CN109794792B - 数控加工中心的换刀方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数控加工中心的换刀方法。本发明所述的数控加工中心包括主轴、刀库、切削液喷头，所述主轴的轴线位于切削液喷头的喷淋范围内。本发明所述的数控加工中心的换刀方法包括如下步骤：S1、所述切削液喷头喷淋，并且取出所述主轴上的第一刀具及所述刀库内的第二刀具；S2、所述第二刀具移动至主轴的轴线处后，所述第二刀具沿主轴轴线方向向上穿过切削液喷头的喷淋范围；S3、所述第二刀具沿主轴轴线方向向上插入主轴。本发明所述的数控加工中心的换刀方法具有刀柄无废屑、提高工作效率的优点。

Description

数控加工中心的换刀方法

技术领域

本发明涉及数控加工中心技术领域，特别是涉及一种数控加工中心的换刀方法。

背景技术

数控加工中心是由机械设备与数控系统组成的适用于加工复杂零件的高效率自动化机床。数控加工中心是目前世界上产量最高、应用最广泛的数控机床之一。它的综合加工能力较强，工件一次装夹后能完成较多的加工内容，加工精度较高，就中等加工难度的批量工件，其效率是普通设备的5～10倍，特别是它能完成许多普通设备不能完成的加工，对形状较复杂，精度要求高的单件加工或中小批量多品种生产更为适用。

数控加工中心是一种功能较全的数控加工机床。它把铣削、镗削、钻削、攻螺纹和切削螺纹等功能集中在一台设备上，使其具有多种工艺手段。加工中心设置有刀库，刀库中存放着不同数量的各种刀具或检具，在加工过程中由程序自动选用和更换。这是它与数控铣床、数控镗床的主要区别。特别是对于必需采用工装和专机设备来保证产品质量和效率的工件。这会为新产品的研制和改型换代节省大量的时间和费用，从而使企业具有较强的竞争能力。

但是，在数控加工中心换刀过程中，刀柄可能会粘到加工废屑。没有处理过的刀具直接安装在主轴上时，刀柄上的废屑容易随刀柄一起进入主轴，影响刀具的安装精度，进而影响数控加工中心的加工。

针对该问题，现有的数控加工中心除了安装有用于降温工件的切削液喷头外，还会另外安装一用于清洗刀具的清洗喷头。在此结构下，该数控加工中心的换刀方法一般包括如下步骤：

A1、停止切削液喷头的喷淋；

A2、取出刀库内的刀具与主轴装夹的刀具，并将刀库内的刀具移动至清洗喷头的喷淋范围内；

A3、启动清洗喷头，清洗喷头喷淋刀库内的刀具；

A4、清洗后的刀具安装在主轴上；

A5、加工工件并启动切削液喷头喷淋工件。

虽然这种方案可以清洗掉刀柄上的废屑，有效地防止废屑随刀柄一起进入主轴，但是数控加工中心需要另外安装一专门清洗刀具的清洗装置，增加了制造成本。另外，这种换刀方法的步骤较多，降低了数控加工中心的工作效率。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种数控加工中心的换刀方法，其具有刀柄无废屑、提高工作效率的优点。

一种数控加工中心的换刀方法，所述数控加工中心包括主轴、刀库、切削液喷头，所述主轴的轴线位于切削液喷头的喷淋范围内；

所述数控加工中心的换刀方法包括如下步骤：

S1、所述切削液喷头喷淋，并且取出所述主轴上的第一刀具及所述刀库内的第二刀具；

S2、所述第二刀具移动至主轴的轴线处后，所述第二刀具沿主轴轴线方向向上穿过切削液喷头的喷淋范围；

S3、所述第二刀具沿主轴轴线方向向上插入主轴。

相对于现有技术，本发明所述的数控加工中心的换刀方法不停止切削液喷头的喷淋，将第二刀具穿过切削液喷头的喷淋范围，通过切削液喷头来清洗第二刀具，有助于减少刀柄粘有废屑的几率，而且无需额外添加清洗装置，有利于降低制造成本。另外，将清洗第二刀具的工步与安装第二刀具的工步结合在一起，在上刀过程中同步完成刀具的清洗，有效地提高工作效率。

进一步地，所述数控加工中心包括若干的绕主轴轴线圆周阵列在主轴外侧的切削液喷头，若干所述切削液喷头的喷淋方向与主轴的轴线相交；

所述步骤S2具体包括如下步骤：

S20、所述第二刀具移动至主轴的轴线处，且其位于切削液喷头喷淋方向与主轴轴线的交点的正下方；

S21、所述第二刀具向上移动，所述第二刀具经过切削液喷头喷淋方向与主轴轴线的交点。

采用上述技术方案，切削液喷头的喷淋方向与主轴的轴线相交，使切削液喷头水力最强的部分直接射到刀具上，有助于减少刀柄粘有废屑的几率。同时，采用多个切削液喷头来清洗刀具，并且通过多方向地喷淋刀具，有助于进一步地减少刀柄粘有废屑的几率。

进一步地，若干所述切削液喷头的喷淋方向相交于一点且该点位于主轴的轴线上。

采用上述技术方案，多个切削液喷头从不同方向同时射到刀具上，有助于减少冲洗下来的废屑粘在刀柄未冲洗部位的几率，进而有助于减少刀柄粘有废屑的几率。

进一步地，所述步骤S2还包括：

步骤S22、所述第二刀具反复经过切削液喷头喷淋方向与主轴轴线的交点。

采用上述技术方案，增加刀具的清洗次数，有助于减少刀柄粘有废屑的几率。

进一步地，所述数控加工中心还包括换刀机械手；

所述步骤S1具体包括如下步骤：

S10、所述换刀机械手处于待机位置；

S11、待所述主轴定位后，所述切削液喷头继续喷淋，所述换刀机械手旋转至夹持位置并同时夹持第一刀具、第二刀具；

S12、待所述主轴的卡爪松开信号确认后，所述换刀机械手向下拔刀。

采用上述技术方案，换刀机械手有较大的灵活性，而且可以减少换刀时间，有助于提高工作效率。

进一步地，所述步骤S1还包括：

S13、所述换刀机械手继续向下移动，使所述第一刀具经过切削液喷头的喷淋范围。

采用上述技术方案，在第一刀具送回刀库前，用切削液喷头对第一刀具进行初步清洗，有助于减少刀柄粘有废屑的几率，有助于避免废屑在刀库内堆积。

进一步地，所述步骤S2具体包括如下步骤：

S20、所述换刀机械手旋转180度，所述第二刀具移动至主轴的轴线处，且其位于切削液喷头喷淋方向与主轴轴线的交点的正下方；

S21、所述换刀机械手沿主轴轴线方向向上移动，所述第二刀具经过切削液喷头喷淋方向与主轴轴线的交点；

S22、所述换刀机械手沿主轴轴线方向反复上下移动，所述第二刀具反复经过切削液喷头喷淋方向与主轴轴线的交点。

进一步地，所述步骤S3具体包括如下步骤：

S30、所述换刀机械手向上移动，将所述第一刀具插入刀库内以及所述第二刀具插入主轴的卡爪内；

S31、待所述主轴的卡爪抓紧后，所述换刀机械手松开第一刀具、第二刀具；

S32、所述换刀机械手回到待机位置。

进一步地，所述数控加工中心还包括水泵、电磁阀、继电器，所述水泵通过电磁阀与切削液喷头连通，所述继电器与电磁阀电性连接。

采用上述技术方案，通过双条件控制，不影响设备没有在自动运行时的工艺调试。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1为本发明所述的数控加工中心的结构示意图；

图2为本发明所述的数控加工中心的水路关系图；

图3为本发明所述的数控加工中心的换刀方法的流程图；

图4为步骤S1的状态示意图；

图5为步骤S2的状态示意图；

图6为步骤S3的状态示意图；

附图标记：1、主轴；2、刀库；3、换刀机械手；4、切削液喷头；5、水箱；6、水泵；7、电磁阀；8、继电器；9、第一刀具；10、第二刀具。

具体实施方式

一种数控加工中心，参见图1与图2，包括主轴1、刀库2、换刀机械手3、若干的切削液喷头4、水箱5、水泵6、电磁阀7、继电器8。其中，换刀机械手3设置在主轴1与刀库2之间，该换刀机械手3用于更换主轴1上的刀具。切削液喷头4绕主轴1的轴线圆周阵列在主轴1的外侧，具体地，若干的切削液喷头4的喷淋方向均与主轴1的轴线相交，并且所有切削液喷头4的喷淋方向相交于一点，该点位于主轴1的轴线上。在本实施例中，该数控加工中心采用四个切削液喷头4，四个切削液喷头4等间距地分布在主轴1的外侧。水泵6的进水口与水箱5连通，水泵6的出水口通过电磁阀7与切削液喷头4连通。继电器8与电磁阀7电性连接，通过继电器8控制电磁阀7，从而有效控制切削液喷头4的喷淋。

一种数控加工中心的换刀方法，参见图3至6，包括如下步骤：

S0、主轴1上的第一刀具9加工工件，并且启动切削液喷头4喷淋以降低工件温度；

S1、停止主轴1的工作后，切削液喷头4继续喷淋，并且同时取出主轴1上的第一刀具9以及刀库2内的第二刀具10；

S2、第二刀具10移动至主轴1的轴线处后，第二刀具10沿主轴1轴线方向向上穿过切削液喷头4的喷淋范围；

S3、第二刀具10沿主轴1轴线方向向上插入主轴1。

具体地，步骤S1包括如下步骤：

S10、换刀机械手3处于待机位置；

S11、待主轴1停止工作后，切削液喷头4继续喷淋，换刀机械手3旋转至夹持位置并同时夹持第一刀具9、第二刀具10；

S12、待主轴1的卡爪松开信号确认后，换刀机械手3沿主轴1轴线方向向下拔刀；

S13、换刀机械手3继续向下移动，使第一刀具9经过切削液喷头4的喷淋范围，具体地，第一刀具9沿着主轴1的轴线向下移动，在移动过程中第一刀具9会经过切削液喷头4喷淋方向与主轴1轴线的交点，最后第一刀具9移动至切削液喷头4喷淋方向与主轴1轴线的交点的正下方。

具体地，步骤S2包括如下步骤：

S20、换刀机械手3旋转180度，第一刀具9与第二刀具10调换位置，第一刀具9移动至刀库2的下方，第二刀具10移动至主轴1的轴线处，且第二刀具10位于切削液喷头4喷淋方向与主轴1轴线的交点的正下方；

S21、换刀机械手3沿主轴1轴线方向向上移动，第二刀具10经过切削液喷头4喷淋方向与主轴1轴线的交点；

S22、换刀机械手3沿主轴1轴线方向反复上下移动，第二刀具10反复经过切削液喷头4喷淋方向与主轴1轴线的交点，在本实施例中，第二刀具10经过切削液喷头4喷淋方向与主轴1轴线的交点两次。

具体地，步骤S3包括如下步骤：

S30、换刀机械手3沿主轴1轴线方向向上移动，将第一刀具9插入刀库2内以及第二刀具10插入主轴1的卡爪内；

S31、待主轴1的卡爪抓紧后，换刀机械手3松开第一刀具9、第二刀具10；

S32、换刀机械手3回到待机位置。

相对于现有技术，本发明所述的数控加工中心的换刀方法在数控加工中心自动运行时，切削液喷头4持续喷淋，并将预安装的刀具沿主轴1轴线方向向上移动，使刀具经过切削液喷头4喷淋方向与主轴1轴线的交点，通过切削液喷头4来清洗第二刀具10，有助于减少刀柄粘有废屑的几率，而且无需额外添加清洗装置，有利于降低制造成本。接着，清洗后的刀具继续沿主轴1轴线方向向上移动，将刀具插入主轴1内，通过将清洗刀具的工步与安装上刀的工步结合在一起，在上刀过程中同步完成刀具的清洗，有效地提高工作效率。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种数控加工中心的换刀方法，所述数控加工中心包括主轴(1)、刀库(2)、切削液喷头(4)，其特征在于，所述主轴(1)的轴线位于切削液喷头(4)的喷淋范围内；

所述数控加工中心还包括换刀机械手(3)；

所述数控加工中心的换刀方法包括如下步骤：

S1、所述换刀机械手(3)处于待机位置；待所述主轴(1)定位后，所述切削液喷头(4)继续喷淋，所述换刀机械手(3)旋转至夹持位置并同时夹持所述主轴(1)上的第一刀具(9)、所述刀库(2)内的第二刀具(10)；待所述主轴(1)的卡爪松开信号确认后，所述换刀机械手(3)向下拔刀，所述换刀机械手(3)取出所述第一刀具(9)及所述第二刀具(10)；所述换刀机械手(3)继续向下移动，使所述第一刀具(9)经过切削液喷头(4)的喷淋范围；

S2、所述第二刀具(10)移动至主轴(1)的轴线处后，所述第二刀具(10)沿主轴(1)轴线方向向上穿过切削液喷头(4)的喷淋范围；

S3、所述第二刀具(10)沿主轴(1)轴线方向向上插入主轴(1)。

2.根据权利要求1所述的数控加工中心的换刀方法，其特征在于，所述数控加工中心包括若干的绕主轴(1)轴线圆周阵列在主轴(1)外侧的切削液喷头(4)，若干所述切削液喷头(4)的喷淋方向与主轴(1)的轴线相交；

所述步骤S2具体包括如下步骤：

S20、所述第二刀具(10)移动至主轴(1)的轴线处，且其位于切削液喷头(4)喷淋方向与主轴(1)轴线的交点的正下方；

S21、所述第二刀具(10)向上移动，所述第二刀具(10)经过切削液喷头(4)喷淋方向与主轴(1)轴线的交点。

3.根据权利要求2所述的数控加工中心的换刀方法，其特征在于：若干所述切削液喷头(4)的喷淋方向相交于一点且该点位于主轴(1)的轴线上。

4.根据权利要求2所述的数控加工中心的换刀方法，其特征在于，

所述步骤S2还包括：

步骤S22、所述第二刀具(10)反复经过切削液喷头(4)喷淋方向与主轴(1)轴线的交点。

5.根据权利要求1所述的数控加工中心的换刀方法，其特征在于，

所述步骤S2具体包括如下步骤：

S20、所述换刀机械手(3)旋转180度，所述第二刀具(10)移动至主轴(1)的轴线处，且其位于切削液喷头(4)喷淋方向与主轴(1)轴线的交点的正下方；

S21、所述换刀机械手(3)沿主轴(1)轴线方向向上移动，所述第二刀具(10)经过切削液喷头(4)喷淋方向与主轴(1)轴线的交点；

S22、所述换刀机械手(3)沿主轴(1)轴线方向反复上下移动，所述第二刀具(10)反复经过切削液喷头(4)喷淋方向与主轴(1)轴线的交点。

6.根据权利要求1所述的数控加工中心的换刀方法，其特征在于，

所述步骤S3具体包括如下步骤：

S30、所述换刀机械手(3)向上移动，将所述第一刀具(9)插入刀库(2)内以及所述第二刀具(10)插入主轴(1)的卡爪内；

S31、待所述主轴(1)的卡爪抓紧后，所述换刀机械手(3)松开第一刀具(9)、第二刀具(10)；

S32、所述换刀机械手(3)回到待机位置。

7.根据权利要求1至6任一项所述的数控加工中心的换刀方法，其特征在于：所述数控加工中心还包括水泵(6)、电磁阀(7)、继电器(8)，所述水泵(6)通过电磁阀(7)与切削液喷头(4)连通，所述继电器(8)与电磁阀(7)电性连接。

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