一种基于自动操作臂的数控加工中心的制作方法

一种基于自动操作臂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自动操作臂的数控加工中心，包括机床本体、自动换刀系统、伺服驱动装置以及控制系统，自动换刀系统包括刀库、刀库旋转驱动机构、刀库控制器、位于刀库与机床主轴之间中部的安装支座、通过轴承安装在安装支座上的旋转轴、对称安装在旋转轴上的两个操作臂和对两个操作臂进行控制的操作臂控制装置；两个换刀臂分别为操作臂一和操作臂二；前臂一的前端部设置有用于更换刀具的刀具更换结构一，且前臂二的前端部设置有用于更换刀具的刀具更换结构二；刀库控制器和操作臂控制器装置与控制系统相接。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，动作灵活且换刀速度快，控制简易，加工效率高。
【专利说明】—种基于自动操作臂的数控加工中心
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种全方位数控加工中心，尤其是涉及一种基于自动操作臂的数控加工中心。
【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机械手的自动换刀装置和无机械手的自动换刀装置，其中，带机械手的自动换刀装置采用机械手进行换刀。现如今所采用的机械手主要包括钩式、抱手、叉手、伸缩手等，实际使用过程中，由于现有机械手均不同程度地存在动作不灵活、换刀速度较慢、智能化程度低等多种缺陷和不足，因而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，提供一种基于自动操作臂的数控加工中心，其设计合理、使用操作简便且智能化程度高、使用效果好，动作灵活且换刀速度快，控制简易，加工效率高。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种基于自动操作臂的数控加工中心，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刀库、带动所述刀库进行水平旋转的刀库旋转驱动机构、对刀库旋转驱动机构进行控制的刀库控制器、位于所述刀库与所述机床主轴之间中部的安装支座、通过轴承安装在所述安装支座上的旋转轴、对称安装在旋转轴上的两个操作臂和对两个所述操作臂进行控制的操作臂控制装置，所述旋转轴由电动机进行驱动，且旋转轴与电动机的动力输出轴之间通过传动机构进行传动连接；两个所述换刀臂分别为操作臂一和操作臂二；所述操作臂一包括后臂一和在液压缸一的带动下能竖直面上进行上下摆动的前臂一，所述后臂一与前臂一之间以铰接方式进行连接，所述液压缸一的缸体后部固定在后臂一且其液压伸缩杆前端部固定在前臂一上；所述操作臂二包括后臂二和在液压缸二的带动下能竖直面上进行上下摆动的前臂二，所述后臂二与前臂二之间以铰接方式进行连接，所述液压缸二的缸体后部固定在后臂二且其液压伸缩杆前端部固定在前臂二上；所述液压缸一和液压缸二分别通过液压管路一和液压管路二与液压油箱相接，所述液压管路一上安装有换向阀一和电比例控制阀一，所述液压管路二上安装有换向阀二和电比例控制阀二 ；所述操作臂控制装置包括操作臂控制器，所述电动机、换向阀一、电比例控制阀一、换向阀二和电比例控制阀二均由操作臂控制器进行控制；所述前臂一的前端部设置有用于更换刀具的刀具更换结构一，且前臂二的前端部设置有用于更换刀具的刀具更换结构二 ；所述刀库控制器和操作臂控制器均与控制系统相接；所述机床本体上设置有带动所述安装支座进行上下升降的电动升降台，所述安装支座安装在电动升降台上，所述电动升降台由操作臂控制器进行控制且其与操作臂控制器相接。
[0005]上述一种基于自动操作臂的数控加工中心，其特征是:所述操作臂控制装置还包括对旋转轴的旋转角度进行实时检测的旋转角度检测单元、对所述刀具更换结构一的高度进行实时检测的高度检测单元一和对所述刀具更换结构二的高度进行实时检测的高度检测单元二，所述旋转角度检测单元、高度检测单元一和高度检测单元二均与操作臂控制器相接。
[0006]上述一种基于自动操作臂的数控加工中心，其特征是:所述刀具更换结构一为换刀钩或换刀叉，且所述刀具更换结构一相应为换刀钩或换刀叉。
[0007]上述一种基于自动操作臂的数控加工中心，其特征是:所述操作臂控制装置还包括与操作臂控制器相接的参数设置单元。
[0008]上述一种基于自动操作臂的数控加工中心，其特征是:所述操作臂控制装置还包括对旋转轴的旋转速度进行检测的旋转速度检测单元和对旋转轴的旋转方向进行检测的旋转方向检测单元， 所述旋转速度检测单元和旋转方向检测单元均与操作臂控制器相接。
[0009]本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0010]1、设计合理、成本低且安装布设方便。
[0011]2、电路简单且接线方便。
[0012]3、使用操作简单且智能化程度高。
[0013]4、使用效果好、实现方便且实用价值高，两个操作臂的动作灵活，换刀速度快，两个操作臂的安装高度可调，数控机床的加工效率高。
[0014]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。
[0015]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，动作灵活且换刀速度快，控制简易，加工效率高。
[0016]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】
[0017]图1为本发明的电路原理框图。
[0018]附图标记说明:
[0019]I一伺服驱动装置；2—控制系统；3—旋转轴；
[0020]3-15—换向阀一；3-16—电比例控制阀一；
[0021]3-25—换向阀二；3-26—电比例控制阀二；
[0022]4一刀库旋转驱动机构；5—刀库控制器； 6—操作臂控制装置；
[0023]6-1—操作臂控制器； 6-2—旋转角度检测单元；[0024]6-3—高度检测单元一 ；6-4—高度检测单元二 ；6_5—参数设置单元；
[0025]6-6—旋转速度检测单元；
[0026]6-7—旋转方向检测单元；7—电动机；
[0027]8 —电动升降台。
【具体实施方式】
[0028]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刀库、带动所述刀库进行水平旋转的刀库旋转驱动机构4、对刀库旋转驱动机构4进行控制的刀库控制器5、位于所述刀库与所述机床主轴之间中部的安装支座、通过轴承安装在所述安装支座上的旋转轴3、对称安装在旋转轴3上的两个操作臂和对两个所述操作臂进行控制的操作臂控制装置6，所述旋转轴3由电动机7进行驱动，且旋转轴3与电动机7的动力输出轴之间通过传动机构进行传动连接；两个所述换刀臂分别为操作臂一和操作臂二 ；所述操作臂一包括后臂一和在液压缸一的带动下能竖直面上进行上下摆动的前臂一，所述后臂一与前臂一之间以铰接方式进行连接，所述液压缸一的缸体后部固定在后臂一且其液压伸缩杆前端部固定在前臂一上；所述操作臂二包括后臂二和在液压缸二的带动下能竖直面上进行上下摆动的前臂二，所述后臂二与前臂二之间以铰接方式进行连接，所述液压缸二的缸体后部固定在后臂二且其液压伸缩杆前端部固定在前臂二上。所述液压缸一和液压缸二分别通过液压管路一和液压管路二与液压油箱相接，所述液压管路一上安装有换向阀一 3-15和电比例控制阀一 3-16，所述液压管路二上安装有换向阀二 3-25和电比例控制阀二 3-26。所述操作臂控制装置6包括操作臂控制器6-1,所述电动机7、换向阀一 3-15、电比例控制阀一 3-16、换向阀二 3_25和电比例控制阀二 3-26均由操作臂控制器6-1进行控制。所述前臂一的前端部设置有用于更换刀具的刀具更换结构一，且前臂二的前端部设置有用于更换刀具的刀具更换结构二。所述刀库控制器5和操作臂控制器6-1均与控制系统2相接。所述机床本体上设置有带动所述安装支座进行上下升降的电动升降台8，所述安装支座安装在电动升降台8上，所述电动升降台8由操作臂控制器6-1进行控制且其与操作臂控制器6-1相接。
[0029]本实施例中，所述操作臂控制装置6还包括对旋转轴3的旋转角度进行实时检测的旋转角度检测单元6-2、对所述刀具更换结构一的高度进行实时检测的高度检测单元一6-3和对所述刀具更换结构二的高度进行实时检测的高度检测单元二 6-4，所述旋转角度检测单元6-2、高度检测单元一 6-3和高度检测单元二 6-4均与操作臂控制器6-1相接。
[0030]本实施例中，所述刀具更换结构一为换刀钩或换刀叉，且所述刀具更换结构一相应为换刀钩或换刀叉。
[0031]同时，所述操作臂控制装置6还包括与操作臂控制器6-1相接的参数设置单元6-5。
[0032]本实施例中，所述操作臂控制装置6还包括对旋转轴3的旋转速度进行检测的旋转速度检测单元6-6和对旋转轴3的旋转方向进行检测的旋转方向检测单元6-7，所述旋转速度检测单元6-6和旋转方向检测单元6-7均与操作臂控制器6-1相接。[0033]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】
1.一种基于自动操作臂的数控加工中心，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刀库、带动所述刀库进行水平旋转的刀库旋转驱动机构(4)、对刀库旋转驱动机构(4)进行控制的刀库控制器(5)、位于所述刀库与所述机床主轴之间中部的安装支座、通过轴承安装在所述安装支座上的旋转轴(3)、对称安装在旋转轴(3)上的两个操作臂和对两个所述操作臂进行控制的操作臂控制装置(6)，所述旋转轴(3)由电动机(7)进行驱动，且旋转轴(3)与电动机(7)的动力输出轴之间通过传动机构进行传动连接；两个所述换刀臂分别为操作臂一和操作臂二；所述操作臂一包括后臂一和在液压缸一的带动下能竖直面上进行上下摆动的前臂一，所述后臂一与前臂一之间以铰接方式进行连接，所述液压缸一的缸体后部固定在后臂一且其液压伸缩杆前端部固定在前臂一上；所述操作臂二包括后臂二和在液压缸二的带动下能竖直面上进行上下摆动的前臂二，所述后臂二与前臂二之间以铰接方式进行连接，所述液压缸二的缸体后部固定在后臂二且其液压伸缩杆前端部固定在前臂二上；所述液压缸一和液压缸二分别通过液压管路一和液压管路二与液压油箱相接，所述液压管路一上安装有换向阀一(3-15)和电比例控制阀一(3-16)，所述液压管路二上安装有换向阀二(3-25)和电比例控制阀二(3-26);所述操作臂控制装置(6)包括操作臂控制器(6-1)，所述电动机(7)、换向阀一(3-15)、电比例控制阀一(3-16)、换向阀二( 3-25)和电比例控制阀二(3-26)均由操作臂控制器(6-1)进行控制；所述前臂一的前端部设置有用于更换刀具的刀具更换结构一，且前臂二的前端部设置有用于更换刀具的刀具更换结构二；所述刀库控制器(5)和操作臂控制器(6-1)均与控制系统(2)相接；所述机床本体上设置有带动所述安装支座进行上下升降的电动升降台(8)，所述安装支座安装在电动升降台(8)上，所述电动升降台(8)由操作臂控制器(6-1)进行控制且其与操作臂控制器(6-1)相接。
2.按照权利要求1所述的一种基于自动操作臂的数控加工中心，其特征在于:所述操作臂控制装置(6)还包括对旋转轴(3)的旋转角度进行实时检测的旋转角度检测单元(6-2)、对所述刀具更换结构一的高度进行实时检测的高度检测单元一(6-3)和对所述刀具更换结构二的高度进行实时检测的高度检测单元二(6-4)，所述旋转角度检测单元(6-2)、高度检测单元一(6-3)和高度检测单元二(6-4)均与操作臂控制器(6-1)相接。
3.按照权利要求1或2所述的一种基于自动操作臂的数控加工中心，其特征在于:所述刀具更换结构一为换刀钩或换刀叉，且所述刀具更换结构一相应为换刀钩或换刀叉。
4.按照权利要求1或2所述的一种基于自动操作臂的数控加工中心，其特征在于:所述操作臂控制装置(6)还包括与操作臂控制器(6-1)相接的参数设置单元(6-5)。
5.按照权利要求1或2所述的一种基于自动操作臂的数控加工中心，其特征在于:所述操作臂控制装置(6)还包括对旋转轴(3)的旋转速度进行检测的旋转速度检测单元(6-6 )和对旋转轴(3 )的旋转方向进行检测的旋转方向检测单元(6-7 )，所述旋转速度检测单元(6-6)和旋转方向检测单元(6-7)均与操作臂控制器(6-1)相接。
【文档编号】B23Q3/16GK103801967SQ201210448352
【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