专利名称：一种换刀位置与换刀时间自动调控式数控加工中心的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种数控加工中心，尤其是涉及一种换刀位置与换刀时间自动调控式数控加工中心。
背景技术：
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，无机械手的自动换刀装置是利用刀库与机床主轴之间的相对运动来实现刀具交换的，其刀具交换过程如下:第一步:主轴上刀具放回刀库，其过程如下:工作台右移，移开工件；同时刀库右移到主轴下方；主轴箱放下，刀具放回刀库；主轴箱上升，刀库回转；第二步:刀库中刀具插入主轴，其过程如下:主轴箱下降，刀具插入主轴；主轴箱、主轴和刀具上升；机床工作台左移。实际使用过程中，主轴上刀具放回刀库与刀库中刀具插入主轴这两个动作不能同时进行，因而所需的换刀时间相对较长。另外，由于现如今所采用的无机械手自动换刀装置的换刀位置一般都固定不变，实际进行换刀时，通常都在一个换刀位进行。但实际使用过程中，由于每次换刀时均需要来回移动机床主轴，而被加工工件在不同时刻的加工状态一般均有所调整，并且加工刀具的加工位置在各次换刀时一般也均不相同，因而若换刀位置不变，便存在使用操作不便、换刀所需时间长、费工费时、智能化程度低等多种缺陷和不足。因而，现如今缺少一种电路设计合理、使用操作简便且智能化程度高、使用效果好的换刀位置与换刀时间自动调控式数控加工中心，其不仅能在各次换刀之前自动完成刀库移位过程，并且能根据预先设定的换刀位置与换刀时间自动进行多次换刀，较大程度上减少了换刀时间。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种换刀位置与换刀时间自动调控式数控加工中心，其设计合理、使用操作简便且智能化程度高、使用效果好，不仅能根据预先设定的换刀位置且换刀时间自动进行多次换刀，而且能在各次换刀之前自动完成刀库移位过程。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种换刀位置与换刀时间自动调控式数控加工中心，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以及分别对所述刀库进行相应控制的换刀位置调整装置和定时控制系统；所述换刀位置调整装置包括换刀位置调整控制器、带动所述刀库进行移动的可移动式安装座、带动所述刀库进行360°旋转的电动旋转机构、对所述刀库的多个换刀位置进行设定的换刀位置设定单元、用于输入可移动式安装座在多个所述换刀位置之间移动路线的移动路线输入单元、对可移动式安装座的移动位置进行实时检测的位置检测单元、对当前状态下已完成的换刀次数进行自动统计的计数器、用于输入当前所加工工件型号的工件型号输入单元以及分别与换刀位置调整控制器相接的显示单元和时钟电路，所述电动旋转机构与所述刀库之间通过传动机构进行传动连接；所述可移动式安装座和电动旋转机构均由换刀位置调整控制器进行控制，且二者均与换刀位置调整控制器相接；所述换刀位置设定单元、移动路线输入单元、位置检测单元和工件型号输入单元均与所述换刀位置调整控制器相接；所述可移动式安装座上设置有供所述刀库安装的电动升降架，所述刀库安装在电动升降架上；所述定时控制系统包括定时控制器、用于输入当前所加工工件的起始换刀时间与前后相邻两次换刀之间间隔时间的换刀时间输入单元、用于输入可移动式安装座的移动速度的左右移动速度输入单元、用于输入电动升降架的升降速度的升降速度输入单元、用于设定换刀时间与被控制刀库启动移位时间之间时间差的时间差设定单元以及分别与定时控制器相接的计时器和数据存储单元，所述可移动式安装座和电动升降架均由定时控制器进行控制且二者均与定时控制器相接；所述换刀时间输入单元、左右移动速度输入单元、升降速度输入单元和时间差设定单元均与定时控制器相接；所述定时控制器与换刀位置调整控制器相接；所述定时控制器和换刀位置调整控制器均与控制系统相接。上述一种换刀位置与换刀时间自动调控式数控加工中心，其特征是:还包括对所述刀库的移动位置进行实时检测的位置检测单元，所述位置检测单元均与定时控制器和换刀位置调整控制器相接；所述定时控制系统还包括对所述刀库的升降高度进行实时检测的高度检测单元，所述高度检测单元与定时控制器相接。上述一种换刀位置与换刀时间自动调控式数控加工中心，其特征是:所述刀库为盘式刀库，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。上述一种换刀位置与换刀时间自动调控式数控加工中心，其特征是:还包括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，所述刀具型号输入单元与换刀位置调整控制器相接。本实用新型与现有技术相比具有以下优点:1、设计合理、成本低且安装布设方便。2、电路简单且接线方便。3、使用操作简单、智能化程度高且显示效果直观。4、使用效果好、实现方便且实用价值高，不仅能根据预先设定的换刀位置且换刀时间自动进行多次换刀，而且能在各次换刀之前自动完成刀库移位过程，较大程度上提高了数控加工中心的加工效率。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。综上所述，本实用新型设计合理、使用操作简便且智能化程度高、使用效果好，不仅能根据预先设定的换刀位置且换刀时间自动进行多次换刀，而且能在各次换刀之前自动完成刀库移位过程。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本实用新型的电路原理框图。图2为本实用新型所采用定时控制系统的电路原理框图。附图标记说明:1一伺服驱动装置；2—控制系统； 3—换刀位置调整装置；3-1—换刀位置调整控制器；3-2一可移动式安装座； 3_3—电动旋转机构；3-4一换刀位置 设定单兀；3-5—移动路线输入单兀；3-6一位置检测单兀；3-7—计数器； 3-8—显不单兀；3-9—时钟电路；3-10—电动升降架；3~12一工件型号输入单兀；4一定时控制系统；4-1 一定时控制器；4-2—换刀时间输入单兀；4-3—左右移动速度输入单元；4-4一升降速度输入单元；4-5—时间差设定单元；4-6—计时器；4-7—数据存储单元；4-8一闻度检测单兀； 5—位置检测单兀； 6—盘式刀库；7—刀具型号输入单元。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实用新型包括机床本体、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以及分别对所述刀库进行相应控制的换刀位置调整装置3和定时控制系统4。所述换刀位置调整装置3包括换刀位置调整控制器3-1、带动所述刀库进行移动的可移动式安装座3-2、带动所述刀库进行360°旋转的电动旋转机构3-3、对所述刀库的多个换刀位置进行设定的换刀位置设定单元3-4、用于输入可移动式安装座3-2在多个所述换刀位置之间移动路线的移动路线输入单元3-5、对可移动式安装座3-2的移动位置进行实时检测的位置检测单元3-6、对当前状态下已完成的换刀次数进行自动统计的计数器
3-7、用于输入当前所加工工件型号的工件型号输入单元3-12以及分别与换刀位置调整控制器3-1相接的显示单元3-8和时钟电路3-9，所述电动旋转机构3-3与所述刀库之间通过传动机构进行传动连接。所述可移动式安装座3-2和电动旋转机构3-3均由换刀位置调整控制器3-1进行控制，且二者均与换刀位置调整控制器3-1相接。所述换刀位置设定单元
3-4、移动路线输入单元3-5、位置检测单元3-6和工件型号输入单元3-12均与所述换刀位置调整控制器3-1相接。所述可移动式安装座3-2上设置有供所述刀库安装的电动升降架3-10，所述刀库安装在电动升降架3-10上。所述定时控制系统4包括定时控制器4-1、用于输入当前所加工工件的起始换刀时间与前后相邻两次换刀之间间隔时间的换刀时间输入单元4-2、用于输入可移动式安装座3-2的移动速度的左右移动速度输入单元4-3、用于输入电动升降架3-10的升降速度的升降速度输入单元4-4、用于设定换刀时间与被控制刀库启动移位时间之间时间差的时间差设定单元4-5以及分别与定时控制器4-1相接的计时器4-6和数据存储单元4-7，所述可移动式安装座3-2和电动升降架3-10均由定时控制器3-1进行控制且二者均与定时控制器3-1相接。所述换刀时间输入单元4-2、左右移动速度输入单元4-3、升降速度输入单元
4-4和时间差设定单元4-5均与定时控制器4-1相接。所述定时控制器4-1与换刀位置调整控制器3-1相接。所述定时控制器4-1和换刀位置调整控制器3-1均与控制系统2相接。本实施例中，本实用新型还包括对所述刀库的移动位置进行实时检测的位置检测单元5，所述位置检测单元5均与定时控制器4-1和换刀位置调整控制器3-1相接。所述定时控制系统4还包括对所述刀库的升降高度进行实时检测的高度检测单元4-8，所述高度检测单元4-8与定时控制器4-1相接。本实施例中，所述刀库为盘式刀库6，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。同时，本实用新型还包括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7，所述刀具型号输入单元7与换刀位置调整控制器3-1相接。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型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，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1.一种换刀位置与换刀时间自动调控式数控加工中心，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以及分别对所述刀库进行相应控制的换刀位置调整装置(3)和定时控制系统(4)； 所述换刀位置调整装置(3)包括换刀位置调整控制器(3-1)、带动所述刀库进行移动的可移动式安装座(3-2)、带动所述刀库进行360°旋转的电动旋转机构(3-3)、对所述刀库的多个换刀位置进行设定的换刀位置设定单元(3-4)、用于输入可移动式安装座(3-2)在多个所述换刀位置之间移动路线的移动路线输入单元(3-5)、对可移动式安装座(3-2)的移动位置进行实时检测的位置检测单元(3-6)、对当前状态下已完成的换刀次数进行自动统计的计数器(3-7)、用于输入当前所加工工件型号的工件型号输入单元(3-12)以及分别与换刀位置调整控制器(3-1)相接的显示单元(3-8)和时钟电路(3-9)，所述电动旋转机构(3-3)与所述刀库之间通过传动机构进行传动连接；所述可移动式安装座(3-2)和电动旋转机构(3-3)均由换刀位置调整控制器(3-1)进行控制，且二者均与换刀位置调整控制器(3-1)相接；所述换刀位置设定单元(3-4)、移动路线输入单元(3-5)、位置检测单元(3-6)和工件型号输入单元(3-12)均与所述换刀位置调整控制器(3-1)相接； 所述可移动式安装座(3-2)上设置有供所述刀库安装的电动升降架(3-10)，所述刀库安装在电动升降架(3-10)上； 所述定时控制系统(4)包括定时控制器(4-1)、用于输入当前所加工工件的起始换刀时间与前后相邻两次换刀之间间隔时间的换刀时间输入单元(4-2)、用于输入可移动式安装座(3-2)的移动速度的左右移动速度输入单元(4-3)、用于输入电动升降架(3-10)的升降速度的升降速度输入单元(4-4)、用于设定换刀时间与被控制刀库启动移位时间之间时间差的时间差设定单元(4-5)以及分别与定时控制器(4-1)相接的计时器(4-6)和数据存储单元(4-7)，所述可移动 式安装座(3-2)和电动升降架(3-10)均由定时控制器(3-1)进行控制且二者均与定时控制器(3-1)相接；所述换刀时间输入单元(4-2)、左右移动速度输入单元(4-3)、升降速度输入单元(4-4)和时间差设定单元(4-5)均与定时控制器(4-1)相接； 所述定时控制器(4-1)与换刀位置调整控制器(3-1)相接； 所述定时控制器(4-1)和换刀位置调整控制器(3-1)均与控制系统(2)相接。
2.按照权利要求1所述的一种换刀位置与换刀时间自动调控式数控加工中心，其特征在于:还包括对所述刀库的移动位置进行实时检测的位置检测单元(5)，所述位置检测单元(5)均与定时控制器(4-1)和换刀位置调整控制器(3-1)相接；所述定时控制系统(4)还包括对所述刀库的升降高度进行实时检测的高度检测单元(4-8)，所述高度检测单元(4-8)与定时控制器(4-1)相接。
3.按照权利要求1或2所述的一种换刀位置与换刀时间自动调控式数控加工中心，其特征在于:所述刀库为盘式刀库(6)，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。
4.按照权利要求3所述的一种换刀位置与换刀时间自动调控式数控加工中心，其特征在于:还包括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(7)，所述刀具型号输入单元( 7)与换刀位置调整控制器(3-1)相接。
专利摘要本实用新型公开了一种换刀位置与换刀时间自动调控式数控加工中心，包括机床本体和自动换刀系统，自动换刀系统包括刀库以及对刀库进行控制的换刀位置调整装置和定时控制系统；换刀位置调整装置包括换刀位置调整控制器、可移动式安装座、电动旋转机构、换刀位置设定单元、移动路线输入单元、位置检测单元、计数器、工件型号输入单元和时钟电路；定时控制系统包括定时控制器、换刀时间输入单元、左右移动速度输入单元、升降速度输入单元、时间差设定单元以及计时器和数据存储单元。本实用新型设计合理、操作简便且智能化程度高、使用效果好，不仅能根据预先设定的换刀位置且换刀时间自动进行多次换刀，且能在各次换刀之前自动完成刀库移位过程。
文档编号B23Q3/16GK202943466SQ20122059187
公开日2013年5月22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