CN109605100A - 一种数控机床自动换刀装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种数控机床换刀装置，数控机床的自动换刀装置主要由机械手和刀库两个部分构成，其特征在于：自动换刀机械手主要包括手爪、前臂、中臂、支架、底座、安装板、汽缸、步进电机，底座上设有安装板，安装板上依次固定中臂、轴承座、电机架，所述旋转步进电机通过电机架固定且连接所述中臂，所述前臂与所述中臂垂直固定，手爪安装在所属前臂上，所述前臂、中臂通过气缸驱动进行往复运动。本发明能够运用直线运动顺利实现自动换刀装置的装刀、卸刀过程，能精确完成数控机床的装刀以及卸刀工作。

Description

一种数控机床自动换刀装置及方法

技术领域

本发明涉及机床领域，尤其涉及一种数控机床自动换刀装置及方法。

背景技术

随着制造业的产业升级，当前大中型企业普遍使用的数控机床自动换刀装置普遍存在结构较大、复杂，成本高的弱点，因而，一些小型企业选取换刀方式基本上还是采用人工换刀。高性能和高品质的设备是顺利完成机械加工的重要保证。但过高的性能和过高的品质必然会增加的研发成本，反而难以推动技术进步。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种数控机床的换刀方法。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种数控机床换刀装置，数控机床的自动换刀装置主要由机械手和刀库两个部分构成，其特征在于：自动换刀机械手主要包括手爪、前臂、中臂、支架、底座、安装板、汽缸、步进电机，底座上设有安装板，安装板上依次固定中臂、轴承座、电机架，所述旋转步进电机通过电机架固定且连接所述中臂，所述前臂与所述中臂垂直固定，手爪安装在所属前臂上，所述前臂、中臂通过气缸驱动进行往复运动。

其中机械手手爪主要用来夹持刀具的刀柄；换刀臂上的伸缩缸在取刀和放刀前后以及装刀和卸刀前后使用，这样才能防止机械手与刀库之间发生摩擦的情况；手爪处的汽缸用来驱动手爪夹持刀具，保证转换刀具时的夹紧、防止脱落等情况；中臂上的汽缸可以用来驱动换刀装置的装刀和卸刀时的运动；支架上的汽缸可以用来弥补刀库与刀架之间的高度差；旋转步进电机带动中臂上的轴转动以实现机械手换刀臂在刀架与刀库之间来回运转；自动换刀装置的底座可以用来支撑整个机械手的全部重量。自动换刀装置各个零部件之间全部用螺栓连接的方式来固定。

一种数控机床自动换刀方法，包括PLC系统、机械手、气缸、前臂、其特征在于：该换刀方法通过以下步骤来实现：

a、PLC在接受到数控机床传递的信号后，带动刀库在步进电机驱动下的自动换刀装置自主旋转，通过装置的传感器检测到具体的刀号信息；

b、机械手向左旋转旋45度，到达刀库正前方；机械手的夹紧装置迅速夹紧刀柄，待刀柄被夹紧后，中臂上的汽缸伸出30ram，将刀具刀库中取出，动臂向右旋转90度，到达刀架正前方，使机械手正对刀架，中臂上的汽缸收缩，将刀具放到刀架上，同时手部机构松开工件，为防止干涉，前臂继续右旋10度，使机械手爪脱离刀柄，换刀臂上的汽缸收缩，使机械手离开刀架，换刀臂左旋55度，回到初始位置，此时，刀具在工作；

c、当工作完成后，前臂右旋55度，前臂上的汽缸伸长，准备卸刀，前臂左旋10度，正好抓住刀柄，中臂上的汽缸伸长，为了将刀具从机床上卸下，前臂左旋100度，到达刀库位置，中臂上的汽缸收缩，将刀具放回刀库，前臂右旋45度，回到初始位置，等待下一个工作循环。

自动换刀机械手实现装刀、卸刀等动作需要实现以下几个动作，机械手装刀、卸刀整个工作过程，之后回到了初始位置，然后等待下一个换刀信号，以此类推。至此，整个机构的一个完整动作就完成。

本方法可以应用于普通数控机床，不仅能够完成自动换刀装置的装刀，卸刀的直线运动，而且可以大大节约生产成本，大大减少自动换刀装置的安装时间、调整刀具的时间，能够运用直线运动顺利实现自动换刀装置的装刀、卸刀过程，能精确完成数控机床的装刀以及卸刀工作。

附图说明

图1为数控机床换刀装置结构图；

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

如图1所示，数控机床的自动换刀装置主要由机械手和刀库两个部分构成，自动换刀机械手主要包括手爪8、前臂5、中臂3、底座1、安装板2、汽缸6、气缸7、旋转步进电机11、底座1上设有安装板2，安装板上依次固定中臂3、轴承座9、电机架10，旋转步进电机11通过电机架10固定且连接中臂3，前臂3与中臂5垂直固定，手爪8安装在前臂5上，所述前臂3、中臂5通过气缸6、气缸7驱动进行往复运动。

其中机械手手爪8主要用来夹持刀具的刀柄；换刀臂上的伸缩缸在取刀和放刀前后以及装刀和卸刀前后使用，这样才能防止机械手与刀库之间发生摩擦的情况；手爪8处的汽缸用来驱动手爪夹持刀具，保证转换刀具时的夹紧、防止脱落等情况；中臂5上的汽缸6可以用来驱动换刀装置的装刀和卸刀时的运动，汽缸7可以用来弥补刀库与刀架之间的高度差；旋转步进电机带动中臂上的轴转动以实现机械手换刀臂在刀架与刀库之间来回运转；自动换刀装置的底座可以用来支撑整个机械手的全部重量。自动换刀装置各个零部件之间全部用螺栓连接的方式来固定。

一种数控机床自动换刀方法通过以下步骤来实现：

1、PLC在接受到数控机床传递的信号后，带动刀库在步进电机驱动下的自动换刀装置自主旋转，通过装置的传感器检测到具体的刀号信息；

2、机械手向左旋转旋45度，到达刀库正前方；机械手的夹紧装置迅速夹紧刀柄，待刀柄被夹紧后，中臂3上的汽缸伸出30ram，将刀具刀库中取出，动臂向右旋转90度，到达刀架正前方，使机械手正对刀架，中臂3上的汽缸收缩，将刀具放到刀架上，同时手部机构松开工件，为防止干涉，前臂5继续右旋10度，使机械手爪脱离刀柄，换刀臂上的汽缸收缩，使机械手离开刀架，换刀臂左旋55度，回到初始位置，此时，刀具在工作；

3、当工作完成后，前臂5右旋55度，前臂5上的汽缸伸长，准备卸刀，前臂5左旋10度，正好抓住刀柄，中臂3上的汽缸伸长，为了将刀具从机床上卸下，前臂5左旋100度，到达刀库位置，中臂3上的汽缸收缩，将刀具放回刀库，前臂5右旋45度，回到初始位置，等待下一个工作循环。

机械手完成装刀、卸刀整个工作过程，之后回到了初始位置，然后等待下一个换刀信号，以此类推。至此，整个机构的一个完整动作就完成。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种数控机床换刀装置，数控机床的自动换刀装置主要由机械手和刀库两个部分构成，其特征在于：自动换刀机械手主要包括手爪、前臂、中臂、支架、底座、安装板、汽缸、步进电机，底座上设有安装板，安装板上依次固定中臂、轴承座、电机架，所述旋转步进电机通过电机架固定且连接所述中臂，所述前臂与所述中臂垂直固定，手爪安装在所属前臂上，所述前臂、中臂通过气缸驱动进行往复运动。

2.一种数控机床自动换刀方法，包括PLC系统、机械手、夹紧装置、气缸、前臂、其特征在于：该换刀方法通过以下步骤来实现：

a、PLC在接受到数控机床传递的信号后，带动刀库在步进电机驱动下的自动换刀装置自主旋转，通过装置的传感器检测到具体的刀号信息；

b、机械手向左旋转旋45度，到达刀库正前方；机械手的夹紧装置迅速夹紧刀柄，待刀柄被夹紧后，中臂上的汽缸伸出30ram，将刀具刀库中取出，动臂向右旋转90度，到达刀架正前方，使机械手正对刀架，中臂上的汽缸收缩，将刀具放到刀架上，同时手部机构松开工件，为防止干涉，前臂继续右旋10度，使机械手爪脱离刀柄，换刀臂上的汽缸收缩，使机械手离开刀架，换刀臂左旋55度，回到初始位置，此时，刀具在工作；

c、当工作完成后，前臂右旋55度，前臂上的汽缸伸长，准备卸刀，前臂左旋10度，正好抓住刀柄，中臂上的汽缸伸长，为了将刀具从机床上卸下，前臂左旋100度，到达刀库位置，中臂上的汽缸收缩，将刀具放回刀库，前臂右旋45度，回到初始位置，等待下一个工作循环。