CN118180960A - 一种机床备用刀库及自动换刀控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机床备用刀库及自动换刀控制装置；属于立式机床技术领域，包括床身、下底座、上滑台、横梁、滑枕、作业模块、配重平衡装置及刀具防掉落装置；所述备用刀库装置包括相互连接的转换器、减速器、电机、驱动轮、轴承座、分度槽轮、刀套、刀柄及方形刀架；所述刀具防掉落装置包括收纳箱、支撑角钢等；本发明中方形刀架等设备为直排式，通过转换器驱动驱动轮与分度槽实现方形刀架的转动，且刀架下方安装收纳箱防止在换刀过程中因刀具掉落而砸落至其他物体，且刀架每一侧可存放不同类型的刀具，方便换刀及刀具编号，机床整体尺寸保持不变且满足受限空间内作业，具有存放刀具数量较多、换刀精度较高、提高机床的工作效率等特点。

Description

一种机床备用刀库及自动换刀控制装置

技术领域

本发明属于立式机床技术领域，涉及了一种机床备用刀库及自动换刀控制装置，特别的是，涉及了一种受限空间内的备用刀库机床。

背景技术

现有技术中，目前直排式刀库、圆盘式刀库、链式刀库存在装刀数量较少的问题，该问题来自于机床作业工况为受限空间且机床截面尺寸需保持不变，因加工工件所需刀具数量及型号繁多，目前机床备用刀库方案存在储存刀具数量较少、满足刀具数量但结构尺寸较大等问题机床自动换刀时因备用刀库数量较少需操作人员去完成现场换刀，影响机床作业效率；如果增加装刀数量会导致刀库结构和外型过于庞大与机床主体不好兼容，不符合机床作业工况为受限空间且机床截面尺寸需保持不变等要求；传统刀臂式刀库实现换刀过程中刀柄必须横着装进刀套，通过气缸作用使刀套翻转90度朝下处于垂直状态换刀，换刀时间较长影响加工效率，同时该结构较为复杂易发生故障概率大且维护较为复杂。链式刀库链条需来回运动导致没有办法实现全部链条的刚性支撑，机械刚性差、传动间隙大等造成刀库定位精度差。圆盘式刀库结构简单，由于刀具在圆盘中采用双环或多环排列，刀具环形排列使刀库外径增大导致存在空间利用率较低、转动惯量较大、换刀效率低。直排刀库结构简单、无气缸驱动刀具，采用刀具不动主轴移动方式换刀，但该刀库只存放一排刀具数量，存在储放刀具数量较少等问题。

发明内容

针对上述问题，本发明目的是提出了一种机床备用刀库及自动换刀控制装置。

本发明的技术方案是：本发明所述的一种机床备用刀库及自动换刀控制装置，包括机床主体，所述机床主体包括安置在最下层的床身，在所述床身的上方安置有下底座，在所述下底座的上方安置有上滑台，在所述上滑台的上方安置有横梁，在所述横梁的右端安置有滑枕，在所述滑枕的右端安置有作业模块，在所述床身的前方安置有备用刀库。

进一步的，所述备用刀库包括安置在床身左侧的减速器，在所述减速器的右侧安置有转换器，在所述转换器的一端安置有驱动轮，在所述驱动轮的另一端安置有分度槽轮，在所述分度槽轮的前端安置有方形刀架，在所述方形刀架的四周上方均布排列安置有若干的刀套，在若干所述的刀套上方均安置有刀柄。

进一步的，在所述减速器的上方安置有电机。

进一步的，在所述分度槽轮的后端安置有轴承座。

进一步的，在所述床身的前方、所述备用刀库的下方还安置有刀具防掉落装置。

进一步的，所述刀具防掉落装置包括安置在床身前端左侧的左固定架及安置在右侧的右固定架，

在所述床身的前端、所述左固定架与右固定架之间安置有相适配的收纳箱，所述收纳箱通过上端两侧穿设的吊环螺钉安置在床身上。

进一步的，在所述收纳箱的下方两侧均安置有用于支撑收纳箱、且安置在床身上的两个支撑角钢。

进一步的，若干所述的刀套包括每排至少5个、共4组20个刀套及对应的20个刀柄。

进一步的，所述备用刀库、刀具防掉落装置与滑枕、作业模块均安置在床身的同一侧。

进一步的，一种机床备用刀库及自动换刀控制装置的工作方法，其操作步骤如下：

步骤(1)：在机床需要进行换刀时，首先是针对当前主轴电机所用的刀具编号及刀具(X.Y)所在刀架的侧边(Z)编号进行读取，通过数据寄存器可以获取刀具及刀架侧边的编号，比较刀具编号X与Z是否相同；

步骤(2)：如果编号相同，将主轴刀具通过XYZ向电机移动到当前主轴刀具所在刀架位置，如果编号不相同，通过编号对比的过程中比较次数将刀库刀架按逆时针方向旋转|X-Z|次，每次刀架旋转90°，最终移动到当前主轴刀具所在刀架位置，并通过气缸松刀进行刀具安放；

步骤(3)：随后进行刀具选刀，针对刀架上任意位置刀具均可进行选用，先进行以本次刀具所在位置编号从小到大进行选取，若移动到相邻或其他位置检测到有刀具存放，即为选刀完成，若移动到刀架侧边最大极限位置未检测到刀具存放，回到本次存放刀具位置从大到小进行选取，若移动到刀架侧边最小极限位置未检测到刀具存放，即为刀库备放该型号刀具数量已使用完毕，需及时进行补充；

步骤(4)：通过选刀程序获取需要更换刀具的位置后，通过主轴气缸进行抓刀，气缸抓刀完成后移动主轴刀具至加工区域进行后续加工作业，即自动换刀完成。

本发明的有益效果是：本发明的目的在于提供用于在受限空间内作业且机床备用刀库所需储备刀具较多等工况，该装置采用机床主轴移动且刀具固定的方式实现自动换刀，对刀架侧边及刀具进行编号便于管理及选刀，刀架下方安装收纳箱防止在换刀过程中因刀具掉落而砸落至其他物体，具有制造成本低、储放刀具数量繁多、换刀精度较高、结构便于维护、满足有限尺寸设计要求的优点，显著提高机床的工作效率。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明中备用刀库装置的总体结构示意图；

图3是本发明中刀具防掉落装置的总体结构示意图；

图4是本发明的工作原理图；

图中，1是床身，2是下底座，3是上滑台，4是横梁，5是滑枕，6是作业模块；

7是备用刀库装置，7001是转换器，7002是减速器，7003是电机，7004是驱动轮，7005是轴承座，7006是分度槽轮，7007是刀套，7008是刀柄，7009是方形刀架；

8是刀具防掉落装置，8001是收纳箱，8002是左固定架，8003是吊环螺钉，8004是右固定架，8005是支撑角钢。

具体实施方式

下面结合具体实例对本发明的具体技术方案做进一步的详细说明。

如图所示，如图1所示，本发明提供了一种机床备用刀库及自动换刀控制装置，包括机床主体，所述机床主体包括床身1，在所述床身1的上方安置有下底座2，在所述下底座上方安置有上滑台3，在所述上滑台3的上方安置有横梁4，在所述横梁的右端安置有滑枕5，在所述滑枕5的右端安置有作业模块6，在所述床身1的前方安置有备用刀库7，在所述备用刀库7的下方安置有刀具防掉落装置8。

进一步的，如图2所示，在所述床身1的左侧安置有减速器7002，在所述减速器的上方安置有电机7003，在所述减速器的右侧安置有转换器7001，在所述转换器7001的端部安置有驱动轮7004，在所述驱动轮7004的右侧安置有分度槽轮7006，在所述分度槽轮7006的后端安置有轴承座7005，在所述分度槽轮7006的前端安置有方形刀架7009，在所述方形刀架7009的上方安置有刀套7007，在所述刀套7007的上方安置有刀柄7008。

进一步的，如图3所示，所述刀具防掉落装置8包括：所述床身1前端左侧设置有左固定架8002，所述床身1前端右侧设置有右固定架8004，在所述床身1前端设置有收纳箱8001，在所述收纳箱8001的上方两侧均设置有吊环螺钉8003，所述收纳箱下方两侧均设置有支撑角钢8005。

如图4所示，其工作原理：在机床需要进行换刀时首先是针对当前主轴电机所用的刀具编号及刀具(X.Y)所在刀架的侧边(Z)编号进行读取，通过数据寄存器可以获取刀具及刀架侧边的编号，比较刀具编号X与Z是否相同，如果编号相同，将主轴刀具通过XYZ向电机7003移动到当前主轴刀具所在刀架位置，如果编号不相同，通过编号对比的过程中比较次数将刀库刀架按逆时针方向旋转|X-Z|次，每次刀架旋转90°，最终移动到当前主轴刀具所在刀架位置，并通过气缸松刀进行刀具安放。随后进行刀具选刀，针对刀架上任意位置刀具均可进行选用，可先进行以本次刀具所在位置编号从小到大进行选取，若移动到相邻或其他位置检测到有刀具存放，即为选刀完成，若移动到刀架侧边最大极限位置未检测到刀具存放，回到本次存放刀具位置从大到小进行选取，若移动到刀架侧边最小极限位置未检测到刀具存放，即为刀库备放该型号刀具数量已使用完毕，需及时进行补充。通过选刀程序获取需要更换刀具的位置后，通过主轴气缸进行抓刀，气缸抓刀完成后移动主轴刀具至加工区域进行后续加工作业，即自动换刀完成。

本发明的关键点是：①、本发明用于机床在受限空间内作业且机床备用刀库所需储备刀具较多等工况，采用机床主轴移动且刀具固定的方式实现自动换刀，对刀架侧边及刀具进行编号便于管理及选刀，刀架下方安装收纳箱防止在换刀过程中因刀具掉落而砸落至其他物体具有一定保护作用；②、本发明所述装置针对自动换刀控制逻辑流程进行详细说明，具有换刀精度较高、结构便于维护的优点，显著提高机床的工作效率。

另外，①、本发明解决现有技术方案中因储放刀具数量较多而导致空间利用率较低、换刀效率低、维护较为复杂、定位精度差等情况，具有结构紧凑、定位精度高、便于维护、稳定可靠性高等特点；②、本发明刀库方便换刀及刀具编号，符合机床整体尺寸保持不变且满足受限空间内作业工况，很好地利用有限空间存储多把刀具，该数量能够满足机床不同工序加工作业，可提高机床工作效率。

本发明换刀刀库采用为方形刀架7009、动力源驱动且刀柄安放型式为直排式，动力驱动装置为电机7003驱动，通过转换器7001驱动驱动轮7004与分度槽轮7006实现方形刀架7009的转动，且刀架下方安装收纳箱8001防止在换刀过程中因刀具掉落而砸落至其他物体，且刀架每一侧可存放不同类型的刀具，方便换刀及刀具编号，机床整体尺寸保持不变且满足受限空间内作业，具有结构紧凑、存放刀具数量较多、换刀精度较高、提高机床的工作效率等特点。

Claims (10)

1.一种机床备用刀库及自动换刀控制装置，包括机床主体，其特征在于，所述机床主体包括安置在最下层的床身(1)，在所述床身(1)的上方安置有下底座(2)，在所述下底座(2)的上方安置有上滑台(3)，在所述上滑台(3)的上方安置有横梁(4)，在所述横梁(4)的右端安置有滑枕(5)，在所述滑枕(5)的右端安置有作业模块(6)，在所述床身(1)的前方安置有备用刀库(7)。

2.根据权利要求1所述的一种机床备用刀库及自动换刀控制装置，其特征在于，所述备用刀库(7)包括安置在床身(1)左侧的减速器(7002)，在所述减速器(7002)的右侧安置有转换器(7001)，在所述转换器(7001)的一端安置有驱动轮(7004)，在所述驱动轮(7004)的另一端安置有分度槽轮(7006)，在所述分度槽轮(7006)的前端安置有方形刀架(7009)，在所述方形刀架(7009)的四周上方均布排列安置有若干的刀套(7007)，在若干所述的刀套上方均安置有刀柄(7008)。

3.根据权利要求2所述的一种机床备用刀库及自动换刀控制装置，其特征在于，在所述减速器(7002)的上方安置有电机(7003)。

4.根据权利要求2所述的一种机床备用刀库及自动换刀控制装置，其特征在于，在所述分度槽轮(7006)的后端安置有轴承座(7005)。

5.根据权利要求1所述的一种机床备用刀库及自动换刀控制装置，其特征在于，在所述床身(1)的前方、所述备用刀库(7)的下方还安置有刀具防掉落装置(8)。

6.根据权利要求5所述的一种机床备用刀库及自动换刀控制装置，其特征在于，所述刀具防掉落装置(8)包括安置在床身(1)前端左侧的左固定架(8002)及安置在右侧的右固定架(8004)，

在所述床身(1)的前端、所述左固定架(8002)与右固定架(8004)之间安置有相适配的收纳箱(8001)，所述收纳箱(8001)通过上端两侧穿设的吊环螺钉(8003)安置在床身(1)上。

7.根据权利要求6所述的一种机床备用刀库及自动换刀控制装置，其特征在于，在所述收纳箱(8001)的下方两侧均安置有用于支撑收纳箱(8001)、且安置在床身(1)上的两个支撑角钢(8005)。

8.根据权利要求6所述的一种机床备用刀库及自动换刀控制装置，其特征在于，若干所述的刀套(7007)包括每排至少5个、共4组20个刀套(7007)及对应的20个刀柄(7008)。

9.根据权利要求5所述的一种机床备用刀库及自动换刀控制装置，其特征在于，所述备用刀库(7)、刀具防掉落装置(8)与滑枕(5)、作业模块(6)均安置在床身(1)的同一侧。

10.如权利要求1-9任意一项所述的一种机床备用刀库及自动换刀控制装置的工作方法，其特征在于，其操作步骤如下：

步骤(1)：在机床需要进行换刀时，首先是针对当前主轴电机所用的刀具编号及刀具(X.Y)所在刀架的侧边(Z)编号进行读取，通过数据寄存器可以获取刀具及刀架侧边的编号，比较刀具编号X与Z是否相同；

步骤(2)：如果编号相同，将主轴刀具通过XYZ向电机(7003)移动到当前主轴刀具所在刀架位置，如果编号不相同，通过编号对比的过程中比较次数将刀库刀架按逆时针方向旋转|X-Z|次，每次刀架旋转90°，最终移动到当前主轴刀具所在刀架位置，并通过气缸松刀进行刀具安放；

步骤(3)：随后进行刀具选刀，针对刀架上任意位置刀具均可进行选用，先进行以本次刀具所在位置编号从小到大进行选取，若移动到相邻或其他位置检测到有刀具存放，即为选刀完成，若移动到刀架侧边最大极限位置未检测到刀具存放，回到本次存放刀具位置从大到小进行选取，若移动到刀架侧边最小极限位置未检测到刀具存放，即为刀库备放该型号刀具数量已使用完毕，需及时进行补充；

步骤(4)：通过选刀程序获取需要更换刀具的位置后，通过主轴气缸进行抓刀，气缸抓刀完成后移动主轴刀具至加工区域进行后续加工作业，即自动换刀完成。