一種數(shù)控機(jī)床自動(dòng)換刀裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械切削加工機(jī)床的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)控機(jī)床自動(dòng)換刀裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在現(xiàn)有的加工中心圓盤刀庫(kù)換刀中，大都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。通過(guò)預(yù)先設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)結(jié)合機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)刀具的自動(dòng)更換。在刀具的自動(dòng)更換中，為了防止換刀運(yùn)動(dòng)軸與刀庫(kù)機(jī)械手碰撞的控制系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)因?yàn)樵O(shè)計(jì)得不夠合理、完善，一旦自動(dòng)換刀多段動(dòng)作中途出現(xiàn)異常停止，經(jīng)常會(huì)有運(yùn)動(dòng)軸撞擊機(jī)械手臂導(dǎo)致刀庫(kù)損壞的現(xiàn)象發(fā)生，造成巨大損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了提供一種數(shù)控機(jī)床自動(dòng)換刀裝置及方法，解決現(xiàn)有的數(shù)控機(jī)床自動(dòng)換刀過(guò)程中，容易發(fā)生主軸和機(jī)械手相撞，進(jìn)而損壞主軸或機(jī)械手的問(wèn)題。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種數(shù)控機(jī)床自動(dòng)換刀裝置，包括機(jī)架，設(shè)置在機(jī)架上的圓盤式刀庫(kù)，和圓盤式刀庫(kù)適配的刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，圓盤式刀庫(kù)內(nèi)設(shè)置有若干刀具，機(jī)架上設(shè)置和刀具相適配的倒刀氣缸，機(jī)架上設(shè)置有機(jī)械手驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，機(jī)械手驅(qū)動(dòng)馬達(dá)上設(shè)置有渦輪，渦輪上連接有可旋轉(zhuǎn)和軸向運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手旋轉(zhuǎn)軸，機(jī)械手旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有用于換刀的機(jī)械手，渦輪上設(shè)置有一組原位定位凹槽、扣刀定位凹槽;機(jī)架上設(shè)置有和原位定位凹槽相適配的原位近接開(kāi)關(guān)，和扣刀定位凹槽相適配的扣刀定位近接開(kāi)關(guān)；機(jī)架上還設(shè)置有加工主軸，主軸上連接設(shè)置有主軸馬達(dá)，主軸上設(shè)置有與刀具相適配的裝配腔，還包括和刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、倒刀氣缸、機(jī)械手驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、原位近接開(kāi)關(guān)、扣刀定位近接開(kāi)關(guān)、主軸馬達(dá)相接的數(shù)控系統(tǒng)。
[0005]渦輪上還設(shè)置有停止定位凹槽，機(jī)架上設(shè)置有和停止定位凹槽相適配的停止近接開(kāi)關(guān);停止近接開(kāi)關(guān)和數(shù)控系統(tǒng)相連。
[0006]優(yōu)選的，原位定位凹槽設(shè)置有一個(gè);扣刀定位凹槽設(shè)置有兩個(gè)，分別為第一扣刀定位凹槽和第二扣刀定位凹槽;停止定位凹槽設(shè)置有三個(gè)，分別為第一停止定位凹槽、第二停止定位凹槽和第三停止定位凹槽，它們?cè)O(shè)置的順序按照360°劃分依次為原位定位凹槽、第一停止定位凹槽、第一扣刀定位凹槽、第二停止定位凹槽、第二扣刀定位凹槽、第三停止定位凹槽;兩個(gè)扣刀定位凹槽位于凸輪的同一圓周上，三個(gè)停止定位凹槽位于同一圓周上。
[0007]優(yōu)選的，主軸馬達(dá)包括控制主軸Z向上下運(yùn)動(dòng)的主軸Z向動(dòng)作馬達(dá)和控制主軸旋轉(zhuǎn)的主軸旋轉(zhuǎn)馬達(dá)。
[0008]優(yōu)選的，機(jī)架上設(shè)置有和刀具相適配用于松刀和緊刀的主軸刀具氣缸，主軸刀具氣缸和數(shù)控系統(tǒng)相適配。
[0009]優(yōu)選的，機(jī)架上設(shè)置和刀具預(yù)選刀具位相適配的刀具定位近接開(kāi)關(guān)，和刀具倒刀刀具位相適配的刀具倒刀近接開(kāi)關(guān)。
[0010]—種數(shù)控機(jī)床自動(dòng)換刀方法，包括如下步驟:
[0011]步驟(I)、數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)指定的刀具號(hào)，控制刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)計(jì)數(shù)，指定的刀具轉(zhuǎn)動(dòng)到預(yù)選刀具位，此時(shí)，和預(yù)選刀具位相適配的刀具定位近接開(kāi)關(guān)感應(yīng)到指定刀具到達(dá)預(yù)選刀具位后給數(shù)控系統(tǒng)發(fā)送一個(gè)刀具到位信號(hào)；
[0012]步驟(2)、上一工序完成后，數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)讀取原位近接開(kāi)關(guān)的信號(hào)判斷機(jī)械手是否處在初始位置，機(jī)械手在初始位置時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)控制位于預(yù)選刀具位的刀具執(zhí)行倒刀動(dòng)作，同時(shí)控制主軸Z向動(dòng)作驅(qū)動(dòng)馬達(dá)工作，主軸Z向動(dòng)作驅(qū)動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)主軸上升至換刀點(diǎn)后給數(shù)控系統(tǒng)一個(gè)主軸到位信號(hào);主軸旋轉(zhuǎn)馬達(dá)帶動(dòng)主軸執(zhí)行角度定位后給數(shù)控系統(tǒng)一個(gè)主軸定位到位信號(hào)；當(dāng)?shù)毒叩沟督娱_(kāi)關(guān)感應(yīng)到刀具到位后，給數(shù)控系統(tǒng)一個(gè)刀具到位信號(hào)；如果機(jī)械手不在初始位置，數(shù)控系統(tǒng)給主軸Z向動(dòng)作驅(qū)動(dòng)馬達(dá)一個(gè)鎖死信號(hào)，使主軸無(wú)法進(jìn)行Z向的操作；
[0013]步驟(3)、數(shù)控系統(tǒng)收到步驟(2)所述的刀具到位信號(hào)和主軸到位信號(hào)后，給機(jī)械手驅(qū)動(dòng)馬達(dá)一個(gè)工作信號(hào)，機(jī)械手離開(kāi)初始位置，原位近接開(kāi)關(guān)給數(shù)控系統(tǒng)一個(gè)機(jī)械手離開(kāi)初始位置的信號(hào)，數(shù)控系統(tǒng)給主軸Z向動(dòng)作驅(qū)動(dòng)馬達(dá)一個(gè)鎖死信號(hào)；當(dāng)機(jī)械手旋轉(zhuǎn)至第一停止定位凹槽時(shí)，停止近接開(kāi)關(guān)給數(shù)控機(jī)床發(fā)送一個(gè)停止信號(hào)，數(shù)控機(jī)床給機(jī)械手驅(qū)動(dòng)馬達(dá)一個(gè)停止工作信號(hào)，如果機(jī)械手停止后運(yùn)動(dòng)到扣刀位置，扣刀定位凹槽和扣刀定位近接開(kāi)關(guān)相對(duì)，扣刀定位近接開(kāi)關(guān)給數(shù)控系統(tǒng)發(fā)送一個(gè)確定定位信號(hào)，此時(shí)數(shù)控系統(tǒng)給主軸發(fā)送松刀指令，否則，數(shù)控機(jī)床自動(dòng)換刀裝置停止工作；主軸松刀完成后，給數(shù)控系統(tǒng)發(fā)送松刀完成信號(hào)；
[0014]步驟(4)、數(shù)控系統(tǒng)接受到步驟(3)所述的松刀完成信號(hào)后，給機(jī)械手驅(qū)動(dòng)馬達(dá)下達(dá)工作指令，機(jī)械手驅(qū)動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)機(jī)械手下拉一定距離后，旋轉(zhuǎn)180°上升到原位，第二停止定位凹槽和停止近接開(kāi)關(guān)相對(duì)，停止近接開(kāi)關(guān)給數(shù)控機(jī)床發(fā)送停止信號(hào)，數(shù)控機(jī)床給機(jī)械手驅(qū)動(dòng)馬達(dá)下達(dá)停止指令，機(jī)械手驅(qū)動(dòng)馬達(dá)停止運(yùn)行，此時(shí)如果第二扣刀定位凹槽和扣刀定位近接開(kāi)關(guān)相對(duì)，則給數(shù)控機(jī)床發(fā)送一個(gè)確定定位信號(hào)，此時(shí)給主軸發(fā)送緊刀指令；否貝1J，數(shù)控機(jī)床自動(dòng)換刀裝置停止工作;緊刀到位后給數(shù)控系統(tǒng)發(fā)送緊刀到位信號(hào)；
[0015]步驟(5)、數(shù)控系統(tǒng)收到步驟(4)所述的緊刀到位信號(hào)后，給機(jī)械手驅(qū)動(dòng)馬達(dá)下達(dá)工作指令，機(jī)械手驅(qū)動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)機(jī)械手回到初始位置，當(dāng)?shù)谌Ｖ苟ㄎ话疾酆屯Ｖ菇娱_(kāi)關(guān)相對(duì)后，停止近接開(kāi)關(guān)給數(shù)控機(jī)床發(fā)送一個(gè)停止信號(hào)，數(shù)控機(jī)床給機(jī)械手馬達(dá)發(fā)送一個(gè)停止信號(hào)，機(jī)械手停止后，如果原位定位凹槽和原位近接開(kāi)關(guān)相對(duì)，則給數(shù)控系統(tǒng)發(fā)送一個(gè)機(jī)械手回到初始位置的信號(hào)，此時(shí)數(shù)控機(jī)床給刀座一個(gè)回刀指令，使換下的刀具回到刀座中，同時(shí)給主軸Z方向驅(qū)動(dòng)馬達(dá)一個(gè)解鎖指令，主軸可以進(jìn)行Z方向的操作。
[0016]為了進(jìn)一步保證不會(huì)發(fā)生機(jī)械手撞擊主軸的現(xiàn)象，只要機(jī)械手不在初始位置，主軸Z向4動(dòng)作驅(qū)動(dòng)馬達(dá)就會(huì)被鎖死，主軸無(wú)法進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，數(shù)控系統(tǒng)接收到扣刀定位近接開(kāi)關(guān)或停止近接開(kāi)關(guān)的信號(hào)時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)給主軸Z向動(dòng)作驅(qū)動(dòng)馬達(dá)一個(gè)鎖死信號(hào)，使主軸無(wú)法進(jìn)行Z向的操作。
[0017]為了進(jìn)一步保證不會(huì)發(fā)生機(jī)械手撞擊主軸的現(xiàn)象，如果機(jī)械手在初始位置，原位近接開(kāi)關(guān)會(huì)給數(shù)控系統(tǒng)發(fā)送一個(gè)原位信號(hào)，如果機(jī)械手不在原位或者原位近接開(kāi)關(guān)損壞，則不發(fā)送任何信號(hào)，數(shù)控系統(tǒng)判定機(jī)械手不在初始位置，同時(shí)給主軸Z向動(dòng)作驅(qū)動(dòng)馬達(dá)一個(gè)鎖死信號(hào)，使主軸無(wú)法進(jìn)行Z向的操作。
[0018]為了使得刀具進(jìn)預(yù)選刀位更加迅速，節(jié)約能量，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)指定的刀具號(hào)，給刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)發(fā)送工作指令，控制圓盤式刀庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤式刀庫(kù)帶動(dòng)指定的刀具轉(zhuǎn)動(dòng)到預(yù)選刀具位時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)讀取刀具號(hào)所在位置，進(jìn)而判斷刀盤通過(guò)正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)離預(yù)選刀具位更近，從而給刀盤正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)信號(hào)。
[0019]本發(fā)明的有益效果:和刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、倒刀氣缸、機(jī)械手驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、原位近接開(kāi)關(guān)、扣刀定位近接開(kāi)關(guān)、停止近接開(kāi)關(guān)、主軸刀具氣缸、主軸馬達(dá)、數(shù)控系統(tǒng)相互配合，實(shí)現(xiàn)高精度換刀，同時(shí)原位近接開(kāi)關(guān)、扣刀定位近接開(kāi)關(guān)、停止近接開(kāi)關(guān)，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械手離開(kāi)初始位置，或者無(wú)法判定機(jī)械手位置時(shí)，或者停電后，通過(guò)主軸Z方向驅(qū)動(dòng)的鎖止，使得在換刀過(guò)程中，不會(huì)出現(xiàn)機(jī)械手和主軸相互撞擊，而造成機(jī)械手或主軸損壞的問(wèn)題，同時(shí)本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理能夠有效節(jié)省工作過(guò)程中的能量損耗。
[0020]以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行較為詳細(xì)的說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
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