CN113369956A - 一种新型六主轴共用智能换刀系统 - Google Patents

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唐怀卫
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Abstract

本发明公开了一种新型六主轴共用智能换刀系统，包括换刀机构回转盘、升降伺服器、控制系统，用于多主轴的随机自动换刀，配置于多工位生产线，本发明一个刀库对应多个独立运行的主轴，换刀的主导信息不再是工步的变化，而是各工位刀具的寿命信息或破损检测信息，提高了刀库的利用率，便捷高效。

Description

一种新型六主轴共用智能换刀系统
技术领域
本发明涉及机加工换刀技术领域，尤其涉及一种新型六主轴共用智能换刀系统。
背景技术
刀库对于加工中心来说十分重要，各类工序加工都是由刀库里的刀完成的，刀库一般分为三种，圆盘式、斗笠式和链式刀库，加工中心换刀和刀库的选择可以根据被加工工件的工艺分析结果来确定所需刀具数量，通常以需要一个零件在一次装夹中所需刀具数来确定刀库的容量，因为换另一零件加工时，需要重新安排加工中心刀具，否则刀具管理复杂并容易出错。
因此通常的加工中心的换刀功能在于一个主轴对应一个刀库，按照工步的变换来执行刀具的更换，一个刀库对应一个主轴，其机械结构和换刀信息均为一对一，多个主轴配备多个刀库的话势必造成空间拥挤，降低了换刀效率。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种结构合理，设计紧凑的新型六主轴共用智能换刀系统。
本发明的技术方案如下：
一种新型六主轴共用智能换刀系统，包括换刀机构回转盘、升降伺服器、控制系统，用于多主轴的随机自动换刀，配置于多工位生产线。
作为本发明的一种优选实施方式：所有参与自动随机换刀的主轴均为一个独立的工步，可独立进行三轴直线移动，并准确定位。
作为本发明的一种优选实施方式：换刀机构回转盘配有多刀位的刀库，所述刀库可以采用斗笠式、换刀臂式、链式，所述刀库设置自动选空位、自动选刀并记忆刀位。
作为本发明的一种优选实施方式：换刀机构回转盘配置有一个以模拟主轴为核心的中间换刀站，所述模拟主轴自动抓、卸刀柄并且具有最多两个方向的自动准停功能。
作为本发明的一种优选实施方式：换刀机构回转盘配置一个可自主回转定位并径向伸缩定位的换刀臂，自动随机换刀。
作为本发明的一种优选实施方式：控制系统具有刀具寿命管理系统及刀具破损检测发信功能。
作为本发明的一种优选实施方式：控制系统设有PLC管理系统。
本发明有益的技术效果在于：
本发明一种新型六主轴共用智能换刀系统，通过中间换刀站和换刀臂的配合，能够使得一个刀库对应多个独立运行的主轴，伺服电机驱动换刀臂作360°回转，并在所需位置定位，换刀速度快，节省了空间，便捷高效。
附图说明
图1为本发明一种新型六主轴共用智能换刀系统的平面示意图；
图2为本发明的中间换刀站结构图；
图3为本发明的换刀臂结构图；
图4为本发明的换刀动作程序图。
附图标记：1.1—刀库，1.2—换刀臂，1.3—换刀机构回转盘，1.4—中间换刀站，Ⅰ—壹号机床主轴，Ⅱ—贰号机床主轴，Ⅲ—叁号机床主轴，Ⅳ—肆号机床主轴，Ⅴ—伍号机床主轴，Ⅵ—陆号机床主轴，2.1—模拟主轴，2.2—伺服电机一，2.3—打刀缸,2.4—升降伺服器，3.1—刀抓，3.2—刚性换刀臂，3.3—导轨，3.4—精密分度盘，3.5—伺服电机二，3.6—气缸，0—键块对准换刀臂,●—键块对准刀库位。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行具体描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1-4所示，一种新型六主轴共用智能换刀系统，包括换刀机构回转盘、升降伺服器、控制系统，用于多主轴的随机自动换刀，配置于多工位生产线。
具体地，壹号机床主轴Ⅰ～陆号机床主轴Ⅵ各自都可独立地作三个直线坐标运动及准停，刀库1.1的功能为自动选空位—接待换刀柄—选刀—送刀至中间换刀站1.4—将所接的磨损刀送到卸刀位换上新刀，中间换刀站1.4具有准停—打刀—自动上下接刀—卸刀的功能，换刀臂1.2可根据控制信号，自动转到待换刀的主轴位置，待主轴准停后，换刀臂1.2伸出，接住待换刀的刀柄，待主轴打刀缸的动作抬起后将该换刀臂缩回，以避免与其他主轴干涉，然后返回，换刀臂1.2伸出，将待换刀柄送到中间换刀站1.4的下方，由中间换刀站1.4下降接住刀柄后，换刀臂1.2后退，等待刀库1.1接回待换刀柄并自动选刀，然后将它送到中间换刀站1.4，换刀臂1.2伸出接住新刀，最后返向回转，将新刀送到待换刀的主轴，最后返回初始位置，完成全部换刀过程。换刀机构回转盘1.3可带动换刀臂1.2作360°回转，并在所需位置定位，由伺服电机进行驱动。
具体地，模拟主轴2.1具有标准主轴的特征，但无切削旋转，升降伺服器2.4驱动整个中间换刀站1.4上升与下降，配合打刀缸2.3实现刀柄的装和卸，升降伺服器2.4也可用气缸实现，伺服电机一2.2经同步带驱动模拟主轴2.1实现准停，若由于换刀臂1.2与中间换刀站1.4、刀库1.1不能配置于同一直线时，用伺服电机一2.2实现准停是必须的，但当空间尺寸允许时，可将换刀臂1.2、中间换刀站1.4、刀库1.1配置于一直线，则伺服电机一2.2可以不用，但必须将模拟主轴2.1调到合适位置，并予以可靠固定。
具体地，刀抓3.1安装于刚性换刀臂3.2的前端，整个刀臂在伺服电机或气缸3.6的驱动下，沿导轨3.3作径向伸缩移动，可中间任意位置定位，整个刀臂固定于精密分度盘3.4上，分度盘3.4的定位与转动由伺服电机二3.5进行驱动。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，所有参与自动随机换刀的主轴均为一个独立的工步，可独立进行三轴直线移动，并准确定位，直线移动时可以采用精密直线导轨，通过XYZ三轴的组合，能够满足精准定位的需求。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，换刀机构回转盘配有多刀位的刀库，所述刀库可以采用斗笠式、换刀臂式、链式，所述刀库设置自动选空位、自动选刀并记忆刀位，刀库是提供自动化加工过程中所需的储刀及换刀需求的装置，其自动换刀机构可以储放多把刀具，改变了传统以人为主的生产方式，通过控制系统的操作，可以完成多种不同的加工需求，如铣削、钻孔、镗孔、攻牙等，大幅缩短了加工时间，降低了生产成本。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，换刀机构回转盘配置有一个以模拟主轴为核心的中间换刀站，所述模拟主轴自动抓、卸刀柄并且具有最多两个方向的自动准停功能，自动准停功能也就是主轴定向功能，即当主轴停止时,控制其停于固定的位置,这是自动换刀所需功能。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，换刀机构回转盘配置一个可自主回转定位并径向伸缩定位的换刀臂，自动随机换刀，换刀臂通过气缸伸缩定位，气缸是引导活塞在缸内进行直线往复运动的圆筒形金属机件，空气在气缸中通过膨胀转化为机械能做往复直线运动，活塞要在缸筒内做平稳的往复滑动，缸筒内表面的表面粗糙度达到Ra0.8μm，气缸活塞上采用组合密封圈实现双向密封，杆侧端盖上设有密封圈和防尘圈，以防止从活塞杆处向外漏气和防止外部灰尘混入缸内，杆侧端盖上设有导向套，以提高气缸的导向精度，承受活塞杆上少量的横向负载，减小活塞杆伸出时的下弯量，延长气缸使用寿命。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，控制系统具有刀具寿命管理系统及刀具破损检测发信功能，刀具寿命管理系统能够对生产过程中的刀具进行整体的流程化管理，并通过实时跟踪刀具的采购、出入库、修磨、报废、校准等过程，帮助库管员、工艺员、制造工程师和刀具主管等更有效地改善刀具管理过程，降低成本，刀具破损检测发信功能能及时确定刀具磨损和破损的程度，进行在线实时控制，是提高生产过程自动化程度及保证产品质量，避免损坏机床、刀具、工件的关键要素。
为了进一步解释本实施例，需要说明的是，控制系统设有PLC管理系统，PLC管理系统是可编程逻辑控制器，是专门为在工业环境下自动化控制而设计的数字运算操作电子系统，PLC管理系统由内部CPU，指令及数据存储器、输入输出单元、电源模块、数字模拟等单元所模块化组合成，通过数字式或模拟式的输入输出来控制换刀过程，当某个工位的主轴刀具破损装置检测到破损信号时，整个系统进入换刀状态，对应的换刀主轴自动进入换刀位，并按PLC管理系统设定的程序进行自动换刀，换刀结束后，自动进入正常工作状态，高效可靠。
综上可知，本发明一种新型六主轴共用智能换刀系统，通过中间换刀站和换刀臂的配合，能够使得一个刀库对应多个独立运行的主轴，伺服电机驱动换刀臂作旋转运动，并在所需位置定位，换刀速度快，节省了空间，便捷高效。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (7)

1.一种新型六主轴共用智能换刀系统，其特征在于：包括换刀机构回转盘、升降伺服器、控制系统，用于多主轴的随机自动换刀，配置于多工位生产线。
2.根据权利要求1所述的新型六主轴共用智能换刀系统，其特征在于：所有参与自动随机换刀的主轴均为一个独立的工步，可独立进行三轴直线移动，并准确定位。
3.根据权利要求1或2所述的新型六主轴共用智能换刀系统，其特征在于：所述换刀机构回转盘配有多刀位的刀库，所述刀库可以采用斗笠式、换刀臂式、链式，所述刀库设置自动选空位、自动选刀并记忆刀位。
4.根据权利要求1或2所述的新型六主轴共用智能换刀系统，其特征在于：所述换刀机构回转盘配置有一个以模拟主轴为核心的中间换刀站，所述模拟主轴自动抓、卸刀柄并且具有最多两个方向的自动准停功能。
5.根据权利要求1或4所述的新型六主轴共用智能换刀系统，其特征在于：所述换刀机构回转盘配置一个可自主回转定位并径向伸缩定位的换刀臂，自动随机换刀。
6.根据权利要求1-5任一项所述的新型六主轴共用智能换刀系统，其特征在于：所述控制系统具有刀具寿命管理系统及刀具破损检测发信功能。
7.根据权利要求6所述的新型六主轴共用智能换刀系统，其特征在于：所述控制系统设有PLC管理系统。
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