉(zhuǎn)速度檢測單元(3-8 )，所述升降速度檢測單元(3-7)和旋轉(zhuǎn)速度檢測單元(3-8)均與自動換刀控制器(3-6)相接。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的一種基于快速自動換刀系統(tǒng)的數(shù)控加工中心，其特征在于:所述安裝高度可調(diào)節(jié)式機械手(7)包括水平操作桿和兩個分別安裝在所述水平操作桿兩端部上的刀具更換機構(gòu)，所述刀具更換機構(gòu)上設(shè)置有自動鎖緊機構(gòu)。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的一種基于快速自動換刀系統(tǒng)的數(shù)控加工中心，其特征在于:所述刀具更換結(jié)構(gòu)為換刀鉤或換刀叉。
6.按照權(quán)利要求1或2所述的一種基于快速自動換刀系統(tǒng)的數(shù)控加工中心，其特征在于:還包括與控制系統(tǒng)(2)進行雙向通信的上位監(jiān)控機(10)。
【文檔編號】B23Q3/157GK103801969SQ201210448353
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月9日
【發(fā)明者】周曉麗 申請人:西安擴力機電科技有限公司