CN114633153B - 一种机床刀具磨损快速检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机床刀具检测技术领域，具体涉及一种机床刀具磨损快速检测装置，包括主体，主体的侧面设有刀架，主体的内部开设有第一安装空间，第一安装空间的内部设有与刀架连接的刀架进出机构，刀架的端面靠近其外侧面设有若干均布的与之转动连接的刀座，刀座的右端部对应刀具的柄部设有刀具固定组件，进出通道的外部位于主体的侧面设有换刀机构，主体的内侧下部设有刀具磨损检测组件，刀具磨损检测组件能够检测和判定刀具的磨损情况，本发明结构简单，操作便捷，具有智能控制的优点，既能保证加工的生产效率，也降低了工人的体力劳动强度，非常适用于数控机床的刀具快速检测使用。

Description

一种机床刀具磨损快速检测装置

技术领域

本发明涉及机床刀具检测技术领域，具体涉及一种机床刀具磨损快速检测装置。

背景技术

在机床加工过程中，刀具使用的标准化、科学化、自动化是保证零件加工质量和效率的重要途径之一，随着数控机床及机夹刀具的广泛普及，一些结构复杂加工工序多、且精度要求高的机械零件，在加工过程中一般都会使用刀库进行自动更换刀具。

目前大部分的刀库一般只能有效的检测出刀具是否断刀，一旦出现断刀则需要停机处理，从而导致机床停机，进而影响生产效率；并且在刀库内很难对刀具磨损情况进行全面的自动检测，一般是采用人工观察的方式来决定刀具磨损的程度是否需要更换新刀具，这不仅对操作人员的加工素养要求较高，而且在加工过程中继续使用磨损严重的刀具会造成工件尺寸加工不到位，甚至会导致下一工序的刀具在加工过程中出现断刀的情况。

综上所述，如何在刀库内简单快速的检测刀具的磨损并及时自动更换磨损严重的刀具，从而避免刀具磨损严重对加工质量和加工效率的影响是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

为解决现有技术很难在刀库内简单快速的检测刀具的磨损并及时自动更换磨损严重的刀具，本发明提供了一种机床刀具磨损快速检测装置。

本发明的技术方案为：

本发明提供了一种机床刀具磨损快速检测装置，包括主体，主体的侧面开设有进出通道，进出通道的内部配合安装有刀架，主体的内部开设有与进出通道连通的第一安装空间，第一安装空间的内部设有与刀架连接的刀架进出机构，刀架进出机构能够可控的驱动刀架在进出通道的内部进行转动和滑动；刀架的端面靠近其外侧面开设有均布的第一通孔，第一通孔的内部配合安装有与之转动连接的刀座，刀座的右端部对应刀具的柄部开设有刀具固定组件，刀具固定组件能够将刀具固定安装在刀座内部，也能够可控的松开对刀具的固定；进出通道的外部位于主体的侧面设有换刀机构，换刀机构能够更换刀座内部的刀具以及更换机床上的刀具；主体的内侧下部开设有第二安装空间，第二安装空间的内侧底部固定安装有刀具磨损检测组件，刀具磨损检测组件能够检测和判定刀具的磨损情况。

进一步的，第二安装空间的内侧底部固定安装有控制器，控制器与机床系统、刀架进出机构、刀具固定组件、换刀机构电以及刀具磨损检测组件电连接；通过机床的操作面板可对控制器进行控制和设定，控制器能够控制刀架进出机构驱动刀架在进出通道的内部进行转动和滑动，控制器能够控制刀具固定组件对刀具进行固定和松开，控制器能够控制换刀机构将刀具移出对应的刀座内部，也能够将刀具安装在对应的刀座内部，控制器能够配合刀具磨损检测组件实现对刀具的磨损情况进行检测和判定。

进一步的，刀架进出机构包括刀架，刀架位于进出通道内部的端面设有与之固定连接的长管，长管的内侧面开设有螺旋形的导轨；第一安装空间内部的左侧侧壁安装有与之转动连接的横轴，横轴的外侧对应导轨开设有螺旋形的滑槽，横轴靠近第一安装空间的左侧侧壁的一端的外侧设有与之固定连接的第一齿轮，第一齿轮的外侧位于第一安装空间的内部设有能够驱动第一齿轮转动的第一驱动装置，第一驱动装置与控制器电连接。

进一步的，进出通道的内侧侧面位于刀架的左极限位置开设有第一环槽，进出通道的内侧侧面位于刀架的右极限位置开设有第二环槽，第一环槽和第二环槽之间开设有若干均布的直槽，直槽与第一环槽和第二环槽相接的位置开设有平滑的过渡圆弧，刀架的外侧对应直槽的槽宽和间距设有均布于刀架外侧面的引导柱。

进一步的，长管的外侧设有推拉弹簧，推拉弹簧的左端设有与之固定连接的固定块，固定块与第一安装空间内部的侧壁固定连接，推拉弹簧的右端设有与之固定连接的固定环，固定环与长管的右端外侧转动连接。

进一步的，刀具固定组件包括刀座，刀座的右端部对应刀具的柄部开设有锥孔，锥孔的底端设有两个弹性连接的触点，触点的一端伸出至锥孔的内部，触点的另一端位于刀座的内部设有电磁铁，电磁铁的线圈一端与其中一个触点电连接，电磁铁的线圈的另一端与第一导线电连接，另一个触点的一端设有与之电连接的位置传感器，位置传感器的另一端设有与之电连接的第二导线；第一导线与第二导线以及位置传感器均与控制器电连接，控制器能够可控的给第一导线与第二导线通电和断电。

进一步的，第二安装空间的内部固定安装有第二驱动装置；刀座的左端部设有与之固定连接的第二齿轮，第二齿轮与第二驱动装置传动连接，第二驱动装置与控制器电连接。

进一步的，换刀机构包括主体，主体的侧面位于进出通道的外侧开设有盲孔，盲孔内部安装有第一电动伸缩杆，第一电动伸缩杆的伸出端设有与之固定连接的舵机，舵机的输出轴端部设有与之固定连接的第二电动伸缩杆，第二电动伸缩杆的两端均为活动伸缩部，第二电动伸缩杆的活动伸缩部均设有与之固定连接的重量传感器，重量传感器的另一端固定安装有卡爪，卡爪的结构形状与刀柄处的卡槽相对应；第一电动伸缩杆、第二电动伸缩杆、舵机、重量传感器均与控制器电连接，在工作过程中，重量传感器能够自动实时感应卡爪的重量，并将卡爪的重量转化为电信号传递给控制器，控制器能够控制第一电动伸缩杆和第二电动伸缩杆的伸缩，控制器也能够制动控制舵机的转动。

进一步的，刀具磨损检测组件包括刀具磨损检测器，刀具磨损检测器安装于第二安装空间的内侧底部位于控制器的右侧的位置，刀具磨损检测器的上方设有横向布置的滑轨，滑轨的上表面设有与之滑动连接的电动滑块，电动滑块与控制器电连接，控制器能够控制电动滑块沿着滑轨左右移动，电动滑块的上表面设有与之铰接连接的刀检头，刀检头与电动滑块的上表面的铰接点处安装有扭簧；滑轨的两端均设有竖向布置的挡板，挡板相对的内侧面均设有与挡板固定连接的挡块，两个挡块相对的内侧面为斜面，挡块的上侧面设有与之固定连接的灯圈，灯圈的内部设有若干均布的发光管，发光管与刀具磨损检测器电连接；刀检头与刀具磨损检测器电连接。

进一步的，主体的外侧面设有与之滑动连接的导轨，导轨与机床床身为可拆卸的固定连接，主体的外侧对应导轨设有与之传动连接的主体驱动装置；进出通道所在的侧面刻制有刀具检测工位标识、换刀工位标识，同时刀架的外侧表面对应每一个第一通孔均对应的刻制有刀具编号。

本发明所达到的有益效果为：

本发明在使用时，首先可通过与主体滑动连接的导轨将本发明整体安装在机床床身上，再通过控制器控制主体驱动装置使主体移动至位于床身外侧的合适位置，再将控制器的数据线连接至机床系统，此时通过机床的操作面板可对控制器进行控制和设定，该结构简单可靠，适应范围广，操作便捷，增加了本发明的使用范围。

将合格的刀具对应刀具编号插装于下侧常用刀架的刀座的锥孔内部，刀具插装在锥孔的内部时，刀具柄部的金属材料将会使两个触点之间行成导电的通路，从而使电磁铁通电并产生磁吸力，进而将刀具的柄部牢牢地吸附在锥孔内部，该设计利用金属刀柄的导电特性，使其在插装时自动接通刀座内部的电磁铁，从而实现了对刀具的固定，并且在固定的过程中通过锥面配合，使刀具在被磁力吸附的瞬间滑动至与刀座同轴的位置，从而实现对刀具的自动定位。

通过机床的操作面板使控制器控制第一驱动装置反向转动，第一驱动装置会驱动横轴反向转动，横轴反向转动时能通过滑槽和导轨驱动长管带动刀架沿着进出通道向左侧滑动，最后将刀架移动至进出通道内部的极限位置时，刀架会进行反向转动，当刀架上最近的一个刀座所对应的刀具编号与刀具检测工位标识对齐时，刀座内部的位置传感器会将刀座的位置传递至控制器，控制器则自动控制第一驱动装置停止转动，该结构利用了螺旋形的滑槽和导轨传动的原理，再结合刀架与第一环槽、第二环槽以及直槽的配合运动，既实现了刀架能够可靠有效的转动，也实现了刀架可靠有效的滑动，该设计结构简单巧妙，既节约了动力源的使用，减少了本发明的零部件的使用，也降低了本发明整体的生产成本。

启动刀具磨损检测器对刀具的初始状态进行采集，当采集完成刀具一侧的初始状态时，刀具磨损检测器会自动保存刀具的初始数据，并将采集完成的信号传递至控制器，控制器会自动控制第二驱动装置启动，启动第二驱动装置时能够驱动第二齿轮转动，第二齿轮能够带动刀座与之同步转动，刀座转动之后能够带动刀具进行相应的转动，刀具相应的转动之后控制器自动控制第二驱动装置停止转动，第二驱动装置停止转动之后控制器再次启动刀具磨损检测器对刀具的初始状态进行采集，该结构通过第二驱动装置驱动刀座带动刀具进行转动，可确保刀具在检测过程中能调整被检测的位置，确保检测的范围更加全面和检测的结果更加精确。

当需要切换刀具时，控制器自动控制备用刀库和常用刀库的第一驱动装置配合第一电动伸缩杆、第二电动伸缩杆以及舵机，使卡爪逐一将常用刀库内的刀具对应的转移到备用刀库，卡爪在转移刀具的过程中，重量传感器能够自动实时感应卡爪的重量，并将卡爪所夹持的刀具的重量转化为电信号储存至控制器作为刀具的原始重量信息，该设计在传统的换刀装置中增加了重量传感器，通过重量传感器实现了在换刀的同时也能够对刀具进行初步的检测，如果出现断刀，则可直接判定为不合格，该设计增加了对刀具检测的效率，节约了检测的时间。

在工件加工过程中每一次换刀之后，控制器与刀具磨损检测器相互配合对刀具进行检测，检测的过程与之前采集刀具的初始状态的方法一样，即刀具磨损检测器将使用之后的刀具状态采集之后再与刀具的初始状态进行对比，若刀具的磨损在合格的范围内，刀具磨损检测器会将合格的信号传递至控制器，控制将刀具合格的信号反馈至机床系统，机床系统继续按照加工程序进行加工；若刀具的磨损不在合格的范围内，刀具磨损检测器会将不合格的信号传递至控制器，控制器自动控制备用刀库和常用刀库的第一驱动装置配合第一电动伸缩杆、第二电动伸缩杆以及舵机，使卡爪将备用刀库中的合格刀具与常用刀库中不合格的刀具进行互换，同时控制器将刀具不合格的信号反馈至机床系统，机床系统则自动调回上一道加工程序，再次进行换刀，将常用刀库内合格的刀具再换回至机床重复加工，这样可以避免因刀具磨损异常导致加工尺寸不到位，从而导致下一工序的刀具在加工过程中出现断刀的情况，同时，既节约了人工处理过程中所浪费的时间也降低了工人的体力劳动强度。

在工件加工过程中进行换刀时，重量传感器能够自动实时感应卡爪夹持的刀具的重量，并将刀具的重量转化为电信号传递给控制器，控制器会自动对比刀具的原始重量与使用之后的重量，如果出现断刀的情况，刀具的原始重量与使用之后的重量会出现骤变，此时控制器会自动将断刀与备用刀库中相应的刀具进行互换，并将刀具不合格的信号反馈至机床系统，机床系统则自动调回上一道加工程，再次进行加工，该设计实现了对刀具的初步检测，节约了后续刀具磨损检测的时间，提高了工件加工的效率。

综上所述，本发明结构简单，操作便捷，具有智能控制的优点，既能保证加工的生产效率，也降低了工人的体力劳动强度，非常适用于数控机床的刀具快速检测使用。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；图2是图1中A向结构示意图；图3是图2中B-B向剖切结构示意图；图4是本发明使用状态结构示意图；图5是图4中C向结构示意图；图6是图5中D-D向D剖切结构示意图；图7是图3中第Ⅰ部分结构放大示意图；图8是图3中第Ⅱ部分结构放大示意图；图9是图3中第Ⅲ部分结构放大示意图。

具体实施方式

为便于本领域的技术人员理解本发明，下面结合附图说明本发明的具体实施方式。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，当组件被称为“装设于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1~9所示，本发明提供了一种机床刀具磨损快速检测装置，包括主体1，主体1的外侧面设有与之滑动连接的导轨2，导轨2对应不同形式的机床可以是竖向设置的也可以是横向设置的，本实施例以卧式机床为例进行设计，优选的将导轨2横向设置于主体1的外侧面，导轨2与机床床身为可拆卸的固定连接，以便于维修保养时的拆装；主体1的外侧对应导轨2设有与之传动连接的主体驱动装置，主体驱动装置属于现有技术，此处对其结构不作赘述，主体驱动装置驱动导轨2能够使主体1沿着导轨2进行移动。

如图1所示，主体1的右侧侧面，开设有两个竖向排列的进出通道3，进出通道3的数量可以是1个或者多个，本实施例优选的设置为竖向排列的两个，这样设置更有利于区分常用刀架和备用刀架，也便于增加刀具的使用数量，使本发明更加适合应用于复杂工件的加工。

如图1、2所示，进出通道3的内部配合安装有刀架4，位于上侧的刀架4设置为备用刀架，下侧的刀架4为常用刀架；刀架4的外侧面与进出通道3的内侧面相对应的设置为圆形，该结构为刀架4在进出通道3的内部进行可控的转动和滑动的可行性提供了基础。

如图3、7所示，主体1的左侧内部开设有第一安装空间10，第一安装空间10与进出通道3连通，刀架4位于进出通道3内部的端面设有与之固定焊接的长管11，长管11位于第一安装空间10的内部，长管11的内侧面开设有螺旋形的导轨12；第一安装空间10内部的左侧侧壁安装有与之转动连接的横轴13，横轴13的外侧对应导轨12开设有螺旋形的滑槽14，横轴13靠近第一安装空间10的左侧侧壁的一端的外侧设有与之固定连接的第一齿轮15，第一齿轮15的外侧位于第一安装空间10的内部设有能够驱动第一齿轮15转动的第一驱动装置16；在工作过程中启动第一驱动装置16能够带动第一齿轮15进行转动，第一齿轮15转动时能够带动横轴13进行转动，横轴13转动时能通过滑槽14和导轨12驱动长管11沿着进出通道3进行滑动和转动；利用了螺旋形的滑槽14和导轨12的配合传动，既实现了刀架4的转动，也实现了刀架4的滑动。

如图3、8所示，进出通道3的内侧侧面位于刀架4的左极限位置开设有第一环槽17，进出通道3的内侧侧面位于刀架4的右极限位置开设有第二环槽18，第一环槽17和第二环槽18之间开设有若干均布的直槽19，刀架4的外侧对应直槽19的槽宽和间距设有均布于刀架4外侧面的引导柱20；刀架4在进出通道3内部进行转动时，引导柱20则相应的在第一环槽17或第二环槽18的内部滑动，刀架4在进出通道3内部进行滑动时，引导柱20则能够相应的在直槽19的内部滑动；该结构使第一环槽17、第二环槽18以及直槽19在工作中配合刀架4的运动，确保了刀架4能够更加稳定的转动和滑动。

如图7、8所示，为了使刀架4在进出通道3的内侧侧面能够更顺畅的进行滑动和转动的切换，长管11的外侧设有推拉弹簧22，推拉弹簧22的左端设有与之固定连接的固定块23，固定块23固定安装于第一安装空间10内部的侧壁上，推拉弹簧22的右端设有与之固定连接的固定环24，固定环24与长管11的右端外侧转动连接；并且直槽19与第一环槽17和第二环槽18相接的位置开设有平滑的过渡圆弧21；该结构利用推拉弹簧22产生的推力和拉力辅助刀架4在工作中的运动切换，确保了刀架4的转动和滑动能够更加可靠。

在工作过程中，当刀架4位于左极限位置时，推拉弹簧22会通过固定环24对长管11的右端外侧产生推力，此时如需要使刀架4向右移动时，只需要控制第一驱动装置16使横轴13正向转动，横轴13正向转动时刀架4外侧的引导柱20会在推拉弹簧22产生的推力作用下经过过渡圆弧21从第一环槽17内部进入直槽19的内部，引导柱20进入直槽19的内部之后会限制刀架4的转动，此时横轴13能通过滑槽14和导轨12驱动长管11带动刀架4沿着进出通道3向右侧滑动，当刀架4滑动至右极限位置时，刀架4将无法继续滑动，并且刀架4外侧的引导块会经过过渡圆弧21进入第二环槽18的内部，此时横轴13继续正向转动时，能通过滑槽14和导轨12驱动长管11带动刀架4在第二滑槽18的内部进行正向转动。

反之亦然，当刀架4在第二滑槽18的内部时，推拉弹簧22会通过固定环24对长管11的右端外侧产生拉力，此时如需要使刀架4向左移动时，只需要控制第一驱动装置16使横轴13反向转动，横轴13反向转动时刀架4外侧的引导柱20会在推拉弹簧22产生的拉力作用下经过过渡圆弧21从第二环槽18内部进入直槽19的内部，引导柱20进入直槽19的内部之后会限制刀架4的转动，此时横轴13反向转动时能通过滑槽14和导轨12驱动长管11带动刀架4沿着进出通道3向左侧滑动，当刀架4滑动至左极限位置时，刀架4将无法继续滑动，并且刀架4外侧的引导块会进入第一环槽17的内部，此时横轴13继续反向转动时，能通过滑槽14和导轨12驱动长管11带动刀架4在第一滑槽17的内部进行反向转动。

如图2、3、8所示，刀架4的端面靠近其外侧面开设有均布的第一通孔5，第一通孔5的内部配合安装有与之转动连接的刀座6，刀座6的右端部对应刀具的柄部开设有锥孔7，锥孔7的底端设有两个弹性连接的触点8，触点8的一端伸出至锥孔7的内部，触点8的另一端位于刀座6的内部设有电磁铁9，电磁铁9的线圈一端与其中一个触点8电连接，电磁铁9的线圈的另一端与第一导线30电连接，另一个触点8的一端设有与之电连接的位置传感器29，位置传感器29的另一端设有与之电连接的第二导线31；在工作过程中当第一导线30与第二导线31通电后，再将刀具插装在锥孔7的内部时，刀具柄部的金属材料将会使两个触点8之间行成导电的通路，从而使电磁铁9通电并产生磁吸力，进而将刀具的柄部牢牢地吸附在锥孔内部，与此同时，位置穿感器29也通电工作；当需要取出刀具使，只需要断开相应的一根第一导线30或者第二导线31就能够实现电磁铁9的断电，以便于取出刀具；该结构利用金属刀柄的导电特性，使其在插装时自动接通刀座6内部的电磁铁9，从而实现了对刀具的固定，并且在固定的过程中通过锥面配合，使刀具在被磁力吸附的瞬间滑动至与刀座6同轴的位置，从而实现对刀具的自动定位。

如图3、8所示，主体1的内侧下部开设有第二安装空间25，第二安装空间25的内部固定安装有第二驱动装置27；刀座6的左端部设有与之固定连接的第二齿轮26，启动第二驱动装置27时能够驱动第二齿轮26转动，第二齿轮26能够带动刀座6与之同步转动，刀座6转动之后能够带动刀具进行相应的转动；该结构通过第二驱动装置27驱动刀座6带动刀具进行转动，可确保刀具在检测过程中能调整被检测的位置，确保检测的范围更加全面和检测的结果更加精确。

如图3、6所示，第二安装空间25的内侧底部固定安装有控制器28，控制器28与主体驱动装置、第一驱动装置16、第二驱动装置27、位置传感器29、第一导线30以及第二导线31电连接，控制器28在工作中能够自动控制第一驱动装置16和第二驱动装置27的启动、停止、正反转，控制器28也能够控制第一导线30以及第二导线31电连接的导通和断开；位置传感器29在通电工作时能够实时感应刀座6的具体位置并将刀座6的位置转换成电信号传递给控制器28。

控制器28与机床通过数据线连接，当然控制器28也可以采用无线连接的方式与机床系统连接，由于现有技术中的机床大多数都不具备无线连接的功能，再采用无线连接的方式会增加成本，故此优选的采用数据线通过插接口进行连接。

如图1、3所示，主体1的右侧侧面，位于进出通道3的外侧开设有盲孔32，盲孔32内部安装有第一电动伸缩杆33，第一电动伸缩杆33的伸出端固定安装有舵机34，舵机34的输出轴端部固定安装有第二电动伸缩杆35，第二电动伸缩杆35的两端均为活动伸缩部，第二电动伸缩杆35的活动伸缩部均固定安装有重量传感器36，重量传感器36的另一端固定安装有卡爪37，卡爪37的结构形状对应刀柄处的卡槽，在工作过程中卡爪37能够自动插入刀柄处的卡槽，从而对刀具进行夹持；该结构在传统的换刀装置中增加了重量传感器36，通过重量传感器36实现了在换刀的同时也能够对刀具进行初步的检测，如果出现断刀，则可直接判定为不合格，该设计增加了对刀具检测的效率，节约了检测的时间。

第一电动伸缩杆33、第二电动伸缩杆35、舵机34、重量传感器36均与控制器28电连接，在工作过程中，重量传感器36能够自动实时感应卡爪37的重量，并将卡爪37的重量转化为电信号传递给控制器28，控制器28能够控制第一电动伸缩杆33和第二电动伸缩杆35的伸缩，控制器28也能够制动控制舵机34的转动，以便于卡爪37能够准确的对刀具进行夹持。

如图3、9所示，第二安装空间25的内侧底部位于控制器28的右侧固定安装有刀具磨损检测器38，刀具磨损检测器38的上方设有横向布置的滑轨39，滑轨39的上表面设有与之滑动连接的电动滑块40，电动滑块40与控制器28电连接，控制器28能够控制电动滑块28沿着滑轨39左右移动。

电动滑块40的上表面设有与之铰接连接的刀检头41，刀检头41与电动滑块40的上表面的铰接点处安装有扭簧，在不受外力作用下，扭簧能够使刀检头41与电动滑块40保持自动垂直的位置关系，刀检头41与刀具磨损检测器38电连接，刀检头41能够将刀具的实时磨损状况转化为电信号传递给刀具磨损检测器38，刀具磨损检测器38与控制器28电连接，刀具磨损检测器38能够检测和判定刀具的磨损情况，并将刀具的磨损情况通过电信号传递至控制器28。

如图9所示，滑轨39的两端均设有竖向布置的挡板42，挡板42相对的内侧面均设有与挡板42固定连接的挡块43，两个挡块43相对的内侧面为斜面，当刀检头41的外侧面与挡块43的内侧面接触之后仍继续移动时，挡块43会阻挡刀检头41的上部继续移动，从而使刀检头41克服扭簧的作用力绕着其与电动滑块40的上表面的铰接点处进行转动，该结构能够使刀检头41进行转动，以便于对对刀具的端部进行检测。

如图9所示，挡块43的上侧面设有与之固定连接的灯圈44，灯圈44的内部设有若干均布的发光管45，发光管45与刀具磨损检测器38电连接，在进行刀具检测时，发光管45通电后发光，能够在刀具检测的过程中提供较好的照明条件，以保证刀具检测的精度。

如图2、5所示，主体1上进出通道3所在的侧面刻制有刀具检测工位标识46、换刀工位标识47，同时刀架4的外侧表面对应每一个第一通孔5均对应的刻制有刀具编号48，在工作过程中可根据刀具编号48确定刀具的位置，当刀具编号48与对应的刀具检测工位标识46对齐时则表示与该刀具编号48对应的刀具进入刀具检测工位，当刀具编号48与对应的换刀工位标识47对齐时则表示与该刀具编号48对应的刀具进入换刀工位。

综上所述，在使用本发明时，首先将本发明安装在机床床身上，再通过控制器28控制主体驱动装置使主体1移动至位于床身外侧的合适位置，再将控制器28的数据线连接至机床系统，此时通过机床的操作面板可对控制器28进行控制和设定。

再将合格的刀具对应刀具编号48插装于下侧常用刀架4的刀座6的锥孔7内部，同时将对应的刀具录入机床系统，刀具插装完成之后的状态如图6所示，此时通过机床的操作面板使控制器28控制第一驱动装置16反向转动，第一驱动装置16会驱动横轴13反向转动，横轴13反向转动时能通过滑槽14和导轨12驱动长管11带动刀架4沿着进出通道3向左侧滑动，最后将刀架4移动至进出通道3内部的极限位置时，刀架4会进行反向转动，当刀架4上最近的一个刀座6所对应的刀具编号48与刀具检测工位标识46对齐时，刀座6内部的位置传感器29会将刀座6的位置传递至控制器28，控制器28则自动控制第一驱动装置16停止转动，同时启动刀具磨损检测器38对刀具的初始状态进行采集。

当采集完成刀具一侧的初始状态时，刀具磨损检测器38会自动保存刀具的初始数据，并将采集完成的信号传递至控制器28，控制器28会自动控制第二驱动装置27启动，启动第二驱动装置27时能够驱动第二齿轮26转动，第二齿轮26能够带动刀座6与之同步转动，刀座6转动之后能够带动刀具进行相应的转动，刀具相应的转动180°之后控制器28自动控制第二驱动装置27停止转动，第二驱动装置27停止转动之后控制器28再次启动刀具磨损检测器38对刀具的初始状态进行采集。

刀具磨损检测器38对刀具的初始状态进行采集完成之后，控制器28继续控制第一驱动装置16反向转动，横轴13能通过滑槽14和导轨12驱动长管11带动刀架4在第一滑槽17的内部进行反向转动，当刀架4上下一个刀座6所对应的刀具编号48与刀具检测工位标识46对齐时，刀座6内部的位置传感器29会将刀座6的位置传递至控制器28，控制器28则再次自动控制第一驱动装置16停止转动，同时启动刀具磨损检测器38对刀具的初始状态进行采集，依此类推对所有刀具的初始状态进行采集。

当所有刀具的初始状态采集完成之后，刀具磨损检测器38会自动保存刀具的初始数据，并将采集完成的信号传递至控制器28，控制器28自动控制备用刀库和常用刀库的第一驱动装置16配合第一电动伸缩杆33、第二电动伸缩杆35以及舵机34，使卡爪37逐一将常用刀库内的刀具对应的转移到备用刀库，卡爪37在转移刀具的过程中，重量传感器36能够自动实时感应卡爪37的重量，并将卡爪37所夹持的刀具的重量转化为电信号储存至控制器28，作为刀具的原始重量信息。

常用刀库内的刀具都对应的转移到备用刀库之后，再次将合格的刀具对应刀具编号48插装于下侧常用刀架4的刀座6的锥孔7内部，同时将对应的刀具录入机床系统，刀具插装完成之后的状态如图6所示，此时通过机床的操作面板使控制器28控制第一驱动装置16反向转动，第一驱动装置16会驱动横轴13反向转动，横轴13反向转动时能通过滑槽14和导轨12驱动长管11带动刀架4沿着进出通道3向左侧滑动，最后将刀架4移动至进出通道3内部的极限位置时，刀架4会进行反向转动，当刀架4上最近的一个刀座6所对应的刀具编号48与刀具检测工位标识46对齐时，刀座6内部的位置传感器29会将刀座6的位置传递至控制器28，控制器28则自动控制第一驱动装置16停止转动，同时启动刀具磨损检测器38对刀具的初始状态按上述方法进行采集。

在工件加工过程中每一次换刀之后，控制器28与刀具磨损检测器38相互配合对刀具进行检测，检测的过程与之前采集刀具的初始状态的方法一样，即刀具磨损检测器38将使用之后的刀具状态采集之后再与刀具的初始状态进行对比，若刀具的磨损在合格的范围内，刀具磨损检测器38会将合格的信号传递至控制器28，控制28将刀具合格的信号反馈至机床系统，机床系统继续按照加工程序进行加工；若刀具的磨损不在合格的范围内，刀具磨损检测器38会将不合格的信号传递至控制器28，控制器28自动控制备用刀库和常用刀库的第一驱动装置16配合第一电动伸缩杆33、第二电动伸缩杆35以及舵机34，使卡爪37将备用刀库中的合格刀具与常用刀库中不合格的刀具进行互换，同时控制器28将刀具不合格的信号反馈至机床系统，机床系统则自动调回上一道加工程，再次进行换刀，将常用刀库内合格的刀具再换回至机床重复加工，这样可以避免因刀具磨损异常导致加工尺寸不到位，从而导致下一工序的刀具在加工过程中出现断刀的情况，同时，既节约了人工处理过程中所浪费的时间也降低了工人的体力劳动强度。

在工件加工过程中进行换刀时，重量传感器36能够自动实时感应卡爪37夹持的刀具的重量，并将刀具的重量转化为电信号传递给控制器28，控制器28会自动对比刀具的原始重量与使用之后的重量，如果出现断刀的情况，刀具的原始重量与使用之后的重量会出现骤变，此时控制器28会自动将断刀与备用刀库中相应的刀具进行互换，并将刀具不合格的信号反馈至机床系统，机床系统则自动调回上一道加工程，再次进行加工，该设计实现了对刀具的初步检测，节约了后续刀具磨损检测的时间，提高了工件加工的效率。

总之，本发明结构简单，操作便捷，具有智能控制的优点，既能保证加工的生产效率，也降低了工人的体力劳动强度，非常适用于数控机床的刀具快速检测使用。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种机床刀具磨损快速检测装置，其特征在于：包括主体，主体的侧面开设有进出通道，进出通道的内部配合安装有刀架，主体的内部开设有与进出通道连通的第一安装空间，第一安装空间的内部设有与刀架连接的刀架进出机构，刀架进出机构能够可控的驱动刀架在进出通道的内部进行转动和滑动；刀架的端面靠近其外侧面开设有均布的第一通孔，第一通孔的内部配合安装有与之转动连接的刀座，刀座的右端部对应刀具的柄部开设有刀具固定组件，刀具固定组件能够将刀具固定安装在刀座内部，也能够可控的松开对刀具的固定；进出通道的外部位于主体的侧面设有换刀机构，换刀机构能够更换刀座内部的刀具以及更换机床上的刀具；主体的内侧下部开设有第二安装空间，第二安装空间的内侧底部固定安装有刀具磨损检测组件，刀具磨损检测组件能够检测和判定刀具的磨损情况；

所述的第二安装空间的内侧底部固定安装有控制器，控制器与机床系统、刀架进出机构、刀具固定组件、换刀机构以及刀具磨损检测组件电连接；通过机床的操作面板可对控制器进行控制和设定，控制器能够控制刀架进出机构驱动刀架在进出通道的内部进行转动和滑动，控制器能够控制刀具固定组件对刀具进行固定和松开，控制器能够控制换刀机构将刀具移出对应的刀座内部，也能够将刀具安装在对应的刀座内部，控制器能够配合刀具磨损检测组件实现对刀具的磨损情况进行检测和判定；

所述的刀架进出机构包括刀架，刀架位于进出通道内部的端面设有与之固定连接的长管，长管的内侧面开设有螺旋形的导轨；第一安装空间内部的左侧侧壁安装有与之转动连接的横轴，横轴的外侧对应导轨开设有螺旋形的滑槽，横轴靠近第一安装空间的左侧侧壁的一端的外侧设有与之固定连接的第一齿轮，第一齿轮的外侧位于第一安装空间的内部设有能够驱动第一齿轮转动的第一驱动装置，第一驱动装置与控制器电连接；

所述的进出通道的内侧侧面位于刀架的左极限位置开设有第一环槽，进出通道的内侧侧面位于刀架的右极限位置开设有第二环槽，第一环槽和第二环槽之间开设有若干均布的直槽，直槽与第一环槽和第二环槽相接的位置开设有平滑的过渡圆弧，刀架的外侧对应直槽的槽宽和间距设有均布于刀架外侧面的引导柱。

2.根据权利要求1所述的一种机床刀具磨损快速检测装置，其特征在于：所述的长管的外侧设有推拉弹簧，推拉弹簧的左端设有与之固定连接的固定块，固定块与第一安装空间内部的侧壁固定连接，推拉弹簧的右端设有与之固定连接的固定环，固定环与长管的右端外侧转动连接。

3.根据权利要求1所述的一种机床刀具磨损快速检测装置，其特征在于：所述的刀具固定组件包括刀座，刀座的右端部对应刀具的柄部开设有锥孔，锥孔的底端设有两个弹性连接的触点，触点的一端伸出至锥孔的内部，触点的另一端位于刀座的内部设有电磁铁，电磁铁的线圈一端与其中一个触点电连接，电磁铁的线圈的另一端与第一导线电连接，另一个触点的一端设有与之电连接的位置传感器，位置传感器的另一端设有与之电连接的第二导线；第一导线与第二导线以及位置传感器均与控制器电连接，控制器能够可控的给第一导线与第二导线通电和断电。

4.根据权利要求1所述的一种机床刀具磨损快速检测装置，其特征在于：所述的第二安装空间的内部固定安装有第二驱动装置；刀座的左端部设有与之固定连接的第二齿轮，第二齿轮与第二驱动装置传动连接，第二驱动装置与控制器电连接。

5.根据权利要求1所述的一种机床刀具磨损快速检测装置，其特征在于：所述的换刀机构包括主体，主体的侧面位于进出通道的外侧开设有盲孔，盲孔内部安装有第一电动伸缩杆，第一电动伸缩杆的伸出端设有与之固定连接的舵机，舵机的输出轴端部设有与之固定连接的第二电动伸缩杆，第二电动伸缩杆的两端均为活动伸缩部，第二电动伸缩杆的活动伸缩部均设有与之固定连接的重量传感器，重量传感器的另一端固定安装有卡爪，卡爪的结构形状与刀柄处的卡槽相对应；第一电动伸缩杆、第二电动伸缩杆、舵机、重量传感器均与控制器电连接，在工作过程中，重量传感器能够自动实时感应卡爪的重量，并将卡爪的重量转化为电信号传递给控制器，控制器能够控制第一电动伸缩杆和第二电动伸缩杆的伸缩，控制器也能够制动控制舵机的转动。

6.根据权利要求1所述的一种机床刀具磨损快速检测装置，其特征在于：所述的刀具磨损检测组件包括刀具磨损检测器，刀具磨损检测器安装于第二安装空间的内侧底部位于控制器的右侧的位置，刀具磨损检测器的上方设有横向布置的滑轨，滑轨的上表面设有与之滑动连接的电动滑块，电动滑块与控制器电连接，控制器能够控制电动滑块沿着滑轨左右移动，电动滑块的上表面设有与之铰接连接的刀检头，刀检头与电动滑块的上表面的铰接点处安装有扭簧；滑轨的两端均设有竖向布置的挡板，挡板相对的内侧面均设有与挡板固定连接的挡块，两个挡块相对的内侧面为斜面，挡块的上侧面设有与之固定连接的灯圈，灯圈的内部设有若干均布的发光管，发光管与刀具磨损检测器电连接；刀检头与刀具磨损检测器电连接。

7.根据权利要求6所述的一种机床刀具磨损快速检测装置，其特征在于：所述的主体的外侧面设有与之滑动连接的导轨，导轨与机床床身为可拆卸的固定连接，主体的外侧对应导轨设有与之传动连接的主体驱动装置；进出通道所在的侧面刻制有刀具检测工位标识、换刀工位标识，同时刀架的外侧表面对应每一个第一通孔均对应的刻制有刀具编号。

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