CN113275938A - 铁屑自动清理装置、机床自动化铁屑清理系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机床设备技术领域内的一种铁屑自动清理装置、机床自动化铁屑清理系统及其方法，包括刀柄、刀杆、第一盖板、第二盖板、弹性柱以及永磁体等组成；刀杆的一端延伸至刀柄内并被刀柄夹持，刀杆的另一端连接于第一盖板的上端面，永磁体连接于第一盖板的下端面，第二盖板通过多根弹性柱与第一盖板连接，永磁体位于多根弹性柱之间；第二盖板在弹性柱的作用下与永磁体的下表面相接触或相靠近。本发明巧妙的将铁屑清理装置设计为刀具结构，可以将铁屑清理装置返回到机床刀库中，避免机床工作台上设置复杂的铁屑处理结构。

Description

铁屑自动清理装置、机床自动化铁屑清理系统及其方法

技术领域

本发明涉及机床设备技术领域，具体地，涉及一种铁屑自动清理装置、机床自动化铁屑清理系统及其方法。

背景技术

目前在使用机床对零件进行机械加工中，无人化和自动化加工已经成为了一种趋势。在此类自动化加工中，机床上需要配置液压和气动夹具，实现对工件的自动装夹。同时在机械加工中，会产生大量的机械加工铁屑。这些加工铁屑会经常堆积在夹具体上。当夹具体的相关定位和夹紧元器件比较紧凑时，加工铁屑很难通过气吹和切削液冲洗的办法完全自动清除。而这些残留的加工铁屑将导致新的毛坯工件无法准确定位和夹紧，从而影响机械加工自动化设备的运行。一旦自动化生产中夹具上的铁屑堆积严重，自动化系统必须停机，通过人工或者其它方式将加工铁屑清理干净后，重新运行。当夹具上封闭区域较多，而加工中产生的铁屑量比较大时，每次加工产生的铁屑都无法排开，都需要人工清理铁屑，根本无法实现自动化加工。

经现有技术检索发现，中国实用新型专利公开号为CN210360545U，公开了一种具有自动清理功能的切屑刀具，包括机架，所述机架下部安装有龙门架，且龙门架下部设置有进水管所述进水管左侧设置有进水口，且进水口左侧设置有水管接口，所述水管接口外圈采用螺纹连接有环套，且水管接口上安装有夹件，所述进水管下部安装有直管，且直管内部设置有第一出水口。该具有自动清理功能的切屑刀具采用切屑刀左侧设置有进水口，且进水口连接在水管接口上，接着可将水管插入到水管接口内，然后将环套与水管接口进行连接，这样可以便捷的将直管进行通水，从而使水第一出水口和第二出水口喷向切屑刀，可令切屑刀上的废屑得到有效的清洗。该实用新型专利技术仍然存在上述相关问题。

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铁屑自动清理装置、机床自动化铁屑清理系统及其方法。

根据本发明提供的一种铁屑自动清理装置，包括刀柄、刀杆、第一盖板、第二盖板、弹性柱以及永磁体；

所述刀杆的一端延伸至所述刀柄内并被所述刀柄夹持，所述刀杆的另一端连接于所述第一盖板的上端面，所述永磁体连接于所述第一盖板的下端面，所述第二盖板通过多根所述弹性柱与所述第一盖板连接，所述永磁体位于多根所述弹性柱之间；

所述第二盖板在所述弹性柱的作用下与所述永磁体的下表面相接触或相靠近。

一些实施方式中，还包括导杆，所述导杆的一端与所述第二盖板固定连接，所述导杆的另一端穿过所述第一盖板后延伸一段距离，所述第一盖板沿所述导杆上下滑动。

一些实施方式中，所述弹性柱为拉簧，所述导杆自所述拉簧的腔体内穿过。

一些实施方式中，所述刀杆、所述第一盖板、所述第二盖板、所述弹性柱以及所述导杆均为非导磁材料。

一些实施方式中，所述刀杆与所述第一盖板通过螺接、胶接或一体成型的方式连接。

一些实施方式中，所述永磁体通过螺接、粘接或卡接的方式安装于所述第一盖板的下端面。

本发明还提供了一种机床自动化铁屑清理系统，采用所述的铁屑自动清理装置，还包括铁屑清理工位，所述刀柄与机床主轴连接，所述铁屑清理工位包括夹持架和收集槽，所述夹持架包括第一支架和第二支架，所述第一支架和所述第二支架均为倒置L型支架，所述第一支架与所述第二支架分别设置于所述收集槽的两侧；

所述铁屑自动清理装置随机床主轴运行到所述铁屑清理工位时，所述第二盖板两侧边的上端面分别与所述第一支架的水平支板下表面、所述第二支架的水平支板下表面相接触，所述第一支架以及所述第二支架的水平支板用于限制所述第二盖板的上移。

一些实施方式中，所述收集槽为楔形槽。

本发明还提供了一种机床自动化铁屑清理方法，采用所述的机床自动化铁屑清理系统，包括以下步骤：

铁屑清理点位设定步骤：根据所述机床上工件固定区域的结构设定1个或多个铁屑清理点；

铁屑吸附步骤：所述铁屑自动清理装置随机床主轴运行至所述铁屑清理点位后，停留预设时间对工件固定区域的铁屑进行清理；

铁屑清理步骤：所述铁屑吸附步骤完成后，所述铁屑自动清理装置随机床主轴运行至所述铁屑清理工位后，机床主轴向上移动预设距离，使所述永磁体与所述第二盖板之间的间距达到预定距离，此时，被吸附的铁屑因其自身重力大于吸附的磁力而自由坠落至所述收集槽内。

一些实施方式中，所述铁屑清理步骤中，通过吹气的方式将所述收集槽内的铁屑清除。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明巧妙的将铁屑清理装置设计为刀具结构，可以将铁屑清理装置返回到机床刀库中，避免机床工作台上设置复杂的铁屑处理结构。

2、本发明通过导柱的设计提高铁屑清理装置中第一盖板与第二盖板上下运行动作的稳定性，确保铁屑吸附与清理的作业效果。

3、本发明提供的机床可实现自动化的铁屑的清理，不仅提高了机床的自动化程度，而且使得加工区域铁屑的清理效果与速率具有较大提升。

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为本发明铁屑自动清理装置整体结构示意图；

图2为本发明机床中铁屑自动清理装置清理铁屑时的结构示意图；

图3为本发明机床整体结构示意图；

图4为本发明机床中工件固定区域铁屑的自动清理过程示意图。

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。

实施例1

本发明提供了一种用于机床上能够进行清理具有磁性的铁屑的刀具结构的铁屑自动清理装置，包括刀柄4、刀杆5、第一盖板6、第二盖板7、弹性柱8以及永磁体9。刀柄4的一端用于固定刀头，另一端用于和刀杆5连接，其中刀柄4与刀杆5的连接方式优选为夹持连接，即刀柄4的端部设置为腔体结构且内部设有夹头，刀杆5的一端伸入刀柄4的腔体内并被夹头夹持，连接拆卸方便。刀杆5的另一端的端面与第一盖板6的上端面连接，优选位于第一盖板6上端面的中心位置，两者可通过螺接、胶接或一体成型方式连接为一体。永磁体9安装于第一盖板6的下端面，即与刀杆5相背离的一面上，优选的，永磁体9与刀杆5的轴线相重合。永磁体9可采用螺接、胶接或卡接的方式连接于第一盖板6的下端面上，当为卡接时，即在第一盖板6下端面上设置一个卡槽即可，卡柱永磁体9的边沿使其不掉落，同时使永磁体9的大部分表面外漏，以减少对磁力的影响。

第二盖板7通过多个弹性柱8与第一盖板6弹性可伸缩连接，具体的是，弹性柱8的上端面与第一盖板6的下端面相连，弹性柱8的下端面与第二盖板7的上端面相连，即多个弹性柱8连接于第一盖板6和第二盖板7之间，且永磁体9位于多个弹性柱8围成的空间内。优选的，弹性柱8为拉簧。在弹性柱8初始拉应力的作用下，第二盖板7与第一盖板6两者保持较小的间距，此间距等于永磁体9的厚度或者此间距略大于永磁体9的厚度，即第二盖板7的上端面与永磁体9的下端面相贴合接触，或者第二盖板7的上端面与永磁体9的下端面两者仅具有微小间距。

本发明所提供的刀具结构的铁屑自动清理装置的工作原理为：铁屑自动清理装置随机床主轴移动至工件固定区域后，降低铁屑自动清理装置的整体高度，使第二盖板7的下端面距离待清理的工件固定区域表面较近的距离，通过永磁体9的磁力作用，将位于工件固定区域表面的具有磁性的铁屑13吸附于第二盖板7的下端面以及侧面上。完成铁屑的吸附后，铁屑自动清理装置随机床主轴移动至铁屑清理工位，通过铁屑清理工位的工装限制第二盖板7的上移，机床主轴向上运动，进而带动第一盖板6向上运动，由于第二盖板7无法上移，使得第二盖板7与永磁体9之间的距离增大，永磁体9上移预定距离后，附着于第二盖板下端面以及侧面的铁屑在重力作用下自由落体，进而通过铁屑自动清理装置完成磁性铁屑的清理。当铁屑13被清理完毕以后，第一盖板6和第二盖板7在弹性柱8的作用下复位，恢复至正常距离，铁屑自动清理装置即可进行下一个位置的铁屑处理。

本发明巧妙的将铁屑清理装置设计为刀具结构，可以将铁屑清理装置返回到机床刀库中，避免机床工作台上设置复杂的铁屑处理结构。

优选的，刀杆5、第一盖板6、第二盖板7、弹性柱8以及各结构件之间的连接件均采用非导磁材料制作而成，如铝合金、奥氏体不锈钢等，以使得铁屑吸附后清理时能够最大程度的被清理干净。

实施例2

本实施例2是在实施1的基础上形成，通过导柱的设计提高铁屑自动清理装置中第一盖板与第二盖板上下运行动作的稳定性，确保铁屑吸附与清理的作业效果。具体地：

第一盖板6与第二盖板7之间还设置有导杆10，其导杆10用于第一盖板6与第二盖板7相对上下运动时保持两者的平行度，杜绝两者相对上下运动过程中因产生相对倾斜而导致磁力不稳的现象。具体连接关系为：导杆10的下端面与第二盖板7的上端面固定连接，可通过胶接、螺接等方式实现，其导杆10的另一端自第一盖板6的下端面穿透至第一盖板6上端面之外，导杆10与第一盖板6为滑动连接。导杆10的长度大于或等于第一盖板6的位移行程，以保证第一盖板6不会从导杆10的上端面脱出。导杆10的设置即可使得第一盖板6相对第二盖板7上下滑动时，基本沿导杆10的轴线方向移动，保证第一盖板6与第二盖板7两者移动过程中的平行度。当然，优选的实施方式中，导杆10的数量为多个，如可为2-3个，多个导杆10沿第二盖板7的上端面均匀分布设置。导杆10的材料同样优选为非导磁材料。

进一步优选的，当弹性柱8为拉簧时，导杆10的外径小于弹性柱8的内径，此时的设置方式是弹性柱8套设于导杆10之外，不仅使得结构更加紧凑，提高空间利用率，而且导杆10还可提高弹性柱8的连接牢固度。

实施例3

本实施例3是在实施例1或实施例2的基础上形成的一种机床自动化铁屑清理系统，机床主轴上安装有实施例1或实施例2任一实施例中所述的铁屑自动清理装置，还包括铁屑清理工位，其铁屑清理工位用于清理吸附于铁屑自动清理装置上的铁屑。其中，铁屑清理工位包括夹持架11和收集槽12，夹持架11主要由第一支架111和第二支架112构成，第一支架111和第二支架112设计为倒置的L型支架，第一支架111和第二支架112分别连接于收集槽12的两侧，且第一支架111和第二支架112的水平支板相对设置。第一支架111和第二支架112两者的水平支板的间距小于第二盖板7的长度，进而通过第一支架111和第二支架112两者的水平支板对第二盖板7进行限位，具体的是限制向上的移动。

本发明提供的机床自动化铁屑清理系统自动清理铁屑的工作原理为：机床主轴带动铁屑清理装置移动至铁屑清理区域进行铁屑吸附清理后，继续带动铁屑自动清理装置移动至铁屑清理工位，此时，第二盖板7的两侧进入夹持架11内，且第二盖板7的两侧边分别位于第一支架111和第二支架112的水平支板的外口边沿以内，在铁屑自动清理装置随机床主轴向上移动时，第二盖板7两侧边的上端面分别与第一支架111和第二支架112的水平支板的下表面相接触，从而限制第二盖板7的向上移动，进而使得第一盖板6远离第二盖板7，即永磁体9远离第二盖板7达到预定距离后，磁力减弱到小于铁屑的重力，使得被吸附的铁屑以自由落体的方式坠落至收集槽12内，完成了铁屑的自动清理。本发明提供的机床可实现自动化的铁屑的清理，不仅提高了机床的自动化程度，而且使得加工区域铁屑的清理效果与速率具有较大提升。

优选的，收集槽12的结构优选为楔形，以使得铁屑的集聚效果，方便铁屑的清理。

实施例4

本实施例4是在实施例3的基础上形成的一种机床自动化铁屑清理方法，采用实施例3中所述的机床自动化铁屑清理系统，具体包括以下步骤：

铁屑清理点位设定步骤：根据所述机床上工件固定区域的结构设定1个或多个铁屑清理点；

铁屑吸附步骤：所述铁屑自动清理装置随机床主轴运行至所述铁屑清理点位后，停留预设时间对工件固定区域的铁屑进行清理；

铁屑清理步骤：所述铁屑吸附步骤完成后，所述铁屑自动清理装置随机床主轴运行至所述铁屑清理工位后，机床主轴向上移动预设距离，使所述永磁体9与所述第二盖板7之间的间距达到预定距离，此时，被吸附的铁屑因其自身重力大于吸附的磁力而自由坠落至所述收集槽12内。优选的，自由落体至收集槽12内的铁屑通过吹气的方式将收集槽12内的铁屑清除。

以下为一种优选的的实施方式：

如图3所示，使用加工中心1进行自动化加工中，由于液压/气动夹具2上面的元器件排列非常紧密，在工件固定区域3的位置非常容易堆积铁屑，可采用本方法进行清理：

主轴换上铁屑清理铁屑自动清理装置4以后，如图4所示，主轴带铁屑自动清理装置来到清理铁屑的初始位置(Home点)。①机床在XY方向进行快速进给(G0模式)，来到取铁屑的中间点1的位置。②在中间点1的位置，确保铁屑自动清理装置和夹具不干涉的情况下，主轴沿着Z方向快速下行运行到开始取加工铁屑的参考点。③机床切换到G01模式，以低速开始继续下行(F400mm)，在此期间，加工铁屑逐渐依附到铁屑清理铁屑自动清理装置的正下方和两侧。④机床主轴到达拾取点(Pick点)，并且在此处暂停若干秒钟；此后机床以G01的模式上行到参考点(F1000mm)。⑤机床切换到G00模式，快速运行到中间点1。⑥，⑦机床在G00模式下，分别沿着X方向和Y方向移动到中间点2。⑧机床主轴在G00模式下，下行到可以进行铁屑清理的高度。⑨机床主轴在Y方向上移动来到铁屑丢弃点(Discard点)的正下方。⑩机床切换到G01模式，沿着Z轴进行缓慢上升(F200mm)，并且运动到加工铁屑处理工位即铁屑丢弃点，在此期间，加工铁屑纷纷落下。到达铁屑丢弃点以后，主轴固定不动，铁屑清理工位两次的气吹装置工作3～5秒钟，吹走铁屑。

机床主轴在G01模式下，下降到铁屑丢弃点的正下方。

机床切换到G00模式，分别沿着Y轴和X轴快速返回到中间点2。

机床在G00模式下，XYZ轴同时运动，返回到初始位置。这样就完成了一个铁屑清理固定循环。

当工件固定区域3内铁屑残留较多时，可以定义多个拾取点，在编程的时候，需要将拾取点，中间点1，中间点2，以及在机床在拾取点和铁屑丢弃点主轴G01运行的Z方向的高度定义在固定循环的参数中。这样每次编程只需要调用固定循环，填写相关参数即可实现整个工件固定区域3的多次铁屑清理过程。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

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 (10)

1.一种铁屑自动清理装置，其特征在于，包括刀柄(4)、刀杆(5)、第一盖板(6)、第二盖板(7)、弹性柱(8)以及永磁体(9)；

所述刀杆(5)的一端延伸至所述刀柄(4)内并被所述刀柄(4)夹持，所述刀杆(5)的另一端连接于所述第一盖板(6)的上端面，所述永磁体(9)连接于所述第一盖板(6)的下端面，所述第二盖板(7)通过多根所述弹性柱(8)与所述第一盖板(6)连接，所述永磁体(9)位于多根所述弹性柱(8)之间；

所述第二盖板(7)在所述弹性柱(8)的作用下与所述永磁体(9)的下表面相接触或相靠近。

2.根据权利要求1所述的铁屑自动清理装置，其特征在于，还包括导杆(10)，所述导杆(10)的一端与所述第二盖板(7)固定连接，所述导杆(10)的另一端穿过所述第一盖板(6)后延伸一段距离，所述第一盖板(6)沿所述导杆(10)上下滑动。

3.根据权利要求2所述的铁屑自动清理装置，其特征在于，所述弹性柱(8)为拉簧，所述导杆(10)自所述拉簧的腔体内穿过。

4.根据权利要求3所述的铁屑自动清理装置，其特征在于，所述刀杆(5)、所述第一盖板(6)、所述第二盖板(7)、所述弹性柱(8)以及所述导杆(10)均为非导磁材料。

5.根据权利要求1所述的铁屑自动清理装置，其特征在于，所述刀杆(5)与所述第一盖板(6)通过螺接、胶接或一体成型的方式连接。

6.根据权利要求1所述的铁屑自动清理装置，其特征在于，所述永磁体(9)通过螺接、粘接或卡接的方式安装于所述第一盖板(6)的下端面。

7.一种机床自动化铁屑清理系统，其特征在于，采用如权利要求1-6任一所述的铁屑自动清理装置，还包括铁屑清理工位，所述刀柄(4)与机床主轴连接，所述铁屑清理工位包括夹持架(11)和收集槽(12)，所述夹持架(11)包括第一支架(111)和第二支架(112)，所述第一支架(111)和所述第二支架(112)均为倒置L型支架，所述第一支架(111)与所述第二支架(112)分别设置于所述收集槽(12)的两侧；

所述铁屑自动清理装置随机床主轴运行到所述铁屑清理工位时，所述第二盖板(7)两侧边的上端面分别与所述第一支架(111)的水平支板下表面、所述第二支架(112)的水平支板下表面相接触，所述第一支架(111)以及所述第二支架(112)的水平支板用于限制所述第二盖板(7)的上移。

8.根据权利要求7所述的机床自动化铁屑清理系统，其特征在于，所述收集槽(12)为楔形槽。

9.一种机床自动化铁屑清理方法，采用如权利要求7-8任一所述的机床自动化铁屑清理系统，包括以下步骤：

铁屑清理点位设定步骤：根据所述机床上工件固定区域的结构设定1个或多个铁屑清理点；

铁屑吸附步骤：所述铁屑自动清理装置随机床主轴运行至所述铁屑清理点位后，停留预设时间对工件固定区域的铁屑进行清理；

铁屑清理步骤：所述铁屑吸附步骤完成后，所述铁屑自动清理装置随机床主轴运行至所述铁屑清理工位后，机床主轴向上移动预设距离，使所述永磁体(9)与所述第二盖板(7)之间的间距达到预定距离，此时，被吸附的铁屑因其自身重力大于吸附的磁力而自由坠落至所述收集槽(12)内。

10.根据权利要求9所述的机床自动化铁屑清理方法，其特征在于，所述铁屑清理步骤中，通过吹气的方式将所述收集槽(12)内的铁屑清除。

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