一种刀库刀套插刀力、拔刀力及工作状态检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型是一种刀库刀套插刀力、拔刀力及工作状态检测系统，属于数控机床功能部件性能检测领域。
【背景技术】
[0002]刀库是数控加工中心的重要功能部件，用于存放各类加工刀具，主要包括圆盘式刀库、链式刀库、斗笠式刀库、伞式刀库等，本实用新型涉及的刀套用于圆盘式刀库和链式刀库，其可靠性水平直接影响刀库的可靠性水平，进而影响机床整机的可靠性水平。通常刀库在出厂时，刀套内的锁紧弹簧都是凭生产经验进行调整，至于锁紧弹簧对刀柄在插刀、拔刀动作时所施加的最大阻力，即插刀力和拔刀力的测量缺乏方便有效的检测系统。另外，刀库在长期运行时，刀套内的锁紧螺钉会出现松动，锁紧弹簧会出现疲劳现象，导致插刀力、拔刀力异常，以致出现掉刀等系统故障。因此，需要研究一种刀库刀套插刀力、拔刀力及工作状态检测系统，能够方便快捷直观地检测刀套的插刀力、拔刀力及工作状态，以便及时地调整或更换刀套内的锁紧弹簧，从而提高刀库和加工中心的可靠性水平。
[0003]目前，国外的同类检测系统造价高昂且结构复杂，而国内仅有吉林大学对加工中心ATC系统插刀力和拔刀力的检测有过研究，但无论机械结构、系统构成及测试方法均不相同，且检测过程极不便利、直观，其专利说明如下。中国专利公布号为CN104175179A，公布日为2014-12-03，发明名称为“加工中心ATC系统拔刀力与插刀力的检测系统及方法”，该专利中将刀柄做了改型设计，将测力传感器和采集数据的存储卡都置于改型刀柄中，获得插刀力、拔刀力时需要先停止试验取出改型刀柄中的存储卡，再由计算机读取存储卡数据经过一系列分析得到，很不方便、直观，并且若需调整刀套内锁紧弹簧，则需不断重复前述过程，十分繁琐，严重影响检测效率。
【发明内容】
[0004]为了解决当前国内刀库刀套插刀力、拔刀力及工作状态检测系统匮乏，且仅有的检测系统检测过程不够便利和直观，同时解决国外这类检测系统造价高昂、结构复杂的问题，本实用新型提供了一种刀库刀套插刀力、拔刀力及工作状态检测系统。采取的技术方案如下所述:
[0005]所述的刀库刀套插刀力、拔刀力及工作状态检测系统由机械结构模块、控制模块、气路模块、数据采集与处理模块组成；所述的机械结构模块包括底座、滑动支撑板、导轨轴、气缸支架、刀柄导向架、传感器安装架、第一连接件、第二连接件、直线轴承、刀柄导向轴、夹头压帽、筒夹、刀柄、刀套、刀套固定座。所述的控制模块包括PLC、继电器、三位五通电磁换向阀、第一磁性开关、第二磁性开关。
[0006]所述的气路模块包括空气压缩机、气源处理三联件、三位五通电磁换向阀、单向节流阀、气缸。所述的数据采集和处理模块包括拉压力传感器、信号调理器、数据采集卡、工控机、第三磁性开关。
[0007]按照技术方案所述的刀库刀套插刀力、拔刀力及工作状态检测系统，其特征在于:所述的机械结构模块以底座为基准，在底座上安装气缸支架、一对导轨轴、刀柄导向架和传感器安装架，气缸安装在气缸支架上。滑动支撑板装入直线轴承后由一对导轨轴穿过，气缸伸出轴与滑动支撑板右端通孔螺母锁紧固连，滑动支撑板上安装有刀套固定座和刀套。刀柄通过筒夹和夹头压帽的组合将刀柄导向轴夹紧，刀柄导向轴穿过刀柄导向架上的直线轴承。通过螺纹连接，从左至右依次将刀柄导向轴、第一连接件、拉压力传感器、第二连接件固连，最后将第二连接件穿过传感器安装架并通过一对螺母锁紧在传感器安装架上。
[0008]按照技术方案所述的刀库刀套插刀力、拔刀力及工作状态检测系统，其特征在于:通过气缸伸出轴与滑动支撑板固连，其可推动滑动支撑板沿导轨轴顺畅滑动，从而与刀柄完成插刀、拔刀动作。
[0009]按照技术方案所述的刀库刀套插刀力、拔刀力及工作状态检测系统，其特征在于:刀柄与刀套的轴向距离可以通过第二连接件穿过传感器安装架的伸出量来调节，将刀柄调整到可以正常完成插刀、拔刀动作的位置后通过一对螺母将第二连接件锁紧在传感器安装架上。
[0010]按照技术方案所述的刀库刀套插刀力、拔刀力及工作状态检测系统，其特征在于:所述的控制模块中，PLC输出端与两个继电器的控制端相连，两个继电器输出端分别与三位五通电磁换向阀两端的电磁铁相连，同时在气缸支柱的两端分别放置第一磁性开关和第二磁性开关，两个磁性开关分别与PLC输入端相连。
[0011]按照技术方案所述的刀库刀套插刀力、拔刀力及工作状态检测系统，其特征在于:所述的气路模块中，空气压缩机出气口与气源处理三联件的进气口相连，气源处理三联件的出气口与三位五通电磁换向阀的进气口相连，三位五通电磁换向阀的两个出气口分别与单向节流阀的进气口相连，单向节流阀的出气口分别与气缸的进气口相连。
[0012]按照技术方案所述的刀库刀套插刀力、拔刀力及工作状态检测系统，其特征在于:所述的数据采集和处理模块中，拉压力传感器输出端与信号调理器输入端相连，信号调理器输出端和第三磁性开关均与数据采集卡输入通道相连，数据采集卡插在工控机的PCI插槽，其中第三磁性开关置于气缸支柱上。
[0013]与现有技术相比本实用新型的有益效果是:
[0014]1、本实用新型为刀库生产厂提供了一种刀套插刀力、拔刀力的检测系统，利于生产厂控制出厂刀套的质量。
[0015]2、本实用新型可以在刀库的不同工作时刻，对同一刀套进行插刀力、拔刀力检测，得到其工作状态，方便对刀套进行调整或更换，使刀套维持在一个正常的工作状态，提高了刀库的可靠性水平。
[0016]3、本实用新型可以连续进行插刀、拔刀动作模拟，得到刀套插刀力、拔刀力随插拔刀次数的变化关系，即刀套的疲劳效应，为刀库生产厂提供了一些数据。
[0017]4、本实用新型的结构、操作均很简单，在插刀、拔刀动作时可以实时绘出所测力数据的曲线，并且插刀、拔刀动作完成后立即得到插刀力和拔刀力，非常直观，提高了检测效率。
[0018]5、本实用新型的机械结构中，刀套仅由两个定位销实现定位和安装，方便刀套的拆卸、安装和更换。特别是需要调整刀套内锁紧弹簧时，反复地对刀套拆卸、调整、安装、检测，使得结构带来的便利更加明显。
【附图说明】
[0019]图1机械结构装配图
[0020]图1-1图1中左侧刀套处的局部放大图
[0021]图1-2图1中右侧传感器处的局部放大图
[0022]图2机械结构的爆炸视图
[0023]图3-1机械结构装配图的等轴测视图1
[0024]图3-2机械结构装配图的等轴测视图2
[0025]图4检测系统结构组成图
[0026]图5控制模块组成框图
[0027]图6气动模块组成框图
[0028]图7数据采集与处理模块组成框图
[0029]图中，I——气缸，2——底座，3——滑动支撑板，4——导轨轴，5——气缸支架，6一一刀柄导向架，7一一传感器安装架，8—一第一连接件，9一一拉压力传感器，10一一第二连接件，11——直线轴承，12——刀柄导向轴，13——夹头压帽，14——筒夹，15——刀柄，16——刀套，17——刀套固定座，18——第三磁性开关，19——左定位销，20——右定位销，21 第一磁性开关，22 第二磁性开关，23 空气压缩机，24 气源处理二联件，25——三位五通电磁换向阀，26——单向节流阀，27——继电器，28——PLC, 29——信号调理器，30 数据米集卡，31 工控机。
【具体实施方式】
[0030]以下结合附图对本实用新型做进一步说明:
[0031]图4为检测系统结构组成图，本检测系统由机械结构模块、控制模块、气路模块、数据采集与处理模块组成；所述的机械结构模块包括底座(2)、滑动支撑板(3)、导轨轴
(4)、气缸支架(5)、刀柄导向架￠)、传感器安装架(7)、第一连接件(8)、第二连接件(10)、直线轴承(11)、刀柄导向轴(12)、夹头压帽(13)、筒夹(14)、刀柄(15)、刀套(16)、刀套固定座(17)。所述的控制模块包括PLC(28)、继电器(27)、三位五通电磁换向阀(25)、第一磁性开关(21)、第二磁性开关(22)。所述的气路模块包括空气压缩机(23)、气源处理三联件(24)、三位五通电磁换向阀(25)、单向节流阀(26)、气缸(I)。所述的数据采集和处理模块包括拉压力传感器(9)、信号调理器(29)、数据采集卡(30)、工控机(31)、第三磁性开关
(18)。
[0032]图1为机械结构装配图，图2为机械结构的爆炸视图，图3-1为机械结构装配图的等轴测视图1，图3-2为机械结构装配图的等轴测视图2。机械结构模块以底座(2)为基准，在底座(2)中部凹槽内安装气缸支架(5)，通过中间两个定位销定位并用四个螺栓将气缸支架(5)与底座(2)固连。气缸(I)的前端面与气缸支架(5)左侧通过四个螺栓固连，气缸(I)伸出端的圆柱凸台与气缸支架(5)的通孔为间隙配合。在底座(2)右端凹槽的左侧安装刀柄导向架(6)，通过中部的定位键来定位并用两个螺栓将刀柄导向架(6)与底座
(2)固连。在