一种用于铣床的换刀模具装置及设计方法与流程

本发明属于在铣床辅助装置，尤其涉及一种用于铣床的换刀模具装置。

背景技术：

1、铣床主要指用铣刀对工件多种表面进行加工的机床，通常铣刀以旋转运动为主运动,工件和铣刀的移动为进给运动,它可以加工平面、沟槽,也可以加工各种曲面、齿轮，铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外,还能加工比较复杂的型面,效率较创床高,在机械制造和修理部门得到广泛应用,在铣床的使用中需要对铣刀进行定期的更换。在现有的铣床工艺中，刀具的更换操作通常需要手动进行，这不仅费时费力，还容易引发操作风险。因此需要一款提高铣床操作效率和安全性的自动化换刀摸具装置。

2、现有铣床工艺中存在的缺陷：

3、1）手动更换刀具：传统铣床多数需要操作员手动更换刀具，这一过程不仅耗时，还需要专业技能，否则易发生误操作。

4、2）操作风险：手动更换刀具有一定的安全风险，比如刀具安装不当可能会导致刀具断裂，或者工人可能会在更换过程中受伤。

5、3）停机时间：手动更换刀具意味着机床在这段时间里不能进行生产活动，这降低了整体的生产效率。

6、4）不一致的质量：手动更换可能会因操作员的技能差异导致不一致的刀具安装，影响加工质量。

7、5）刀具管理复杂：在大规模生产中，手动管理多种刀具很容易出错或引发混乱，从而影响生产进度。

8、急需解决的技术问题：

9、1）自动换刀机制：需要开发一种自动化的刀具更换系统，能快速且准确地完成刀具更换。

10、2）安全性问题：自动换刀系统需要具备足够的安全措施，以防止在更换过程中发生任何意外或损坏。

11、3）与现有系统的兼容性：新的自动换刀装置需要能与现有的铣床系统无缝集成，或者至少需要能简单地进行改装。

12、4）智能监控和预警：更先进的解决方案可能会包括刀具使用状况的实时监控，以预测何时需要更换刀具，从而进一步提高效率。

13、5）成本效益：任何新的自动换刀系统都需要考虑成本问题，以确保其经济可行性。

14、6）用户友好性：自动换刀装置的操作界面应直观易用，以便操作员能快速掌握其使用方法。

15、通过解决上述技术问题，自动换刀装置有望大大提高铣床操作的效率和安全性，同时也能提高生产质量和可靠性。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于铣床的换刀模具装置的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2、1. 设计装置框架：根据铣床的接口设计装置框架的结构和尺寸，确保装置框架能够稳定地连接铣床。

3、2. 安装内部传感器：在装置框架内部安装内部传感器，用于管理整个换刀过程，包括工具的识别、抓取和释放。

4、3. 制作精密导轨系统：根据工具库的尺寸和工具的种类，制作精密导轨系统，用于自动识别工具库中的工具，确保抓取的准确性。

5、4. 安装控制单元：在装置框架内安装控制单元，用于管理整个换刀过程，包括接收内部传感器的信号、控制伺服电机和自动夹头。

6、5. 制作自动夹头：根据工具的尺寸和形状，制作自动夹头，用于工具的抓取与释放，确保抓取的稳定性和释放的准确性。

7、6. 安装伺服电机：选择合适的伺服电机，并安装在装置框架内，为自动夹头提供精确的动力控制，确保抓取和释放的准确性和稳定性。

8、7. 测试和调整：对整个换刀模具装置进行测试和调整，确保各部件工作正常，能够实现准确的工具识别、抓取和释放操作。

9、8. 连接铣床：将装置框架连接到铣床，进行实际操作测试，确保换刀模具装置能够与铣床稳定连接，并能够实现准确的换刀操作。

10、通过以上步骤，可以构建一套用于铣床的换刀模具装置，提高铣床的换刀效率和精度，降低换刀成本和时间。

11、本发明的目的在于提供一种用于铣床的换刀模具装置的智能化设计方法，其特征在于，采用自动化和智能化技术，对每个步骤进行自动化处理和优化，以提高生产效率和精度，降低生产成本和误差。具体包括以下步骤：

12、1. 设计阶段：利用先进的计算机辅助设计软件进行装置框架的结构和尺寸设计，同时采用人工智能技术进行设计优化，确保装置框架的稳定性和适用性。

13、2. 制作阶段：采用3d打印或其他智能制造技术，根据设计要求自动化制作装置框架，确保装置框架的精度和质量。

14、3. 安装阶段：利用自动化设备将装置框架安装到铣床上，通过机器人技术和自动化设备实现装置框架的自动化安装和固定，提高安装效率和精度。

15、4. 制作精密导轨系统阶段：采用自动化设备和传感器技术，根据工具库的尺寸和工具的种类，自动化制作精密导轨系统，确保抓取的准确性和稳定性。

16、5. 安装控制单元阶段：利用自动化设备将控制单元安装到装置框架内，通过自动化设备实现控制单元的自动化调试和优化，提高生产效率和精度。

17、6. 制作自动夹头阶段：采用自动化设备和传感器技术，根据工具的尺寸和形状，自动化制作自动夹头，确保抓取和释放的准确性和稳定性。

18、7. 安装伺服电机阶段：采用自动化设备将伺服电机安装到装置框架内，通过自动化设备实现伺服电机的自动化调试和优化，提高生产效率和精度。

19、8. 测试和调整阶段：利用自动化测试和评估技术，对整个换刀模具装置进行自动化测试和评估，通过机器视觉技术和深度学习技术，自动化检测和评估工具识别、抓取和释放操作的准确性和稳定性，及时发现和解决问题，提高产品质量和一致性。

20、9. 连接铣床阶段：利用自动化设备将装置框架连接到铣床上，通过自动化设备实现装置框架与铣床的自动化对接和调试，提高生产效率和精度。

21、通过以上智能化步骤，可以构建一套用于铣床的换刀模具装置，实现自动化和智能化的换刀操作，提高生产效率和精度，降低生产成本和误差，为后续的生产提供可靠的技术支持和保障。

22、本发明的目的在于提供一种用于铣床的换刀模具装置的智能化设计方法中每个步骤的信号数据处理过程如下：

23、1. 设计阶段：采用cad设计软件进行装置框架的结构和尺寸设计，同时将设计数据输入到人工智能算法中，进行设计优化，输出优化后的设计数据。

24、2. 制作阶段：将设计数据输入到3d打印或其他智能制造设备中，自动化制作装置框架，同时通过传感器采集装置框架的制作过程数据，对数据进行分析和评估，确保装置框架的精度和质量。

25、3. 安装阶段：通过自动化设备和机器人技术，将装置框架自动安装到铣床上，同时通过传感器采集装置框架的安装过程数据，对数据进行分析和评估，确保装置框架的安装精度和稳定性。

26、4. 制作精密导轨系统阶段：将设计数据输入到自动化设备和传感器技术中，自动化制作精密导轨系统，同时通过传感器采集精密导轨系统的制作过程数据，对数据进行分析和评估，确保抓取的准确性和稳定性。

27、5. 安装控制单元阶段：通过自动化设备将控制单元安装到装置框架内，同时通过传感器采集控制单元的安装过程数据，对数据进行分析和评估，确保控制单元的安装精度和稳定性。

28、6. 制作自动夹头阶段：将设计数据输入到自动化设备和传感器技术中，自动化制作自动夹头，同时通过传感器采集自动夹头的制作过程数据，对数据进行分析和评估，确保抓取和释放的准确性和稳定性。

29、7. 安装伺服电机阶段：通过自动化设备将伺服电机安装到装置框架内，同时通过传感器采集伺服电机的安装过程数据，对数据进行分析和评估，确保伺服电机的安装精度和稳定性。

30、8. 测试和调整阶段：将测试数据输入到自动化测试和评估算法中，自动化评估整个换刀模具装置的性能和精度，同时通过传感器采集测试过程数据，对数据进行分析和评估，确保装置的稳定性和可靠性。

31、9. 连接铣床阶段：通过自动化设备将装置框架连接到铣床上，同时通过传感器采集装置框架与铣床的连接过程数据，对数据进行分析和评估，确保装置框架与铣床的连接精度和稳定性。

32、通过以上信号数据处理过程，可以实现对每个步骤的精确控制和评估，提高生产效率和精度，降低生产成本和误差，为后续的生产提供可靠的技术支持和保障。

33、针对用于铣床的换刀模具装置的智能化设计方法，可以构建以下系统模块：

34、1. 设计模块：采用cad设计软件进行装置框架的结构和尺寸设计，同时将设计数据输入到人工智能算法中，进行设计优化，输出优化后的设计数据。该模块包括设计界面、图形建模功能、参数设置功能、设计优化功能。

35、2. 制作模块：将设计数据输入到3d打印或其他智能制造设备中，自动化制作装置框架，同时通过传感器采集装置框架的制作过程数据，对数据进行分析和评估，确保装置框架的精度和质量。该模块包括制造设备接口、数据输入输出功能、制造过程监控功能、质量评估功能等。

36、3. 安装模块：通过自动化设备和机器人技术，将装置框架自动安装到铣床上，同时通过传感器采集装置框架的安装过程数据，对数据进行分析和评估，确保装置框架的安装精度和稳定性。该模块包括自动化设备接口、机器人控制功能、安装过程监控功能、安装精度评估功能等。

37、4. 精密导轨系统制作模块：将设计数据输入到自动化设备和传感器技术中，自动化制作精密导轨系统，同时通过传感器采集精密导轨系统的制作过程数据，对数据进行分析和评估，确保抓取的准确性和稳定性。该模块包括自动化设备接口、数据输入输出功能、制作过程监控功能、质量评估功能等。

38、5. 控制单元安装模块：通过自动化设备将控制单元安装到装置框架内，同时通过传感器采集控制单元的安装过程数据，对数据进行分析和评估，确保控制单元的安装精度和稳定性。该模块包括自动化设备接口、数据输入输出功能、安装过程监控功能、安装精度评估功能等。

39、6. 自动夹头制作模块：将设计数据输入到自动化设备和传感器技术中，自动化制作自动夹头，同时通过传感器采集自动夹头的制作过程数据，对数据进行分析和评估，确保抓取和释放的准确性和稳定性。该模块包括自动化设备接口、数据输入输出功能、制作过程监控功能、质量评估功能等。

40、7. 伺服电机安装模块：通过自动化设备将伺服电机安装到装置框架内，同时通过传感器采集伺服电机的安装过程数据，对数据进行分析和评估，确保伺服电机的安装精度和稳定性。该模块包括自动化设备接口、数据输入输出功能、安装过程监控功能、安装精度评估功能等。

41、8. 测试评估模块：将测试数据输入到自动化测试和评估算法中，自动化评估整个换刀模具装置的性能和精度，同时通过传感器采集测试过程数据，对数据进行分析和评估，确保装置的稳定性和可靠性。该模块包括测试设备接口、数据输入输出功能、测试过程监控功能、性能评估功能等。

42、9. 连接铣床模块：通过自动化设备将装置框架连接到铣床上，同时通过传感器采集装置框架与铣床的连接过程数据，对数据进行分析和评估，确保装置框架与铣床的连接精度和稳定性。该模块包括自动化设备接口、数据输入输出功能、连接过程监控功能、连接精度评估功能等。

43、以上系统模块可以集成在一个智能化构建系统中，通过统一的界面进行操作和控制，实现整个换刀模具装置的智能化构建。

44、本发明的目的在于提供一种用于铣床的换刀模具装置，所述换刀模具装置包括装置框架、若干个自动夹头、伺服电机、精密导轨系统、内置传感器、控制单元；

45、所诉装置框架用于连接铣床；装置框架内安装有内部传感器、精密导轨系统、控制单元；

46、所诉内部传感器用于管理整个换刀过程；

47、所诉精密导轨系统用于自动识别工具库中的工具；

48、所诉控制单元用于管理整个换刀过程；

49、所诉自动夹头用于工具的抓取与释放；

50、所诉伺服电机用于为自动夹头提供精确的动力控制。

51、进一步，所诉精密导轨系统采用高质量的材料制造，并配备了滚珠轴承，以减小摩擦并保持动作的稳定性。

52、进一步，所诉控制单元接收传感器的数据，并控制伺服电机的动作，从而实现工具的抓取、释放和定位。此外，控制单元还与铣床的主控制系统连接，实现装置与铣床的协同操作。

53、进一步，所诉伺服电机控制自动夹头的抓取为一对多控制，每个夹头均连接到一个伺服电机。

54、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

55、第一、本发明通过自动夹头、伺服电机、精密导轨系统和内置传感器的结合，实现了快速、精确、安全的换刀操作。该装置在铣床工艺中具有广阔的应用前景，能够提高工作效率和操作安全性。

56、本发明利用自动化的换刀过程消除了手动操作的繁琐，大大提高了换刀效率；利用伺服电机和精密导轨系统确保了换刀动作的精确性，减少了操作误差；通过自动化操作减少了操作人员的风险，降低了操作事故的可能性；同时内置传感器消除了手动选择工具的需要，降低了操作复杂度。

57、第二，作为本发明的权利要求的创造性辅助证据，还体现在以下几个重要方面：

58、（1） 本发明的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：

59、本发明在实际生产中有效减少了换刀时间，大大提高了生产效率，同时降低了操作难度，提升了员工工作效率。

60、（2）本发明的技术方案填补了国内外业内技术空白：

61、本发明的技术方案通过自动夹头、伺服电机、精密导轨系统和内置传感器的结合，实现了快速、精确、安全的换刀操作。

62、第三，在设计装置框架阶段，通过采用特殊材料和结构设计，实现了装置框架的高强度、高稳定性和耐用性，显著提高了装置的可靠性和使用寿命。

63、在安装内部传感器阶段，采用了先进的传感器技术，实现了对工具的准确识别和定位，避免了传统换刀方式容易出现的位置误差和识别错误等问题，显著提高了换刀的准确性和效率。

64、在制作精密导轨系统阶段，采用了高精度加工和超光滑表面处理技术，实现了对工具库中工具的准确识别和抓取，避免了传统换刀方式容易出现的工具误识别和抓取失败等问题，显著提高了换刀的准确性和效率。

65、在安装控制单元阶段，采用了先进的控制算法和硬件设备，实现了对整个换刀过程的自动化控制和优化，避免了传统换刀方式容易出现的人为误差和操作失误等问题，显著提高了换刀的准确性和效率。

66、在制作自动夹头阶段，采用了高精度加工和特殊材料设计，实现了对工具的稳定抓取和释放，避免了传统换刀方式容易出现的工具误抓取和释放失败等问题，显著提高了换刀的准确性和效率。

67、在安装伺服电机阶段，采用了高精度编码器和先进的位置控制技术，实现了对工具的精确动力控制和位置调整，避免了传统换刀方式容易出现的位置误差和动力控制问题等问题，显著提高了换刀的准确性和效率。

68、在测试和调整阶段，通过采用自动化测试和评估技术，实现了对整个换刀模具装置的全面检测和评估，避免了传统换刀方式容易出现的问题和故障，显著提高了装置的可靠性和稳定性。

69、在连接铣床阶段，通过采用高精度对接技术和稳定连接结构，实现了装置框架与铣床的稳定连接和高精度对位，避免了传统换刀方式容易出现的位置误差和连接问题等问题，显著提高了换刀的准确性和效率。

70、通过以上技术进步，该用于铣床的换刀模具装置显著提高了换刀的准确性和效率，降低了换刀成本和时间，为铣床的自动化和智能化发展提供了重要的技术支持和解决方案。