CN108637327B - 一种自动加工中心及其工作方法 - Google Patents

Abstract

一种自动加工中心，包括基座、立柱、主轴箱、主轴、换刀装置、工作台和设置在工作台上的装夹装置，工作台与基座之间通过十字滑台连接，主轴外周套设有排屑装置；主轴箱下方设有图像检测装置，图像检测装置包括图像摄取装置、辅助照明装置以及图像处理单元，图像摄取装置、设置在图像摄取装置、图像处理单元均与加工中心的控制系统连接；装夹装置包括一级装夹结构和二级装夹结构；一级装夹结构包括相对设置的一对滑块，滑块连接有一级液压驱动装置；二级装夹结构包括一对夹持装置，夹持装置连接有二级液压驱动装置；检测待加工零件的形状，来判断零件是否被正确放置，自动化程度高，可装夹的零件尺寸范围更大，适用性更广。

Description

一种自动加工中心及其工作方法

技术领域

本发明涉及加工中心的技术领域，特别涉及一种自动加工中心。

背景技术

数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的一种自动加工设备，两者的加工工艺基本相同，结构也有些相似。数控铣床有分为不带刀库和带刀库两大类。其中带刀库的数控铣床又称为加工中心。

科学技术的发展以及世界先进制造技术的兴起和不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求；超高速切削、超精密加工等技术的应用，对数控机床的数控系统、伺服性能、主轴驱动、机床结构等提出了更高的性能指标；FMS的迅速发展和CIMS的不断成熟，又将对数控机床的可靠性、通信功能、人工智能和自适应控制等技术提出更高的要求。随着微电子和计算机技术的发展，数控系统的性能日臻完善，数控技术的应用领域日益扩大。

随着社会生产和科学技术的迅速发展，机械产品日趋精密复杂，加工中心应运而生，这种新型机床具有适应性强、加工精度高、加工质量稳定和生产效率高等优点。它综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密测量和新型机械结构等多方面的技术成果，是今后数控机床的发展方向。

发明内容

发明的目的：本发明公开一种自动加工中心，可以通过检测待加工零件的形状，来判断零件是否被正确放置，防止误放导致的误加工，若零件经检测没有问题，则进行自动装夹，自动化程度高；装夹装置设置了两级的伸缩结构，使得可装夹的零件尺寸范围更大，适用性更广。

技术方案：为了实现以上目的，本发明公开了一种自动加工中心，包括基座、立柱、主轴箱、主轴、换刀装置、工作台和设置在工作台上的装夹装置，所述工作台与基座之间通过十字滑台连接，所述主轴外周套设有排屑装置；所述主轴箱下方设有图像检测装置，所述图像检测装置包括固定安装在主轴箱下方的图像摄取装置、设置在图像摄取装置一侧的辅助照明装置以及图像处理单元，所述图像摄取装置、辅助照明装置、图像处理单元均与加工中心的控制系统连接；所述装夹装置包括一级装夹结构和二级装夹结构；所述一级装夹结构包括相对设置的一对滑块，所述滑块与工作台上的导轨滑动连接，滑块连接有一级液压驱动装置；所述二级装夹结构包括一对夹持装置，所述夹持装置安装在滑块上方并与滑块滑动连接，夹持装置连接有二级液压驱动装置，所述二级液压驱动装置与滑块固定连接。可以通过检测待加工零件的形状，来判断零件是否被正确放置，防止误放导致的误加工，若零件经检测没有问题，则进行自动装夹，自动化程度高；装夹装置设置了两级的伸缩结构，使得可装夹的零件尺寸范围更大，适用性更广。

进一步的，上述一种自动加工中心，所述夹持装置与二级液压驱动装置之间设有一组碟形弹簧。

进一步的，上述一种自动加工中心，所述排屑装置包括：环形通道，所述环形通道套设于主轴外周，所述环形通道包括上环形通道和下环形通道，所述上环形通道与主轴箱固定连接，所述下环形通道与上环形通道转动连接；所述下环形通道连接有旋转驱动装置，且所述下环形通道的旋转中心轴与主轴的中心轴重合；进屑通道，所述进屑通道倾斜设置，其一端与下环形通道连接，另一端靠近主轴刀具的刀尖位置；进屑口，所述进屑口设置在进屑通道靠近刀尖位置的一端，所述进屑口开设有第一进屑口和第二进屑口，所述第一进屑口和第二进屑口的开口朝向两个不同的方向；排屑通道，所述排屑通道与上环形通道固定连接，且排屑通道连接有排屑抽风机。这种设计结构简单紧凑，排屑装置跟随主轴移动，因此可以始终针对碎屑产生的源头进行吸屑和排屑，吸屑时，进屑口绕着主轴以及刀具的中心轴旋转，依次循环的围绕着源头吸屑，吸屑效果好，防止残留。

进一步的，上述一种自动加工中心，所述第一进屑口开口方向水平朝向刀尖位置，所述第二进屑口开口方向垂直朝向待加工零件的上表面。

进一步的，上述一种自动加工中心，所述换刀装置包括：换刀转盘，所述换刀转盘设置在主轴箱内，所述换刀转盘在转盘驱动装置的驱动下，沿换刀旋转轴线旋转，所述换刀旋转轴线与主轴的轴线相垂直；换刀驱动轴，所述换刀驱动轴一端与换刀转盘中部连接，另一端与转盘驱动装置连接，用于带动换刀转盘旋转；一个以上的换位支架，所述一个以上的换位支架呈环形阵列状分布在换刀转盘的外缘，所述换位支架包括：与换刀转盘固定连接的固定部，与固定部转动连接的换位部，以及驱动换位部转动用的换位驱动；一个以上的刀具，分别对应的可拆卸的安装在各个换位部上；换刀夹爪结构，所述换刀夹爪结构设置在主轴箱下方，换刀夹爪结构包括液压伸缩杆和夹爪，所述夹爪设有一对开口方向相反的夹持部，所述一对夹持部分别设置在夹爪两端，所述液压伸缩杆通过旋转装置与主轴箱的底板连接。

进一步的，上述一种自动加工中心，所述一对夹持部到旋转装置旋转中心轴的距离相同。

进一步的，上述一种自动加工中心的工作方法，包括以下步骤：S1、有新的待加工零件需要加工时，工作台通过十字滑台移动至远离立柱的一侧；S2、外部传送装置将待加工零件运送至工作台上装夹装置的一对滑块之间；S3、工作台通过十字滑台向立柱侧移动；S4、当工作台上的待加工零件移动至图像检测装置下方时，图像检测装置传递信号给控制系统，控制系统发出指令使工作台暂停移动；S5、图像检测装置检测待加工零件的形状，判断是否符合待加工零件的外形标准，防止误放其他零件，或者待加工零件的加工面误放；S6、若经判断符合待加工零件的外形标准，控制系统发出指令使装夹装置运行：S6a、首先，控制系统根据待加工零件的尺寸判定一对滑块所需到达的位置，并发出指令驱动一对滑块移动至该位置；S6b、然后，控制系统发出指令驱动一对夹持装置逐渐靠近待加工零件，移动到位后，一对夹持装置夹紧待加工零件；S7、控制系统发出指令驱动工作台继续向立柱侧移动；S8、当工作台带着待加工零件移动至设定的加工工位时，工作台停止，并进入加工模式；S9、根据设定的加工工序和加工要求，控制系统自动判定各阶段需使用的刀具种类和加工方式，进行自动加工；S10、加工时，排屑装置随动旋转吸屑。

上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：

（1）本发明所述的一种自动加工中心，可以通过检测待加工零件的形状，来判断零件是否被正确放置，防止误放导致的误加工，若零件经检测没有问题，则进行自动装夹，自动化程度高；装夹装置设置了两级的伸缩结构，使得可装夹的零件尺寸范围更大，适用性更广。

（2）本发明所述的一种自动加工中心，结构简单紧凑，排屑装置跟随主轴移动，因此可以始终针对碎屑产生的源头进行吸屑和排屑，吸屑时，进屑口绕着主轴以及刀具的中心轴旋转，依次循环的围绕着源头吸屑，吸屑效果好，防止残留。

（3）本发明所述的一种自动加工中心，结构紧凑，节省空间，并通过简单可靠的机械机构实现了自动换刀的功能，稳定性好，且换刀转盘上可设置较大数目的不同刀具，满足加工中心的各种加工需求。

（4）本发明所述的一种自动加工中心，自动判断待加工零件是否放置正确，然后自动夹紧待加工零件，送至加工工位后开始自动加工，自动加工时，进行随动的旋转吸屑，大大提高了吸屑效率和吸屑效果，全程实现无人化生产。

附图说明

图1为本发明所述的一种自动加工中心的整体结构示意图；

图2为本发明所述的一种自动加工中心的装夹装置的结构示意图；

图3为本发明所述的一种自动加工中心的排屑装置的结构示意图；

图4为本发明所述的一种自动加工中心的第二及第三种实施方式中排屑装置的剖视图；

图5为本发明所述的一种自动加工中心的第二及第三种实施方式中排屑装置的排屑口的详细结构图；

图6为本发明所述的一种自动加工中心的换刀装置的结构示意图；

图7为本发明所述的一种自动加工中心的第二种实施方式中换刀装置的夹爪的结构示意图；

图8为本发明所述的一种自动加工中心的第二及第三种实施方式中装夹装置的俯视图；

图中：

1-基座，

2-立柱，

3-主轴箱，

301-底板，

4-主轴，

5-换刀装置，

501-换刀转盘，

502-换刀旋转轴线，

503-换刀驱动轴，

504-换位支架，

504a-固定部，

504b-换位部，

505-刀具，

506-换刀夹爪结构，

506a-液压伸缩杆，

506b-夹爪，

506c-夹持部，

506d-旋转装置，

506e-电磁吸引装置，

6-原始刀具，

7-工作台，

701-辅助滑杆，

702-表面板，

8-装夹装置，

801-规制板，

801a-第一规制板，

801b-第二规制板，

802-联动装置，

802a-第一齿条，

802b-第二齿条，

802c-驱动齿轮，

803-夹持装置，

803a-夹持基座，

803b-自动夹持爪，

804-滑块，

805-辅助滑杆，

806-二级液压驱动装置

807-碟形弹簧，

9-排屑装置，

901-环形通道，

901a-上环形通道，

901b-下环形通道，

901c-轴承，

902-进屑通道，

903-进屑口，

903a-第一进屑口，

903b-第二进屑口，

903c-活动挡板，

903d-挡板支座，

904-排屑通道，

905-缓冲通道。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明具体实施方式进行详细的描述。

实施例1

本发明的一种自动加工中心，如图1和图2所示，包括基座1、立柱2、主轴箱3、主轴4、换刀装置5、工作台7和设置在工作台7上的装夹装置8，所述工作台7与基座1之间通过十字滑台连接，所述主轴4外周套设有排屑装置9；

所述主轴箱3下方设有图像检测装置11，所述图像检测装置11包括固定安装在主轴箱3下方的图像摄取装置111、设置在图像摄取装置111一侧的辅助照明装置112以及图像处理单元，所述图像摄取装置111、辅助照明装置112、图像处理单元均与加工中心的控制系统连接；

所述装夹装置8包括一级装夹结构和二级装夹结构；所述一级装夹结构包括相对设置的一对滑块804，所述滑块804与工作台7上的导轨701滑动连接，滑块804连接有一级液压驱动装置；所述二级装夹结构包括一对夹持装置803，所述夹持装置803安装在滑块804上方并与滑块804滑动连接，夹持装置803连接有二级液压驱动装置806，所述二级液压驱动装置806与滑块804固定连接。

本实施例中所述夹持装置803与二级液压驱动装置806之间设有一组碟形弹簧807。

本实施例中所述排屑装置9如图3所示，包括：

环形通道901，所述环形通道901套设于主轴4外周，所述环形通道901包括上环形通道901a和下环形通道901b，所述上环形通道901a与主轴箱3固定连接，所述下环形通道901b与上环形通道901a转动连接；所述下环形通道901b连接有旋转驱动装置，且所述下环形通道901b的旋转中心轴与主轴4的中心轴重合；

进屑通道902，所述进屑通道902倾斜设置，其一端与下环形通道901b连接，另一端靠近主轴4刀具的刀尖位置；

进屑口903，所述进屑口903设置在进屑通道902靠近刀尖位置的一端，

排屑通道904，所述排屑通道904与上环形通道901a固定连接，且排屑通道904连接有排屑抽风机。

本实施例中，所述换刀装置5如图6所示，包括：

换刀转盘501，所述换刀转盘501设置在主轴箱3内，所述换刀转盘501在转盘驱动装置的驱动下，沿换刀旋转轴线502旋转，所述换刀旋转轴线502与主轴4的轴线相垂直；

换刀驱动轴503，所述换刀驱动轴503一端与换刀转盘501中部连接，另一端与转盘驱动装置连接，用于带动换刀转盘501旋转；

一个以上的换位支架504，所述一个以上的换位支架504呈环形阵列状分布在换刀转盘501的外缘，所述换位支架504包括：与换刀转盘501固定连接的固定部504a，与固定部504a转动连接的换位部504b，以及驱动换位部504b转动用的换位驱动；

一个以上的刀具505，分别对应的可拆卸的安装在各个换位部504b上；

换刀夹爪结构506，所述换刀夹爪结构506设置在主轴箱3下方，换刀夹爪结构506包括液压伸缩杆506a和夹爪506b，所述液压伸缩杆506a通过旋转装置506d与主轴箱3的底板301连接。

本实施例中所述夹爪506b设有一对开口方向相反的夹持部506c，所述一对夹持部506c分别设置在夹爪506b两端，所述一对夹持部506c到旋转装置506d旋转中心轴的距离相同。

本实施例中，所述一种自动加工中心的工作方法，包括以下步骤：

S1、有新的待加工零件需要加工时，工作台7通过十字滑台移动至远离立柱2的一侧；

S2、外部传送装置将待加工零件运送至工作台7上装夹装置8的一对滑块804之间；

S3、工作台7通过十字滑台向立柱2侧移动；

S4、当工作台7上的待加工零件移动至图像检测装置11下方时，图像检测装置11传递信号给控制系统，控制系统发出指令使工作台7暂停移动；

S5、图像检测装置11检测待加工零件的形状，判断是否符合待加工零件的外形标准，防止误放其他零件，或者待加工零件的加工面误放；

S6、若经判断符合待加工零件的外形标准，控制系统发出指令使装夹装置8运行：

S6a、首先，控制系统根据待加工零件的尺寸判定一对滑块804所需到达的位置，并发出指令驱动一对滑块804移动至该位置；

S6b、然后，控制系统发出指令驱动一对夹持装置803逐渐靠近待加工零件，移动到位后，一对夹持装置803夹紧待加工零件；

S7、控制系统发出指令驱动工作台7继续向立柱2侧移动；

S8、当工作台7带着待加工零件移动至设定的加工工位时，工作台7停止，并进入加工模式；

S9、根据设定的加工工序和加工要求，控制系统自动判定各阶段需使用的刀具种类和加工方式，进行自动加工；

S10、加工时，排屑装置9随动旋转吸屑。

实施例2

本发明的一种自动加工中心，如图1至图8所示，包括基座1、立柱2、主轴箱3、主轴4、换刀装置5、工作台7和设置在工作台7上的装夹装置8，所述工作台7与基座1之间通过十字滑台连接，所述主轴4外周套设有排屑装置9；

所述主轴箱3下方设有图像检测装置11，所述图像检测装置11包括固定安装在主轴箱3下方的图像摄取装置111、设置在图像摄取装置111一侧的辅助照明装置112以及图像处理单元，所述图像摄取装置111、辅助照明装置112、图像处理单元均与加工中心的控制系统连接；

所述装夹装置8包括一级装夹结构和二级装夹结构；所述一级装夹结构包括相对设置的一对滑块804，所述滑块804与工作台7上的导轨701滑动连接，滑块804连接有一级液压驱动装置；所述二级装夹结构包括一对夹持装置803，所述夹持装置803安装在滑块804上方并与滑块804滑动连接，夹持装置803连接有二级液压驱动装置806，所述二级液压驱动装置806与滑块804固定连接。

所述夹持装置803包括夹持基座803a和一对自动夹持爪803b，所述夹持基座803a通过一组碟形弹簧807与二级液压驱动装置806连接，所述一对自动夹持爪803b与夹持基座803a可动连接，所述一对自动夹持爪803b连接有夹持驱动装置，所述一对自动夹持爪803b的内侧壁分别设有摩擦片，所述夹持驱动装置与自动夹持爪803b之间设有打滑装置，所述一对自动夹持爪803b的内侧壁还设有第一压力传感器，一对夹持基座803a内侧设有第二压力传感器，所述第一压力传感器、第二压力传感器、打滑装置均与控制系统连接。

所述排屑装置9包括：

环形通道901，所述环形通道901套设于主轴4外周，所述环形通道901包括上环形通道901a和下环形通道901b，所述上环形通道901a与主轴箱3固定连接，所述下环形通道901b与上环形通道901a转动连接；所述下环形通道901b连接有旋转驱动装置，且所述下环形通道901b的旋转中心轴与主轴4的中心轴重合；

进屑通道902，所述进屑通道902倾斜设置，其一端与下环形通道901b连接，另一端靠近主轴4刀具的刀尖位置；

进屑口903，所述进屑口903设置在进屑通道902靠近刀尖位置的一端，所述进屑口903开设有第一进屑口903a和第二进屑口903b，所述第一进屑口903a和第二进屑口903b的开口朝向两个不同的方向；

排屑通道904，所述排屑通道904与上环形通道901a固定连接，且排屑通道904连接有排屑抽风机。

本实施例中所述第一进屑口903a开口方向水平朝向刀尖位置，所述第二进屑口903b开口方向垂直朝向待加工零件的上表面。

本实施例中所述第一进屑口903a和第二进屑口903b之间设有活动挡板903c。

本实施例中所述进屑口903内壁设有挡板支座903d，所述活动挡板903c与挡板支座903d铰接，且活动挡板903c连接有换位驱动装置。

本实施例中所述上环形通道901a和下环形通道901b之间设有轴承901c。

本实施例中所述进屑通道902与下环形通道901b之间设有缓冲通道905。

本实施例中所述的一种自动加工中心的排屑方法，包括以下步骤：

S1、根据设定的加工工序和加工要求，控制系统自动判定各阶段需使用的刀具种类和加工方式，进行自动加工；

S2、控制系统根据刀具种类和加工方式选择进屑口903的状态，所述进屑口903的状态包括：

仅使用第一进屑口903a；

仅使用第二进屑口903b；

同时使用第一进屑口903a和第二进屑口903b；

S3、控制系统发出指令使排屑抽风机运行，通过进屑口903吸取加工碎屑，碎屑从进屑口903进入后，通过进屑通道902进入缓冲通道905，再进入环形通道901，最后经排屑通道904排出；

S4、控制系统发出指令使旋转驱动装置运行，驱动下环形通道901b旋转，继而带动进屑通道902和进屑口903绕主轴4旋转，吸取各方位的加工碎屑；

S5、排屑装置9跟随主轴4及刀具移动，实时吸取碎屑。

其中，所述选择进屑口903状态的方法具体包括以下步骤：控制系统判定进屑口903状态后，发出指令给换位驱动装置，驱动活动挡板903c旋转，以达到指定的位置：

仅使用第一进屑口903a时，活动挡板903c旋转至第二进屑口903b处，挡住第二进屑口903b；

仅使用第二进屑口903b时，活动挡板903c旋转至第一进屑口903a处，挡住第一进屑口903a；

同时使用第一进屑口903a和第二进屑口903b时，活动挡板903c旋转至第一进屑口903a和第二进屑口903b之间的中间位置。

另外，本实施例中，所述装夹装置8还包括定位调整机构，所述定位调整机构包括：

一对规制板801，包括平行并相对设置的第一规制板801a和第二规制板801b；

联动装置802，包括平行并相对设置的第一齿条802a和第二齿条802b，以及设置在第一齿条802a和第二齿条802b之间的驱动齿轮802c，所述驱动齿轮802c连接有联动驱动装置，所述第一齿条802a和第二齿条802b均与规制板801垂直，其中第一齿条802a与第一规制板801a固定连接，第二齿条802b与第二规制板801b固定连接；所述联动装置802设置在工作台7表面板702的下方。

本实施例中所述联动装置802两侧分别设有辅助滑杆805，所述辅助滑杆805与第一齿条802a及第二齿条802b平行设置，其中第一规制板801a跨过第二齿条802b并与靠近第二齿条802b的那一辅助滑杆805滑动连接，第二规制板801b跨过第一齿条802a并与靠近第一齿条802a的那一辅助滑杆805滑动连接。

本实施例中所述联动驱动装置为伺服电机。

本实施例中所述第一规制板801a和第二规制板801b内侧均设有第三压力传感器。

本实施例中所述的加工中心调整并夹紧待加工零件的方法，包括以下步骤：

S1、外部传送装置将待加工零件运送至工作台7的一对规制板801之间；

S2、控制系统发出指令使定位调整机构运行，联动装置802运行，带动一对规制板801联动靠近，逐渐贴近待加工零件，并将待加工零件调整至绝对的中间位置；

S3、当第一规制板801a和第二规制板801b内侧接触待加工零件表面时，设置在第一规制板801a或第二规制板801b内侧的第三压力传感器检测压力值并传递给控制系统，当压力值达到设定值，则联动装置802停止运行，第一规制板801a和第二规制板801b保持在该定位位置；

S4、控制系统发出指令使夹紧机构运行：

S4a、首先，控制系统根据待加工零件的尺寸判定一对滑块804所需到达的位置，并发出指令驱动一对滑块804移动至该位置；

S4b、然后，其中一个二级液压驱动装置806驱动夹持装置803逐渐靠近待加工零件的一侧，并最终顶紧待加工零件的一侧表面，此时设置在夹持基座803a端部的第二压力传感器检测压力值并传递给控制系统，当压力值达到设定值，该二级液压驱动装置806停止，夹持装置803保持在该位置；

S4c、再然后，另一个二级液压驱动装置806驱动夹持装置803逐渐靠近待加工零件的另一侧，并最终顶紧待加工零件的另一侧表面，此时设置在夹持基座803a端部的第二压力传感器检测压力值并传递给控制系统，当压力值达到设定值，该二级液压驱动装置806停止，夹持装置803保持在该位置；待加工零件两侧被夹紧；

S4d、最后，控制系统驱动一对夹持装置803的自动夹持爪803b运行、收紧，夹紧待加工零件，此时，装夹装置8从4个方向夹紧待加工零件；

S5、控制系统发出指令使定位调整机构反向运行，一对规制板801松开待加工零件；

S6、根据设定的加工工序和加工要求，控制系统自动判定各阶段需使用的刀具种类和各阶段的换刀时间点，进行自动加工，以及自动换刀后的继续加工。

另外，本实施例中所述换刀装置5包括：

换刀转盘501，所述换刀转盘501设置在主轴箱3内，所述换刀转盘501在转盘驱动装置的驱动下，沿换刀旋转轴线502旋转，所述换刀旋转轴线502与主轴4的轴线相垂直；

换刀驱动轴503，所述换刀驱动轴503一端与换刀转盘501中部连接，另一端与转盘驱动装置连接，用于带动换刀转盘501旋转；

一个以上的换位支架504，所述一个以上的换位支架504呈环形阵列状分布在换刀转盘501的外缘，所述换位支架504包括：与换刀转盘501固定连接的固定部504a，与固定部504a转动连接的换位部504b，以及驱动换位部504b转动用的换位驱动；

一个以上的刀具505，分别对应的可拆卸的安装在各个换位部504b上；

换刀夹爪结构506，所述换刀夹爪结构506设置在主轴箱3下方，换刀夹爪结构506包括液压伸缩杆506a和夹爪506b，所述夹爪506b设有一对开口方向相反的夹持部506c，所述一对夹持部506c分别设置在夹爪506b两端，所述液压伸缩杆506a通过旋转装置506d与主轴箱3的底板301连接。

本实施例中所述一对夹持部506c到旋转装置506d旋转中心轴的距离相同。

本实施例中所述换位部504b包括正常状态和换刀状态，所述正常状态时换位部504b与固定部504a平行并重叠；所述换刀状态时换位部504b与固定部504a垂直，且所述换位支架504呈L形。

本实施例中所述刀具505垂直安装在换位部504b，所述正常状态时刀具505与主轴4相垂直；所述换刀状态时刀具505与主轴4相平行。

本实施例中所述换刀状态时，所述夹爪506b的其中一夹持部506c用于与刀具505卡合连接，另一夹持部506c用于与主轴4上的原始刀具6卡合连接。

本实施例中所述夹持部506c设有电磁吸引装置506e。

本实施例中所述转盘驱动装置为伺服电机。

本实施例中的加工中心的换刀方法，包括以下步骤：

S1、根据设定的加工工序和加工要求，控制系统自动判定各阶段需使用的刀具种类和各阶段的换刀时间点，换刀时，控制系统发出指令暂停加工动作，驱动主轴箱3、主轴4及原始刀具6上升，脱离工件；

S2、控制系统发出指令给换刀装置5，换刀转盘501在转盘驱动装置的驱动下转动，并根据控制系统的指令转动至对应位置，使所需的刀具505移动至换刀工位，此时所需的刀具505和其他的刀具505对应的换位部504b均处于正常状态；

S3、控制系统发出指令，使所需的刀具505对应的换位驱动运行，驱动所需的刀具505对应的换位部504b转动至换刀状态，所需的刀具505从与主轴4相垂直变为与主轴4平行；

S4、控制系统发出指令给换刀夹爪结构506，旋转装置506d运行，带动夹爪506b旋转至设定位置，夹爪506b的一对夹持部506c分别卡合所需的刀具505和原始刀具6；

S5、控制系统发出指令使夹持部506c的电磁吸引装置506e运行，吸附所需的刀具505和原始刀具6；

S6、控制系统发出指令使液压伸缩杆506a伸长，夹爪506b带动所需的刀具505和原始刀具6一起移动，使所需的刀具505脱离换位部504b，原始刀具6脱离主轴4；

S7、控制系统发出指令使旋转装置506d运行，带动夹爪506b旋转，使所需的刀具505和原始刀具6换位，即将所需的刀具505移动至主轴4，将原始刀具6移动至换位部504b；

S8、控制系统发出指令使液压伸缩杆506a收缩，夹爪506b带动所需的刀具505和原始刀具6一起移动，使所需的刀具505卡入主轴4，原始刀具6卡入换位部504b；

S9、控制系统发出指令使夹持部506c的电磁吸引装置506e停止，松开所需的刀具505和原始刀具6；

S10、控制系统发出指令使夹爪506b复位：旋转装置506d运行，带动夹爪506b旋转脱离所需的刀具505和原始刀具6；

S11、控制系统发出指令使换位部504b带动原始刀具6复位至正常状态；

S12、完成换刀，控制系统发出指令驱动主轴箱3、主轴4及所需的刀具505下降，至工件的加工位置继续加工动作。

其中，所述换刀工位即所述换刀转盘501的最下端。所述换刀转盘501上每个换位支架504及刀具505的位置均被控制系统识别，所述控制系统直接发出指令，指定所需刀具移动至换刀工位。

实施例3

本发明的一种自动加工中心，如图1至图5，以及图8所示，包括基座1、立柱2、主轴箱3、主轴4、换刀装置5、工作台7和设置在工作台7上的装夹装置8，其特征在于：所述工作台7与基座1之间通过十字滑台连接，所述主轴4外周套设有排屑装置9；

所述主轴箱3下方设有图像检测装置11，所述图像检测装置11包括固定安装在主轴箱3下方的图像摄取装置111、设置在图像摄取装置111一侧的辅助照明装置112以及图像处理单元，所述图像摄取装置111、辅助照明装置112、图像处理单元均与加工中心的控制系统连接；

所述装夹装置8包括一级装夹结构和二级装夹结构；所述一级装夹结构包括相对设置的一对滑块804，所述滑块804与工作台7上的导轨701滑动连接，滑块804连接有一级液压驱动装置；所述二级装夹结构包括一对夹持装置803，所述夹持装置803安装在滑块804上方并与滑块804滑动连接，夹持装置803连接有二级液压驱动装置806，所述二级液压驱动装置806与滑块804固定连接。

所述夹持装置803包括夹持基座803a和一对自动夹持爪803b，所述夹持基座803a通过一组碟形弹簧807与二级液压驱动装置806连接，所述一对自动夹持爪803b与夹持基座803a可动连接，所述一对自动夹持爪803b连接有夹持驱动装置，所述一对自动夹持爪803b的内侧壁分别设有摩擦片，所述夹持驱动装置与自动夹持爪803b之间设有打滑装置，所述一对自动夹持爪803b的内侧壁还设有第一压力传感器，一对夹持基座803a内侧设有第二压力传感器，所述第一压力传感器、第二压力传感器、打滑装置均与控制系统连接。

本实施例中所述夹持装置803与二级液压驱动装置806之间设有一组碟形弹簧807。

所述装夹装置8还包括定位调整机构，所述定位调整机构包括：

一对规制板801，包括平行并相对设置的第一规制板801a和第二规制板801b；

联动装置802，包括平行并相对设置的第一齿条802a和第二齿条802b，以及设置在第一齿条802a和第二齿条802b之间的驱动齿轮802c，所述驱动齿轮802c连接有联动驱动装置，所述第一齿条802a和第二齿条802b均与规制板801垂直，其中第一齿条802a与第一规制板801a固定连接，第二齿条802b与第二规制板801b固定连接；所述联动装置802设置在工作台7表面板702的下方。

本实施例中所述联动装置802两侧分别设有辅助滑杆805，所述辅助滑杆805与第一齿条802a及第二齿条802b平行设置，其中第一规制板801a跨过第二齿条802b并与靠近第二齿条802b的那一辅助滑杆805滑动连接，第二规制板801b跨过第一齿条802a并与靠近第一齿条802a的那一辅助滑杆805滑动连接。

本实施例中所述联动驱动装置为伺服电机。

本实施例中所述第一规制板801a和第二规制板801b内侧均设有第三压力传感器。

本实施例中所述排屑装置9包括：

环形通道901，所述环形通道901套设于主轴4外周，所述环形通道901包括上环形通道901a和下环形通道901b，所述上环形通道901a与主轴箱3固定连接，所述下环形通道901b与上环形通道901a转动连接；所述下环形通道901b连接有旋转驱动装置，且所述下环形通道901b的旋转中心轴与主轴4的中心轴重合；

进屑通道902，所述进屑通道902倾斜设置，其一端与下环形通道901b连接，另一端靠近主轴4刀具的刀尖位置；

进屑口903，所述进屑口903设置在进屑通道902靠近刀尖位置的一端，所述进屑口903开设有第一进屑口903a和第二进屑口903b，所述第一进屑口903a和第二进屑口903b的开口朝向两个不同的方向；

排屑通道904，所述排屑通道904与上环形通道901a固定连接，且排屑通道904连接有排屑抽风机。

本实施例中所述第一进屑口903a开口方向水平朝向刀尖位置，所述第二进屑口903b开口方向垂直朝向待加工零件的上表面。

本实施例中所述的加工中心的工作方法，包括以下步骤：

S1、有新的待加工零件需要加工时，工作台7通过十字滑台移动至远离立柱2的一侧；

S2、外部传送装置将待加工零件运送至工作台7上装夹装置8的一对滑块804之间；

S3、工作台7通过十字滑台向立柱2侧移动；

S4、当工作台7上的待加工零件移动至图像检测装置11下方时，图像检测装置11传递信号给控制系统，控制系统发出指令使工作台7暂停移动；

S5、图像检测装置11检测待加工零件的形状，判断是否符合待加工零件的外形标准，防止误放其他零件，或者待加工零件的加工面误放；

S6、若经判断符合待加工零件的外形标准，控制系统发出指令使装夹装置8运行：

S7、控制系统发出指令使定位调整机构运行，联动装置802运行，带动一对规制板801联动靠近，逐渐贴近待加工零件，并将待加工零件调整至绝对的中间位置；

S8、当第一规制板801a和第二规制板801b内侧接触待加工零件表面时，设置在第一规制板801a或第二规制板801b内侧的第三压力传感器检测压力值并传递给控制系统，当压力值达到设定值，则联动装置802停止运行，第一规制板801a和第二规制板801b保持在该定位位置；

S9、控制系统发出指令使夹紧机构运行：

S9a、首先，控制系统根据待加工零件的尺寸判定一对滑块804所需到达的位置，并发出指令驱动一对滑块804移动至该位置；

S9b、然后，其中一个二级液压驱动装置806驱动夹持装置803逐渐靠近待加工零件的一侧，并最终顶紧待加工零件的一侧表面，此时设置在夹持基座803a端部的第二压力传感器检测压力值并传递给控制系统，当压力值达到设定值，该二级液压驱动装置806停止，夹持装置803保持在该位置；

S9c、再然后，另一个二级液压驱动装置806驱动夹持装置803逐渐靠近待加工零件的另一侧，并最终顶紧待加工零件的另一侧表面，此时设置在夹持基座803a端部的第二压力传感器检测压力值并传递给控制系统，当压力值达到设定值，该二级液压驱动装置806停止，夹持装置803保持在该位置；待加工零件两侧被夹紧；

S9d、最后，控制系统驱动一对夹持装置803的自动夹持爪803b运行、收紧，夹紧待加工零件，此时，装夹装置8从4个方向夹紧待加工零件；

S10、控制系统发出指令使定位调整机构反向运行，一对规制板801松开待加工零件；

S11、根据设定的加工工序和加工要求，控制系统自动判定各阶段需使用的刀具种类和各阶段的换刀时间点，进行自动加工，以及自动换刀后的继续加工；

S12、控制系统根据刀具种类和加工方式选择进屑口903的状态，所述进屑口903的状态包括：

仅使用第一进屑口903a；

仅使用第二进屑口903b；

同时使用第一进屑口903a和第二进屑口903b；

S13、控制系统发出指令使排屑抽风机运行，通过进屑口903吸取加工碎屑，碎屑从进屑口903进入后，通过进屑通道902进入缓冲通道905，再进入环形通道901，最后经排屑通道904排出；

S14、控制系统发出指令使旋转驱动装置运行，驱动下环形通道901b旋转，继而带动进屑通道902和进屑口903绕主轴4旋转，吸取各方位的加工碎屑；

S15、排屑装置9跟随主轴4及刀具移动，实时吸取碎屑。

其中，所述选择进屑口903状态的方法具体包括以下步骤：控制系统判定进屑口903状态后，发出指令给换位驱动装置，驱动活动挡板903c旋转，以达到指定的位置：

仅使用第一进屑口903a时，活动挡板903c旋转至第二进屑口903b处，挡住第二进屑口903b；

仅使用第二进屑口903b时，活动挡板903c旋转至第一进屑口903a处，挡住第一进屑口903a；

同时使用第一进屑口903a和第二进屑口903b时，活动挡板903c旋转至第一进屑口903a和第二进屑口903b之间的中间位置。

实施例4

本发明的一种自动加工中心，包括基座1、立柱2、主轴箱3、主轴4、换刀装置5、工作台7和设置在工作台7上的装夹装置8，所述工作台7与基座1之间通过十字滑台连接，所述主轴4外周套设有排屑装置9；

所述主轴箱3下方设有图像检测装置11，所述图像检测装置11包括固定安装在主轴箱3下方的图像摄取装置111、设置在图像摄取装置111一侧的辅助照明装置112以及图像处理单元，所述图像摄取装置111、辅助照明装置112、图像处理单元均与加工中心的控制系统连接；

所述装夹装置8包括一级装夹结构和二级装夹结构；所述一级装夹结构包括相对设置的一对滑块804，所述滑块804与工作台7上的导轨701滑动连接，滑块804连接有一级液压驱动装置；所述二级装夹结构包括一对夹持装置803，所述夹持装置803安装在滑块804上方并与滑块804滑动连接，夹持装置803连接有二级液压驱动装置806，所述二级液压驱动装置806与滑块804固定连接。

本实施例中所述夹持装置803与二级液压驱动装置806之间设有一组碟形弹簧807。

本实施例中，所述一种自动加工中心的工作方法，包括以下步骤：

S1、有新的待加工零件需要加工时，工作台7通过十字滑台移动至远离立柱2的一侧；

S2、外部传送装置将待加工零件运送至工作台7上装夹装置8的一对滑块804之间；

S3、工作台7通过十字滑台向立柱2侧移动；

S4、当工作台7上的待加工零件移动至图像检测装置11下方时，图像检测装置11传递信号给控制系统，控制系统发出指令使工作台7暂停移动；

S5、图像检测装置11检测待加工零件的形状，判断是否符合待加工零件的外形标准，防止误放其他零件，或者待加工零件的加工面误放；

S6、若经判断符合待加工零件的外形标准，控制系统发出指令使装夹装置8运行：

S6a、首先，控制系统根据待加工零件的尺寸判定一对滑块804所需到达的位置，并发出指令驱动一对滑块804移动至该位置；

S6b、然后，控制系统发出指令驱动一对夹持装置803逐渐靠近待加工零件，移动到位后，一对夹持装置803夹紧待加工零件；

S7、控制系统发出指令驱动工作台7继续向立柱2侧移动；

S8、当工作台7带着待加工零件移动至设定的加工工位时，工作台7停止，并进入加工模式。

实施例5

本发明的一种自动加工中心，包括基座1、立柱2、主轴箱3、主轴4、换刀装置5、工作台7和设置在工作台7上的装夹装置8，所述工作台7与基座1之间通过十字滑台连接，所述主轴4外周套设有排屑装置9；

所述主轴箱3下方设有图像检测装置11，所述图像检测装置11包括固定安装在主轴箱3下方的图像摄取装置111、设置在图像摄取装置111一侧的辅助照明装置112以及图像处理单元，所述图像摄取装置111、辅助照明装置112、图像处理单元均与加工中心的控制系统连接；

所述装夹装置8包括一级装夹结构和二级装夹结构；所述一级装夹结构包括相对设置的一对滑块804，所述滑块804与工作台7上的导轨701滑动连接，滑块804连接有一级液压驱动装置；所述二级装夹结构包括一对夹持装置803，所述夹持装置803安装在滑块804上方并与滑块804滑动连接，夹持装置803连接有二级液压驱动装置806，所述二级液压驱动装置806与滑块804固定连接。

本实施例中所述夹持装置803与二级液压驱动装置806之间设有一组碟形弹簧807。

本实施例中所述装夹装置8还包括定位调整机构，所述定位调整机构包括：

一对规制板801，包括平行并相对设置的第一规制板801a和第二规制板801b；

联动装置802，包括平行并相对设置的第一齿条802a和第二齿条802b，以及设置在第一齿条802a和第二齿条802b之间的驱动齿轮802c，所述驱动齿轮802c连接有联动驱动装置，所述第一齿条802a和第二齿条802b均与规制板801垂直，其中第一齿条802a与第一规制板801a固定连接，第二齿条802b与第二规制板801b固定连接；所述联动装置802设置在工作台7表面板702的下方。

本实施例中所述联动装置802两侧分别设有辅助滑杆805，所述辅助滑杆805与第一齿条802a及第二齿条802b平行设置，其中第一规制板801a跨过第二齿条802b并与靠近第二齿条802b的那一辅助滑杆805滑动连接，第二规制板801b跨过第一齿条802a并与靠近第一齿条802a的那一辅助滑杆805滑动连接。

本实施例中所述联动驱动装置为伺服电机。

本实施例中所述第一规制板801a和第二规制板801b内侧均设有第三压力传感器。

本实施例中所述的加工中心的工作方法，包括以下步骤：

S1、有新的待加工零件需要加工时，工作台7通过十字滑台移动至远离立柱2的一侧；

S2、外部传送装置将待加工零件运送至工作台7上装夹装置8的一对滑块804之间；

S3、工作台7通过十字滑台向立柱2侧移动；

S4、当工作台7上的待加工零件移动至图像检测装置11下方时，图像检测装置11传递信号给控制系统，控制系统发出指令使工作台7暂停移动；

S5、图像检测装置11检测待加工零件的形状，判断是否符合待加工零件的外形标准，防止误放其他零件，或者待加工零件的加工面误放；

S6、若经判断符合待加工零件的外形标准，控制系统发出指令使装夹装置8运行：

S7、控制系统发出指令使定位调整机构运行，联动装置802运行，带动一对规制板801联动靠近，逐渐贴近待加工零件，并将待加工零件调整至绝对的中间位置；

S8、当第一规制板801a和第二规制板801b内侧接触待加工零件表面时，设置在第一规制板801a或第二规制板801b内侧的第三压力传感器检测压力值并传递给控制系统，当压力值达到设定值，则联动装置802停止运行，第一规制板801a和第二规制板801b保持在该定位位置；

S9、控制系统发出指令使夹紧机构运行：

S9a、首先，控制系统根据待加工零件的尺寸判定一对滑块804所需到达的位置，并发出指令驱动一对滑块804移动至该位置；

S9b、然后，控制系统发出指令驱动一对夹持装置803逐渐靠近待加工零件，移动到位后，一对夹持装置803夹紧待加工零件；

S10、控制系统发出指令使定位调整机构反向运行，一对规制板801松开待加工零件；

S11、根据设定的加工工序和加工要求，控制系统自动判定各阶段需使用的刀具种类和各阶段的换刀时间点，进行自动加工，以及自动换刀后的继续加工。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种自动加工中心，包括基座（1）、立柱（2）、主轴箱（3）、主轴（4）、换刀装置（5）、工作台（7）和设置在工作台（7）上的装夹装置（8），其特征在于：所述工作台（7）与基座（1）之间通过十字滑台连接，所述主轴（4）外周套设有排屑装置（9）；

所述主轴箱（3）下方设有图像检测装置（11），所述图像检测装置（11）包括固定安装在主轴箱（3）下方的图像摄取装置（111）、设置在图像摄取装置（111）一侧的辅助照明装置（112），以及图像处理单元，所述图像摄取装置（111）、辅助照明装置（112）、图像处理单元均与加工中心的控制系统连接；

所述装夹装置（8）包括一级装夹结构和二级装夹结构；所述一级装夹结构包括相对设置的一对滑块（804），所述滑块（804）与工作台（7）上的导轨（701）滑动连接，滑块（804）连接有一级液压驱动装置；所述二级装夹结构包括一对夹持装置（803），所述夹持装置（803）安装在滑块（804）上方并与滑块（804）滑动连接，夹持装置（803）连接有二级液压驱动装置（806），所述二级液压驱动装置（806）与滑块（804）固定连接；

所述排屑装置（9）包括：

环形通道（901），所述环形通道（901）套设于主轴（4）外周，所述环形通道（901）包括上环形通道（901a）和下环形通道（901b），所述上环形通道（901a）与主轴箱（3）固定连接，所述下环形通道（901b）与上环形通道（901a）转动连接；所述下环形通道（901b）连接有旋转驱动装置，且所述下环形通道（901b）的旋转中心轴与主轴（4）的中心轴重合；

进屑通道（902），所述进屑通道（902）倾斜设置，其一端与下环形通道（901b）连接，另一端靠近主轴（4）刀具的刀尖位置；

进屑口（903），所述进屑口（903）设置在进屑通道（902）靠近刀尖位置的一端；

排屑通道（904），所述排屑通道（904）与上环形通道（901a）固定连接，且排屑通道（904）连接有排屑抽风机；

所述夹持装置（803）与二级液压驱动装置（806）之间设有一组碟形弹簧（807）；

所述进屑口（903）开设有第一进屑口（903a）和第二进屑口（903b），所述第一进屑口（903a）开口方向水平朝向刀尖位置，所述第二进屑口（903b）开口方向垂直朝向待加工零件的上表面。

2.根据权利要求1所述的一种自动加工中心，其特征在于：所述换刀装置（5）包括：

换刀转盘（501），所述换刀转盘（501）设置在主轴箱（3）内，所述换刀转盘（501）在转盘驱动装置的驱动下，沿换刀旋转轴线（502）旋转，所述换刀旋转轴线（502）与主轴（4）的轴线相垂直；

换刀驱动轴（503），所述换刀驱动轴（503）一端与换刀转盘（501）中部连接，另一端与转盘驱动装置连接，用于带动换刀转盘（501）旋转；

一个以上的换位支架（504），所述一个以上的换位支架（504）呈环形阵列状分布在换刀转盘（501）的外缘，所述换位支架（504）包括：与换刀转盘（501）固定连接的固定部（504a），与固定部（504a）转动连接的换位部（504b），以及驱动换位部（504b）转动用的换位驱动；

一个以上的刀具（505），分别对应的可拆卸的安装在各个换位部（504b）上；

换刀夹爪结构（506），所述换刀夹爪结构（506）设置在主轴箱（3）下方，换刀夹爪结构（506）包括液压伸缩杆（506a）和夹爪（506b），所述液压伸缩杆（506a）通过旋转装置（506d）与主轴箱（3）的底板（301）连接。

3.根据权利要求2所述的一种自动加工中心，其特征在于：所述夹爪（506b）设有一对开口方向相反的夹持部（506c），所述一对夹持部（506c）分别设置在夹爪（506b）两端，所述一对夹持部（506c）到旋转装置（506d）旋转中心轴的距离相同。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种自动加工中心的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、有新的待加工零件需要加工时，工作台（7）通过十字滑台移动至远离立柱（2）的一侧；

S2、外部传送装置将待加工零件运送至工作台（7）上装夹装置（8）的一对滑块（804）之间；

S3、工作台（7）通过十字滑台向立柱（2）侧移动；

S4、当工作台（7）上的待加工零件移动至图像检测装置（11）下方时，图像检测装置（11）传递信号给控制系统，控制系统发出指令使工作台（7）暂停移动；

S5、图像检测装置（11）检测待加工零件的形状，判断是否符合待加工零件的外形标准，防止误放其他零件，或者待加工零件的加工面误放；

S6、若经判断符合待加工零件的外形标准，控制系统发出指令使装夹装置（8）运行：

S6a、首先，控制系统根据待加工零件的尺寸判定一对滑块（804）所需到达的位置，并发出指令驱动一对滑块（804）移动至该位置；

S6b、然后，控制系统发出指令驱动一对夹持装置（803）逐渐靠近待加工零件，移动到位后，一对夹持装置（803）夹紧待加工零件；

S7、控制系统发出指令驱动工作台（7）继续向立柱（2）侧移动；

S8、当工作台（7）带着待加工零件移动至设定的加工工位时，工作台（7）停止，并进入加工模式；

S9、根据设定的加工工序和加工要求，控制系统自动判定各阶段需使用的刀具种类和加工方式，进行自动加工；

S10、加工时，排屑装置（9）随动旋转吸屑。