CN110465822A - 一种刀库式刀臂及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种刀库式刀臂及其加工方法，属于加工设备技术领域。该刀库式刀臂及其加工方法包括刀库、刀臂、出口、固定板、安装杆、铰接轴、上杆、刀臂罩、加工主轴和加工中心。本发明中采用由第一竖直罩板、第二竖直罩板、水平罩板构成的刀臂罩将刀臂一体罩住，能够更好的保护刀柄，从而保证换刀时的安装精度，采用多级速度控制刀臂的旋转，使得整个换刀过程不仅速度快，而且非常精准，采用较高速度推动刀臂罩一体旋转，使得刀臂罩整体快速旋转并且磁力部吸附住条形磁铁，将第一竖直罩板固定住进而将刀臂罩固定住，避免了其他复杂的制动结构，安装和维修均简单，结构简单，并且不易损坏。

Description

一种刀库式刀臂及其加工方法

技术领域

本发明属于加工设备方法技术领域，涉及一种刀库式刀臂及其加工方法。

背景技术

刀库如果直接在数控机床中应用，机床的油污很容易落在刀柄和刀库刀臂上，油污落在刀柄上不仅影响到刀库的外观质量，而且也影响工件的加工精度。

中国专利CN106514425A、公布日2017.03.22公开了一种刀库刀臂的防护装置及其防护的方法通过包括：固定板、挡板、刀臂封板和复位弹簧；所述固定板，固定在刀库上，且设置在刀臂的上方，用于将所述防护装置与所述刀库固定连接；所述挡板包括：第一挡板和第二挡板；所述第一挡板、第二挡板和刀臂封板均活动设置在所述固定板的下方；所述第一挡板的一端与刀臂封板的一端固定连接在第二挡板上；所述第二挡板和刀臂封板分别位于刀臂的两侧；所述复位弹簧分别连接在刀臂封板的两端。当主轴在进行加工操作时，刀臂封板及第二挡板对刀臂进行遮盖，避免了杂质的落入到刀臂上。从而克服了刀库在进行刀具加工时，由于杂物落入刀臂导致加工精度降低或者导致机器运行异常的缺陷。上述专利复位弹簧连接于刀臂封板的两端，复位弹簧带动刀臂封板回复到初始位置，在复位弹簧的弹性失效或者弹性减弱时则刀臂封板无法回复到初始位置，结构不够稳定，同时依靠第一挡板、第二挡板、刀臂封板遮盖刀臂，无法对油污进行清除，油污防范效果不佳。

发明内容

本发明针对现有的技术存在的上述问题，提供一种刀库式刀臂及其加工方法，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种刀库式刀臂及其加工方法。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种刀库式刀臂，包括用以提供储刀位置的刀库、刀臂、设置于刀库上、用以供刀臂进出的出口、设置于出口上端的一固定板、设置于固定板下端的一安装杆、设置于安装杆上的铰接轴、铰接于铰接轴的上杆、固定连接于上杆、用以容纳所述刀臂的一刀臂罩、加工主轴和加工中心，所述刀臂罩包括一水平罩板、靠近刀库的出口位置一侧的第一竖直罩板和远离刀库的出口位置一端的第二竖直罩板，所述第一竖直罩板上至少设置有一个磁力部，所述刀库的出口处的外侧与所述磁力部相对应的位置上设置有一条形磁铁，所述第二竖直罩板上设有一竖直、长度小于第二竖直罩板到固定板下端的距离的限位杆，所述限位杆为铁制限位杆，所述固定板的下方与所述限位杆相对应的位置设置有用以吸附限位杆的限位磁铁，所述磁力部在刀臂推动第一竖直罩板朝着远离出口的方向运动至第一预设位置时吸附条形磁铁，所述限位杆在第一竖直罩板朝着远离出口的方向运动以带动第二竖直罩板朝着靠近出口的方向运动时与限位磁铁脱离。

优选的，所述条形磁铁上包裹有第一橡胶包裹层。

优选的，所述限位磁铁的表面包裹有第二橡胶包裹层。

优选的，还包括用以承载待加工工件的平台，所述第二竖直罩板的内表面下部设有突出、用以在第二竖直罩板朝着靠近出口的方向运动时扫除平台上杂物的橡胶条。

优选的，所述第一竖直罩板下端部设置有橡胶罩板，所述刀臂的安装高度高于所述橡胶罩板的高度，所述橡胶罩板的厚度大于所述第一竖直罩板的厚度。

优选的，所述橡胶罩板卡接或者通过螺丝固定的方式安装在第一竖直罩板上并与第一竖直罩板构成刀臂罩的一个侧面。

优选的，所述磁力部为金属铁构成的长条状磁力部。

优选的，所述固定板水平安装在刀库主体上，所述水平罩板、第一竖直罩板和第二竖直罩板构成了刀臂罩的本体，所述条形磁铁成水平设置，所述条形磁铁与所述第一竖直罩板平行设置。

一种利用上述的刀库式刀臂的加工方法，包括如下步骤：

S1：刀臂的旋转具有多级速度，加工中心给出信号给刀臂旋转换刀时刀臂以第一速度朝着靠近换刀位置的方向运动；

S2：刀臂在运动至接近换刀位置的第一预设位置时所述刀臂具有第二速度，刀臂以第二速度运动至换刀位置，所述第一速度大于第二速度；

S3：当换刀完成后，刀臂以第三速度回转至刀库，所述第三速度大于第一速度。

优选的，所述刀臂接收到加工中心的换刀指令后，电机启动旋转，刀臂以第一速度运动朝着靠近加工中心控制的加工主轴的安装位置的方向运动，刀臂推动第一竖直罩板绕着铰接轴朝着靠近加工主轴的方向旋转至第一预设位置，磁力部吸附条形磁铁，第二竖直罩板随着铰接轴朝着靠近加工主轴的方向旋转时朝着靠近加工主轴的方向运动使得限位杆与限位磁铁脱离，刀臂运动至接近换刀位置的第二预设位置时调节刀臂为第二速度，刀臂以第二速度运动至换刀位置，完成换刀后，刀臂以第三速度回转至刀库，刀臂推动第二竖直罩板绕着铰接轴朝着远离加工主轴的方向旋转至第三预设位置，限位杆吸附限位磁铁，第一竖直罩板随着铰接轴朝着远离加工主轴的方向旋转时朝着远离加工主轴的方向运动使得磁力部与条形磁铁脱离。

本发明的有益效果：

1、本发明采用由第一竖直罩板、第二竖直罩板、水平罩板构成的刀臂罩将刀臂一体罩住，能够更好的保护刀柄，从而保证换刀时的安装精度；

2、本发明采用多级速度控制刀臂的旋转，在加工中心给出信号给刀臂旋转换刀时刀臂以第一速度朝着靠近换刀位置的方向运动，刀臂在运动至接近换刀位置的第一预设位置时所述刀臂具有第二速度，刀臂以第二速度运动至换刀位置，第一速度大于第二速度，当换刀完成后，刀臂以第三速度回转至刀库，第三速度大于第一速度，使得整个换刀过程不仅速度快，而且非常精准；

3、本发明采用较高速度推动刀臂罩一体旋转，使得刀臂罩整体快速旋转并且磁力部吸附住条形磁铁，将第一竖直罩板固定住进而将刀臂罩固定住，避免了其他复杂的制动结构，安装和维修均简单，结构简单，并且不易损坏；

4、本发明通过限位杆和限位磁铁的配合，保障了刀臂在回转到刀库中时的稳定和不过位；

5、本发明通过使用第一橡胶包裹层包裹条形磁铁、第二橡胶包裹层包裹限位磁铁，不仅减小了噪音，而且使得整体推动更加平顺，不易产生机器故障，实现了加工过程的高速、准确和安静；

6、本发明中的橡胶条可以在第二竖直罩板旋转时清除平台上的杂物如碎屑和油污；

7、本发明中的刀臂的安装高度高压所述橡胶罩板的高度，橡胶罩板的厚度大于第一竖直罩板的厚度，可以使得刀臂旋转时刀臂顺利且无噪音地推动第一竖直罩板朝着靠近加工主轴的方向旋转。

附图说明

图1是本发明中的磁力部吸附条形磁铁、限位杆和限位磁铁脱离时的部分结构示意图；

图2是本发明中的刀臂未推动刀臂罩运动、限位杆吸附限位磁铁时的部分正视图；

图3是本发明中的刀臂推动刀臂罩运动、刀臂朝着靠近加工主轴运动时的结构示意图；

图4是本发明中加工方法的流程示意图。

图中：1-刀库，2-刀臂，3-固定板，31-限位磁铁，311-第二橡胶包裹层，32-条形磁铁，321-第一橡胶包裹层，4-安装杆，5-铰接轴，6-上杆，7-刀臂罩，71-水平罩板，72-第一竖直罩板，73-第二竖直罩板，731-橡胶条，74-橡胶罩板，75-磁力部，76-限位杆，8-加工主轴。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

请参阅图1、图2、图3，本实施例中的刀库1式刀臂2，包括用以提供储刀位置的刀库1、刀臂2、设置于刀库1上、用以供刀臂2进出的出口、设置于出口上端的一固定板3、设置于固定板3下端的一安装杆4、设置于安装杆4上的铰接轴、铰接于铰接轴的上杆6、固定连接于上杆6、用以容纳刀臂2的一刀臂罩7、加工主轴8和加工中心，刀臂罩7包括一水平罩板71、靠近刀库1的出口位置一侧的第一竖直罩板72和远离刀库1的出口位置一端的第二竖直罩板73，固定板3水平安装在刀库1主体上，水平罩板71、第一竖直罩板72和第二竖直罩板73构成了刀臂罩7的本体，第一竖直罩板72上至少设置有一个磁力部75，刀库1的出口处的外侧与磁力部75相对应的位置上设置有一条形磁铁32，第二竖直罩板73上设有一竖直、长度小于第二竖直罩板73到固定板3下端的距离的限位杆76，限位杆76为铁制限位杆76，固定板3的下方与限位杆76相对应的位置设置有用以吸附限位杆76的限位磁铁31，磁力部75在刀臂2推动第一竖直罩板72朝着远离出口的方向运动至第一预设位置时吸附条形磁铁32，限位杆76在第一竖直罩板72朝着远离出口的方向运动以带动第二竖直罩板73朝着靠近出口的方向运动时与限位磁铁31脱离。

此处，采用由第一竖直罩板72、第二竖直罩板73、水平罩板71构成的刀臂罩7将刀臂2一体罩住，能够更好的保护刀柄，从而保证换刀时的安装精度，磁力部75在刀臂2推动第一竖直罩板72朝着远离出口的方向运动至第一预设位置时吸附条形磁铁32，将第一竖直罩板72固定住进而将刀臂罩7固定住，避免了其他复杂的制动结构，安装和维修均简单，结构简单，并且不易损坏，通过限位杆76和限位磁铁31的配合，保障了刀臂2在回转到刀库1中时的稳定和不过位。

条形磁铁32上包裹有第一橡胶包裹层321，不仅减小了噪音，而且使得整体推动更加平顺，不易产生机器故障，实现了加工过程的高速、准确和安静。第一橡胶包裹层321可以为橡胶套。

限位磁铁31的表面包裹有第二橡胶包裹层311，不仅减小了噪音，而且使得整体推动更加平顺，不易产生机器故障，实现了加工过程的高速、准确和安静。第二橡胶包裹层311可以为橡胶套。

作为本实施例中的刀库1式刀臂2还可以包括用以承载待加工工件的平台，第二竖直罩板73的内表面下部设有突出、用以在第二竖直罩板73朝着靠近出口的方向运动时扫除平台上杂物的橡胶条731，橡胶条731可以在第二竖直罩板73旋转时清除平台上的杂物如碎屑和油污，保证平台的整洁，避免油污沾染在刀臂2上。

第一竖直罩板72下端部可以设置有柔软的橡胶罩板74，刀臂2的安装高度高于橡胶罩板74的高度，橡胶罩板74的厚度大于第一竖直罩板72的厚度，可以使得刀臂2旋转时刀臂2顺利且无噪音地推动第一竖直罩板72朝着靠近加工主轴8的方向旋转。

橡胶罩板74可以卡接或者通过螺丝固定的方式安装在第一竖直罩板72上并与第一竖直罩板72构成刀臂罩7的一个侧面，便于安装。

磁力部75可以为金属铁构成的长条状磁力部75。第一竖直罩板72可以全部设置成为具有磁性的结构，便于吸附条形磁铁32。

固定板3可以水平安装在刀库1主体上，水平罩板71、第一竖直罩板72和第二竖直罩板73构成了刀臂罩7的本体，条形磁铁32成水平设置，条形磁铁32与第一竖直罩板72平行设置。

作为本实施例中的刀库1式刀臂2还可以包括连接于磁力部75的第一磁感应传感器和连接于限位杆76的第二磁感应传感器，第一磁感应传感器的信号和第二磁感应传感器均通过数据总线与加工中线连接。在磁力部75未吸附住条形磁铁32时第一磁感应传感器感应的磁场强度最弱，在磁力部75靠近条形磁铁32的运动过程中条形磁铁32相对于第一磁感应传感器产生相对移动，在移动的过程中，第一磁感应传感器感应的磁场强度逐渐增大，在磁力部75吸附住条形磁铁32时第一磁感应传感器感应的磁场强度最大，从而输出相应的电压信号，加工中心接收到第一预设电压信号值时表示磁力部75吸附住条形磁铁32。在限位杆76吸附住限位磁铁31时第二磁感应传感器感应的磁场强度最强，在限位杆76远离限位磁铁31的运动过程中限位磁铁31相对于第而磁感应传感器产生相对移动，在移动的过程中，第二磁感应传感器感应的磁场强度逐渐减小，在限位杆76远离限位磁铁31至最大的位置时第二磁感应传感器感应的磁场强度最小，从而输出相应的电压信号，加工中心接收到第二预设电压信号值时表示限位杆76运动至远离限位磁铁31的最大处。第一磁感应传感器和第二磁感应传感器均可以为霍尔传感器，还包括分别与第一磁感应传感器和第二磁感应传感器电性连接、用以采集第一磁感应传感器的电压信号值和第二磁感应传感器的电压信号的电路值的电路控制芯片。

请参阅图4，一种利用上述的刀库式刀臂2的加工方法，包括如下步骤：

S1：刀臂2的旋转具有多级速度，加工中心给出信号给刀臂2旋转换刀时刀臂2以第一速度朝着靠近换刀位置的方向运动；

S2：刀臂2在运动至接近换刀位置的第二预设位置时刀臂2具有第二速度，刀臂2以第二速度运动至换刀位置，第一速度大于第二速度；

S3：当换刀完成后，刀臂2以第三速度回转至刀库1，第三速度大于第一速度。

本发明采用多级速度控制刀臂2的旋转，在加工中心给出信号给刀臂2旋转换刀时刀臂2以第一速度朝着靠近换刀位置的方向运动，刀臂2在运动至接近换刀位置的第一预设位置时所述刀臂2具有第二速度，刀臂2以第二速度运动至换刀位置，第一速度大于第二速度，当换刀完成后，刀臂2以第三速度回转至刀库1，第三速度大于第一速度，使得整个换刀过程不仅速度快，而且非常精准，本发明的方法必须运用本发明的具体结构，否则不仅无法实现本发明的目的，还可能造成机器的损毁。

刀臂2接收到加工中心的换刀指令后，电机启动旋转，刀臂2以第一速度运动朝着靠近加工中心控制的加工主轴8的安装位置的方向运动，刀臂2推动第一竖直罩板72绕着铰接轴朝着靠近加工主轴8的方向旋转至第一预设位置，磁力部75吸附条形磁铁32，第二竖直罩板73随着铰接轴朝着靠近加工主轴8的方向旋转时朝着靠近加工主轴8的方向运动使得限位杆76与限位磁铁31脱离，刀臂2运动至接近换刀位置的第二预设位置时调节刀臂2为第二速度，刀臂2以第二速度运动至换刀位置，完成换刀后，刀臂2以第三速度回转至刀库1，刀臂2推动第二竖直罩板73绕着铰接轴朝着远离加工主轴8的方向旋转至第三预设位置，限位杆76吸附限位磁铁31，第一竖直罩板72随着铰接轴朝着远离加工主轴8的方向旋转时朝着远离加工主轴8的方向运动使得磁力部75与条形磁铁32脱离。

刀臂2处于刀臂罩7限定的空间中，刀臂罩7将整个刀臂罩7起来，加工过程中产生的粉末和油污不会溅到刀柄上，也不会使得刀臂2的旋转产生任何故障。刀臂2接收到加工中心的换刀指令后，电机启动旋转，刀臂2以第一速度运动朝着靠近加工中心控制的加工主轴8的安装位置的方向运动，刀臂2推动第一竖直罩板72绕着铰接轴朝着靠近加工主轴8的方向旋转至第一预设位置，刀臂2接触的是橡胶罩板74，不会产生较大的噪音，由于刀臂2的第一速度很大，并且整个刀臂罩7被铰接轴竖直吊住，此处刀臂罩7将获得较大的速度向外旋转，当刀臂2旋转离开刀臂罩7后，第一竖直刀臂罩7的磁力部75与相应位置上设置的条形磁铁32吸附，并将整个第一竖直罩板72牢牢地固定在条形磁铁32上，进而将刀臂罩7固定住，由于条形磁铁32上包裹有第一橡胶包裹层321，因此两者吸附时不会产生噪音。

此时，第二竖直罩板73随着第一竖直罩板72朝着靠近加工主轴8的方向运动而旋转运动，橡胶条731随之旋转，橡胶条731将洒落在平台上杂物诸如碎屑和油污清除，由于速度快，因此可以将油污扫除彻底，又因为油污被扫除的方向没有加工主轴8等精密部件，故不会对整个机器的操作精度产生影响。

然后刀臂2以第二速度运动至换刀位置，第二速度小于第一速度，可以使得刀臂2精确地到达换刀位置，在控制上，可以通过两个电机分别驱动上述两端运动，也可以通过一个可以调节的高性能电机驱动，这样待换刀具将完成快速。

完成换刀后，刀臂2以第三速度回转到刀库1中，接近刀臂罩7时，刀臂2首先与第二竖直罩板73接触，并且接触的部位为第二竖直罩板73的橡胶条731，因此不会产生较大的噪音，此处磁力部75和条形磁铁32脱离，整个刀臂罩7回转到初始位置，由于限位杆76的存在，整个刀臂罩7不会旋转超过规定的位置，又因为限位杆76与限位磁铁31以及包裹在限位磁铁31上的第二橡胶包裹层311的作用，使得限位杆76回位时不产生碰撞的声音，且在刀臂2保持静止时候能够被限位磁铁31吸附而保持位置的固定和稳定，保障了第三速度回位时的稳定和不过位。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种刀库（1）式刀臂（2），其特征在于：包括用以提供储刀位置的刀库（1）、刀臂（2）、设置于刀库（1）上、用以供刀臂（2）进出的出口、设置于出口上端的一固定板（3）、设置于固定板（3）下端的一安装杆（4）、设置于安装杆（4）上的铰接轴、铰接于铰接轴的上杆（6）、固定连接于上杆（6）、用以容纳所述刀臂（2）的一刀臂罩（7）、加工主轴（8）和加工中心，所述刀臂罩（7）包括一水平罩板（71）、靠近刀库（1）的出口位置一侧的第一竖直罩板（72）和远离刀库（1）的出口位置一端的第二竖直罩板（73），所述第一竖直罩板（72）上至少设置有一个磁力部（75），所述刀库（1）的出口处的外侧与所述磁力部（75）相对应的位置上设置有一条形磁铁（32），所述第二竖直罩板（73）上设有一竖直、长度小于第二竖直罩板（73）到固定板（3）下端的距离的限位杆（76），所述限位杆（76）为铁制限位杆（76），所述固定板（3）的下方与所述限位杆（76）相对应的位置设置有用以吸附限位杆（76）的限位磁铁（31），所述磁力部（75）在刀臂（2）推动第一竖直罩板（72）朝着远离出口的方向运动至第一预设位置时吸附条形磁铁（32），所述限位杆（76）在第一竖直罩板（72）朝着远离出口的方向运动以带动第二竖直罩板（73）朝着靠近出口的方向运动时与限位磁铁（31）脱离。

2.如权利要求1所述的一种刀库（1）式刀臂（2），其特征在于：所述条形磁铁（32）上包裹有第一橡胶包裹层（321）。

3.如权利要求1或2所述的一种刀库（1）式刀臂（2），其特征在于：所述限位磁铁（31）的表面包裹有第二橡胶包裹层（311）。

4.如权利要求1或2所述的一种刀库（1）式刀臂（2），其特征在于：还包括用以承载待加工工件的平台，所述第二竖直罩板（73）的内表面下部设有突出、用以在第二竖直罩板（73）朝着靠近出口的方向运动时扫除平台上杂物的橡胶条（731）。

5.如权利要求1或2所述的一种刀库（1）式刀臂（2），其特征在于：所述第一竖直罩板（72）下端部设置有橡胶罩板（74），所述刀臂（2）的安装高度高压所述橡胶罩板（74）的高度，所述橡胶罩板（74）的厚度大于所述第一竖直罩板（72）的厚度。

6.如权利要求5所述的一种刀库（1）式刀臂（2），其特征在于：所述橡胶罩板（74）卡接或者通过螺丝固定的方式安装在第一竖直罩板（72）上并与第一竖直罩板（72）构成刀臂罩（7）的一个侧面。

7.如权利要求1或2所述的一种刀库（1）式刀臂（2），其特征在于：所述磁力部（75）为金属铁构成的长条状磁力部（75）。

8.如权利要求1或2所述的一种刀库（1）式刀臂（2），其特征在于：所述固定板（3）水平安装在刀库（1）主体上，所述水平罩板（71）、第一竖直罩板（72）和第二竖直罩板（73）构成了刀臂罩（7）的本体，所述条形磁铁（32）成水平设置，所述条形磁铁（32）与所述第一竖直罩板（72）平行设置。

9.一种利用上述的刀库（1）式刀臂（2）的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：刀臂（2）的旋转具有多级速度，加工中心给出信号给刀臂（2）旋转换刀时刀臂（2）以第一速度朝着靠近换刀位置的方向运动；

S2：刀臂（2）在运动至接近换刀位置的第二预设位置时所述刀臂（2）具有第二速度，刀臂（2）以第二速度运动至换刀位置，所述第一速度大于第二速度；

S3：当换刀完成后，刀臂（2）以第三速度回转至刀库（1），所述第三速度大于第一速度。

10.如权利要求9所述的一种利用上述的刀库（1）式刀臂（2）的加工方法，其特征在于：所述刀臂（2）接收到加工中心的换刀指令后，电机启动旋转，刀臂（2）以第一速度运动朝着靠近加工中心控制的加工主轴（8）的安装位置的方向运动，刀臂（2）推动第一竖直罩板（72）绕着铰接轴朝着靠近加工主轴（8）的方向旋转至第一预设位置，磁力部（75）吸附条形磁铁（32），第二竖直罩板（73）随着铰接轴朝着靠近加工主轴（8）的方向旋转时朝着靠近加工主轴（8）的方向运动使得限位杆（76）与限位磁铁（31）脱离，刀臂（2）运动至接近换刀位置的第二预设位置时调节刀臂（2）为第二速度，刀臂（2）以第二速度运动至换刀位置，完成换刀后，刀臂（2）以第三速度回转至刀库（1），刀臂（2）推动第二竖直罩板（73）绕着铰接轴朝着远离加工主轴（8）的方向旋转至第三预设位置，限位杆（76）吸附限位磁铁（31），第一竖直罩板（72）随着铰接轴朝着远离加工主轴（8）的方向旋转时朝着远离加工主轴（8）的方向运动使得磁力部（75）与条形磁铁（32）脱离。