CN113618463A - 用于机床切削的刀具更换系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机床刀具技术领域，公开了用于机床切削的刀具更换系统。包括控制端、运输端和加工端：所述控制端用于获取机床的工作信息，所述工作信息包括机床工作状态、加工所需的刀具名称和加工顺序，所述控制端还用于根据刀具名称生成对应的刀具编号，并将刀具编号和刀具名称发送至加工端；所述加工端用于保存接收到的刀具编号和刀具名称，所述加工端安装在对应的刀具上；所述运输端用于获取机床工作状态、刀具编号和加工顺序，根据加工顺序判断所需的刀具编号，并识别该刀具编号的加工端，所述运输端还用于运输安装有加工端的刀具。以解决现有技术自动更换刀具系统加工耗时、成本过高的问题。
Description
技术领域
本发明属于机床刀具技术领域，具体涉及用于机床切削的刀具更换系统。
背景技术
切削加工是指用比工件硬度更高的切削工具(包括刀具、磨具和磨料)把坯料或工件上多余的材料切去，使工件获得规定的几何形状、尺寸和表面质量等。由于市场需求，在生产较复杂的工件时，机床需要多种类型的刀具才能完成对工件的加工，加工过程中还需频繁换刀，而人工换刀的时间成本高、操作难。
现有技术提供了一种自动换刀技术，通过将编码刻在刀具上，通过机械臂识别刀具编码选择刀具，完成刀具更换。但是在切削过程中，刀具上的编码容易受到金属切屑的磨损，导致机械臂不能成功识别刀具。现有技术还提供了一种RFID芯片，将芯片植入刀具内部，机械臂通过识别RFID芯片选择刀具，完成刀具更换，而个别刀具尺寸过小，使得芯片植入过程复杂，还会影响刀具性能；而刀具在加工过程中磨损较快，当刀具更换时，需要对新的刀具进行编码或者重新植入芯片，导致刀具加工步骤复杂，增加了刀具的加工成本和时间成本，违背了自动换刀系统降低时间成本和简化人工操作的初衷。
发明内容
本发明意在提供用于机床切削的刀具更换系统，以解决现有技术自动更换刀具系统加工耗时、成本过高的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
用于机床切削的刀具更换系统，其特征在于：包括控制端、运输端和加工端；
所述控制端用于获取机床的工作信息，所述工作信息包括机床工作状态、加工所需的刀具名称和加工顺序，所述控制端还用于根据刀具名称生成对应的刀具编号，并将刀具编号和刀具名称发送至加工端；
所述加工端用于保存接收到的刀具编号和刀具名称，所述加工端安装在对应的刀具上；
所述运输端用于获取机床工作状态、刀具编号和加工顺序，根据加工顺序判断所需的刀具编号，并识别该刀具编号的加工端，所述运输端还用于运输安装有加工端的刀具。
本发明的原理及优点在于：所述控制端获取机床的工作信息，包括加工所需的刀具名称和加工时间，控制器根据刀具名称生成刀具编号并发送至加工端，所述加工端安装在对应的刀具上，运输端获取机床的工作状态，判断何时该更换刀具，根据加工顺序识别对应的刀具编号的加工端，运输端运输安装有加工端的刀具，完成刀具的自动更换。在本方案中，通过加工端记录刀具信息，所述加工端能够安装在对应的刀具上，运输端通过加工端记录的刀具信息识别到正确的刀具，与现有技术相比，本方案可以直接使用现有的普通刀具，不需要刀具进行二次加工，降低刀具的使用成本，刀具磨损后更换的过程也更加便捷，并且加工端可以重复使用，降低刀具更换系统的加工时间和使用成本。
进一步，所述加工端有多个。
有益效果：当需要多种刀具才能完成工件的加工时，增加加工端的数量，使换刀过程不间断，保证了机床加工速率。
进一步，所述控制端包括第一获取模块、编号生成模块和发送模块：
所述第一获取模块用于获取机床的工作信息；
所述编号生成模块用于根据刀具名称生成对应的刀具编号；
所述发送模块用于将刀具编号和刀具名称发送至加工端，一个加工端对应一个刀具编号和刀具名称。
有益效果：发送模块向每个加工端发送一个刀具编号和刀具名称，当需要多个加工端同时工作的时候，运输端能够快速、正确锁定对应的加工端，使机床能够顺利更换刀具，保证加工效率。
进一步，所述加工端包括电源模块、显示模块、安装检测模块和编号接收模块：
所述编号接收模块用于保存刀具编号和刀具名称；
所述显示模块用于显示刀具名称；
所述安装检测模块用于检测加工端是否安装在刀具上，并生成检测结果；
所述电源模块用于向加工端供电。
有益效果：显示模块用于显示加工端对应的刀具名称，方便操作人员将加工端安装在对应的刀具上，通过安装检测模块对加工端进行检测，判断是否每个加工端都安装在对应的刀具上，使机床能够顺利更换刀具，保证加工效率。
进一步，所述运输端包括运输模块、第二获取模块、识别模块和暂停模块：
第二获取模块用于获取机床的工作状态、刀具编号和加工顺序；
运输模块用于根据机床的工作状态和加工顺序运输加工端；
识别模块用于根据刀具编号识别对应的加工端；
暂停模块用于获取对应加工端的检测结果，当检测结果为未安装时，控制运输模块停止工作。
有益效果：当识别模块识别到对应的加工端时，暂停模块获取该加工端的检测结果，检测结果为未安装时，暂停模块控制控制模块停止工作，避免控制模块和机床做无用功，同时避免因该加工步骤未顺利完成，造成后续加工步骤出现故障。
进一步，所述编号接收模块采用覆盖方式保存刀具编号和刀具名称。
有益效果：当机床需要对多种零件的加工时，加工端可以重复安装在不同名称的刀具上，不需要为每一种刀具配置一个加工端，增加该刀具更换系统的可行性，降低机床使用该刀具更换系统的使用成本。
进一步，所述加工端、控制端、运输端之间通过蓝牙进行信号传输。
有益效果：蓝牙传输属于无线传输，并且蓝牙模块具有功率小、体积小的优点，因为加工端要进入机床内，比起有线传输，蓝牙传输方式更加便捷，比起其他无线传输，蓝牙传输更加稳定。
进一步，所述运输端还包括警示模块，所述暂停模块获取到检测结果为未安装时，警示模块发出警示。
有益效果：警示模块发出提示音，提示操作人员及时查看情况，避免降低机床工作效率，造成加工进度延误。
进一步，所述控制端还包括清洁室，所述清洁室用于对使用后的刀具和加工端进行清洁；所述运输模块将使用后的加工端和刀具放入清洁室。
有益效果：清洁室及时使用后的加工端及刀具进行清洁，防止切削液和切屑对加工端造成损坏，增加加工端的使用寿命，使加工端和刀具在下次使用时能够顺利进行安装。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
实施例1
如附图1所示，用于机床切削的刀具更换系统，其特征在于：包括控制端、运输端和加工端：
所述控制端与机床电连接，用于获取机床的工作信息，所述工作信息包括机床工作状态、加工所需的刀具名称和加工顺序，所述控制端还用于根据刀具名称生成对应的刀具编号，并将刀具编号和刀具名称发送至加工端。
所述加工端用于保存接收到的刀具编号和刀具名称，所述加工端安装在对应的刀具上。该刀具更换系统中包括多个加工端。
所述运输端用于向控制端获取机床工作状态、刀具编号和加工顺序，根据加工顺序判断所需的刀具编号，并识别该刀具编号的加工端，所述运输端还用于运输安装有加工端的刀具。
所述控制端包括第一获取模块、编号生成模块、发送模块和清洁室：
所述第一获取模块用于获取机床的工作信息；
所述编号生成模块用于根据刀具名称生成对应的刀具编号；生成的刀具编号为3-6位数的英文和数字组合，并且刀具编号之间不重复。
所述发送模块用于将刀具编号和刀具名称发送至加工端，一个加工端对应一个刀具编号和刀具名称。
所述清洁室用于对使用后的刀具和加工端进行清洁；所述运输端将使用后的加工端和刀具放入清洁室；本实施例中，清洁室为一个装有强力风扇的存储箱，控制器能够控制存储箱箱门和强力风扇的开启和关闭；当控制端获取到机床工作状态为完成加工，并且运输端将刀具放入存储箱后，控制端控制存储箱关闭箱门，并启动强力风扇，15分钟后控制端控制强力风扇关闭。
所述加工端包括电源模块、显示模块、安装检测模块和编号接收模块：
所述编号接收模块用于保存刀具编号和刀具名称；保存方式采用覆盖保存。
所述显示模块用于显示刀具名称；本实施例中，显示模块优选OLED显示模块；
所述安装检测模块用于检测加工端是否安装在刀具上，并生成检测结果；本实施例中，安装检测模块优选光敏传感器，光敏传感器安装在加工端上与刀具安装接触的面上，当光敏传感器检测的光照强度低于设定值时，则该加工端已安装刀具上。
所述电源模块用于向加工端供电，在本实施例中，电池模块采用干电池。
所述运输端包括运输模块、第二获取模块、识别模块和暂停模块：
第二获取模块用于获取机床的工作状态、刀具编号和加工顺序；
运输模块用于根据机床的工作状态和加工顺序运输加工端；本实施例中，运输模块优选机械臂；
识别模块用于根据刀具编号识别对应的加工端；
暂停模块用于获取对应加工端的检测结果，当检测结果为未安装时，控制运输模块停止工作；所述运输端还包括警示模块，当检测结果为未安装时，暂停模块控制警示模块发出警示。
本实施例中，所述加工端、控制端、运输端之间通过低功耗蓝牙模块进行信号传输。
具体实施过程如下：
一数控机床使用了本发明提供的用于机床切削的刀具更换系统加工一块加强筋，第一获取模块获取到机床所需的刀具名称和加工顺序依次为A型螺纹刀、B型螺纹刀、C型倒角刀、D型打磨刀，编号生成模块依次生成刀具编号为A01、B02、C03、D04；发送模块将刀具名称和对应的刀具编号分别发送至四个加工端。
编号接收模块接收刀具编号和刀具名称，覆盖前一个刀具编号和刀具名称，显示模块显示刀具名称，操作人员将该加工端安装在所述刀具上。
开始加工时，所述运输端获取机床的加工顺序，识别模块识别到编号为A01的加工端，该加工端的光敏传感器检测到光照强度低于设定值，则该加工端已安装在刀具上；机械臂夹持编号为A01的加工端和A型螺纹刀，并运输至刀架进行安装，安装完成后机械臂退出机床，机床开始加工。
当A型螺纹刀完成加工后，机床暂停，运输端获取到机床的加工状态和加工顺序，机械臂夹持A01的加工端和A型螺纹刀离开刀架并放置在存储箱内，识别模块识别到编号为B02的加工端，该加工端的光敏传感器检测到光照强度高于设定值，则该加工端未安装在刀具上；暂停模块控制机械臂停止工作，警示模块发出警示；操作人员听闻提示声，将编号为B02的加工端安装在B型螺纹刀，并手动启动运输端，识别模块识别到编号为B02的加工端，该加工端的光敏传感器检测到光照强度低于设定值，则该加工端已安装在刀具上；机械臂夹持编号为B02的加工端和B型螺纹刀，并运输至刀架进行安装，安装完成后机械臂退出机床，机床继续加工。
当B型螺纹刀完成加工后，机床暂停，运输端获取机床的加工顺序，机械臂夹持B02的加工端和B型螺纹刀离开刀架并放置在存储箱内，识别模块识别到编号为C03的加工端，该加工端的光敏传感器检测到光照强度低于设定值，则该加工端已安装在刀具上；机械臂夹持编号为C03的加工端和C型倒角刀，并运输至刀架进行安装，安装完成后机械臂退出机床，机床开始加工。
当C型倒角刀完成加工后，机床暂停，运输端获取机床的加工顺序，机械臂夹持C03的加工端和C型倒角刀离开刀架并放置在存储箱内，识别模块识别到编号为D04的加工端，该加工端的光敏传感器检测到光照强度低于设定值，则该加工端已安装在刀具上；机械臂夹持编号为D04的加工端和D型打磨刀，并运输至刀架进行安装，安装完成后机械臂退出机床，机床开始加工。
当D型打磨刀完成加工后，机床完成加工，机械臂夹持D04的加工端和D型倒角刀离开刀架并放置在存储箱内，控制端控制存储箱关闭箱门，并启动强力风扇清理使用后加工端和刀具上的切屑和切削液，15分钟后控制端控制强力风扇关闭。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：本实施例中，所述加工端还包括振动感应模块、匹配模块、记录模块：所述振动感应模块用于在加工过程中，感应刀具的初始振动频率和结束振动频率，所述记录模块用于记录刀具的结束振动频率和累积使用时间；所述匹配模块用于将刀具的初始振动频率与记录模块中的结束振动频率进行比较，对刀具进行匹配；所述记录模块用于根据刀具的匹配结果对该刀具的结束振动频率和累计使用时间进行更新。
所述匹配模块还包括换算模块，所述换算模块存储有不同加工刀具在加工不同材料时的振动基数，所述记录模块还用于记录加工工件的材料，所述匹配模块用于根据加工材料和振动基数将初始振动频率进行换算后，再与结束振动频率进行比较，完成刀具的匹配。
有益效果：本实施例的优点在于，当有多台加工机器同时对同一类型的工件加工时会使用同种类型和同种型号的刀具，若这些刀具开始使用时间不同，磨损程度不同，加工人员很难通过肉眼区分这些刀具，不利于对刀具进行管理和更换；而本方案通过感应和记录刀具的结束振动频率，并在下次加工时，感应刀具的初始振动频率，将初始振动频率与记录的结束振动频率进行匹配，对刀具进行识别，更新该刀具的使用时间，便于加工工人对刀具进行管理以及更换；现有技术中，通常使用摄像头或者编码、芯片完成对刀具的识别，没有通过振动频率来达到刀具匹配的目的，本实施例推翻了技术偏见，达到了在加工过程中快速准确地识别刀具的目的。
当刀具连续两次加工工件的加工材料不同时，通过振动基数进行换算后再将初始振动频率和结束振动频率进行比较，保证匹配的准确性，增加本实施例的适用范围。
以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (9)
1.用于机床切削的刀具更换系统，其特征在于：包括控制端、运输端和加工端；
所述控制端用于获取机床的工作信息，所述工作信息包括机床工作状态、加工所需的刀具名称和加工顺序，所述控制端还用于根据刀具名称生成对应的刀具编号，并将刀具编号和刀具名称发送至加工端；
所述加工端用于保存接收到的刀具编号和刀具名称，所述加工端安装在对应的刀具上；
所述运输端用于获取机床工作状态、刀具编号和加工顺序，根据加工顺序判断所需的刀具编号，并识别该刀具编号的加工端，所述运输端还用于运输安装有加工端的刀具。
2.根据权利要求1所述的用于机床切削的刀具更换系统，其特征在于：所述加工端有多个。
3.根据权利要求2所述的用于机床切削的刀具更换系统，其特征在于：所述控制端包括第一获取模块、编号生成模块和发送模块：
所述第一获取模块用于获取机床的工作信息；
所述编号生成模块用于根据刀具名称生成对应的刀具编号；
所述发送模块用于将刀具编号和刀具名称发送至加工端，一个加工端对应一个刀具编号和刀具名称。
4.根据权利要求1-3任一所述的用于机床切削的刀具更换系统，其特征在于：所述加工端包括电源模块、显示模块、安装检测模块和编号接收模块：
所述编号接收模块用于保存刀具编号和刀具名称；
所述显示模块用于显示刀具名称；
所述安装检测模块用于检测加工端是否安装在刀具上，并生成检测结果；
所述电源模块用于向加工端供电。
5.根据权利要求4所述的用于机床切削的刀具更换系统，其特征在于：所述运输端包括运输模块、第二获取模块、识别模块和暂停模块：
第二获取模块用于获取机床的工作状态、刀具编号和加工顺序；
运输模块用于根据机床的工作状态和加工顺序运输加工端；
识别模块用于根据刀具编号识别对应的加工端；
暂停模块用于获取对应加工端的检测结果，当检测结果为未安装时，控制运输模块停止工作。
6.根据权利要求1-3、5任一所述的用于机床切削的刀具更换系统，其特征在于：所述编号接收模块采用覆盖方式保存刀具编号和刀具名称。
7.根据权利要求1-3、5任一所述的用于机床切削的刀具更换系统，其特征在于：所述加工端、控制端、运输端之间通过蓝牙进行信号传输。
8.根据权利要求5所述的用于机床切削的刀具更换系统，其特征在于：所述运输端还包括警示模块，所述暂停模块获取到检测结果为未安装时，警示模块发出警示。
9.根据权利要求6所述的用于机床切削的刀具更换系统，其特征在于：所述控制端还包括清洁室，所述清洁室用于对使用后的刀具和加工端进行清洁；所述运输模块将使用后的加工端和刀具放入清洁室。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211109 |