一种机床换刀装置及其控制方法

本发明涉及机床设备，具体涉及一种机床换刀装置及其控制方法。

背景技术：

1、目前机床换刀都是在机床的两侧固定换刀点进行换刀，即机床加工主轴完成本序加工机械换刀时，机床加工主轴需要运动至固定的换刀区域，由机械手对机床加工主轴和刀库进行换刀动作，换刀完成后，机床加工主轴再次运动至加工区域以进行工件加工。

2、对于小行程机床，机床加工主轴运动至换刀点进行换刀，完成换刀所需要的时间相对较短，对加工效率影响较小，对于大行程的车床尤其是大于3米行程机床，机床从加工区域(尤其是加工区域处于距离刀库最远端时)运动至换刀区域进行换刀，然后在运动至加工区域，换刀时间耗时长，对于频繁更换刀具的零件加工效率大幅降低。

3、根据申请号为cn202210523704.1的专利文献提供的一种机床换刀装置、机床以及机床换刀方法，其中机床换刀装置包括：机械手、机械手安装臂、机械手安装座、机械手转动驱动机构、机械手摆动驱动机构以及机械手水平移动驱动机构；机械手安装在机械手安装臂上，机械手安装臂上安装有用于驱动机械手绕水平轴线转动的机械手转动驱动机构，机械手安装臂安装在机械手安装座上，机械手安装座上安装有用于驱动机械手安装臂绕水平轴线摆动的机械手摆动驱动机构，机械手安装座上还安装有用于驱动机械手安装座水平移动以使机械手靠近或远离机床加工主轴的机械手水平移动驱动机构。本发明公开的机床换刀装置，具有结构简单，换刀时间短，能够提高机床加工效率等优点。

4、但是上述专利的解决方式只不过是用换刀机构的移动代替主轴的移动，不管是换刀前或者换刀后都需要等待换刀机构复位，然后主轴再按照预设路径运行，实际上并没有提高效率。

技术实现思路

1、针对上述问题本发明提供了一种机床换刀装置及其控制方法，目的是为了解决上述背景技术中提出的换刀时间耗时长，需要频繁更换刀具的工件加工效率低的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种机床换刀装置，包括大型机床和中央控制器，所述大型机床的两端分别设有换刀机构，多个所述换刀机构的一侧均设于刀具归位机构，多个所述换刀机构和所述刀具归位机构均电信连接所述中央控制器。

3、进一步的，所述换刀机构包括多个换刀主支架，多个所述换刀主支架之间设有移动齿条，所述移动齿条的两侧分别设有滑动导杆，所述移动齿条的中部设有移动机构，多个所述滑动导杆的中部互动连接于所述移动机构的两端，所述移动机构的下部设有换刀伸缩臂，所述移动机构的上方设有圆盘刀库。

4、进一步的，所述移动机构包括移动座，所述移动座的上部设有第一螺纹杆驱动单元，所述第一螺纹杆驱动单元咬合连接所述移动齿条的顶面，所述移动座的下部设有第二螺纹杆驱动单元，所述第二螺纹杆驱动单元咬合连接所述换刀伸缩臂的底面。

5、进一步的，所述换刀伸缩臂包括伸缩臂本体，所述伸缩臂本体的底面开设有伸缩齿条，所述伸缩齿条咬合连接所述移动机构的下部，所述伸缩臂本体的一端设有升降刀座，所述升降刀座的一侧开设有多个换刀位。

6、进一步的，多个所述换刀机构中的所述圆盘刀库分别包括整套刀具。

7、进一步的，所述刀具归位机构包括归位滑道，所述归位滑道的顶面设有归位丝杆，所述归位丝杆的中部螺纹连接刀具归位组件，所述刀具归位组件的一端中部滑动连接于所述归位滑道的中部。

8、进一步的，所述刀具归位组件包括移动丝母，所述移动丝母的下部滑动连接于所述归位滑道的中部，所述移动丝母的下端设有固定轴，所述固定轴的中部转动连接归位摇臂的一端，所述归位摇臂的另一端转动连接归位刀座的一端，所述固定轴的中部通过交叉皮带传动连接所述归位刀座的一端，所述固定轴的下端设有归位舵机，所述归位舵机的执行端设于所述归位摇臂的底面中部。

9、进一步的，所述固定轴通过所述交叉皮带与所述归位刀座的传动比为1：1。

10、上述一种机床换刀装置的控制方法，其中，所述控制方法包括以下步骤：

11、s1，换刀点确定：根据预先设定的主轴运行路径以及刀具的使用型号，分别确定换下原刀具和换上新刀具的具体点位；

12、s2，预先到位：根据步骤s1得到的上下刀具体点位，多个所述换刀机构预先运动到位，等待主轴运动到所述具体点位；

13、s3，主轴到位：根据预先设定的主轴运行路径，主轴自动运行，至所述具体点位后等待所述换刀机构自动上下刀具；

14、s4，自动换刀：对应的所述换刀机构对步骤s3运动到位的主轴进行自动上下刀具；

15、s5，刀具归库：两个所述换刀机构换下的对面刀库的刀具通过所述刀具归位机构回到原本的刀库中。

16、进一步的，所述步骤s2中，通过中央控制器先判定上个刀具主轴运行的终点靠近端的所述换刀机构，就由运行的终点靠近端的所述换刀机构移动至上个刀具主轴运行的终点执行换下原刀具的动作；

17、再判定下一个刀具主轴运行的起点靠近端的所述换刀机构，若是执行换下原刀具一侧的所述换刀机构更靠近，则所述换刀机构出发前从刀库取下新刀具携带到指定位置，先执行换下原刀具的动作，然后立即执行换上新刀具的动作；

18、若是另一侧的所述换刀机构更靠近，则另一侧的所述换刀机构从刀库取下新刀具携带到指定位置，等待主轴移动至新刀具的运行起点，然后执行换上新刀具的动作。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

20、本发明提出一种机床换刀装置，通过两个换刀机构就近、提前就位等待主轴换刀，避免了主轴每次换刀都需要回到换刀位所耗费的时间，大大提高了机床的加工效率。

技术特征：

1.一种机床换刀装置，包括大型机床(1)和中央控制器，其特征在于：所述大型机床(1)的两端分别设有换刀机构(2)，多个所述换刀机构(2)的一侧均设于刀具归位机构(3)，多个所述换刀机构(2)和所述刀具归位机构(3)均电信连接所述中央控制器。

2.根据权利要求1所述的一种机床换刀装置，其特征在于：所述换刀机构(2)包括多个换刀主支架(21)，多个所述换刀主支架(21)之间设有移动齿条(22)，所述移动齿条(22)的两侧分别设有滑动导杆(23)，所述移动齿条(22)的中部设有移动机构(24)，多个所述滑动导杆(23)的中部互动连接于所述移动机构(24)的两端，所述移动机构(24)的下部设有换刀伸缩臂(25)，所述移动机构(24)的上方设有圆盘刀库(26)。

3.根据权利要求2所述的一种机床换刀装置，其特征在于：所述移动机构(24)包括移动座(241)，所述移动座(241)的上部设有第一螺纹杆驱动单元(242)，所述第一螺纹杆驱动单元(242)咬合连接所述移动齿条(22)的顶面，所述移动座(241)的下部设有第二螺纹杆驱动单元(243)，所述第二螺纹杆驱动单元(243)咬合连接所述换刀伸缩臂(25)的底面。

4.根据权利要求2所述的一种机床换刀装置，其特征在于：所述换刀伸缩臂(25)包括伸缩臂本体(251)，所述伸缩臂本体(251)的底面开设有伸缩齿条(252)，所述伸缩齿条(252)咬合连接所述移动机构(24)的下部，所述伸缩臂本体(251)的一端设有升降刀座(253)，所述升降刀座(253)的一侧开设有多个换刀位(254)。

5.根据权利要求2所述的一种机床换刀装置，其特征在于：多个所述换刀机构(2)中的所述圆盘刀库(26)分别包括整套刀具。

6.根据权利要求1所述的一种机床换刀装置，其特征在于：所述刀具归位机构(3)包括归位滑道(31)，所述归位滑道(31)的顶面设有归位丝杆(32)，所述归位丝杆(32)的中部螺纹连接刀具归位组件(33)，所述刀具归位组件(33)的一端中部滑动连接于所述归位滑道(31)的中部。

7.根据权利要求6所述的一种机床换刀装置，其特征在于：所述刀具归位组件(33)包括移动丝母(331)，所述移动丝母(331)的下部滑动连接于所述归位滑道(31)的中部，所述移动丝母(331)的下端设有固定轴(332)，所述固定轴(332)的中部转动连接归位摇臂(333)的一端，所述归位摇臂(333)的另一端转动连接归位刀座(334)的一端，所述固定轴(332)的中部通过交叉皮带(335)传动连接所述归位刀座(334)的一端，所述固定轴(332)的下端设有归位舵机(336)，所述归位舵机(336)的执行端设于所述归位摇臂(333)的底面中部。

8.根据权利要求7所述的一种机床换刀装置，其特征在于：所述固定轴(332)通过所述交叉皮带(335)与所述归位刀座(334)的传动比为1：1。

9.一种机床换刀装置的控制方法，其特征在于：所述控制方法应用如上述权利要求1至8任意一项所述的机床换刀装置实现，所述方法包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种机床换刀装置的控制方法，其特征在于：所述步骤s2中，通过中央控制器先判定上个刀具主轴运行的终点靠近端的所述换刀机构(2)，就由运行的终点靠近端的所述换刀机构(2)移动至上个刀具主轴运行的终点执行换下原刀具的动作；

技术总结
本发明提供了一种机床换刀装置及其控制方法，包括大型机床和中央控制器，所述大型机床的两端分别设有换刀机构，多个所述换刀机构的一侧均设于刀具归位机构，多个所述换刀机构和所述刀具归位机构均电信连接所述中央控制器。本发明提出一种机床换刀装置，通过两个换刀机构就近、提前就位等待主轴换刀避免了主轴每次换刀都需要回到换刀位所耗费的时间，大大提高了机床的加工效率。

技术研发人员：刘升愿,曾珍,王艳苹,曾宪武,裴圣华,陈锋先,李超,吴咪,黄灵灵,邹昌翔
受保护的技术使用者：吉安职业技术学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12