一种快速交换刀具的数控机床的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种快速交换刀具的数控机床，包括数字控制器、输入输出模块、刀库装置以及伺服组件；伺服组件包括伺服驱动器及伺服电机，伺服驱动器根据数字控制器来控制伺服电机动作，伺服电机在伺服驱动器的控制下带动刀库装置旋转；伺服组件还包括编码器，编码器将刀库装置的位置信息反馈至数字控制器。本实用新型通过设置伺服驱动器和伺服电机，伺服驱动器控制伺服电机启停和加减速；编码器准确记录刀库装置位置并将位置信息反馈给数字控制器。本实用新型实现全伺服快速自动换刀，极大的提升了刀库换刀时间，换刀时间从相邻刀2.8秒降至1.1秒，最远刀5.5秒降至1.8秒；同时，提高了刀库装置的稳定性和使用寿命。
【专利说明】一种快速交换刀具的数控机床
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及机加工领域，尤其涉及一种快速交换刀具的数控机床。
【背景技术】
[0002]伴随国家3C、电子、汽车、航天科技等产业的迅猛发展，对数控加工中心的需求也与日俱增，比如智能手机的外壳、按键等外设部件均由CNC数控铣床一次性加工成型。CNC数控设备加工工艺集中铣削外形、钻孔攻牙，每台数控设备均需要若干把刀具，行业内将这类CNC数控机型统称钻孔攻牙机，简称数控机床。数控机床的加工工艺对加工时间要求很高，要求在尽量短的时间完成一道工序，因此每道工序换若干把刀的换刀时间成为瓶颈。
[0003]现有技术中，通行的数控机床的刀库装置均通过数控系统内部PLC控制外围电气元件，按照刀库装置既定逻辑完成换刀动作。如图1所示，为现有技术中数控机床100的换刀控制原理，其控制过程如下:数控系统101接收选刀指令，经过系统输入输出102发出控制刀库装置的正、反转的指令以及转动的步数，驱动电气元件103输出电压控制刀库装置106，刀库装置106接收到外界电压的同时打开机械刹车器104 ;刀库装置106旋转的同时触发计数器107，当计数器107符合数控系统101的运算的时候，数控系统101发出指令停止驱动电气元件103，刀库装置106断电后由机械刹车器104和电机105制动，完成整个换刀动作。
[0004]现有技术中，数控机床100只能使用普通电机105和机械制动器104来实现刀库装置106的动力旋转，由于机械制动器104机理是使用摩擦力来制动，导致电机105无法高速旋转，从而造成整个换刀时间延迟和延长，换刀时间很长，影响加工效率。同时，机械制动器104是通过电磁线圈的吸合压迫电机旋转轴来实现制动，存在制动的提前或延后，导致刀库装置106不能准确定位，影响换刀的准确性而造成换刀错误。
实用新型内容
[0005]本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术中数控机床的刀库装置的换刀时间较长且换刀准确性较差的缺陷，提供一种快速交换刀具的数控机床，能够很好解决上述问题。
[0006]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种快速交换刀具的数控机床，包括数字控制器、输入输出模块、刀库装置以及驱动所述刀库装置旋转的伺服组件；伺服组件包括伺服驱动器及伺服电机，所述伺服驱动器根据所述数字控制器来控制所述伺服电机动作，所述伺服电机在所述伺服驱动器的控制下带动所述刀库装置旋转；伺服组件还包括编码器，所述编码器将所述刀库装置的位置信息反馈至所述数字控制器。
[0007]本实用新型提供一种快速交换刀具的数控机床，具体地，所述刀库装置包括刀具、用于夹住所述刀具的刀爪、用于固定所述刀爪的刀爪固定架以及驱动所述刀爪固定架的传动组件。
[0008]本实用新型提供一种快速交换刀具的数控机床，作为优选，所述传动组件包括蜗轮蜗杆。
[0009]本实用新型提供一种快速交换刀具的数控机床，进一步地，所述传动组件还包括减速机，所述伺服电机经过所述减速机减速后通过皮带传动驱动所述蜗轮蜗杆。
[0010]本实用新型提供一种快速交换刀具的数控机床，进一步地，所述刀库装置还包括套设在所述刀爪外围的刀盘前盖。
[0011]本实用新型提供一种快速交换刀具的数控机床，进一步地，所述刀库装置还包括与所述传动组件固接的外罩。
[0012]本实用新型提供一种快速交换刀具的数控机床，作为优选，所述外罩为圆环形，所述外罩上设置有用于标识刀具的数字。
[0013]本实用新型提供一种快速交换刀具的数控机床，作为优选，所述外罩上的数字均布环形排列。
[0014]本实用新型提供一种快速交换刀具的数控机床，作为优选，所述刀具的数量为十四把。
[0015]本实用新型可达到以下有益效果:通过设置伺服驱动器和伺服电机，伺服驱动器自动调整速度环增益，按外围条件控制伺服电机启停和加减速；编码器准确记录刀库装置位置，并将刀库装置的位置信息反馈给数字控制器。本实用新型实现全伺服快速自动换刀，极大的提升了刀库换刀时间，换刀时间从相邻刀2.8秒降至1.1秒，最远刀5.5秒降至1.8秒；同时，提闻了刀库装置的稳定性和使用寿命，有效提闻工作效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中:
[0017]图1是现有技术中数控机床的结构示意图；
[0018]图2是本实用新型提供的快速交换刀具的数控机床的结构示意图
[0019]图3是本实用新型提供的快速交换刀具的数控机床的爆炸示意图；
[0020]附图标号说明:
[0021]100、数控机床101、数控系统
[0022]102、系统输入输出 103、电气元件
[0023]104、机械刹车器 105、电机
[0024]106、刀库装置107、计数器
[0025]200、数控机床201、数字控制器
[0026]202、输入输出模块 203、伺服驱动器
[0027]204、伺服电机205、刀库装置
[0028]206、编码器1、外罩
[0029]2、刀盘前盖3、刀爪固定架
[0030]4、蜗轮蜗杆5、刀爪
[0031]6、减速机
【具体实施方式】
[0032]为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的【具体实施方式】。
[0033]如图2、图3所示，本实用新型提供的快速交换刀具的数控机床的实施例，该数控机床200包括数字控制器201、输入输出模块202、刀库装置205以及驱动刀库装置205旋转的伺服组件。为了实现对刀库装置205的精准控制，如图2所示，伺服组件包括伺服驱动器203及伺服电机204。伺服驱动器203根据数字控制器201来控制伺服电机204动作，伺服电机204在伺服驱动器203的控制下带动刀库装置205旋转。伺服驱动器203能够自动调整速度环增益和速度环增益，可按外围条件调节伺服电机204的加减速时间及启停。为了时时记录刀库装置205的准确物理位置，进一步的，伺服组件还包括编码器206，编码器206将刀库装置205的位置信息反馈至数字控制器201。伺服驱动器203能够接收不同脉冲自动旋转到相对应物理位置，同时具有旋转超差报警和过负载报警功能。
[0034]在上述技术方案的基础上，具体地，如图3所示，刀库装置205包括刀具(图未示)、用于夹住刀具的刀爪5、用于固定刀爪5的刀爪固定架3以及驱动刀爪固定架3的传动组件。可以理解，此处刀具的数量为若干个。
[0035]为了将伺服电机204的动力传递给刀库装置205，作为优选，如图2所示，传动组件包括蜗轮蜗杆4。此处蜗轮蜗杆4为封装结构，结构分布合理且精度较高。
[0036]为了实现伺服电机204与蜗轮蜗杆4的连接，如图3所示，传动组件还包括减速机6，伺服电机204经过减速机6减速后通过皮带传动驱动蜗轮蜗杆4。作为优选，减速机6为行星减速机。
[0037]进一步的，为了防尘，有效保护刀爪5，如图3所示，刀库装置205还包括套设在刀爪5外围的刀盘前盖2。 [0038]再进一步的，刀库装置205还包括与传动组件固接的外罩1，外罩I与蜗轮蜗杆4的轴部固定，因此蜗轮蜗杆4转动一定角度可带动外罩I转动对应角度。
[0039]在上述技术方案的基础上，为了便于操作者能够识别正在换刀的刀具，有效区分刀具号码，如图3所示，外罩I为圆环形，外罩I上设置有用于标识刀具的数字，每个数字代表对应的刀具。
[0040]为了实现外罩I上的数字与刀具旋转角度--对应，作为优选，外罩I上的数字均
布环形排列。
[0041]作为优选，本实施例中刀具的数量为十四把，刀爪5呈360度均匀分布，因此刀具也均匀分布。
[0042]本实用新型通过设置伺服驱动器203和伺服电机204，伺服驱动器203自动调整速度环增益，按外围条件控制伺服电机204启停和加减速；编码器206准确记录刀库装置205位置，并将刀库装置205的位置信息反馈给数字控制器201。本实用新型实现全伺服快速自动换刀，极大的提升了刀库装置205换刀时间，换刀时间从相邻刀2.8秒降至1.1秒，最远刀5.5秒降至1.8秒；同时，提高了刀库装置205的稳定性和使用寿命，有效提高工作效率。
[0043]上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
【权利要求】
1.一种快速交换刀具的数控机床，其特征在于:包括数字控制器(201)、输入输出模块(202)、刀库装置(205)以及驱动所述刀库装置(205)旋转的伺服组件；伺服组件包括伺服驱动器(203)及伺服电机(204)，所述伺服驱动器(203)根据所述数字控制器(201)来控制所述伺服电机(204)动作，所述伺服电机(204)在所述伺服驱动器(203)的控制下带动所述刀库装置(205)旋转； 伺服组件还包括编码器(206 )，所述编码器(206 )将所述刀库装置(205 )的位置信息反馈至所述数字控制器(201)。
2.根据权利要求1所述的快速交换刀具的数控机床，其特征在于，所述刀库装置(205)包括刀具、用于夹住所述刀具的刀爪(5)、用于固定所述刀爪(5)的刀爪固定架(3)以及驱动所述刀爪固定架(3)的传动组件。
3.根据权利要求2所述的快速交换刀具的数控机床，其特征在于，所述传动组件包括蜗轮蜗杆(4)。
4.根据权利要求3所述的快速交换刀具的数控机床，其特征在于，所述传动组件还包括减速机(6 )，所述伺服电机(204 )经过所述减速机(6 )减速后通过皮带传动驱动所述蜗轮蜗杆(4)。
5.根据权利要求4所述的快速交换刀具的数控机床，其特征在于，所述刀库装置(205)还包括套设在所述刀爪(5)外围的刀盘前盖(2)。
6.根据权利要求5所述的快速交换刀具的数控机床，其特征在于，所述刀库装置(205)还包括与所述传动组件固接的外罩(I )。
7.根据权利要求6所述的快速交换刀具的数控机床，其特征在于，所述外罩(I)为圆环形，所述外罩(I)上设置有用于标识刀具的数字。
8.根据权利要求7所述的快速交换刀具的数控机床，其特征在于，所述外罩(I)上的数字均布环形排列。
9.根据权利要求8所述的快速交换刀具的数控机床，其特征在于，所述刀具的数量为十四把。
【文档编号】B23Q3/155GK203679900SQ201320849515
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】高银华, 刘海生, 夏军 申请人:深圳市创世纪机械有限公司