CN109333131A - 自动换刀方法及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动换刀方法及计算机可读存储介质，包括准备步骤、卸刀具移动步骤、待装刀具移动步骤、刀具交换步骤、复位步骤以及重复步骤。相比传统的换刀方法，本发明中的刀具运载器并非固定在加工中心内部，可拆卸移动的设计使得一台刀具运载器能够满足多台机床上刀具交换的需求，节省成本，适应性高；本发明可以实现刀库内刀具的全自动交换，自动化程度高，可以提高效率，节省人力物力；并且交换过程完全由程序控制，避免出现换刀过程中出现刀具在刀库内位置不正确的现象；换刀结束后，卸下的刀具依照取刀顺序排布在刀具运载器上，也有利于刀具管理。

Description

自动换刀方法及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及工业自动化生产线领域，具体地，涉及一种自动换刀方法及计算机可读存储介质，尤其涉及适用于数控加工中心的刀库内刀具的自动交换方法。

背景技术

随着我国工业化程度的不断加深，产品的加工往高精化、高效化、智能化发展。具备高精度、搞柔性化、高速化加工特点的数控机床被广泛用于制造业加工中。加工中心拥有一个刀库，刀库内装有各种类型的刀具，用以适应多种产品多种特征的加工。在加工中心进行零件加工时，主轴会根据程序控制选择刀库内不同的刀具进行相应特征的加工。当换产生产时，不同零件拥有不同的特征，用以加工这些特征的刀具也是不同的，这就需要对刀库内的刀具进行成批交换。

目前，为了刀库内刀具的成批交换问题，工厂主要是采用人工手动更换，人为取来要更换上的刀具，从刀库内取下要卸下的刀具，再放上要换上的刀具。值得一提的是，在卸下刀具和换上刀具的时候，由于人为手动操作的空间有限，而需要更换的刀具较多，因此还需要控制刀库的运动，使最佳手动换刀点始终位于刀库门处，效率极其低下而且十分不便。这严重阻碍了“无人工厂”自动化、智能化的实现。

目前，市场还缺乏行之有效的刀库内刀具自动化交换的方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种自动换刀方法及计算机可读存储介质。

根据本发明提供的自动换刀方法，包括如下步骤：

准备步骤：将附有需要被安装到刀库内的刀具的刀具运载器固定到工作台上；

待卸刀具移动步骤：刀库将需要被卸下的刀具推送至换刀处；

待装刀具移动步骤：主轴在刀具运载器处取下需要安装的刀具并回到主轴换刀点；

刀具交换步骤：换刀手交换刀库侧的刀具和主轴侧的刀具；

复位步骤：刀库气缸将刀库侧的刀具送回刀库，主轴将主轴侧刀具放回刀具运载器，完成一把刀具的交换。

优选地，本发明提供的自动换刀方法还包括：

重复步骤：重复待卸刀具移动步骤、待装刀具移动步骤、刀具交换步骤以及复位步骤，直至所有需要更换的刀具均更换完毕。

优选地，所述重复步骤中，重复的待卸刀具移动步骤、待装刀具移动步骤、刀具交换步骤以及复位步骤这四个并非依次进行，而是在互不影响的情况下同时进行。

优选地，准备步骤中的刀具运载器与工作台接触一侧设置有第一固连件，工作台与刀具运载器接触处设置有第二连接件，刀具运载器与刀库通过第一连接件和第二连接件实现定位和/或固定。

优选地，刀具交换步骤中换刀手能够同时抓取刀库侧和主轴侧的刀具，并交换刀库侧和主轴侧刀具的位置。

优选地，待卸刀具移动步骤和/或复位步骤中，待卸刀具通过气缸驱动推送至换刀处。

优选地，待卸刀具和/或待装刀具的选取，由设定的任务目标确定；待卸刀具和待装刀具更换的顺序

-由设定的任务顺序确定；或者

-根据待卸刀具到换刀处的距离和待装刀具到主轴换刀点的距离排序确定。

优选地，每个所述待装刀具相对于刀具运载器的位置固定，主轴通过各个待装刀具的位置定位抓取特定的待装刀具。

根据本发明提供的存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的自动换刀方法的步骤。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、刀具运载器并非固定在加工中心内部，可拆卸移动的设计使得一台刀具运载器能够满足多台机床上刀具交换的需求，节省成本，适应性高；

2、本发明可以实现刀库内刀具的全自动交换，自动化程度高，可以提高效率，节省人力物力；

3、交换过程完全由程序控制，避免出现换刀过程中出现刀具在刀库内位置不正确的现象；

4、换刀结束后，卸下的刀具依照取刀顺序排布在刀具运载器上，有利于刀具管理

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的自动换刀方法的流程示意图；

图2为本发明提供的自动换刀方法的优选例示意图。

图中示出：

刀库1

待卸刀具2

换刀手3

主轴4

待装刀具5

刀具运载器6

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的自动换刀方法，包括如下步骤：

准备步骤：将附有需要被安装到刀库内的刀具的刀具运载器固定到工作台上；

待卸刀具移动步骤：刀库将需要被卸下的刀具推送至换刀处；

待装刀具移动步骤：主轴在刀具运载器处取下需要安装的刀具并回到主轴换刀点；

刀具交换步骤：换刀手交换刀库侧的刀具和主轴侧的刀具；

复位步骤：刀库气缸将刀库侧的刀具送回刀库，主轴将主轴侧刀具放回刀具运载器，完成一把刀具的交换。

优选地，本发明提供的自动换刀方法还包括：

重复步骤：重复待卸刀具移动步骤、待装刀具移动步骤、刀具交换步骤以及复位步骤，直至所有需要更换的刀具均更换完毕。

具体地，所述重复步骤中，重复的待卸刀具移动步骤、待装刀具移动步骤、刀具交换步骤以及复位步骤这四个并非依次进行，而是在互不影响的情况下同时进行。准备步骤中的刀具运载器与工作台接触一侧设置有第一固连件，工作台与刀具运载器接触处设置有第二固连件，刀具运载器与刀库通过第一连接件和第二连接件实现定位和/或固定。刀具交换步骤中换刀手能够同时抓取刀库侧和主轴侧的刀具，并交换刀库侧和主轴侧刀具的位置。待卸刀具移动步骤和/或复位步骤中，待卸刀具通过气缸驱动推送至换刀处。

更具体地，待卸刀具和/或待装刀具的选取，由设定的任务目标确定；待卸刀具和待装刀具更换的顺序

-由设定的任务顺序确定；或者

-根据待卸刀具到换刀处的距离和待装刀具到主轴换刀点的距离排序确定。

每个所述待装刀具相对于刀具运载器的位置固定，主轴通过各个待装刀具的位置定位抓取特定的待装刀具。

根据本发明提供的存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的自动换刀方法的步骤。

进一步地，本发明的优选例技术方案如下：

S1：将附有需要被安装到刀库1内的刀具的刀具运载器6固定安装到机床转台上；

S2：刀库1将需要被卸下的刀具推送至换刀处，同时，主轴4去刀具运载器6取下需要待装刀具5并回到主轴换刀点；

S3：换刀手3交换刀库侧的刀具和主轴侧的刀具；

S4：刀库气缸将刀库侧的刀具送回刀库1，同时，主轴4将主轴侧刀具放回刀具运载器6，完成一把刀具的交换；

S5：重复S2～S4，完成刀库1内所有需要更换刀具的交换。

其中，S2包括：

S2.1，刀库1根据需要将要被卸下的刀具，由气缸驱动送至换刀处；

S2.2，与S2.1同时发生，主轴4至刀具运载器6取下刀具并回到主轴换刀点；

S4包括：

S4.1，刀库气缸将换刀处的刀具送回刀库1；

S4.2，与S4.1同时发生，主轴4将换刀点主轴侧刀具放回刀具运载器6；

S1中刀具运载器6底板设置母锥，与转台上夹具母板上公锥能够配合，实现精确定位，此处所述母锥、公锥即为上述的第一固连件、第二固连件的优选部件结构。S2.1中，刀库1中被卸下刀具的选定由数控程序控制。根据需要，执行换刀指令，选择相应的刀具调到换刀点刀库侧。S2.2中，刀具运载器6中被安装至刀库1的刀具的选定由数控程序控制主轴4的运动完成。运载器在加工中心上的位置固定，每把刀具在运载器上的位置也是固定的，可以完成刀具相对运载器在加工中心上的定位，以便根据程序控制精确完成被安装刀具在主轴4上的安装。S3中换刀手3能够同时抓取换刀点刀库侧和主轴侧的刀具，使之交换后将刀具放在换刀点刀库侧和主轴侧。S4中刀库1所做的将刀具送回刀库1和主轴4将刀具放回刀具运载器6也均是由数控程序控制，且返回刀库1的刀具的位置与S2.1取出的位置一致，返回刀具运载器6的刀具的位置和S2.2取出的位置一致。S5中并非简单重复S2～S4，要根据程序的控制，刀库1方面选择另外的要卸下的刀具；运载器方面，根据程序控制主轴4找到并取下运载器上要换到刀库1内的刀具。反复进行，直到所有的相应刀具均完成交换。

更进一步地，结合图2：

本优选例利用换刀手3的换刀功能，将刀库1内的待卸刀具2与主轴4上从刀具运载器6上取下的待装刀具5进行交换，从而完成刀库内所有待卸刀具的交换功能。

首先，刀具运载器6完成在加工中心上的安装与定位。刀库1根据数控程序的控制选择要卸下的刀具将其移到待卸位置，待卸刀具2被气缸驱动至换刀点刀库侧；同时，主轴4在数控程序的控制下至刀具运载器取下待装刀具5，并回到交换点主轴侧，然后换刀手3抓手同时抓取两侧刀具并交换二者之间的位置。交换完成后，刀库侧气缸驱动待装刀具5回到刀库；同时，主轴回到运载器相应刀具卡爪前放下待卸刀具。完成一柄刀具的交换。

接着，刀库内转轮转动，换下另一把待卸刀具推送至换刀点刀库侧；主轴也至刀具运载器上取下另一把刀具，重复上述的步骤即可以完成所有待卸刀具的交换，将待卸刀具集中到刀具运载器上，刀具运载器上的刀具转移到刀库内。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (9)

1.一种自动换刀方法，其特征在于，包括如下步骤：

准备步骤：将附有需要被安装到刀库内的刀具的刀具运载器固定到工作台上；

待卸刀具移动步骤：刀库将需要被卸下的刀具推送至换刀处；

待装刀具移动步骤：主轴在刀具运载器处取下需要安装的刀具并回到主轴换刀点；

刀具交换步骤：换刀手交换刀库侧的刀具和主轴侧的刀具；

复位步骤：刀库气缸将刀库侧的刀具送回刀库，主轴将主轴侧刀具放回刀具运载器，完成一把刀具的交换。

2.根据权利要求1所述的自动换刀方法，其特征在于，还包括：

重复步骤：重复待卸刀具移动步骤、待装刀具移动步骤、刀具交换步骤以及复位步骤，直至所有需要更换的刀具均更换完毕。

3.根据权利要求2所述的自动换刀方法，其特征在于，所述重复步骤中，重复的待卸刀具移动步骤、待装刀具移动步骤、刀具交换步骤以及复位步骤这四个并非依次进行，而是在互不影响的情况下同时进行。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的自动换刀方法，其特征在于，准备步骤中的刀具运载器与工作台接触一侧设置有第一固连件，工作台与刀具运载器接触处设置有第二固连件，刀具运载器与工作台通过第一连接件和第二连接件实现定位和/或固定。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的自动换刀方法，其特征在于，刀具交换步骤中换刀手能够同时抓取刀库侧和主轴侧的刀具，并交换刀库侧和主轴侧刀具的位置。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的自动换刀方法，其特征在于，待卸刀具移动步骤和/或复位步骤中，待卸刀具通过气缸驱动推送至换刀处。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的自动换刀方法，其特征在于，待卸刀具和/或待装刀具的选取，由设定的任务目标确定；待卸刀具和待装刀具更换的顺序

-由设定的任务顺序确定；或者

-根据待卸刀具到换刀处的距离和待装刀具到主轴换刀点的距离排序确定。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的自动换刀方法，其特征在于，每个所述待装刀具相对于刀具运载器的位置固定，主轴通过各个待装刀具的位置定位抓取特定的待装刀具。

9.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的自动换刀方法的步骤。