一种基于快速自动换刀系统的数控加工中心的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于快速自动换刀系统的数控加工中心，包括机床本体、自动换刀系统、伺服驱动装置和控制系统，自动换刀系统包括自动换刀控制装置、电动升降台、水平旋转底座、盘式刀库和用于更换刀具的安装高度可调节式机械手，安装高度可调节式机械手中部下方设置有一根旋转轴，旋转轴上设有对安装高度可调节式机械手的安装高度进行调节的安装高度调节机构；自动换刀控制装置包括自动换刀控制器、旋转角度检测单元一、升降高度检测单元、旋转角度检测单元二、刀具型号输入单元、安装高度检测单元和数据存储单元。本发明设计合理、操作简便且智能化程度高、使用效果好，换刀时间较短，机械手安装高度可调且控制方式简便，实现方便。
【专利说明】—种基于快速自动换刀系统的数控加工中心【技术领域】
[0001]本发明涉及一种数控加工中心，尤其是涉及一种基于快速自动换刀系统的数控加工中心。
【背景技术】
[0002]数控加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床。典型的机床有镗铣加工中心和车削加工中心。在数控加工中心，零件一次装夹定位后，可进行多种工艺、多道工序的集中连续加工，这就大大减少了机床的台数。由于减少了装卸工件、更换和调整刀具的辅助时间并大大减少了工装，因此进一步缩短了生产准备时间。同时，由于减少了多次安装造成的定位误差，从而大幅提高了各加工面间的位置精度。其中，自动换刀装置是数控机床的重要执行机构，它的形式多种多样，目前常见的有回转刀架换刀、排式刀架换刀、更换主轴头换刀和带刀库的自动换刀系统。实际加工过程中，自动换刀装置可帮助数控机床节省辅助时间，并满足在一次安装中完成多工序、多工步加工要求。上述带刀库的自动换刀系统包括带安装高度可调节式机械手的自动换刀装置和无安装高度可调节式机械手的自动换刀装置，其中，带安装高度可调节式机械手的自动换刀装置采用安装高度可调节式机械手进行换刀。现如今所采用的安装高度可调节式机械手主要包括钩式、抱手、叉手、伸缩手等。实际使用过程中，采用现有安装高度可调节式机械手进行换刀时，由于自刀库内提出刀具时，需将安装高度可调节式机械手同步向上移动；而将刀具放回刀库时，需将安装高度可调节式机械手同步向下移动，因而将刀具放回刀库时不能同步完成将刀具插入主轴的刀具安装过程，且自刀库内提出刀具时不能同步完成自机床主轴上卸下刀具的过程，因而所需的换刀时间相对较长，较大程度上影响了数控机床的加工效率。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于快速自动换刀系统的数控加工中心，其设计合理、使用操作简便且智能化程度高、使用效果好，所需的换刀时间相对较短，机械手的安装高度可调且控制方式简便，实现方便。
`[0004]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种基于快速自动换刀系统的数控加工中心,包括机床本体、安装在所述机床本体上的自动换刀系统、对机床主轴进行驱动的伺服驱动装置以及布设在所述机床本体上的控制系统，所述机床主轴与伺服驱动装置之间通过传动机构进行传动连接，所述伺服驱动装置由控制系统进行控制且其与控制系统相接，其特征在于:所述自动换刀系统包括自动换刀控制装置、电动升降台、通过轴承安装在电动升降台上的水平旋转底座、安装在水平旋转底座上的盘式刀库和用于更换刀具的安装高度可调节式机械手，所述安装高度可调节式机械手的中部下方设置有一根旋转轴；所述旋转轴上设置有对安装高度可调节式机械手的安装高度进行调节的安装高度调节机构；所述安装高度可调节式机械手与旋转轴之间以螺纹方式进行连接，所述旋转轴的上部为螺纹杆，且安装高度可调节式机械手的中部设置有供旋转轴安装的螺纹安装孔，所述安装高度调节机构为安装在所述螺纹杆上且分别从上下两侧对安装高度可调节式机械手的安装高度进行限位的两个限位螺母，两个所述限位螺母分别位于安装高度可调节式机械手的上下两侧；所述旋转轴由旋转驱动机构进行驱动；所述盘式刀库上沿圆周方向设置有多个刀具安装位，且多个所述刀具安装位呈均匀布设；所述自动换刀控制装置包括自动换刀控制器、对水平旋转底座的旋转角度进行实时检测的旋转角度检测单元一、对电动升降台的升降高度进行实时检测的升降高度检测单元、对旋转轴的旋转角度进行实时检测的旋转角度检测单元二、用于输入多个所述刀具安装位上所安装刀具型号的刀具型号输入单元、对安装高度可调节式机械手的安装高度进行检测的安装高度检测单元和内部存储有多个所述刀具安装位与水平旋转底座相应旋转角度之间一一对应关系的数据存储单元，所述旋转角度检测单元一、升降高度检测单元、旋转角度检测单元二、刀具型号输入单元和数据存储单元均与自动换刀控制器相接；所述电动升降台和水平旋转底座均由自动换刀控制器进行控制且二者均与自动换刀控制器相接，所述自动换刀控制器与控制系统相接。
[0005]上述一种基于快速自动换刀系统的数控加工中心，其特征是:所述自动换刀控制装置还包括对总换刀次数与各次换刀所换的刀具类型进行设定的换刀次数及换刀型号设定单元、用于输入各次换刀时间的换刀时间输入单元、当前状态下已完成换刀次数进行自动统计的计数器和与自动换刀控制器相接的计时电路，所述换刀时间输入单元、换刀次数及换刀型号设定单元和计数器均与自动换刀控制器相接。
[0006]上述一种基于快速自动换刀系统的数控加工中心，其特征是:所述自动换刀控制装置还包括对电动升降台的升降速度进行检测的升降速度检测单元和对水平旋转底座的旋转速度进行检测的旋转速度检测单元，所述升降速度检测单元和旋转速度检测单元均与自动换刀控制器相接。
[0007]上述一种基于快速自动换刀系统的数控加工中心，其特征是:所述安装高度可调节式机械手包括水平操作杆和两个分别安装在所述水平操作杆两端部上的刀具更换机构，所述刀具更换机构上设置有自动锁紧机构。
[0008]上述一种基于快速自动换刀系统的数控加工中心，其特征是:所述刀具更换结构为换刀钩或换刀叉。
[0009]上述一种基于快速自动换刀系统的数控加工中心，其特征是:还包括与控制系统进行双向通信的上位监控机。
[0010]本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0011]1、设计合理、成本低且安装布设方便。
[0012]2、电路简单且接线方便。
[0013]3、使用操作简单、智能化程度高且显示效果直观。
[0014]4、使用效果好、实现方便且实用价值高，实际换刀时，无需上下移动机械手，只需将控制刀库相应进行上下移动即可，也就是说机械手只需完成水平转动即可，并且将刀具放回刀库时能同步完成将刀具插入主轴的刀具安装过程，相应地自刀库内提出刀具时也能同步完成自机床主轴上卸下刀具的过程，因而所需的换刀时间相对较短，且机械手的控制方式简便，实现方便。另外，采用机械手的安装高度可调且高度调整简便。
[0015]5、适用面广，推广应用前景广泛，能有效推广适用至各类数控机床中。
[0016]综上所述，本发明设计合理、使用操作简便且智能化程度高、使用效果好，所需的换刀时间相对较短，机械手的安装高度可调且控制方式简便，实现方便。
[0017]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明的工作原理图。
[0019]附图标记说明:
[0020]I一伺服驱动装置；2—控制系统；
[0021]3 —自动换刀控制装置；3-1—旋转角度检测单元一；
[0022]3-2—升降高度检测单元；3-3—旋转角度检测单元二 ；
[0023]3-4—刀具型号输入单元；3-5—数据存储单元；3_6—控制器；
[0024]3-7一升降速度检测单兀；3_8—旋转速度检测单兀；
[0025]3-9—换刀时间输入单元；3-10—计时电路；
[0026]3-11—换刀次数及换刀型号设定单元；3-12—计数器；
[0027]3-13—安装高度检测单元；4一电动升降台；
[0028]5—水平旋转底座；6—盘式刀库；
`[0029]7—安装高度可调节式机械手；8—旋转轴；
[0030]9一旋转驱动机构；10—上位监控机；
[0031]11一安装高度调节机构。
【具体实施方式】
[0032]如图1所示,本发明包括机床本体、安装在所述机床本体上的自动换刀系统、对机床主轴进行驱动的伺服驱动装置I以及布设在所述机床本体上的控制系统2，所述机床主轴与伺服驱动装置I之间通过传动机构进行传动连接，所述伺服驱动装置I由控制系统2进行控制且其与控制系统2相接。所述自动换刀系统包括自动换刀控制装置3、电动升降台
4、通过轴承安装在电动升降台4上的水平旋转底座5、安装在水平旋转底座5上的盘式刀库6和用于更换刀具的安装高度可调节式机械手7，所述安装高度可调节式机械手7的中部下方设置有一根旋转轴8。所述旋转轴8上设置有对安装高度可调节式机械手7的安装高度进行调节的安装高度调节机构11。所述安装高度可调节式机械手7与旋转轴8之间以螺纹方式进行连接，所述旋转轴8的上部为螺纹杆，且安装高度可调节式机械手7的中部设置有供旋转轴8安装的螺纹安装孔，所述安装高度调节机构11为安装在所述螺纹杆上且分别从上下两侧对安装高度可调节式机械手7的安装高度进行限位的两个限位螺母11，两个所述限位螺母11分别位于安装高度可调节式机械手7的上下两侧。所述旋转轴8由旋转驱动机构9进行驱动。所述盘式刀库6上沿圆周方向设置有多个刀具安装位，且多个所述刀具安装位呈均匀布设。所述自动换刀控制装置3包括自动换刀控制器3-6、对水平旋转底座5的旋转角度进行实时检测的旋转角度检测单元一 3-1、对电动升降台4的升降高度进行实时检测的升降高度检测单元3-2、对旋转轴8的旋转角度进行实时检测的旋转角度检测单元二 3-3、用于输入多个所述刀具安装位上所安装刀具型号的刀具型号输入单元3-4、对安装高度可调节式机械手7的安装高度进行检测的安装高度检测单元3-13和内部存储有多个所述刀具安装位与水平旋转底座2相应旋转角度之间一一对应关系的数据存储单元3-5，所述旋转角度检测单元一 3-1、升降高度检测单元3-2、旋转角度检测单元二 3-3、刀具型号输入单元3-4和数据存储单元3-5均与自动换刀控制器3-6相接。所述电动升降台4和水平旋转底座5均由自动换刀控制器3-6进行控制且二者均与自动换刀控制器3-6相接，所述自动换刀控制器3-6与控制系统2相接。
[0033]本实施例中，所述自动换刀控制装置3还包括对总换刀次数与各次换刀所换的刀具类型进行设定的换刀次数及换刀型号设定单3-11、用于输入各次换刀时间的换刀时间输入单3-9、当前状态下已完成换刀次数进行自动统计的计数器3-12和与自动换刀控制器3-6相接的计时电路3-10，所述换刀时间输入单3-9、换刀次数及换刀型号设定单3-11和计数器3-12均与自动换刀控制器3-6相接。
[0034]同时，所述自动换刀控制装置3还包括对电动升降台4的升降速度进行检测的升降速度检测单3-7和对水平旋转底座5的旋转速度进行检测的旋转速度检测单3-8，所述升降速度检测单3-7和旋转速度检测单3-8均与自动换刀控制器3-6相接。
[0035]本实施例中，所述安装高度可调节式机械手7包括水平操作杆和两个分别安装在所述水平操作杆两端部上的刀具更换机构，所述刀具更换机构上设置有自动锁紧机构。
[0036]本实施例中，所述刀具更换结构为换刀钩或换刀叉。
[0037]同时，本发明还包括与控制系统2进行双向通信的上位监控机10。
[0038]以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
【权利要求】
1.一种基于快速自动换刀系统的数控加工中心，包括机床本体、安装在所述机床本体上的自动换刀系统、对机床主轴进行驱动的伺服驱动装置(I)以及布设在所述机床本体上的控制系统(2)，所述机床主轴与伺服驱动装置(I)之间通过传动机构进行传动连接，所述伺服驱动装置(I)由控制系统(2)进行控制且其与控制系统(2)相接，其特征在于:所述自动换刀系统包括自动换刀控制装置(3)、电动升降台(4)、通过轴承安装在电动升降台(4)上的水平旋转底座(5)、安装在水平旋转底座(5)上的盘式刀库(6)和用于更换刀具的安装高度可调节式机械手(7)，所述安装高度可调节式机械手(7)的中部下方设置有一根旋转轴(8);所述旋转轴(8)上设置有对安装高度可调节式机械手(7)的安装高度进行调节的安装高度调节机构(11);所述安装高度可调节式机械手(7)与旋转轴(8)之间以螺纹方式进行连接，所述旋转轴(8)的上部为螺纹杆，且安装高度可调节式机械手(7)的中部设置有供旋转轴(8)安装的螺纹安装孔，所述安装高度调节机构(11)为安装在所述螺纹杆上且分别从上下两侧对安装高度可调节式机械手(7)的安装高度进行限位的两个限位螺母(11)，两个所述限位螺母(11)分别位于安装高度可调节式机械手(7)的上下两侧；所述旋转轴(8)由旋转驱动机构(9)进行驱动；所述盘式刀库(6)上沿圆周方向设置有多个刀具安装位，且多个所述刀具安装位呈均匀布设；所述自动换刀控制装置(3)包括自动换刀控制器(3-6)、对水平旋转底座(5)的旋转角度进行实时检测的旋转角度检测单元一(3-1)、对电动升降台(4)的升降高度进行实时检测的升降高度检测单元(3-2)、对旋转轴(8)的旋转角度进行实时检测的旋转角度检测单元二(3-3)、用于输入多个所述刀具安装位上所安装刀具型号的刀具型号输入单元(3-4)、对安装高度可调节式机械手(7)的安装高度进行检测的安装高度检测单元(3-13)和内部存储有多个所述刀具安装位与水平旋转底座(2)相应旋转角度之间一一对应关系的数据存储单元(3-5)，所述旋转角度检测单元一(3-1)、升降高度检测单元(3-2)、旋转角度检测单元二(3-3)、刀具型号输入单元(3-4)和数据存储单元(3-5)均与自动换刀控制器(3-6)相接；所述电动升降台(4)和水平旋转底座(5)均由自动换刀控制器(3-6 )进行控制且二者均与自动换刀控制器(3-6 )相接，所述自动换刀控制器(3-6 )与控制系统(2)相接。
2.按照权利要求1所述的一种基于快速自动换刀系统的数控加工中心，其特征在于:所述自动换刀控制装置(3)还包括对总换刀次数与各次换刀所换的刀具类型进行设定的换刀次数及换刀型号设定单元(3- 11)、用于输入各次换刀时间的换刀时间输入单元(3-9)、当前状态下已完成换刀次数进行自动统计的计数器(3-12)和与自动换刀控制器(3-6)相接的计时电路(3-10)，所述换刀时间输入单元(3-9)、换刀次数及换刀型号设定单(3-11)和计数器(3-12)均与自动换刀控制器(3-6)相接。
3.按照权利要求1或2所述的一种基于快速自动换刀系统的数控加工中心，其特征在于:所述自动换刀控制装置(3)还包括对电动升降台(4)的升降速度进行检测的升降速度检测单元(3-7 )和对水平旋转底座(5 )的旋转速度进行检测的旋转速度检测单元(3-8 )，所述升降速度检测单元(3-7)和旋转速度检测单元(3-8)均与自动换刀控制器(3-6)相接。
4.按照权利要求1或2所述的一种基于快速自动换刀系统的数控加工中心，其特征在于:所述安装高度可调节式机械手(7)包括水平操作杆和两个分别安装在所述水平操作杆两端部上的刀具更换机构，所述刀具更换机构上设置有自动锁紧机构。
5.按照权利要求1或2所述的一种基于快速自动换刀系统的数控加工中心，其特征在于:所述刀具更换结构为换刀钩或换刀叉。
6.按照权利要求1或2所述的一种基于快速自动换刀系统的数控加工中心，其特征在于:还包括与控制系统(2)进行双向通信的上位监控机(10)。
【文档编号】B23Q3/157GK103801969SQ201210448353
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月9日 优先权日:2012年11月9日
【发明者】周晓丽 申请人:西安扩力机电科技有限公司