一種裝有防撞換刀裝置的數(shù)控加工中心及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種裝有防撞換刀裝置的數(shù)控加工中心及其使用方法，包括工作臺、龍門機架和橫向滑塊，龍門機架下部前后滑動安裝在工作臺的兩側(cè)，龍門機架上部布置有橫梁，橫梁下、龍門機架上部內(nèi)左右滑動安裝有橫向滑塊，橫向滑塊一側(cè)上下滑動安裝有豎直滑塊，豎直滑塊下端安裝有主軸，橫梁上端面兩端分別安裝有報警信號燈和帶扭矩檢測器的橫向電機，橫向滑塊的前側(cè)面上安裝有帶扭矩檢測器的豎直電機，工作臺側(cè)面中部安裝有控制臺，一端部安裝有帶扭矩檢測器的縱向電機，工作臺上靠近縱向電機處安裝有刀具庫。本發(fā)明具有操作簡單安全、可控性好、降低換刀失誤率、提高數(shù)控加工中心的加工效率和使用壽命等特點。
【專利說明】 一種裝有防撞換刀裝置的數(shù)控加工中心及其使用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及龍門加工中心制造領(lǐng)域，特別是涉及一種裝有防撞換刀裝置的數(shù)控加工中心及其使用方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近些年，隨著加工工藝水平的提高，多樣化的加工工藝方案被使用，其中最具代表性的是刀具類型的多樣化。由于刀具作為數(shù)控加工的主體，因此對刀具的有效、安全的使用，直接影響數(shù)控加工中心主機和工藝方案的品質(zhì)，一般情況下的刀具庫采用鏈式刀具庫，如果刀具的形狀比較特別的話，刀具就無法安放在鏈式刀具庫上，同時也會因為操作失誤或者所輸入的程序有錯誤造成加工中心的龍門架與刀具庫碰撞，使整個加工中心造成損傷，同時減少加工中心的使用壽命。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種裝有防撞換刀裝置的數(shù)控加工中心及其使用方法，具有操作簡單安全、可控性好、降低換刀失誤率、提高數(shù)控加工中心的加工效率和使用壽命等特點。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種裝有基于扭矩限制的防撞換刀裝置的數(shù)控加工中心，包括工作臺、龍門機架和橫向滑塊，所述的龍門機架下部前后滑動安裝在工作臺的兩側(cè)，所述的龍門機架上部布置有橫梁，所述的橫梁下、龍門機架上部內(nèi)左右滑動安裝有橫向滑塊，所述的橫向滑塊一側(cè)上下滑動安裝有豎直滑塊，所述的豎直滑塊下端安裝有主軸，所述的橫梁上端面兩端分別安裝有報警信號燈和橫向電機，所述的橫向滑塊的前側(cè)面上安裝有帶扭矩檢測器的豎直電機，所述的工作臺側(cè)面中部安裝有控制臺，一端部安裝有帶扭矩檢測器的縱向電機，所述的工作臺上靠近縱向電機處滑動安裝有刀具庫，所述的刀具庫靠近龍門機架的一側(cè)上安裝有接近開關(guān)，所述的接近開關(guān)與工作臺的左邊原點對齊，通過在縱向電機、豎直電機和橫向電機上均安裝有扭矩檢測器，使扭矩檢測器檢測加工中心的龍門機架橫向移動、縱向移動和豎直移動時所造成的扭矩，并通過控制臺設(shè)置龍門機架橫向移動、縱向移動和豎直移動所能造成的扭矩最大值，當實際扭矩值大于所輸入的最大扭矩值時，該處電機停止運動，同時發(fā)出警報，使加工中心便于控制，同時避免加工中心與刀具庫發(fā)生碰撞，避免發(fā)生磨損，同時增加加工中心的使用壽命。
[0005]作為對本發(fā)明所述的技術(shù)方案的一種補充，所述的刀具庫包括刀庫支架、氣動門支架板和氣缸支架，所述的刀庫支架和氣動門支架板呈并排豎直安裝，所述的刀庫支架和氣動門支架板之間豎直安裝有氣缸支架，所述的刀庫支架上部安裝有刀具座，所述的氣動門支架板上端與氣動門一側(cè)轉(zhuǎn)動相連，所述的氣動門下端面與氣缸支架上端轉(zhuǎn)動相連，通過安裝氣動門和氣動門支架板，用來保護刀具庫不被切削過程中產(chǎn)生的切削屑污染，同時使刀具庫保持清潔。
[0006]作為對本發(fā)明所述的技術(shù)方案的一種補充，所述的刀具座上布置有四個刀具安裝孔，所述的刀具安裝孔內(nèi)均安裝有特殊形狀的刀具，對四把特殊刀具分別進行編號，使刀具使用時更加方便，安裝時更加快捷。
[0007]作為對本發(fā)明所述的技術(shù)方案的一種補充，所述的控制臺內(nèi)安裝有MCS-51控制單元和NC控制器，通過MCS-51控制單元來發(fā)出信號，通過NC控制器來控制執(zhí)行件來進行換刀或者放棄換刀動作。
[0008]一種裝有基于扭矩限制的防撞換刀裝置的數(shù)控加工中心的使用方法，具體的操作步驟如下:
[0009](a)先通過控制臺設(shè)定縱向電機和豎直電機在進行安全換刀時的扭矩上限分別為Mx和Mz，并確定但換刀具目標及其位置；
[0010](b)通過控制臺使機床開機，然后操作控制臺使龍門機架和豎直滑塊返回工作臺上X軸和Z軸的參考點位置，之后完成刀具庫回零動作，同時使機床處于正常工作狀態(tài)，接著通過刀具庫上的接近開關(guān)來確定主軸上是否布置有刀具，若接近開關(guān)發(fā)出信號，說明主軸上有刀具，則應(yīng)先中止換刀動作，將刀盤轉(zhuǎn)動到該刀具相對應(yīng)的刀套位置，然后人工排除故障進行手動還刀，再進行下步步驟；若接近開關(guān)沒有發(fā)出信號，說明主軸上沒有刀具，則直接進行下步步驟；
[0011](C)發(fā)出換刀指令，使龍門機架和豎直滑塊移動至換刀等待點，并使主軸松開；轉(zhuǎn)動刀盤，當?shù)侗P轉(zhuǎn)動到目標刀套位置后使其停止轉(zhuǎn)動，然后將龍門機架和豎直滑塊以10?50%的鉗制倍率從換刀等待點移動至換刀點位置，對龍門機架和豎直滑塊的換刀扭矩進行實時監(jiān)控，若龍門機架的換刀扭矩超過其安全上限扭矩Mx或豎直滑塊的換刀扭矩超過其安全上限扭矩Mz，則報警信號燈發(fā)出報警，此時應(yīng)先停止換刀動作，將龍門機架和豎直滑塊從換刀區(qū)域手動移出，排除故障后重新發(fā)出換刀指令并重復(fù)本步驟的其它操作，直至龍門機架的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mx，同時豎直滑塊的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mz后，再進行下步步驟；若龍門機架的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mx，同時豎直滑塊的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mz，則直接進行下步步驟；
[0012](d)使主軸夾緊刀具，將龍門機架和豎直滑塊以10?50%的鉗制倍率移動并返回至換刀等待點，對龍門機架和豎直滑塊的換刀扭矩進行實時監(jiān)控，若龍門機架的換刀扭矩超過其安全上限扭矩Mx或豎直滑塊的換刀扭矩超過其安全上限扭矩Mz，則機床發(fā)出報警，此時應(yīng)先停止換刀動作，將龍門機架和豎直滑塊從換刀區(qū)域手動移出，排除故障后重新發(fā)出換刀指令并重復(fù)步驟(c)和本步驟中的其它操作，直至龍門機架的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mx，同時豎直滑塊的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mz后，再進行換刀；若龍門機架的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mx，同時豎直滑塊的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mz，則直接進行換刀。
_3] 有益.效果
[0014]本發(fā)明涉及一種裝有防撞換刀裝置的數(shù)控加工中心及其使用方法，通過在縱向電機、豎直電機和橫向電機上均安裝有扭矩檢測器，使扭矩檢測器檢測加工中心的龍門機架橫向移動、縱向移動和豎直移動時所造成的扭矩，并通過控制臺設(shè)置龍門機架橫向移動、縱向移動和豎直移動所能造成的扭矩最大值，當實際扭矩值大于所輸入的最大扭矩值時，該處電機停止運動，同時發(fā)出警報，使加工中心便于控制，同時避免加工中心與刀具庫發(fā)生碰撞，避免發(fā)生磨損，同時增加加工中心的使用壽命，本發(fā)明還操作簡單安全、可控性好、降低換刀失誤率、提高數(shù)控加工中心的加工效率和使用壽命等特點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)主視圖；
[0016]圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0017]圖3是本發(fā)明所述的刀具庫結(jié)構(gòu)視圖；
[0018]圖4是本發(fā)明所述的刀具庫的刀具安裝孔局部視圖；
[0019]圖5是本發(fā)明換刀控制系統(tǒng)框圖；
[0020]圖6是本發(fā)明的扭矩采集流程圖。

【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0022]本發(fā)明的實施方式涉及一種裝有基于扭矩限制的防撞換刀裝置的數(shù)控加工中心，如圖1一6所示，包括工作臺1、龍門機架3和橫向滑塊5，所述的龍門機架3下部前后滑動安裝在工作臺I的兩側(cè)，所述的龍門機架3上部布置有橫梁4，所述的橫梁4下、龍門機架3上部內(nèi)左右滑動安裝有橫向滑塊5,所述的橫向滑塊5 —側(cè)上下滑動安裝有豎直滑塊6,所述的豎直滑塊6下端安裝有主軸7，所述的橫梁4上端面兩端分別安裝有報警信號燈8和橫向電機9，所述的橫向滑塊5的前側(cè)面上安裝有帶扭矩檢測器的豎直電機10，所述的工作臺I側(cè)面中部安裝有控制臺12，一端部安裝有帶扭矩檢測器的縱向電機11，所述的工作臺I上靠近縱向電機11處滑動安裝有刀具庫2，所述的刀具庫2靠近龍門機架3的一側(cè)上安裝有接近開關(guān)13，所述的接近開關(guān)13與工作臺I的左邊原點對齊。
[0023]所述的刀具庫2包括刀庫支架21、氣動門支架板26和氣缸支架24，所述的刀庫支架21和氣動門支架板26呈并排豎直安裝，所述的刀庫支架21和氣動門支架板26之間豎直安裝有氣缸支架24，所述的刀庫支架21上部安裝有刀具座23，所述的氣動門支架板26上端與氣動門25 —側(cè)轉(zhuǎn)動相連,所述的氣動門25下端面與氣缸支架24上端轉(zhuǎn)動相連。
[0024]所述的刀具座23上布置有四個刀具安裝孔27，所述的刀具安裝孔27內(nèi)均安裝有特殊形狀的刀具22。
[0025]所述的控制臺12內(nèi)安裝有MCS-51控制單元和NC控制器
[0026]實施例
[0027]第一步:先通過控制臺12設(shè)定縱向電機11和豎直電機10在進行安全換刀時的扭矩上限分別為Mx和Mz,并確定但換刀具目標及其位置；
[0028]第二步:通過控制臺12使機床開機，然后操作控制臺12使龍門機架3和豎直滑塊6返回工作臺I上X軸和Z軸的參考點位置，之后完成刀具庫2回零動作，同時使機床處于正常工作狀態(tài)，接著通過刀具庫2上的接近開關(guān)13來確定主軸7上是否布置有刀具，若接近開關(guān)13發(fā)出信號，說明主軸7上有刀具，則應(yīng)先中止換刀動作，將刀盤轉(zhuǎn)動到該刀具相對應(yīng)的刀套位置，然后人工排除故障進行手動還刀，再進行下步步驟；若接近開關(guān)13沒有發(fā)出信號，說明主軸7上沒有刀具，則直接進行下步步驟；
[0029]第三步:發(fā)出換刀指令，使龍門機架3和豎直滑塊6移動至換刀等待點，并使主軸7松開；轉(zhuǎn)動刀盤，當?shù)侗P轉(zhuǎn)動到目標刀套位置后使其停止轉(zhuǎn)動，然后將龍門機架3和豎直滑塊6以10?50%的鉗制倍率從換刀等待點移動至換刀點位置，對龍門機架3和豎直滑塊6的換刀扭矩進行實時監(jiān)控，若龍門機架3的換刀扭矩超過其安全上限扭矩Mx或豎直滑塊6的換刀扭矩超過其安全上限扭矩Mz，則報警信號燈8發(fā)出報警，此時應(yīng)先停止換刀動作，將龍門機架3和豎直滑塊6從換刀區(qū)域手動移出，排除故障后重新發(fā)出換刀指令并重復(fù)本步驟的其它操作，直至龍門機架3的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mx，同時豎直滑塊6的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mz后，再進行下步步驟；若龍門機架3的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mx，同時豎直滑塊6的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mz，則直接進行下步步驟；
[0030]第四步:使主軸7夾緊刀具，將龍門機架3和豎直滑塊6以10?50%的鉗制倍率移動并返回至換刀等待點，對龍門機架3和豎直滑塊6的換刀扭矩進行實時監(jiān)控，若龍門機架3的換刀扭矩超過其安全上限扭矩Mx或豎直滑塊6的換刀扭矩超過其安全上限扭矩Mz，則機床發(fā)出報警，此時應(yīng)先停止換刀動作，將龍門機架3和豎直滑塊6從換刀區(qū)域手動移出，排除故障后重新發(fā)出換刀指令并重復(fù)第三步和本步驟中的其它操作，直至龍門機架3的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mx，同時豎直滑塊6的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mz后，再進行換刀；若龍門機架3的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mx，同時豎直滑塊6的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mz，則直接進行換刀。
【權(quán)利要求】
1.一種裝有防撞換刀裝置的數(shù)控加工中心，包括工作臺(I)、龍門機架(3)和橫向滑塊(5)，所述的龍門機架(3)下部前后滑動安裝在工作臺(I)的兩側(cè)，所述的龍門機架(3)上部布置有橫梁(4)，所述的橫梁⑷下、龍門機架(3)上部內(nèi)左右滑動安裝有橫向滑塊(5)，所述的橫向滑塊(5) —側(cè)上下滑動安裝有豎直滑塊￠)，所述的豎直滑塊(6)下端安裝有主軸(7)，其特征在于:所述的橫梁(4)上端面兩端分別安裝有報警信號燈(8)和橫向電機(9)，所述的橫向滑塊(5)的前側(cè)面上安裝有帶扭矩檢測器的豎直電機(10)，所述的工作臺(I)側(cè)面中部安裝有控制臺(12)，一端部安裝有帶扭矩檢測器的縱向電機(11)，所述的工作臺(I)上靠近縱向電機(11)處滑動安裝有刀具庫(2)，所述的刀具庫(2)靠近龍門機架(3)的一側(cè)上安裝有接近開關(guān)(13)，所述的接近開關(guān)(13)與工作臺(I)的左邊原點對齊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裝有防撞換刀裝置的數(shù)控加工中心，其特征在于:所述的刀具庫(2)包括刀庫支架(21)、氣動門支架板(26)和氣缸支架(24)，所述的刀庫支架(21)和氣動門支架板(26)呈并排豎直安裝，所述的刀庫支架(21)和氣動門支架板(26)之間豎直安裝有氣缸支架(24)，所述的刀庫支架(21)上部安裝有刀具座(23)，所述的氣動門支架板(26)上端與氣動門(25) —側(cè)轉(zhuǎn)動相連，所述的氣動門(25)下端面與氣缸支架(24)上端轉(zhuǎn)動相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種裝有防撞換刀裝置的數(shù)控加工中心，其特征在于:所述的刀具座(23)上布置有四個刀具安裝孔(27)，所述的刀具安裝孔(27)內(nèi)均安裝有特殊形狀的刀具(22)。
4.根據(jù)權(quán)利要求所述的一種裝有防撞換刀裝置的數(shù)控加工中心，其特征在于:所述的控制臺(12)內(nèi)安裝有MCS-51控制單元和NC控制器。
5.一種使用如權(quán)利要求1所述的一種裝有基于扭矩限制的防撞換刀裝置的數(shù)控加工中心的使用方法，具體的操作步驟如下: (a)先通過控制臺(12)設(shè)定縱向電機(11)和豎直電機(10)在進行安全換刀時的扭矩上限分別為Mx和Mz,并確定但換刀具目標及其位置；(b)通過控制臺(12)使機床開機，然后操作控制臺(12)使龍門機架(3)和豎直滑塊(6)返回工作臺(I)上X軸和Z軸的參考點位置，之后完成刀具庫(2)回零動作，同時使機床處于正常工作狀態(tài)，接著通過刀具庫(2)上的接近開關(guān)(13)來確定主軸(7)上是否布置有刀具，若接近開關(guān)(13)發(fā)出信號，說明主軸(7)上有刀具，則應(yīng)先中止換刀動作，將刀盤轉(zhuǎn)動到該刀具相對應(yīng)的刀套位置，然后人工排除故障進行手動還刀，再進行下步步驟；若接近開關(guān)(13)沒有發(fā)出信號，說明主軸(7)上沒有刀具，則直接進行下步步驟； (c)發(fā)出換刀指令，使龍門機架(3)和豎直滑塊(6)移動至換刀等待點，并使主軸(7)松開；轉(zhuǎn)動刀盤，當?shù)侗P轉(zhuǎn)動到目標刀套位置后使其停止轉(zhuǎn)動，然后將龍門機架(3)和豎直滑塊出)以10?50%的鉗制倍率從換刀等待點移動至換刀點位置，對龍門機架(3)和豎直滑塊(6)的換刀扭矩進行實時監(jiān)控，若龍門機架(3)的換刀扭矩超過其安全上限扭矩Mx或豎直滑塊(6)的換刀扭矩超過其安全上限扭矩Mz，則報警信號燈(8)發(fā)出報警，此時應(yīng)先停止換刀動作，將龍門機架(3)和豎直滑塊(6)從換刀區(qū)域手動移出，排除故障后重新發(fā)出換刀指令并重復(fù)本步驟的其它操作，直至龍門機架(3)的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mx,同時豎直滑塊(6)的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mz后，再進行下步步驟；若龍門機架(3)的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mx，同時豎直滑塊(6)的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mz，則直接進行下步步驟； (d)使主軸(7)夾緊刀具，將龍門機架(3)和豎直滑塊￠)以10?50%的鉗制倍率移動并返回至換刀等待點，對龍門機架(3)和豎直滑塊(6)的換刀扭矩進行實時監(jiān)控，若龍門機架(3)的換刀扭矩超過其安全上限扭矩Mx或豎直滑塊(6)的換刀扭矩超過其安全上限扭矩Mz，則機床發(fā)出報警，此時應(yīng)先停止換刀動作，將龍門機架⑶和豎直滑塊(6)從換刀區(qū)域手動移出，排除故障后重新發(fā)出換刀指令并重復(fù)步驟(c)和本步驟中的其它操作，直至龍門機架(3)的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mx，同時豎直滑塊(6)的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mz后，再進行換刀；若龍門機架(3)的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mx，同時豎直滑塊(6)的換刀扭矩小于其安全上限扭矩Mz，則直接進行換刀。
【文檔編號】B23Q17/00GK104191310SQ201410392598
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月11日
【發(fā)明者】魏峰, 田紹新, 王翰韜, 薛琳 申請人:寧波海天精工股份有限公司